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人体测量学发展
:文章介绍了人体测量的内容,讨论了其相关技术和软件,重点分析了非接触式三维数字化人体测量技术,并指出了人体测量技术的应用领域和发展趋势,对我国人体测量的研究具有重要的参考价值。
人体测量是通过测量人体各部位的尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别,用以研究人的形态特征,从而为工业设计、人机工程、工程设计、人类学研究、医学等提供人体基础资料[ 1 ]。目前,世界上已有90多个大规模的人体测量数据库,其中欧美国家占了大部分,亚洲国家约有10个,而日本占了一半以上。如CASER(Civilian American and European Survey of Anthropometry Research)人体测量研究计划,在美国、荷兰、意大利等得到了广泛应用[ 2 ];日本HQL协会(Research Institute of Human Engineering for Quality Life)提出了人体测量和增进人类福址计划[ 3 ];英国3D电子商务中心(The Centre for 3D merce)在网上开展了三维人体数据方面的商务活动[ 4 ]。随着时代发展和社会进步,人体数据测量技术也在不断发展和更新。人体测量的种类与内容人的作业状态一般有静态和动态两种形式,所以人体测量也分为静态和动态两种[ 5]。
从实用角度来看,人体测量内容一般有以下三类:(1)形态的测量它可以得到人体的基本尺度、体型和其它数据, 主要有人体长度测定(包括廓径
);人体体型测定;人体体积和重量的测定;人体表面积测定。(2)生理的测定主要内容有人体出力测定;人体触觉反应测定;任意疲劳测定等。(3)运动的测定主要内容有动作范围测定;动作过程测定;体型变化测定;皮肤变化测定等。
人体测量技术从技术发展来看,人体测量技术可以分为普通测量技术和三维数字化人体测量技术。(1)普通测量技术普通人体测量仪器可以采用一般的人体生理测量的有关仪器,包括人体测高仪、直角规、弯角规、三脚平行规、软尺、测齿规、立方定颅器、平行定点仪等,其数据处理采用人工处理或者人工输入与计算机处理相结合的方式。此种测量方式耗时耗力,数据处理容易出错,数据应用不灵活,但成本低廉,具有一定的适用性。(2)三维数字化人体测量技术从仪器本体的原理来讲,三维数字化人体测量分为手动接触式、手动非接触式、自动接触式、自动非接触式等; 最终可以根据所需速度、精度和造价确定合适的方式,下面介绍典型的几种。手动接触式三维数字化测量仪美国佛罗里达Faro技术公司的FaroArm[ 6]是典型的手动接触式数字化测量仪。测量时,操作者手持Faro手臂,其末端的探针接触被
测人体的表面时按下按钮,测量人体表面点的空间位置。三维数据信息记录下探针所测点的X、Y、Z坐标和探针手柄方向,并采用DSP 技术通过RS232串口线连接到各种应用软件包上。
人体测量学对人类的发展具有重要的研究和应用价值,主要体现以下方面: (1)体质变异研究对不同种族、不同人群进行人体测量和分析比较,可以找出他们之间的共同点与差异,找出人类体质特征变异的规律。(
2)生长发育研究对不同年龄群体或个体进行人体测量,绘出生长曲线和生长速率曲线,可以找出人体生长发育的规律。