基于人體三圍截面面積的江浙地區(qū)女性體型分類

王祺明

(1. 浙江省服裝工程技術(shù)研究中心(浙江理工大學(xué)), 浙江 杭州 310018；2. 紹興文理學(xué)院 紡織服裝學(xué)院， 浙江 紹興 312000)

基于人體三圍截面面積的江浙地區(qū)女性體型分類

王祺明1，2

(1. 浙江省服裝工程技術(shù)研究中心(浙江理工大學(xué)), 浙江 杭州 310018；2. 紹興文理學(xué)院 紡織服裝學(xué)院， 浙江 紹興 312000)

為更好地區(qū)分人體體型，隨機(jī)選取東華大學(xué)人體數(shù)據(jù)庫中用三維人體測量系統(tǒng)測量的200名江浙地區(qū)女性的人體參數(shù)，分析江浙女性人體水平截面的橫矢徑比，并與日本女性的數(shù)值進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn),日本的分類數(shù)值不適合江浙女性。使用自編程序獲取人體矢狀、額狀和水平截面的形狀，因相同橫矢徑比的人體水平截面形態(tài)不同，認(rèn)為用橫矢徑比區(qū)分體型不準(zhǔn)確；用自編程序得到人體水平截面的周長和面積，選取胸、腰、臀三圍的截面面積與三圍圍度平方的比值進(jìn)行聚類分析，體型細(xì)分為3 類：扁體型、中間體型、圓體型。

三維測量； 截面面積； 橫矢徑比； 體型分類； 江浙女性

當(dāng)前大多數(shù)消費(fèi)者認(rèn)為服裝開發(fā)商不了解他們的體型及風(fēng)格喜好，市場上缺少適合消費(fèi)者需求的服裝[1]，合體性已成為困擾商家和消費(fèi)者的一個(gè)難題。相關(guān)資料顯示，90%以上的江浙女性消費(fèi)者認(rèn)為選購服裝時(shí)存在不合體現(xiàn)象[2]。

目前使用的一般體型分類未考慮人體的截面形態(tài)[3]。現(xiàn)有國家號型標(biāo)準(zhǔn)只考慮人體長度、圍度，沒有體表形態(tài)分類。這個(gè)問題已引起部分學(xué)者的關(guān)注。如：吳巧英等[4]利用滑針式人體測量儀測量人體水平截面，依據(jù)水平截面的形狀分析中老年和青年女性的體型差異；謝紅等[5]依據(jù)人體的胸矢額徑比(即胸矢橫徑比)等指標(biāo)細(xì)分人體體型；董雪丹[6]根據(jù)日本學(xué)者的人體測量數(shù)據(jù)和體型區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合國家服裝號型標(biāo)準(zhǔn)和人體解剖理論，得出圓度體型系列：扁體型、圓體型及中間體型，并設(shè)計(jì)出基本紙樣。然而，文獻(xiàn)[6]中的3類體型區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)沒有明確化，對應(yīng)的3類體型的紙樣修改也沒有應(yīng)用最新人體測量數(shù)據(jù)。

本文從分析人體水平截面的橫矢徑比數(shù)據(jù)入手，利用女性人體截面的周長和面積，探討人體體型的定量分類指標(biāo)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 數(shù)據(jù)的獲取

本文所用數(shù)據(jù)源于2010年東華大學(xué)的人體數(shù)據(jù)庫，庫中數(shù)據(jù)是采用美國[TC]2公司的三維人體測量儀測量所得，測量項(xiàng)目依據(jù)設(shè)備系統(tǒng)的默認(rèn)設(shè)置，測量時(shí)人體穿著與儀器配套的短褲和背心。

因本文研究對象為江浙地區(qū)女性，且主要研究人體截面相關(guān)參數(shù)，并以此作為體型分類依據(jù)，故本文所用數(shù)據(jù)是在該數(shù)據(jù)庫中隨機(jī)選取的200個(gè)測量樣本，利用測體系統(tǒng)輸出的VRML文件和ORD文件，自行提取人體特征水平截面的形態(tài)，不再另設(shè)其余測量項(xiàng)目[7-8]。

1.2 人體的截面橫矢徑比

表1示出使用SPSS軟件計(jì)算得出的江浙女性人體三圍的橫矢徑比的數(shù)據(jù)[9]。

表1 江浙女性人體三圍的橫矢徑比Tab.1 Horizontal vector to diameter ratios of bust, waist, hip of Jiangsu & Zhejiang female human body

