李珩 吴明磊 蒋海滨 贾博 吴壮志

【摘要】提出了一种基于三维点云模型的人体头部尺寸自动测量方法，并设计与实现了人体头部尺寸测量系统。该系统采用基于几何特征分析的方法来识别头部测点，并根据测点计算头部的各项尺寸。实验证表明，系统具有测量速度快、精度高的特点。目前已成功应用于头盔和面罩等产品的设计中。

【关键词】人体测量学；点云模型；测点识别；头部尺寸

1.引言

人体测量学[1]是人机工程学的一个重要分支领域，通过测量人体各部位的尺寸，运用统计学的方法，对人体形态特征进行研究。头部测量是人体测量学的重要组成部分，对头盔、防毒面具、防护目镜、通讯耳机等头部相关装备的制造具有重要意义。传统的头面部装备设计主要参考头宽、头长两项分离的一维指标，由于这两项一维指标仅反映了头颅的一维尺寸大小，而无法反映三维曲面形状，所以据此设计的头面部装备往往只能按大小分号而不能按形状分型，而且与头颅的贴合度较差。随着三维扫描技术的发展，通过扫描仪获取头部三维模型，运用头面部的整个形态信息进行头面部装备的设计已获得广泛关注。

从点云模型中提取头部尺寸的难点在于如何鲁棒准确地提供识别头部测点。国内外学者已经提出了多种在头部点云模型中提取测点的方法，主要分为如下两类：

（1）基于几何特征分析的方法[2-4]：此类方法根据测点附近的几何特征（如高斯曲率、平均曲率、局部极值、最值等）和测点之间的结构关系等来提取测点。……