本發(fā)明涉及基于3D人體測量裝置和測量方法，尤其涉及人體的頭部測量裝置和測量方法。

背景技術(shù)：

頭部保護產(chǎn)品的3D數(shù)字化設(shè)計與柔韌制造技術(shù)都需要用戶的3D生理參數(shù)，IS020685：2010推薦了從頭部掃描儀掃描的數(shù)據(jù)中提取的6個測量值，國內(nèi)所有與人體相關(guān)的產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)都是基于依賴傳統(tǒng)方法獲得的一維生理參數(shù)數(shù)據(jù)庫。GJB 4856-2003規(guī)定了對人體的生理參數(shù)進行測量的方法：該方法要求人體采用坐姿或立姿的形式，同時應(yīng)用直角規(guī)、三角平行規(guī)、圓桿直角規(guī)以及彎角規(guī)等工具對人體的生理參數(shù)進行了測量，該方法測量的生理參數(shù)均以長度形式保存下來，應(yīng)用GJB4856所述測量方法獲得數(shù)據(jù)能夠基本滿足人體常用設(shè)備的制作，然而應(yīng)用二維測量時，測量時間長，無論是主試或被測者均需要花費大量的時間，心理不舒服度增加，測量數(shù)據(jù)的誤差也會增大，二維的人體數(shù)據(jù)不包含測點的空間三維信息；另外，GJB4856-2003測量時，測量數(shù)據(jù)均由主試讀取，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度難以保證。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于3D人體測量的頭部測量裝置和測量方法，為了克服現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中測量方法測量時間長、測量數(shù)據(jù)不包含人體的三維信息、每個測量數(shù)據(jù)均需要進行自行讀取數(shù)據(jù)等不足。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于3D人體測量的頭部測量裝置和測量方法：本發(fā)明采用點測，使得測量過程簡便、省時、省力，而且位置定位準(zhǔn)確、精度高。同時由于測量成本小，可以實現(xiàn)更大范圍的人體生理參數(shù)測量。

本發(fā)明的發(fā)明目的是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種基于3D人體測量的頭部測量裝置，包括鉛錘、三維測量臂、計算機、測量臂測量系統(tǒng)：所述鉛錘用于校正坐姿；所述三維測量臂包含基座、通過關(guān)節(jié)相連接的多節(jié)測量臂及末端的探針探頭，通過多個關(guān)節(jié)的組合轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)探頭向空間各個方向的彎折，從而實現(xiàn)對空間測點的測量；測量臂測量系統(tǒng)實現(xiàn)三維測量臂與計算機的通信控制和數(shù)據(jù)采集管理。

一種基于3D人體測量的頭部測量方法，包括以下步驟：

第一步，用鉛錘校正人體的坐姿，被測者保持正確的坐姿，被測者的臀部、后背同時靠在同一鉛錘面上，由于測量人體頭部生理參數(shù)選擇的是坐姿測量，要求被測者挺胸坐在平面上，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，左、右大腿大致平行，膝大致彎曲成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。為確保坐姿正確，被測者的臀部、后背同時靠在同一鉛錘面上；

第二步，使用三維測量臂確定頭部特征點的位置，通過測量臂端部的圓頭接觸描述頭部特征的特征點，通過測量臂測試系統(tǒng)將頭部特征點的位置傳輸?shù)诫娔X上，生成所有特診點的三維坐標(biāo)；

第三步，以右耳屏點為基準(zhǔn)點，將所有測量獲得的特征點向量化；

其中，為第i個向量；x₁、y₁、z₁分別為測量臂測量的右耳屏點的x軸、y軸、z軸坐標(biāo)；x_i、y_i、z_i分別為第i個向量對應(yīng)的測點的x軸、y軸、z軸坐標(biāo)。

所有向量可以表示為：

第四步，在不同產(chǎn)品中根據(jù)項目的需要來任意選定向量的數(shù)目。

采用本方法可以實現(xiàn)人體頭部的3D測量，使人體頭部測量的準(zhǔn)確性大大提升；同時，由于在測量過程中只需要準(zhǔn)確確定不同點位的位置而不需要進行現(xiàn)場實時讀數(shù)，測量所需的時間將大幅度減少。另外，在測量后可以通過兩種方法進行頭部生理參數(shù)的讀取，可以實現(xiàn)GJB 4856-2003中所有生理參數(shù)的讀取。本發(fā)明所述的測量方法所用時間較少，可以實現(xiàn)所有人體的單獨測量，為實現(xiàn)裝備的個性化定制提供了良好的基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例的測量時側(cè)視圖；

圖2是本發(fā)明一實施例的三維測量臂簡示圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

本發(fā)明提供一種基于3D人體測量的人體頭部測量方法，

如圖1所示，測量時被測者坐在椅子上，被測者挺胸坐在凳子上，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，左右大腿大致平行，膝大致彎曲成直角，足平放在地上，手輕放在大腿上；被測者的臀部、后背同時靠在同一鉛錘面上；此時，被測者的正中矢狀面保持垂直，應(yīng)用鉛垂來確定正中矢狀面的位置。

如圖2所示，圖2為三維測量臂，應(yīng)用測量臂端部的圓頭接觸式測量右耳屏點和右耳下點，右耳屏點和右耳下點的坐標(biāo)通過測量臂測量系統(tǒng)傳輸?shù)诫娔X上，調(diào)整坐姿，使得左耳屏點和右眶下點的縱向坐標(biāo)相同，保證左耳屏點、右耳屏點和右眶下點在同一個平面上。

被測者保持不動，應(yīng)用測量臂通過測量臂端部的圓頭按順序依次接觸測量已經(jīng)選擇好的特征點。

在測量過程中，為保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，接觸式測量時測量臂端部圓頭只允許輕觸被測者的皮膚不允許有較大力度的壓迫。

測量臂測試系統(tǒng)將需要的特征點的位置傳輸?shù)诫娔X上，生成所有特診點的三維坐標(biāo)。

為了對測量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理，將頭部生理參數(shù)向量化：以右耳屏點為基準(zhǔn)點，將所有測量獲得的特征點向量化；

其中，為第i個向量；x₁、y₁、z₁分別為測量臂測量的右耳屏點的x軸、y軸、z軸坐標(biāo)；x_i、y_i、z_i分別為第i個向量對應(yīng)的測點的x軸、y軸、z軸坐標(biāo)；

所有向量可以表示為：

在不同產(chǎn)品中可以根據(jù)項目的需要來任意選定向量的數(shù)目。

本發(fā)明提供一種新的測量人體頭部生理參數(shù)的方法，可克服現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中測量方法測量時間長、測量數(shù)據(jù)不包含人體的三維信息、每個測量數(shù)據(jù)均需要進行自行讀取數(shù)據(jù)等不足。本發(fā)明采用點測，使得測量過程簡便、省時、省力，而且位置定位準(zhǔn)確、精度高。同時由于測量成本小，可以實現(xiàn)更大范圍的人體生理參數(shù)測量。

本說明書中實施例采用步驟的方式描述，專業(yè)人員還可以進一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的示例單元及算法步驟，專業(yè)技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應(yīng)認為超出本發(fā)明的范圍。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。