ISO 20685:2010
(Main)3-D scanning methodologies for internationally compatible anthropometric databases
3-D scanning methodologies for internationally compatible anthropometric databases
ISO 20685:2010 addresses protocols for the use of 3-D surface-scanning systems in the acquisition of human body shape data and measurements defined in ISO 7250-1 that can be extracted from 3-D scans. It does not apply to instruments that measure the location and/or motion of individual landmarks. While mainly concerned with whole-body scanners, it is also applicable to body-segment scanners (head scanners, hand scanners, foot scanners). The intended audience is those who use 3-D scanners to create 1-D anthropometric databases and the users of 1-D anthropometric data from 3-D scanners. Although not necessarily aimed at the designers and manufacturers of those systems, scanner designers and manufacturers will find it useful in meeting the needs of clients who build and use 1‑D anthropometric databases.
Méthodologies d'exploration tridimensionnelles pour les bases de données anthropométriques compatibles au plan international
L'ISO 20685:2010 concerne les protocoles d'utilisation des systèmes d'exploration à l'aide de scanners 3D de surface permettant de collecter des données sur la forme du corps humain et les mesurages définis dans l'ISO 7250, que l'on peut obtenir à partir de scanners 3D. Elle ne s'applique pas aux instruments qui mesurent l'emplacement et/ou le déplacement de repères individuels. La majeure partie de l'ISO 20685:2010 concerne les scanners pour le corps entier, mais elle s'applique également aux scanners limités à une partie du corps (scanners pour la tête, scanners pour la main, scanners pour le pied). L'ISO 20685:2010 s'adresse aux utilisateurs des scanners 3D pour créer des bases de données anthropométriques 1D, et aux utilisateurs de données anthropométriques 1D issues de scanners 3D. Elle ne s'adresse pas nécessairement aux concepteurs et fabricants des systèmes, cependant, les concepteurs et fabricants de scanners apprécieront son utilité si elle satisfait aux besoins de leurs clients qui élaborent et utilisent des bases de données anthropométriques 1D.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20685
Second edition
2010-06-15
3-D scanning methodologies for
internationally compatible
anthropometric databases
Méthodologies d'exploration tridimensionnelles pour les bases de
données anthropométriques compatibles au plan international
Reference number
©
ISO 2010
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .1
4 Accuracy of extracted measurements .5
5 Research designs for establishing accuracy of body dimensions extracted from scanners.8
6 Method for estimating the number of subjects needed .9
Annex A (informative) Methods for reducing error in 3-D scanning.11
Bibliography.20
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 20685 was prepared by Technical Committee ISO/TC 159, Ergonomics, Subcommittee SC 3,
Anthropometry and biomechanics.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 20685:2005), of which it constitutes a minor
revision.
iv © ISO 2010 – All rights reserved
Introduction
Anthropometric measures are key to many International Standards. These measures can be gathered using a
variety of instruments. An instrument with relatively new application to anthropometry is a three-dimensional
(3-D) scanner. 3-D scanners generate a 3-D point cloud of the outside of the human body that can be used for
clothing and automotive design, engineering and medical applications. There are currently no standardized
methods for using 3-D point clouds in the design process. As a result, many users extract one-dimensional
(1-D) data from 3-D point clouds. This International Standard concerns the application of 3-D scanners to the
collection of one-dimensional anthropometric data for use in design.
There are a number of different fundamental technologies that underlie commercially available systems.
These include stereophotogrammetry, ultrasound and light (laser light, white light and infrared). Further, the
software that is available to process data from the scan varies in its methods. Additionally, software to extract
dimensions similar to traditional dimensions varies markedly in features and capabilities.
As a result of differences in fundamental technology, hardware and software, extracted measurements from
several different systems can be markedly different for the same individual. Since 3-D scanning can be used
to gather measurements, such as lengths and circumferences, it was important to develop an International
Standard that allows users of such systems to judge whether the 3-D system is adequate for these needs.