1.3 人體的截面形態(tài)

為獲得人體截面原始三維點(diǎn)集，需要計(jì)算模型中所有三角片和給定某個(gè)平面的交線；計(jì)算中首先判斷三角面片的3條線段和給定平面是否有交點(diǎn),如果有交點(diǎn)求取交點(diǎn)坐標(biāo)[10]。結(jié)合OpenGL和C語言編程，獲取X、Y、Z軸方向上指定平面與[TC]2系統(tǒng)輸出的VRML人體模型的三維交點(diǎn)集，即可以獲取人體的水平、矢狀、額狀截面的形狀。使用測量系統(tǒng)的默認(rèn)測量設(shè)置可以獲取人體水平截面的形態(tài)、周長與面積。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 數(shù)據(jù)與形態(tài)的差異

2.1.1 與日本數(shù)據(jù)的差異

日本服裝文化學(xué)院依據(jù)大量的人體測量提出人體三圍(胸圍、腰圍、臀圍)的橫矢徑比值作為人體扁平率的分類指標(biāo)，三圍各有分類數(shù)值，將日本女性人體分為3類：扁體型、圓體型、中間體型[11]，具體數(shù)據(jù)參見表2。

表2 日本服裝文化學(xué)院人體扁平率分類指標(biāo)Tab.2 Somatotype classification of Japanese Costume Bunka Institute using three latitude of body

基于日本的人體體型與中國的人體體型相類似，中國服裝教學(xué)引入日本原型，依據(jù)此測量數(shù)據(jù)和分類進(jìn)行中國人體體型的區(qū)分，結(jié)果見表3。由表中數(shù)據(jù)可看出3個(gè)圍度的3種體型占總樣本的比例：腰圍最高為99%，臀圍最低為53%，胸圍居中為90%。

為了檢驗(yàn)日本人數(shù)據(jù)的適合性，使用SPSS軟件進(jìn)行日本與中國江浙女性人體數(shù)據(jù)的單樣本T檢驗(yàn)，檢驗(yàn)日本人體數(shù)據(jù)與中國江浙人體數(shù)據(jù)的均值是否有顯著性差異(概率95%)[12]。表4示出軟件計(jì)算結(jié)果?？煽闯鲭p側(cè)顯著性都比0.05小，即說明二者的均值有顯著性差異。檢驗(yàn)結(jié)果與分類結(jié)果都說明日本人體數(shù)據(jù)不適用中國江浙人體體型的區(qū)分。

表3 江浙女性人體按日本數(shù)據(jù)分類的案例結(jié)果Tab.3 Results of Jiangsu & Zhejiang female human body according to Japanese data

表4 江浙女性人體的三圍橫矢徑比與日本數(shù)據(jù)比較結(jié)果Tab. 4 Results of horizontal vector to diameter ratio of Jiangsu & Zhejiang female human body BWH compared with Japanese data

2.1.2 橫矢徑比與人體截面形態(tài)關(guān)系

此次人體測量有6個(gè)橫矢徑比數(shù)據(jù)相等(分別編號為樣本1～6)，應(yīng)用自編軟件獲取其截面形狀。圖1示出6個(gè)腰圍截面復(fù)合的狀態(tài)。由圖可看出6個(gè)截面形狀相似，但存在形態(tài)凹凸不一致的現(xiàn)象。圖2示出圖1中樣本1和樣本2的不同截面形狀。從圖中可明顯看出2個(gè)截面所占的面積不一樣大。也就意味著這2個(gè)人體的體表形態(tài)不相同。由此可以判斷，依據(jù)人體矢橫徑比進(jìn)行人體體型定量分析不是很準(zhǔn)確。

圖1 人體截面疊合形態(tài)Fig.1 Body section lamination morphology. (a) Center as benchmark；(b)Left as benchmark

