Analyse statistique de la diversité en anthropometrie tridimensionnelle

Statistical analysis of diversity in three-dimensional anthropometry

• Auteur / Autrice : Aikaterini Kollia
• Direction : Stéphane Avril
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et Ingénierie
• Date : Soutenance le 13/01/2016
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ed Sis 488
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : DECATHLON SA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Surfaces et Tissus Biologiques
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne ; 1816-....)
• Jury : Président / Présidente : Rodolphe Le Riche
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Avril, Rodolphe Le Riche, François Goulette, Xuguang Wang, Laura Bouten, Laurent Navarro
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : François Goulette, Xuguang Wang

Mots clés

Mots clés contrôlés

Homme

Modélisation tridimensionnelle

Population -- Recherche

Anthropométrie

Mots clés libres

Antropométrie

Population

Modèle 3D

Anthropometry

Population

3D Model

Résumé

L’anthropométrie est le domaine scientifique qui étudie les dimensions du corps humain. La complexité de la morphologie du corps nécessite une analyse 3D, aujourd’hui permise par les progrès des scanners 3D. L’objectif de cette étude est de comparer les populations et utiliser les résultats pour mieux adapter les produits sportifs à la morphologie des utilisateurs. Des campagnes de mensuration 3D ont été réalisées et des algorithmes de traitement automatique ont été créés pour analyser les nuages de points des sujets scannés. Basés sur les méthodes d’images et de géométrie, ces algorithmes repèrent des points anatomiques, calculent des mesures 1D, alignent les sujets scannés et créent des modèles anthropométriques 3D représentatifs des populations. Pour analyser les caractéristiques anthropométriques, des statistiques de premier ordre et factorielles ont été adaptées pour être utilisées dans l’espace 3D. Les méthodes ont été appliquées à trois parties : le pied, la tête et la poitrine. Les différences morphologiques entre les populations, mais également au sein d’une population donnée, ont été révélées. Par exemple, la différence à chaque point de la tête entre des têtes a été calculée. Les statistiques en trois dimensions ont aussi permis de mettre en évidence l’asymétrie de la tête. La méthode de création de modèles anthropométriques est plus adaptée à nos applications que les méthodes dans la littérature. L’analyse en trois dimensions permet d’obtenir des résultats qui ne sont pas visibles par les analyses 1D. Les connaissances acquises par cette étude sont utilisées pour la conception de différents produits vendus dans les magasins DECATHLON à travers le monde.

Anthropometry is the scientific field that studies human body dimensions (from the greek άνθρωπος (human) + μέτρον (measure)). Anthropometrical analysis is based actually on 1D measurements (head circumference, length, etc). However, the body’s morphological complexity requires 3D analysis. This is possible due to recent progress of 3D scanners. The objective of this study is to compare population’s anthropometry and use results to adapt sporting goods to user’s morphology. For this purpose, 3D worldwide measurement campaigns were realized and automated treatment algorithms were created in order to analyze the subjects’ point cloud. Based on image processing methods and on shape geometry, these algorithms detect anatomical landmarks, calculate 1D measurements, align subjects and create representative anthropometrical 3D models. In order to analyze morphological characteristics, different statistical methods including components’ analysis, were adapted for use in 3D space. The methods were applied in three body parts: the foot, the head and the bust. The morphological differences between and inside the populations were studied. For example, the difference in each point of the head, between Chinese and European head, was calculated. The statistics in three dimensions, permitted also to show the asymmetry of the head. The method to create anthropometrical models is more adapted to our applications than the methods used in the literature. The analysis in three dimensions, can give results that they are not visible from 1D analyses. The knowledge of this thesis is used for the conception of different products that they are sold in DECATHLON stores around the world.