河南省青年男性標(biāo)準(zhǔn)體手臂尺寸測(cè)量及分析

馮向偉，焦夢(mèng)彥，王 旭，師亞楠，張圓圓，王曉文

(1.河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院，河南 鄭州 450007；2.河南工程學(xué)院 服裝學(xué)院，河南 鄭州 451191；3. 上海工程技術(shù)大學(xué) 服裝學(xué)院，上海 201620)

人體尺寸是服裝制作的前提條件，是制定服裝號(hào)型規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。1988年，我國(guó)頒布了GB 10000—1988《中國(guó)成年人人體尺寸》標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了服裝用人體測(cè)量中主要的圍度和長(zhǎng)度指標(biāo)[1]。二十年多來(lái)，隨著人民生活水平的提高，我國(guó)人體尺寸發(fā)生了明顯的變化[2]，然而，國(guó)標(biāo)中的人體數(shù)據(jù)并沒有進(jìn)行及時(shí)更新，按照這些數(shù)據(jù)制作的服裝產(chǎn)品難以滿足服裝合體性和舒適性要求。近年來(lái)，一些研究人員對(duì)不同地區(qū)、民族、年齡、性別的人群進(jìn)行了測(cè)試分析和體型劃分[3-5]，并針對(duì)頭部[6]、頸部[7]、肩部[8]、胸部[9]、臀部[10]、下肢[11]等人體局部尺寸進(jìn)行了相關(guān)研究及分析，而關(guān)于人體上肢細(xì)部尺寸測(cè)量的研究工作較少。在西服、襯衫、中山裝等合體服裝[6]的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，袖型設(shè)計(jì)是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，其以精準(zhǔn)的手臂尺寸數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。為此，本文采用手工測(cè)量和三維掃描相結(jié)合的方法，對(duì)河南省青年男性的手臂細(xì)部尺寸進(jìn)行測(cè)量，對(duì)比兩種測(cè)量方法的差異，更新河南省人體數(shù)據(jù)庫(kù)，為上裝的個(gè)性化設(shè)計(jì)，人體建模、人臺(tái)制作等工作提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)也為醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)設(shè)計(jì)等行業(yè)提供數(shù)據(jù)參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 測(cè)量指標(biāo)

研究參照GB 10000—1988《中國(guó)成年人人體尺寸》[1]和席煥久等人《人體測(cè)量方法》[12]中的測(cè)量項(xiàng)目及方法，依據(jù)骨性標(biāo)志點(diǎn)，確定了11項(xiàng)具體的測(cè)量項(xiàng)目，其中為了進(jìn)一步細(xì)化手臂的圍度尺寸，在上臂和前臂的1/3和2/3處分別增加了2個(gè)圍度指標(biāo)，如表1和圖1所示。

表1 測(cè)量指標(biāo)的具體定義

1.2 測(cè)量對(duì)象

實(shí)驗(yàn)安排在2019年2月～6月完成，選取200名在鄭州高校就讀的男大學(xué)生作為測(cè)試對(duì)象，參考河南省人口統(tǒng)計(jì)局2017年公布的河南省18個(gè)地級(jí)市人口比例，抽取體型接近標(biāo)準(zhǔn)體的志愿者參與實(shí)驗(yàn)，要求志愿者為河南籍男性，漢族，年齡18歲～25歲，身高165 cm～175 cm，胸圍84 cm～92 cm，體重55 kg～75 kg，身體健康，無(wú)先天手臂殘疾或發(fā)育不足等情況，未施行上肢手術(shù)。

圖1 圍度測(cè)量項(xiàng)目指標(biāo)圖示

1.3 測(cè)量工具

研究采用手工測(cè)量和三維掃描兩種測(cè)試方法，其中手工測(cè)量中借助馬丁測(cè)量?jī)x、皮尺、眼線筆、棉簽、卸妝水、標(biāo)記帶、人體脂肪稱等工具。三維掃描采用Human Solutions(VITUS Smart LC)三維人體掃描儀進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中要求志愿者統(tǒng)一著裝，志愿者上身穿無(wú)袖背心，頭戴泳帽，除去首飾物品。

1.4 測(cè)量方法

在手工測(cè)量過(guò)程中，測(cè)試前首先使用眼線筆在志愿者右臂上準(zhǔn)確標(biāo)記出所需的骨性標(biāo)志點(diǎn)，可采用棉簽和卸妝水改動(dòng)標(biāo)記點(diǎn)。測(cè)量過(guò)程中，志愿者保持直立，手臂自然放松。測(cè)量數(shù)據(jù)由記錄員當(dāng)場(chǎng)進(jìn)行紙質(zhì)記錄，每個(gè)志愿者單個(gè)部位至少要測(cè)量三次，數(shù)據(jù)誤差不得超過(guò)2 mm，超出預(yù)計(jì)誤差范圍的，需重新測(cè)量，取最接近該數(shù)值的3個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出平均值即為最終測(cè)試結(jié)果。測(cè)量結(jié)束，擦除志愿者手臂上的標(biāo)志點(diǎn)。