The intent of ISO 20685 is to ensure comparability of body measurements as specified by ISO 7250-1 but
measured with the aid of 3-D body scanners rather than with traditional anthropometric instruments such as
tape measures and callipers. It is further intended that by conformance with this International Standard any
data extracted from scans will be suitable for inclusion in international databases such as those described in
ISO 15535.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 20685:2010(E)
3-D scanning methodologies for internationally compatible
anthropometric databases
1 Scope
This International Standard addresses protocols for the use of 3-D surface-scanning systems in the
acquisition of human body shape data and measurements defined in ISO 7250-1 that can be extracted from 3-
D scans. It does not apply to instruments that measure the location and/or motion of individual landmarks.
While mainly concerned with whole-body scanners, it is also applicable to body-segment scanners (head
scanners, hand scanners, foot scanners).
The intended audience is those who use 3-D scanners to create 1-D anthropometric databases and the users
of 1-D anthropometric data from 3-D scanners. Although not necessarily aimed at the designers and
manufacturers of those systems, scanner designers and manufacturers will find it useful in meeting the needs
of clients who build and use 1-D anthropometric databases.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 7250-1:2008, Basic human body measurements for technological design — Part 1: Body measurement
definitions and landmarks
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
NOTE In the case of definitions of terms for skeletal landmarks, when there is a separate term for the skin overlying
the landmark and another for the landmark itself, the skin landmark term is used. Where there is no separate term, the
skeletal term is used and assumed to refer to the skin overlying the landmark.
3.1
three-dimensional
3-D
pertaining to the use of three orthogonal scales on which the three coordinates, x, y and z, can be measured to
give the precise position of any relevant anatomical point in the considered space
NOTE Many anthropometric distances can be calculated from the coordinates of anatomical landmarks. Some
additional points may be necessary to obtain circumferences.
3.2
3-D body scanner
hardware and software system that creates digital data representing a human form, or parts thereof, in three
dimensions
3.3
3-D processing software
operating system, user interface, programs, algorithms and instructions associated with a 3-D scanning
system
3.4
3-D scanner hardware
physical components of a 3-D scanner and any associated computer(s)
3.5
accuracy
extent to which the measured value approximates a true value
NOTE Since it is difficult to trace the accuracy of complex hardware and software systems to recognized ISO
sources, for the purposes of this International Standard true value is taken to mean the measured value obtained by a
skilled anthropometrist using traditional instruments such as tape and calliper.
3.6
acromion
most lateral point of the lateral edge of the spine (acromial process) of the scapula
[ISO 7250-1:2008, 2.2.1]
3.7
anatomical landmark
clearly defined point on the body that can be used for defining anthropometric measurements
3.8
anterior superior iliac spine
most downward-directed point of the iliac crest
3.9
anthropometric database
collection of individual body measurements (anthropometric data) and background information (demographic
data) recorded on a group of people (the sample)
[ISO 15535:2006, 3.8]
3.10
cervicale
tip of the prominent bone at the base of the back of the neck (spinous process of the seventh cervical
vertebra)
NOTE Adapted from ISO 7250-1:2008, definition 2.2.5.
3.11
crotch level
distal part of the inferior ramus of the pubic bone on a standing subject
NOTE It is typically marked using the top of a horizontal straightedge.
3.12
Frankfurt plane
standard horizontal plane at the level of the left tragion and left infraorbitale when the midsagittal plane of the
head is held vertically
NOTE Adapted from ISO 7250-1:2008, definition 2.2.8.
2 © ISO 2010 – All rights reserved
3.13
glabella
most anterior point of the forehead between the browridges in the midsagittal plane
[ISO 7250-1:2008, 2.2.9]
3.14
iliocristale
most lateral palpable point of the iliac crest of the pelvis
3.15
infraorbitale
lowest point on the anterior border of the bony eye socket
3.16
lateral malleolus
most lateral point of the right lateral malleolus (outside ankle bone)
3.17
lowest rib
inferior point of the bottom of the rib cage
3.18
menton
lowest point of the tip of the chin in the midsagittal plane
[ISO 7250-1:2008, 2.2.16]
3.19
mesosternale
point on the union of the third and fourth sternebrae
[ISO 7250-1:2008, 2.2.17]
3.20
opisthocranion
most distant point from glabella in the midsagittal plane
3.21
point cloud
collection of 3-D points in space referenced by their coordinate values
NOTE A point cloud constitutes the raw data from a 3-D scanner and needs to be translated to a human axis system.