圖2 樣本1和樣本2的截面形狀Fig.2 Cross sections of sample 1 and sample 2

2.2 體型聚類

由于胸圍、腰圍是上裝的關(guān)鍵尺寸部位，腰圍、臀圍是下裝的關(guān)鍵尺寸部位，本文選擇胸部、腰部、臀部三圍表征人體軀干水平截面形態(tài)。

鑒于人體截面形態(tài)由不規(guī)則曲線圍成，難以進(jìn)行定量分析，但人體三圍截面基本與橢圓相似，本文以類推原理計(jì)算其臨界值。已知相等周長下正方形比矩形的面積要大，類推相等周長圓的面積比橢圓大。人體三圍(胸圍、腰圍、臀圍)基本與橢圓相似，尤以腰圍最為接近圓。人體的矢徑、橫徑形成一個(gè)矩形，從嚴(yán)格意義上講此矩形既不是人體三圍截面的內(nèi)接矩形，也不是外包矩形，但一般不精準(zhǔn)都可以近似看待。日本的人體扁平率即是此例。定量處理體型分類時(shí)引入人體截面面積與其周長的比率作為分類依據(jù)。

正方形的邊設(shè)為a，則正方形的面積為a2，周長的平方為(4a)2=16a2，二者的比值為

圓形的面積為πr2(r為半徑)，圓形的周長平方為(2πr)2=4π2r2，二者的比值為

由于1/16小于1/4π，故得出人體三圍的截面面積與周長平方的比值最大不超過圓的比值1/4π。利用人體三圍的截面面積與周長平方的比值表征人體截面的形態(tài)，比值越靠近1/4π，截面形態(tài)越趨向于圓形，比值越遠(yuǎn)離1/4π，截面形態(tài)越趨向于扁形。由此可以依據(jù)人體三圍的截面面積與周長平方的比值表征人體水平截面的形態(tài)。

利用SPSS軟件獲取的人體水平截面的周長與測體系統(tǒng)的圍度顯著性差異檢驗(yàn)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)原理選擇獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果沒有顯著性差異，故選用獲取的周長與面積進(jìn)行計(jì)算。使用SPSS的K-means進(jìn)行三圍截面形態(tài)的聚類分析。最后進(jìn)行

聚類的樣本為174人。表5示出利用SPSS軟件的K-means聚類分析得到的結(jié)果。依據(jù)與1/4π的接近程度可以推斷出表5中聚類結(jié)果2、1、3的截面形狀由圓潤趨向扁平，故得出聚類1為中間體型，聚類2為圓體型，聚類3為扁體型。聚類案例百分比說明中間體型占整體的一半多，扁體型數(shù)量比圓體型多，也符合日常生活中觀察的現(xiàn)象：國內(nèi)女性看上去三圍很寬，但是圍度比不上看上去窄的歐美女性的圍度尺寸。

表5 3種體型的聚類中心 Tab.5 Clustering center of three kinds of figures

圖3示出3種體型的截面形態(tài)圖。圖中實(shí)線截面是腰圍截面，細(xì)虛線截面是臀圍截面，虛線截面是胸圍截面。

注：虛線是胸圍水平截面；實(shí)線是腰圍水平截面；點(diǎn)線是臀圍水平截面。圖3 3種體型的形態(tài)圖Fig.3 Cross section shape of three kinds of body. (a) Middle shape; (b) Circular shape; (c) Flat shape

2.3 聚類結(jié)果

紙樣繪制時(shí)胸寬、背寬、袖窿寬三者比例不符合人體，會出現(xiàn)服裝不合體，穿用不舒適的感覺。不區(qū)分清楚不僅影響服裝生產(chǎn)的制版，還影響服裝款式的廓型設(shè)計(jì)，影響服裝的穿用效果和舒適程度。聚類結(jié)果的分類可以準(zhǔn)確定量區(qū)分人體體型，并可以依據(jù)分類進(jìn)行服裝制版的前胸、后背、脅側(cè)的分配比例，確定的比例比按扁平率分類更符合人體實(shí)際的比例(扁平率的人體矢徑是正中央尺寸，沒有反映側(cè)邊的形態(tài))。

表6示出依據(jù)樣本數(shù)據(jù)軟件SPSS計(jì)算得到的3種體型的胸圍與胸寬的回歸模型的系數(shù)。表7示出3種體型的胸寬與胸圍回歸方程以及不同胸圍的計(jì)算結(jié)果。如前述聚類1為中間體型，聚類2為圓體型，聚類3為扁體型。由表7看出中間體的胸寬回歸方程可以直接作為服裝制版的比例公式，扁體型和圓體型的回歸方程還需要進(jìn)行優(yōu)化系數(shù)，留待以后由大量的扁、圓體型人體數(shù)據(jù)修正；扁、圓體型人體的胸寬都比中間體的胸寬要大，在84 cm胸圍之前扁體型的胸寬要比圓體型大，之后小的原因應(yīng)該是本次測量樣本圓體型絕大部分是84 cm以上的大胸圍，不如中間體型和扁體型相對分布均勻。人體數(shù)據(jù)也驗(yàn)證了不同體型的胸寬需要不同的回歸方程，同理背寬也一樣。確定胸寬、背寬后可以確定服裝制版的脅寬尺寸。

