胸圍截面輪廓點(diǎn)獲取方法優(yōu)化

楊天， 寧艷群， 楊秀月， 尚笑梅*

(1.蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215021；2.上海紡織集團(tuán)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)有限公司，上海 200336)

人體尺寸包含長(zhǎng)度尺寸和圍度尺寸，是服裝造型設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，而人體胸圍尺寸是服裝設(shè)計(jì)的重要尺寸之一[1]。在文胸產(chǎn)品中，人們?cè)絹?lái)越追求舒適、合體，對(duì)胸立體尺寸的描述要求越來(lái)越精準(zhǔn)，故除了獲取通用的胸圍、胸底圍的尺寸外，文中增加了依次經(jīng)過(guò)胸圍截面輪廓點(diǎn)測(cè)量而得的胸圍尺寸，對(duì)其控制輪廓點(diǎn)的獲取方法進(jìn)行優(yōu)化[2-3]。

另外，在非接觸式測(cè)量技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，其測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精確度是人們關(guān)注的重點(diǎn)，該測(cè)量技術(shù)建立在精確獲取人體表面輪廓點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)點(diǎn)連成線，線組成面，才能準(zhǔn)確測(cè)量出輪廓線的尺寸，生成精確的截面圖形，故而文中對(duì)人體胸圍截面輪廓點(diǎn)的獲取方法進(jìn)行優(yōu)化研究，得到最優(yōu)的輪廓點(diǎn)獲取方法，以服務(wù)于服用非接觸式測(cè)量技術(shù)。

目前,對(duì)人體表面輪廓基準(zhǔn)點(diǎn)的研究主要有側(cè)頸、第七頸椎、肩、前腰、側(cè)腰、會(huì)陰等測(cè)量時(shí)容易出錯(cuò)的點(diǎn)[4]。田亞楠等[5]分析了不同測(cè)量方法對(duì)測(cè)量精確度的影響，主要研究了前腰點(diǎn)、側(cè)腰點(diǎn)和會(huì)陰點(diǎn)，通過(guò)目測(cè)法和控制法對(duì)內(nèi)胯高和周襠進(jìn)行測(cè)量。對(duì)胸部乳房截面輪廓的研究目前仍集中在人體胸圍曲線的擬合。尚笑梅等[6]通過(guò)拍攝人體的二維圖像，提取出其胸圍的輪廓截面，用于三維測(cè)量技術(shù)，并通過(guò)三次多項(xiàng)式函數(shù)對(duì)胸圍進(jìn)行擬合。對(duì)胸圍截面輪廓點(diǎn)的獲取方法優(yōu)化可使測(cè)量而得的胸圍數(shù)據(jù)值更加準(zhǔn)確，對(duì)于提高文胸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性有重要意義。

文中基于是否依次經(jīng)過(guò)胸圍輪廓點(diǎn)，采用兩種方法測(cè)量胸圍尺寸，研究?jī)煞N方法測(cè)量值的精確度以及實(shí)際可操作性；建立兩種方法測(cè)量值的轉(zhuǎn)換模型以便得到更接近胸圍真實(shí)值的數(shù)據(jù)。最終建立不同方法測(cè)量值轉(zhuǎn)換的回歸模型。

1 樣本測(cè)量實(shí)驗(yàn)

1.1 樣本選取

被測(cè)者：從蘇州大學(xué)隨機(jī)選取30名女大學(xué)生作為被測(cè)者，年齡在18～25歲，身高在155～170 cm。

測(cè)量者：隨機(jī)選取10名女性作為測(cè)量人員，實(shí)驗(yàn)前統(tǒng)一進(jìn)行的人體測(cè)量技能培訓(xùn)，年齡在20～25歲，身高在155～170 cm。

記錄者：隨機(jī)選取10名女性作為記錄人員，實(shí)驗(yàn)前統(tǒng)一進(jìn)行的人體測(cè)量數(shù)據(jù)記錄培訓(xùn)，年齡在20～25歲。她們與10名測(cè)量人員隨機(jī)組成測(cè)量搭檔。

1.2 實(shí)驗(yàn)工具及環(huán)境

實(shí)驗(yàn)工具：軟尺、筆、記錄表、記錄板、測(cè)體工作者專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)服、被測(cè)者專(zhuān)用測(cè)體緊身衣。被測(cè)者雙腳并攏，自然站立，頭發(fā)盤(pán)起，脫掉上衣和文胸，下身穿著專(zhuān)用測(cè)體緊身衣；測(cè)量者身穿測(cè)體專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)服，手拿軟尺；記錄人員身穿測(cè)體專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)服，手拿夾有記錄表格的記錄板和記錄筆。