3.22
radial styloid
protuberance of the radius at the wrist
NOTE Adapted from ISO 7250-1:2008, definition 2.2.26.
3.23
repeatability
extent to which the values of a variable measured twice on the same subject are the same
3.24
sellion
point of greatest indentation of the nasal root depression
3.25
stylion
distal point of the radial styloid
NOTE Adapted from ISO 7250-1:2008, definition 2.2.26.
3.26
suprapatella
superior point of the patella (kneecap)
3.27
thelion
centre of the nipple
3.28
thyroid cartilage
prominent cartilage on the anterior surface of the neck
[ISO 7250-1:2008, 2.2.28]
3.29
tibiale
point at the upper inside (medial) edge of the proximal end of the tibial bone of the lower leg
[ISO 7250-1:2008, 2.2.29]
3.30
top of head
highest point of the head with the head oriented in the Frankfurt plane
3.31
tragion
notch just above the tragus
NOTE Adapted from ISO 7250-1:2008, definition 2.2.30.
3.32
tragus
small cartilaginous flap in front of the ear hole
NOTE Adapted from ISO 7250-1:2008, definition 2.2.30.
3.33
ulnar stylion
most distal point on the ulnar styloid
NOTE Adapted from ISO 7250-1:2008, definition 2.2.26.
3.34
ulnar styloid
protuberance of the ulna at the wrist
NOTE Adapted from ISO 7250-1:2008, definition 2.2.26.
3.35
vertical plane
geometric plane tangent to a point on the body and orthogonal to the mid-sagittal plane
4 © ISO 2010 – All rights reserved
3.36
x, y, z coordinate system
axis system
system for measuring the body with respect to the standing or sitting human where X refers to the fore-and-aft
direction (the sagittal axis), Y refers to the side-to-side direction (the transverse axis) and Z refers to the
top-to-bottom direction (the longitudinal axis)
See Figure 1.
NOTE Researchers establish their own origin for the axis system, convenient to their research, while keeping the
direction of the axes as indicated and reporting the origin in the data base and any publications.
Figure 1 — x, y, z coordinate system
4 Accuracy of extracted measurements
4.1 Selection of extracted measurements
In order to use data from 3-D scanners in internationally compatible databases, dimensions should be drawn
from ISO 7250-1. Ho
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20685
Deuxième édition
2010-06-15
Méthodologies d'exploration
tridimensionnelles pour les bases de
données anthropométriques compatibles
au plan international
3-D scanning methodologies for internationally compatible
anthropometric databases
Numéro de référence
©
ISO 2010
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Publié en Suisse
ii © ISO 2010 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .1
4 Exactitude des mesures obtenues .5
5 Recherches en vue d'établir l'exactitude des dimensions corporelles obtenues par
numérisation .8
6 Méthode d'estimation du nombre nécessaire de sujets.9
Annexe A (informative) Méthodes de réduction des erreurs d'exploration 3D .11
Bibliographie.20
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 20685 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 159, Ergonomie, sous-comité SC 3,
Anthropométrie et biomécanismes.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 20685:2005), dont elle constitue une
révision mineure.
iv © ISO 2010 – Tous droits réservés
Introduction
Les mesures anthropométriques sont la clef de nombreuses Normes internationales. Ces mesures peuvent
être recueillies à l'aide d'un certain nombre d'instruments. L'application du scanner tridimensionnel (3D) à
l'anthropométrie est relativement récente. Les scanners 3D génèrent un nuage de points en 3D représentant
la forme extérieure du corps humain, qui peut être utilisé pour la conception des vêtements et des voitures,
les applications en ingénierie et les applications médicales. Il n'existe pas actuellement de méthodes
normalisées d'utilisation de ces nuages de points en 3D dans le cadre du processus de conception. Par
conséquent, de nombreux utilisateurs extraient des données unidimensionnelles (1D) de nuages de
points 3D. La présente Norme internationale traite de l'application des scanners 3D à la collecte de données
anthropométriques unidimensionnelles qui seront utilisées dans le cadre de la conception.