表6 3種體型的胸圍與胸寬的回歸模型的系數(shù)Tab.6 Regression model of three kinds of figures

注：B為回歸系數(shù)。

表7 3種體型的胸寬與胸圍回歸方程以及不同胸圍的計(jì)算結(jié)果Tab.7 Regression equation of three size of chest width and bust and calculation results of different busts cm

依據(jù)日本文化女子大學(xué)的理論, 獲取的人體截面形態(tài)可以有5種應(yīng)用，其中之一就是獲得繪制紙樣所需的人體尺寸并求出腰省量[11]。由此目的獲取人體的3個(gè)圍度截面的復(fù)合狀態(tài)(參見圖3)。可由人體三圍截面面積與周長平方比值準(zhǔn)確表征人體三圍體表曲線的曲率。裙子省道位于人體截面曲率較大的位置，同理衣片、褲片的腰省也可據(jù)此確定位置?？梢源_定省道在圓體型靠近前中，扁體型靠近側(cè)縫，中間體型居中，這也與體型配伍，可以在人體正前方觀察到省道。

3 結(jié) 論

1)通過獲取的江浙女性人體圍度的橫矢徑比值，依據(jù)日本女子文化大學(xué)的數(shù)據(jù)分類，與日本數(shù)據(jù)進(jìn)行均值比較，得出日本數(shù)據(jù)不適用于我國江浙地區(qū)女性人體分類。

2)人體的橫矢徑比值測量簡單，可以表征人體的背寬、胸寬和袖窿寬的比例，體型分類依據(jù)橫矢徑比表征扁圓體型可能存在面積差，存在定量分類不準(zhǔn)確的問題?；谌梭w胸、腰、臀三圍截面面積的分類不但可獲取人體的水平截面形態(tài)，還可定量進(jìn)行人體扁體型、中間體型、圓體型的分類。此體型類別可作為號型國標(biāo)的補(bǔ)充。

3)聚類結(jié)果的分類可準(zhǔn)確定量區(qū)分人體體型，并可依據(jù)分類進(jìn)行服裝制板的前胸、后背、脅側(cè)的分配比例，確定的比例比扁平率更符合人體實(shí)際的比例，還可表征人體三圍體表曲線的曲率。裙子省道位于人體截面曲率較大的位置。同理衣片、褲片的腰省也位于類似的位置。

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Female body classification in Jiangsu and Zhejiang based on cross-sectional area of body

WANG Qiming1，2

(1.EngineeringResearchCenterofClothingofZhejiangProvince(ZhejiangSci-TechUniversity)，Hangzhou，Zhejiang310018，China； 2.CollegeofTextileandGarment，ShaoxingUniversity，Shaoxing，Zhejiang312000，China)

To better identify the human body, the human body data of 200 females, in Jiangsu and Zhejiang provinces randomly selected from the data base of Donghua University. By analyzing on the horizontal section of horizontal radius vector of Jiangsu and Zhejiang provinces female human body and comparing with the value of Japanese women, it was found that Japanese numerical classification is not suitable for Jiangsu and Zhejiang provinces women. With the programming procedures, the body sagittal, frontal shape and the shape of the horizontal section was obtained. Owing to different horizontal section form with the same ratio of horizontal radius vector, it is concluded that identification body form by ratio of horizontal radius vector is inaccurate. Their own programming procedures were used to acquire the perimeter and area by the body horizontal section, and then clustering analysis was performed with the ratio of cross-sectional area and surrounded degree square of chest, waist and hip, the size segmentation was divided into the flat shape, middle size, and round shape.

3-D measurement; cross-sectional area; ratio of horizontal radius vector; body classification； female in Jiangsu and Zhejiang

10.13475/j.fzxb.20150201906

2015-02-10

2015-12-07

浙江省高校重中之重紡織科學(xué)與工程一級學(xué)科和浙江省服裝工程技術(shù)研究中心開放基金課題資助項(xiàng)目(2013KF12)

王祺明(1968—)，男，副教授，博士。研究方向?yàn)榉b人體工效學(xué)、服裝史。E-mail:wqm@usx.edu.cn。

TS 941.17

A