實(shí)驗(yàn)環(huán)境：實(shí)驗(yàn)要求在同一時(shí)間段、統(tǒng)一操作規(guī)范以及統(tǒng)一測(cè)量設(shè)備下進(jìn)行；環(huán)境溫度為(27±3) ℃、濕度(60±10) %，保證室內(nèi)測(cè)體實(shí)驗(yàn)人員感覺(jué)舒適[7]；燈光強(qiáng)度適中，保證清晰讀數(shù)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

根據(jù)GB/T 16160—2008中胸圍的定義,通用方法測(cè)量的胸圍尺寸是經(jīng)過(guò)左右胸凸點(diǎn)(A和A′)、左右腋窩點(diǎn)(B和B′)和左右背凸點(diǎn)(C和C′)的水平圍長(zhǎng)，測(cè)量方法如圖1所示。基準(zhǔn)點(diǎn)的位置標(biāo)識(shí)如圖2所示。采用“胸圍輪廓點(diǎn)一次測(cè)量法”和“胸圍輪廓點(diǎn)依次測(cè)量法”分別獲取胸圍尺寸，將其分別命名為方法1和方法2。

圖1 胸圍測(cè)量法Fig.1 Bust measurement method

圖2 胸圍輪廓點(diǎn)位置示意Fig.2 Bust profile point position diagram

被測(cè)者站姿要求：兩腳并攏，自然站立，目視前方，手臂前伸。在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，要求被測(cè)者站姿保持不變。

測(cè)量前，在6個(gè)胸圍輪廓點(diǎn)貼好標(biāo)記，以方便測(cè)量并減少實(shí)驗(yàn)誤差。10名測(cè)量者均按照方法1和方法2，依次量取30名被測(cè)者的胸圍尺寸，記錄者做好數(shù)據(jù)記錄。

1.3.1方法1 被測(cè)者保持站姿，手臂前伸。測(cè)量者站于被測(cè)者左側(cè)，手拿軟尺，對(duì)胸圍進(jìn)行環(huán)抱式測(cè)量，且保持軟尺形成的水平面與地面平行，經(jīng)過(guò)左右胸凸點(diǎn)，左右背凸點(diǎn)和左右腋窩點(diǎn)形成貼合人體的圓周曲線，得到輪廓點(diǎn)一次測(cè)量法胸圍尺寸[8]。該測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量者站于被測(cè)者左側(cè)不移動(dòng)。

1.3.2方法2 被測(cè)者保持站姿，手臂前伸。測(cè)量者站于被測(cè)者右側(cè)，手拿軟尺，對(duì)胸圍進(jìn)行輪廓點(diǎn)順序測(cè)量：首先將軟尺零刻度線固定于被測(cè)者B′點(diǎn)，然后依次經(jīng)過(guò)A′，A，B，C，C′點(diǎn)，最后回到B′點(diǎn)，得到輪廓點(diǎn)依次測(cè)量法的胸圍尺寸。測(cè)量過(guò)程中，保證測(cè)量水平面與地面平行，測(cè)量者隨軟尺走勢(shì)不斷移動(dòng)。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

在最初30個(gè)樣本中，剔除5個(gè)特殊體型樣本，最終確定實(shí)驗(yàn)被測(cè)者25人，設(shè)置編號(hào)為1～25，測(cè)量者10人。規(guī)定每位測(cè)量者依次測(cè)量25名被測(cè)者，每個(gè)樣本測(cè)量3次，故得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)750組。剔除掉無(wú)效數(shù)據(jù)組和異常數(shù)據(jù)組，最終確定可用于研究的樣本量為732組。對(duì)每個(gè)樣本的數(shù)據(jù)取均值，隨機(jī)選取15個(gè)樣本用于精確度分析和建模研究，對(duì)剩余10個(gè)樣本進(jìn)行模型驗(yàn)證分析。

2 方法1和方法2精確度分析

將25個(gè)樣本中隨機(jī)選取的15個(gè)樣本，利用Excel軟件對(duì)方法1和方法2所得數(shù)據(jù)分別進(jìn)行胸圍均值對(duì)比分析和離散程度統(tǒng)計(jì)分析。

2.1 均值對(duì)比分析

求出兩種測(cè)量方法所得的每位被測(cè)者的胸圍均值，對(duì)所獲取的均值進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如圖3所示。

圖3 方法1和方法2所得胸圍均值對(duì)比分析 Fig.3 Comparisons of the mean chest circumference measured by method 1 and 2

從圖3中可得出如下結(jié)論：

1)方法1和方法2的均值存在明顯差異，說(shuō)明通過(guò)控制輪廓點(diǎn)獲取尺寸的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

2)方法2測(cè)量所得的數(shù)據(jù)值均大于方法1，表明通過(guò)依次控制基準(zhǔn)點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù)值均大于直接測(cè)量。