Il existe un certain nombre de technologies fondamentales différentes qui sous-tendent des systèmes
disponibles dans le commerce. Ils comprennent la stéréophotogrammétrie, les ultrasons et la lumière (lumière
laser, lumière blanche et lumière infrarouge). De plus, les logiciels utilisés pour traiter les données obtenues
fonctionnent selon des méthodologies différentes. En outre, les logiciels utilisés pour l'acquisition de
dimensions similaires aux dimensions traditionnelles ont des caractéristiques et des capacités très différentes.
Compte tenu de ces différences de technologie fondamentale, tant au niveau matériel qu'au niveau logiciel,
les mesures obtenues avec des systèmes différents peuvent être sensiblement différentes pour le même
individu. L'exploration 3D pouvant servir à prendre des mesurages, comme les longueurs et les
circonférences, il était important d'élaborer une Norme internationale afin de permettre aux utilisateurs de ces
systèmes de juger si le système 3D répond à ces besoins.
L'objectif de l'ISO 20685 est d'assurer la comparabilité des mensurations corporelles telles que spécifiées
dans l'ISO 7250-1, mais obtenues à l'aide de scanners 3D au lieu des instruments anthropométriques
traditionnels, comme le mètre ruban et le pied à coulisse. De plus il est convenu qu'en conformité avec la
présente Norme internationale toutes les données obtenues par scanner seront intégrables dans des bases
de données internationales, comme celles décrites dans l'ISO 15535.
NORME INTERNATIONALE ISO 20685:2010(F)
Méthodologies d'exploration tridimensionnelles pour les bases
de données anthropométriques compatibles au plan
international
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale concerne les protocoles d'utilisation des systèmes d'exploration à l'aide de
scanners 3D de surface permettant de collecter des données sur la forme du corps humain et les mesurages
définis dans l'ISO 7250-1, que l'on peut obtenir à partir de scanners 3D. Elle ne s'applique pas aux
instruments qui mesurent l'emplacement et/ou le déplacement de repères individuels.
La majeure partie de la présente Norme internationale concerne les scanners pour le corps entier, mais elle
s'applique également aux scanners limités à une partie du corps (scanners pour la tête, scanners pour la
main, scanners pour le pied).
La présente Norme internationale s'adresse aux utilisateurs des scanners 3D pour créer des bases de
données anthropométriques 1D, et aux utilisateurs de données anthropométriques 1D issues de scanners 3D.
Elle ne s'adresse pas nécessairement aux concepteurs et fabricants des systèmes, cependant, les
concepteurs et fabricants de scanners apprécieront son utilité si elle satisfait aux besoins de leurs clients qui
élaborent et utilisent des bases de données anthropométriques 1D.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 7250-1:2008, Définitions des mesures de base du corps humain pour la conception technologique —
Partie 1: Définitions des mesures du corps et repères
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
NOTE Dans le cas des repères concernant le squelette, lorsqu'il existe un terme distinct pour la peau marquée par
un repère et le repère lui-même, c'est le terme intégrant la peau qui est utilisé. S'il n'existe pas de terme distinct, le terme
concernant le squelette est utilisé, et il intègre la peau marquée par le repère.
3.1
tridimensionnel
3D
qui utilise trois échelles orthogonales sur lesquelles les trois coordonnées x, y et z peuvent être mesurées
pour donner la position précise d'un point anatomique donné dans l'espace considéré
NOTE De nombreuses distances anthropométriques peuvent être calculées à partir des coordonnées des repères
anatomiques. Il peut être nécessaire d'ajouter des points pour obtenir des circonférences.
