基于曲率均值的面料縫紉平整度客觀(guān)評(píng)價(jià)

陳麗麗，劉成霞

(1.紹興文理學(xué)院元培學(xué)院，浙江 紹興 312000； 2.浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院, 浙江 杭州 310018)

平整度是決定服裝外觀(guān)的重要屬性，可分為縫紉平整度、穿著平整度、洗后平整度等[1-2]，其中縫紉平整度是評(píng)價(jià)服裝工藝的重要參數(shù)。平整度的判定主要分為主觀(guān)評(píng)價(jià)法和客觀(guān)評(píng)價(jià)法，其中主觀(guān)法由于評(píng)價(jià)過(guò)程缺乏準(zhǔn)確性，研究者一直致力于如何采用客觀(guān)法提高縫紉平整度評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性[3]。各種算法、模型均被用于客觀(guān)評(píng)價(jià)面料縫紉平整度[4]，如分形幾何[5]、概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[6]、小波分析技術(shù)[7]等。計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)是目前應(yīng)用最多的客觀(guān)評(píng)價(jià)縫紉平整度的方法[8]，其評(píng)價(jià)結(jié)果易受到服裝面料顏色、材質(zhì)、花色等影響[9]，而激光掃描技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速，且運(yùn)行速度快、精度高、不受面料顏色、花紋等影響[10]。本文采用該方法客觀(guān)評(píng)價(jià)面料縫紉平整度等級(jí)，不僅對(duì)服裝外觀(guān)質(zhì)量評(píng)價(jià)具有一定指導(dǎo)意義，同時(shí)還為紡織品檢測(cè)提供一種新的技術(shù)方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試樣選取

選取3種常見(jiàn)面料：棉平布、雪紡布、里布，其中棉平布多用來(lái)制作時(shí)裝、休閑裝、襯衫等；雪紡布是夏裝的主要材料，多用來(lái)制作襯衫、裙子等；里布用于制作夾克、大衣、西裝等的里子和袋布。3種面料規(guī)格如表1所示。

表1 面料規(guī)格參數(shù)

1.2 縫紉試樣制備

采用對(duì)縫紉試樣抽褶的方法(抽褶時(shí)嚴(yán)格控制均勻度，以免造成實(shí)驗(yàn)誤差)，通過(guò)控制抽褶量，得到與AATCC-88B—2006《織物經(jīng)多次家庭洗滌后縫線(xiàn)平整度測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)樣照一致的五級(jí)縫紉平整度試樣。經(jīng)過(guò)多次預(yù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)棉平布縫紉試樣(抽褶前的試樣原長(zhǎng)為統(tǒng)一為10 cm)的抽褶量分別為2.0、1.5、1.0、0.5、0 cm，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)試樣中縫紉平整度為1、2、3、4和5級(jí)的狀態(tài)；雪紡布面料的縫紉王五級(jí)試樣的抽褶量則分別為2.7、2.0、1.5、0.4、0 cm；里布的抽褶量分別為2.0、1.0、0.8、0.4、0 cm。每種面料每個(gè)平整度等級(jí)的試樣各制備5塊，共75塊試樣。圖1示出了通過(guò)控制抽褶量，得到的五級(jí)縫紉平整度里布試樣。通過(guò)對(duì)比AATCC-88B—2006縫紉平整度標(biāo)準(zhǔn)模板，發(fā)現(xiàn)二者具有良好的一致性。

圖1 里布的五級(jí)縫紉平整度試樣

1.3 縫紉平整度的主觀(guān)評(píng)價(jià)

請(qǐng)3位來(lái)自于服裝企業(yè)、具有多年質(zhì)檢經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家，對(duì)照AATCC-88B—2006標(biāo)準(zhǔn)樣照(以下簡(jiǎn)稱(chēng)AATCC標(biāo)樣)對(duì)75塊縫紉試樣的平整度等級(jí)進(jìn)行獨(dú)立主觀(guān)評(píng)價(jià)。經(jīng)過(guò)一致性檢驗(yàn)，3名專(zhuān)家的評(píng)價(jià)結(jié)果具有良好的一致性，且符合抽褶時(shí)預(yù)期達(dá)到的平整度等級(jí)。