2.2 離散程度統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)換算，獲得被測(cè)項(xiàng)目的均值、標(biāo)準(zhǔn)差和AVEDEV函數(shù)值。其中標(biāo)準(zhǔn)差表示一組數(shù)據(jù)的離散程度，數(shù)值越大離散程度越大。AVEDEV函數(shù)值是指數(shù)據(jù)絕對(duì)偏差的平均值，也反映數(shù)據(jù)的離散程度，其數(shù)值越大，離散程度越大，數(shù)據(jù)越不穩(wěn)定。方法1和方法2離散程度統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 方法1和方法2離散程度統(tǒng)計(jì)

從表1可得出如下結(jié)論：

1)通過(guò)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)差和AVEDEV函數(shù)值可知，就整體而言，方法1的標(biāo)準(zhǔn)差和AVEDEV值大于方法2，說(shuō)明采用方法2得到的數(shù)據(jù)離散程度更小，數(shù)據(jù)值較穩(wěn)定；而用方法1得到的數(shù)據(jù)值離散程度較大，不夠穩(wěn)定，故其測(cè)量值精確度較小。此結(jié)果與方法2采用的測(cè)量方法有一定關(guān)系，因其直接按照定義依次經(jīng)過(guò)基準(zhǔn)點(diǎn)貼體測(cè)量，故所得數(shù)據(jù)更接近真實(shí)值，數(shù)據(jù)值更加穩(wěn)定。

2)對(duì)比兩種方法的實(shí)際可操作性，方法2依次經(jīng)過(guò)6個(gè)輪廓點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量過(guò)程中會(huì)和被測(cè)者肌膚接觸過(guò)多，且操作方法復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)，實(shí)際可操作性較弱；方法1采用胸圍輪廓點(diǎn)一次測(cè)量胸圍尺寸，是所有服裝企業(yè)量體時(shí)重要的環(huán)節(jié)之一，已經(jīng)發(fā)展多年，技術(shù)成熟，具備實(shí)際可操作性。故在實(shí)際運(yùn)用中，可通過(guò)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型將胸圍輪廓點(diǎn)一次測(cè)量法獲得的胸圍尺寸轉(zhuǎn)換成胸圍輪廓點(diǎn)依次測(cè)量法尺寸，既減小工作量，也可同時(shí)得到兩組數(shù)據(jù)值。

3 顯著性分析及轉(zhuǎn)換模型建立

對(duì)上述隨機(jī)選取的15個(gè)樣本，運(yùn)用SPSS軟件系統(tǒng)，分析方法1和方法2的相關(guān)性和顯著性水平，并建立轉(zhuǎn)換模型。首先，對(duì)方法1和方法2的數(shù)據(jù)組進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，判斷兩組數(shù)據(jù)的相關(guān)性及差異性[9]，若其存在較大相關(guān)性且差異顯著，可建立回歸模型；然后對(duì)測(cè)量樣本進(jìn)行回歸分析，并建立數(shù)學(xué)模型；最后對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證分析。

3.1 顯著性分析

分析兩種測(cè)量方法所得數(shù)據(jù)組的顯著性水平。設(shè)置可信區(qū)間為95%，對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，所得結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

表2 方法1和方法2相關(guān)性

表3 方法1和方法2配對(duì)樣本t檢驗(yàn)

由表2可知，兩種方法所得胸圍數(shù)據(jù)組的相關(guān)系數(shù)為0.988，相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)表明其顯著值為0.000，因?yàn)镾ig.<0.05，故二者具有顯著相關(guān)性。由表3可知，配對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果表明t為-7.969，自由度為14，兩尾檢驗(yàn)差異水平為0.000，因?yàn)镾ig.<0.05，表明二者存在極顯著性差異。綜上可知，方法1和方法2之間可以建立回歸模型。

3.2 轉(zhuǎn)換模型建立

對(duì)樣本進(jìn)行回歸分析，建立數(shù)學(xué)回歸模型。其中，設(shè)定方法1所得數(shù)據(jù)值為自變量x，方法2所得數(shù)據(jù)值為因變量y，選擇曲線擬合中的線性、二次、三次、復(fù)合及邏輯函數(shù)類(lèi)型進(jìn)行擬合[10-11]，所得擬合結(jié)果見(jiàn)表4。各模型的優(yōu)劣通過(guò)相關(guān)系數(shù)的平方值(RSQ)比較，RSQ函數(shù)越大，則所選的模型越好。另外，表4中F值越大，表明該差異值越顯著，v代表自由度，b代表函數(shù)模型的系數(shù)值。