在三維掃描過(guò)程中，參考項(xiàng)目組前期的研究方法[13]，要求志愿者站立在地臺(tái)對(duì)角線底端，如圖2所示，雙腳并攏，身體直立靜止，肌肉處于自然放松狀態(tài)，雙目平視前方，右側(cè)肘部自然彎曲，保證前臂垂直向下，且前臂正對(duì)著測(cè)試臺(tái)中心位置，手掌微微握拳，掃描過(guò)程中身體不要晃動(dòng)，呼吸均勻。掃描結(jié)束后，除了自動(dòng)獲取的全臂長(zhǎng)、肘圍數(shù)據(jù)，其余指標(biāo)均需在Scan Worx軟件里進(jìn)行手動(dòng)截取并計(jì)算具體的長(zhǎng)度和圍度值。

圖2 掃描姿勢(shì)

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

2.1 正態(tài)性檢驗(yàn)

為了分析各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)的數(shù)據(jù)分布情況，研究進(jìn)行了K-S正態(tài)性檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)學(xué)中規(guī)定，當(dāng)樣本量≤2000時(shí)，正態(tài)性檢驗(yàn)結(jié)果以夏皮洛-威爾克(W檢驗(yàn))為準(zhǔn)，當(dāng)樣本量>2000時(shí)，正態(tài)性檢驗(yàn)結(jié)果以柯爾莫戈洛夫-斯米諾夫(D檢驗(yàn))為準(zhǔn)。本次測(cè)試樣本量為200個(gè)，因此主要觀察W檢驗(yàn)結(jié)果。由手工測(cè)量數(shù)據(jù)的正態(tài)性檢驗(yàn)表(見表2)可知，在手工測(cè)量數(shù)據(jù)中，只有圍度2的Sig值小于0.05，不符合正態(tài)分布，其他指標(biāo)均符合正態(tài)分布。根據(jù)圍度2的Q-Q圖(見圖3)可直觀的看到，除個(gè)別數(shù)據(jù)點(diǎn)游離在外，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都聚集在直線附近，整體近似符合正態(tài)分布。

表2 手工測(cè)量數(shù)據(jù)正態(tài)性檢驗(yàn)表

注：*-真實(shí)顯著水平的下限。

圖3 圍度2的Q-Q圖

在三維掃描的測(cè)量項(xiàng)目中，只有臂根圍、上臂圍、肘圍和圍度2的Sig小于0.05(見表3)，不符合正態(tài)分布，其他測(cè)量項(xiàng)目均服從正態(tài)分布。由這四項(xiàng)指標(biāo)的Q-Q圖(見圖4)可知，除個(gè)別數(shù)據(jù)點(diǎn)游離在外，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都聚集在直線附近，整體近似符合正態(tài)分布。為了保證不影響后面的數(shù)據(jù)分析，利用SPSS軟件繪制手工測(cè)量和三維掃描測(cè)量的箱線圖，剔除27個(gè)異常值，最終的有效樣本量為173個(gè)。

表3 三維掃描測(cè)量數(shù)據(jù)正態(tài)性檢驗(yàn)表

注：*-真實(shí)顯著水平的下限。

圖4 測(cè)量指標(biāo)的Q-Q正態(tài)分布圖

2.2 描述性統(tǒng)計(jì)分析

2.2.1手工測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)173個(gè)樣本的手工測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，由表4可知，除了腕圍呈左偏正態(tài)分布，剩余的測(cè)量項(xiàng)目均呈右偏正態(tài)分布。

表4 手工測(cè)量數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計(jì)分析表

2.2.2三維測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)173個(gè)樣本的三維掃描測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，由表5可知，所有的測(cè)量指標(biāo)均呈右偏正態(tài)分布。

表5 三維測(cè)量數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計(jì)分析表

2.3 數(shù)據(jù)相關(guān)性分析

對(duì)比各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)之間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)度測(cè)量項(xiàng)目中(見表6)，無(wú)論是手工測(cè)量還是三維掃描測(cè)量，上臂長(zhǎng)與全臂長(zhǎng)的均成正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)都是最大的，均高于0.75，其次是前臂長(zhǎng)與全臂長(zhǎng)的相關(guān)系數(shù)，均高于0.6，然而前臂長(zhǎng)與上臂長(zhǎng)的相關(guān)性比較弱，均不到0.5。在圍度測(cè)量項(xiàng)目中(見表7)，無(wú)論是手工測(cè)量還是三維掃描測(cè)量，圍度1與圍度2、圍度3和圍度4、臂根圍與圍度1、上臂圍與圍度1兩兩之間均成高度正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)都高于0.8，除了腕圍與臂根圍、腕圍與上臂圍、腕圍與圍度1、腕圍與圍度2的正相關(guān)系數(shù)較低之外，其余所有的指標(biāo)之間均成緊密的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)介于0.6～0.8之間。

