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1、成年男性三维脚型采集及规律分析王修行,赖军,梁高勇,秦蕾(总后军需装备研究所,北京100010)摘要:采用YETI三维脚型扫描仪对我国成年男性进行了脚型采集,分析研究了成年男性脚长、跖趾围长随年龄变化的规律.结果表明,在脚长上,25周岁以下的脚长均值最大,25～40周岁和40周岁以上的脚长均值接近;在跖趾围长分布上,40周岁以上的人群最大,脚型较肥.同时分析了脚印投影图、足弓高的特点以及在不同年龄段男性中所占的比例,为不同年龄段成年男性的成鞋号型设计提供了理论参考.关键词:脚型三维扫描;脚型数据;脚印投影图;足弓高中图法分类号:TS943.26文献标识码:A0引言鞋靴与脚的匹配程度决
2、定了其穿着的舒适性.只有充分了解脚的特点,根据脚型规律才能制造出穿着舒适的鞋靴.因此,研究脚型规律是鞋靴制造的基础.在上世纪80年代,研究人员通过人工测量方法采集了我国男性脚型数据并进行了规律分析,为号型设置和制鞋打下了基础.但30年过去了,中国人的脚型规律随着生活水平的提高也逐渐发生变化,因此通过三维扫描技术对我国男性脚型进行采集及规律分析有着重要的现实意义.三维脚型测量技术是近年来逐渐发展的一种脚型测量技术,该测量方法具有高效、准确、重复性好的特点,并且可以得到脚的三维模型.本文采用加拿大Vorum公司YETI三维脚型扫描仪对我国成年男性的脚型进行了数据采集.该扫描仪不仅能获得脚
3、的基本数据,同时能获得脚的三维模型、脚型横截面和脚印投影图等.与人工测量相比,YETI三维脚型扫描仪可以获得更多的脚型数据信息,为分析脚型特点,把握脚型规律提供进一步的参考.1脚型三维扫描图1YETI三维脚型扫描软件界面1.1测量对象对我国成年健康发育良好的男性通过典(a.脚型三维图;b.脚型横截面;c.脚印投影图)型和整群相结合的方式抽样,涉及全国30余个省、自治区和直辖市,采集样本3741人,其中有效样本3559人.年龄区间为18～70周岁,其中25周岁(不含)以下的样本1238人,25～40周岁的样本1308人,40周岁(不含)以上的样本1013人.根据数理统计的U检法(P=0
4、.01,Δ=1mm)算得的样本数为802人[1],因此所测分类样本数量满足统计要求.1.2扫描设备及配套软件采用加拿大Vorum公司的YETI三维脚型扫描仪对成年男性脚型进行数据采集,该扫描仪系统主要由8个摄像头和4个激光束发射器构成.TETIShapeBuilder软件是运行YETI扫描仪的配套软件,该软件的界面如图1所示,可以获得脚长、跖趾围长、足弓高等基本数据,并且可以得到包括脚型三维模型、横截面和脚印投影图数据.1.3测量方法首先,把扫描仪放在一个没有日光直射的屋子里,通过调整扫描仪底部的4个螺丝使其水平.把扫描仪连接到电脑上,接通电源.然后利用标准圆柱校准扫描仪.测量时,受
5、测脚穿着白色薄袜站立在扫描仪内的有机玻璃板上,另一只脚站立在扫描仪旁与受测脚水平,受测者站立图2脚型数据采集图时重心在两脚中间,如图2所示.2脚型数据分析2.1脚长分布规律从图3可以看出,不同年龄段成年男性其脚长值在正态分布曲线上存在一些差异.从分布规律和中心峰值来看,25～40周岁及40周岁以上男性的脚长分布相似,正态曲线偏左,脚长均值较小;而25周岁以下男性分布曲线偏右,脚长均值较大.图3不同年龄段成年男性脚长正态分布图(a.25周岁以下;b.25～40周岁;c.40周岁以上)图4不同年龄段男性跖趾围长正态分布图(a.25周岁以下;b.25～40周岁;c.40周岁以上)表1给出了
6、不同年龄段男性的脚长统计数据,统计结果和正态曲线分布一致.25周岁以下男性的脚长均值较大,为253.7mm,而25～40和40周岁以上的脚长均值接近,两者相差0.3mm.表1不同年龄男性脚长统计结果年龄均值/mm标准差/mm最大值/mm最小值/mm样本数25周岁以下25～4040周岁以上253.7252.79.910.1286.3286.9219.8222.512381308252.410.1287.9221.410132.2跖趾围长分布规律欧美等国在跖趾围长上和我国定义的尺寸存在一定的差异.因此,同一样本的跖趾围长YETI扫描仪获得的数据比人工测量的数据大20mm左右,但二者之间有
7、一定的线性关系,通过系数换算二者最终可以统一.我们将在以后的文章中对二者的线性关系进行研究和讨论.图4给出了不同年龄段男性的跖趾围长正态分布对比曲线.40周岁以上的男性跖趾围长较其他年龄段的大,其正态分布曲线偏右,而40周岁以下的跖趾围长正态分布曲线基本重合,跖趾围长变化不大.人到中年,身体容易发胖,而脚随着体重的增加其围长也在增加.因此,我们从图中可以看出40周岁以上的男性跖趾围长较其他年龄段的偏大.表2进一步统计了跖趾围长数据,可以看出和正态分布曲线的