通過(guò)比較表4中所有模型的RSQ值可知，二次和三次多項(xiàng)式模型的RSQ值均為0.978，且均高于線性、復(fù)合和邏輯模型的RSQ值，故排除線性、復(fù)合和邏輯模型；另外，三次多項(xiàng)式模型中b3值為0.000，b1和b2的值均和二次多項(xiàng)式模型中b1，b2值相等，說(shuō)明此三次多項(xiàng)式模型不存在，故排除。

表4 方法1和方法2的模型匯總及參數(shù)估計(jì)值

綜上所述，采用二次多項(xiàng)式模型對(duì)函數(shù)進(jìn)行擬合是最合適的，其中，二次多項(xiàng)式模型中的常數(shù)項(xiàng)為-91.424，一次項(xiàng)系數(shù)b1為3.101，二次項(xiàng)系數(shù)b2為-0.012。

故其擬合結(jié)果為

y=-91.424+3.101x-0.012x2

(1)

3.3 模型驗(yàn)證

根據(jù)服用人體手工測(cè)量尺寸的精確度要求，參照GB/T 1335.2—2008中胸圍尺寸的檔差為4 cm，將胸圍檔差值轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)值域，由此設(shè)定胸圍誤差范圍為2 cm。對(duì)剩余的10個(gè)樣本進(jìn)行轉(zhuǎn)換模型驗(yàn)證分析，若由模型求得的數(shù)據(jù)值與手工測(cè)量值相差的絕對(duì)值在2 cm以內(nèi)，說(shuō)明模型有效。 剩余樣本回歸模型驗(yàn)證分析結(jié)果見(jiàn)表5。其中，x值是方法1的實(shí)際測(cè)量值，y值是方法2的實(shí)際測(cè)量值，y′值是方法1的模型驗(yàn)證值，即帶入式(1)得到的值，差值比率指y與y′絕對(duì)差值與y的比。其中差值比率越小，說(shuō)明其模型越好[12]。

表5剩余樣本回歸模型驗(yàn)證分析

Tab.5Validationanalysisoftheresidualsampleregressionmodel

樣本編號(hào)x/cmy/cmy′/cmy與y′的絕對(duì)差值/cm差值比率/%384.5085.6584.930.720.84583.6884.6084.040.560.66686.4587.2086.970.230.26887.8489.2088.380.820.921083.5784.8683.920.941.111385.4086.8085.890.911.051483.1083.9083.400.500.601590.1090.4090.560.160.181782.3083.6882.511.171.402286.4587.4086.970.430.49

由表5可知，y與y′的絕對(duì)差值均小于2 cm，且差值比率均小于2%，故經(jīng)模型驗(yàn)證，二次多項(xiàng)式回歸模型有效。綜上可知，采用二次多項(xiàng)式模型對(duì)函數(shù)進(jìn)行擬合最合適。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)胸圍兩種測(cè)量法所得數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，得到如下結(jié)論。

1)用方法1獲取的數(shù)據(jù)離散程度較大，數(shù)據(jù)值不夠穩(wěn)定，但具有較好的實(shí)際可操作性。

2)用方法2獲取的數(shù)據(jù)離散程度較小，數(shù)據(jù)值穩(wěn)定，但實(shí)際可操作性較差。

3)兩組數(shù)據(jù)具有顯著相關(guān)性且呈現(xiàn)極顯著差異，可對(duì)兩組數(shù)據(jù)建立轉(zhuǎn)換模型。

4)最終最優(yōu)轉(zhuǎn)換模型擬合結(jié)果為二次多項(xiàng)式模型y=-91.424+3.101x-0.012x2。

5)經(jīng)模型驗(yàn)證得到式(1)二次多項(xiàng)式模型有效。

在常規(guī)的人體尺寸測(cè)量中，方法1是最常用且非常重要的測(cè)量方法之一，同方法2相比，其測(cè)量速度快，實(shí)際可操作性較高；方法2依次經(jīng)過(guò)輪廓點(diǎn)測(cè)量而得的數(shù)據(jù)離散程度更小，較方法1數(shù)據(jù)值更穩(wěn)定，且更接近胸圍真實(shí)值。因此，通過(guò)建立兩種方法間的轉(zhuǎn)換模型，可使兩種測(cè)量方法獲得的數(shù)據(jù)值相互轉(zhuǎn)換，使企業(yè)在只獲得通用胸圍尺寸的情況下，通過(guò)帶入轉(zhuǎn)換模型便可獲得“胸圍輪廓點(diǎn)依次測(cè)量法”的結(jié)果。該轉(zhuǎn)換關(guān)系不僅節(jié)省了人體測(cè)量的成本，還提高了測(cè)量值的利用率，為人體測(cè)量領(lǐng)域的建模研究提供參考。