3.2
scanner corporel 3D
système constitué d'un matériel et d'un logiciel permettant d'obtenir des données numériques, représentant
une forme humaine ou certaines parties, en trois dimensions
3.3
logiciel de traitement 3D
système d'exploitation, interface utilisateur, programmes, algorithmes et instructions associés à un système
d'exploration 3D
3.4
matériel de scanner 3D
composants physiques d'un scanner 3D et le ou les ordinateur(s) associé(s)
3.5
exactitude
degré de certitude entre la valeur mesurée et la valeur vraie
NOTE Comme il est difficile de rapporter l'exactitude de systèmes matériels et logiciels complexes par rapport à des
sources ISO reconnues, on considère pour la présente Norme internationale que la valeur vraie est la mesure obtenue par
un spécialiste expérimenté de l'anthropométrie à l'aide d'instruments traditionnels, comme le mètre ruban et le pied à
coulisse.
3.6
point acromial
point le plus externe du bord latéral de l'épine de l'omoplate (processus acromial)
NOTE Adapté de l'ISO 7250-1:2008, définition 2.2.1.
3.7
repère anatomique
point clairement défini du corps, qui peut être utilisé pour définir des mesurages anthropométriques
3.8
épine iliaque antéro-supérieure
extrémité dirigée vers le bas de la crête iliaque
3.9
base de données anthropométriques
ensemble de mesures corporelles individuelles (données anthropométriques) et d’informations de base
(données démographiques) enregistrées pour un groupe de personnes (l'échantillon)
[ISO 15535:2006, définition 3.8]
3.10
point cervical
protubérance osseuse à la base de l'arrière du cou (apophyse épineuse de la septième vertèbre cervicale)
NOTE Adapté de l'ISO 7250-1:2008, définition 2.2.5.
3.11
entrejambe
point le plus inférieur de l'os pubien d'un sujet en position debout
NOTE Elle est généralement repérée en utilisant la partie supérieure d'une règle horizontale.
2 © ISO 2010 – Tous droits réservés
3.12
plan de Francfort
plan horizontal conventionnel situé au niveau du tragion et de l'infraorbital gauches quand le plan sagittal de
la tête est fixé verticalement
NOTE Adapté de l'ISO 7250-1:2008, définition 2.2.8.
3.13
glabelle
point du front le plus antérieur, dans le plan sagittal, entre les arcades sourcilières
[ISO 7250-1:2008, définition 2.2.9]
3.14
iliocristal
point palpable le plus latéral de la crête iliaque du bassin
3.15
infraorbital
point le plus bas de la limite antérieure de la cavité intérieure de l'œil
3.16
malléole latérale
point le plus latéral de la malléole latérale droite (os extérieur de la cheville)
3.17
côtes inférieures
point inférieur du bas de la cage thoracique
3.18
menton
gnathion
point situé à l'extrémité inférieure du menton dans le plan sagittal
[ISO 7250-1:2008, définition 2.2.16]
3.19
mésosternien
point situé à la jonction de la troisième et de la quatrième côte
[ISO 7250-1:2008, définition 2.2.17]
3.20
opisthocranion
point de l'os occipital le plus éloigné de la glabelle dans le plan médian
3.21
nuage de points
collection de points dans l'espace, référencés par leurs coordonnées
NOTE Un nuage de points est le jeu de données brutes obtenu à l'aide d'un scanner 3D et doit être converti dans un
système d'axes humain.
3.22
styloïde radiale
protubérance du radius au niveau du poignet
NOTE Adapté de l'ISO 7250-1:2008, définition 2.2.26.
3.23
répétabilité
degré selon lequel les valeurs d'une variable mesurée deux fois sur le même sujet sont identiques
3.24
sellion
point le plus profond de l'ensellure nasale
3.25
stylion
point distal de la styloïde radiale
NOTE Adapté de l’ISO 7250-1:2008, définition 2.2.26.
3.26
limite supérieure de la rotule (suprapatellaire)
point supérieur de la rotule
3.27
pap
...
Questions, Comments and Discussion
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