表6 長(zhǎng)度測(cè)量項(xiàng)目的相關(guān)性分析

注：**. 在0.01級(jí)別(雙尾)，相關(guān)性顯著。

表7 圍度測(cè)量項(xiàng)目的相關(guān)性分析

注：**. 在 0.01 級(jí)別(雙尾)，相關(guān)性顯著。

2.4 兩種測(cè)量方法的對(duì)比分析

觀察表7中同一測(cè)試指標(biāo)兩種測(cè)試方法的相關(guān)系數(shù)發(fā)現(xiàn)，手工測(cè)量項(xiàng)目與三維測(cè)量項(xiàng)目的相關(guān)系數(shù)非常接近，為了調(diào)查兩種測(cè)試方法的差異，對(duì)比分析各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。前期研究發(fā)現(xiàn)，由于三維掃描過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)漏洞，使得手工測(cè)量值普遍比三維測(cè)量值大，而手工測(cè)量的人為測(cè)量誤差使其數(shù)據(jù)的波動(dòng)性大于三維掃描測(cè)量[13]。在本次研究中，由圖5可以看出，手工測(cè)量和三維掃描測(cè)量的均值比較接近，大部分手工測(cè)量項(xiàng)目的均值依然大于三維掃描測(cè)量，但由于本次研究增加了樣本量，使得手工測(cè)量的數(shù)據(jù)波動(dòng)性降低，各個(gè)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)差普遍小于三維掃描測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差。

根據(jù)手工測(cè)量和三維掃描測(cè)量的成對(duì)T檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)(見表8)，除了前臂長(zhǎng)之外，其余各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)的P值均小于0.05，說(shuō)明在95%的置信水平下，手工測(cè)量和三維掃描測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)普遍存在著顯著性差異。分析認(rèn)為，在三維掃描測(cè)試過(guò)程中，由于掃描產(chǎn)生的數(shù)據(jù)漏洞使其測(cè)試值偏小，同時(shí)由于大部分測(cè)試項(xiàng)目的數(shù)據(jù)無(wú)法自動(dòng)生成，需要在Scan Worx軟件里進(jìn)行手動(dòng)截取并計(jì)算具體數(shù)值，期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差也比較大，需要在未來(lái)的軟件開發(fā)中進(jìn)一步解決。因而對(duì)于無(wú)法通過(guò)三維人體掃描儀自動(dòng)獲取的測(cè)試指標(biāo)，建議采用手工測(cè)量的方式，并保證充足的樣本量。

圖5 兩種測(cè)量方法的數(shù)據(jù)對(duì)比

表8 手工與三維測(cè)量的圍度數(shù)據(jù)成對(duì)樣本T檢驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

為了調(diào)查目前河南省青年男性標(biāo)準(zhǔn)體的手臂尺寸數(shù)據(jù)，研究采用手工測(cè)量和三維掃描兩種測(cè)量方式對(duì)200名志愿者的11項(xiàng)手臂測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量和分析。研究表明，除了手工測(cè)量的腕圍值以外，其余各項(xiàng)手工測(cè)量和三維掃描測(cè)量的數(shù)據(jù)均服從右偏正態(tài)分布。兩種方法測(cè)得的各項(xiàng)指標(biāo)間的相關(guān)性一致，相關(guān)系數(shù)接近，大部分均呈現(xiàn)良好的正相關(guān)關(guān)系，其中全臂長(zhǎng)與上臂長(zhǎng)及前臂長(zhǎng)均呈高度正相關(guān)關(guān)系，但上臂長(zhǎng)與前臂長(zhǎng)的相關(guān)性不大，除了腕圍與臂根圍、上臂圍、圍度1及圍度2的正相關(guān)系數(shù)較低之外，其余各項(xiàng)圍度指標(biāo)之間均呈良好的正相關(guān)關(guān)系。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，手工測(cè)量值普遍大于三維掃描測(cè)量值，其數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性較好，此外，手工測(cè)量和三維掃描測(cè)量結(jié)果普遍存在著顯著性差異，因而對(duì)于自行設(shè)計(jì)的測(cè)試指標(biāo)，手工測(cè)量的方式更加準(zhǔn)確。