1.4 掃描縫紉試樣

利用加拿大 Creaform 公司的Handyscan 3DTM雙目手持式掃描儀對(duì)75塊不同等級(jí)的縫紉試樣進(jìn)行三維掃描，然后利用Geomagic Studio軟件，對(duì)得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)文件進(jìn)行如下處理：

①點(diǎn)階段處理：對(duì)初始的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括去除非連接項(xiàng)、體外孤點(diǎn)，封裝數(shù)據(jù)等。

第1步，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行著色，以更清晰、方便地觀(guān)察點(diǎn)云形狀。

第2步，裁剪數(shù)據(jù)，除去與該實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

第3步，統(tǒng)一采樣，以精簡(jiǎn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)運(yùn)算速度。

第4步，封裝數(shù)據(jù)，得到多邊形封裝效果圖。

②多邊形階段處理：是優(yōu)化多邊形模型表面的處理過(guò)程，為后期曲線(xiàn)階段處理打下基礎(chǔ)。

第1步，修復(fù)錯(cuò)誤網(wǎng)格，自動(dòng)計(jì)算、分析并修復(fù)模型中細(xì)小的錯(cuò)誤網(wǎng)格。

第2步，松弛網(wǎng)格，以達(dá)到模型表面光滑柔順的效果。

第3步，檢查模型，根據(jù)需要保持網(wǎng)格正確性或模型表面以選擇是否執(zhí)行此步驟。

③曲線(xiàn)階段處理：包括曲線(xiàn)提取、曲線(xiàn)處理和參數(shù)交換3種技術(shù)，其中曲線(xiàn)提取又分為截面提取、邊界提取、繪制投影曲線(xiàn)和抽取曲線(xiàn)4種方式，本文采用從截面提取曲線(xiàn)的技術(shù)。

第1步，創(chuàng)建多重截面曲線(xiàn)。

第2步，編輯曲線(xiàn)草圖，使曲線(xiàn)更順滑，方便后期的曲率提取。

第3步，分析選定曲線(xiàn)，得到曲線(xiàn)的曲率均值。

④平整度指標(biāo)：運(yùn)用Geomagic Studio軟件得到試樣距縫線(xiàn)2.5、5.0、7.5和10.0 mm處截面曲線(xiàn)的曲率均值，將其作為評(píng)價(jià)面料縫紉平整度的客觀(guān)指標(biāo)，并分別用C2.5、C5.0、C7.5和C10.0表示。 3種面料五級(jí)試樣的曲率均值如表2所示?？梢钥闯觯篊2.5與3種面料的縫紉平整度等級(jí)具有良好的線(xiàn)性關(guān)系，且等級(jí)越低，C2.5越大；C5.0與平整度等級(jí)的關(guān)系不如C2.5，以1#試樣為例：1級(jí)的C2.5為0.294，2級(jí)為0.240，2級(jí)比1級(jí)稍小，但二者相差不大，3級(jí)為0.449，遠(yuǎn)大于前2級(jí)，4級(jí)為0.008，突然驟減，沒(méi)有變化規(guī)律。

表2 面料曲率均值

注：試樣編號(hào)用“面料編號(hào)-縫紉平整度等級(jí)”表示，每個(gè)等級(jí)的曲率均值為5塊該等級(jí)試樣所得曲率均值的平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 曲率均值與平整度主觀(guān)評(píng)價(jià)等級(jí)的關(guān)系

將75塊縫紉試樣的曲率均值與專(zhuān)家主觀(guān)評(píng)價(jià)平整度等級(jí)進(jìn)行相關(guān)分析，得到相關(guān)系數(shù)，結(jié)果如表3所示。其中G為平整度主觀(guān)評(píng)價(jià)等級(jí)。

表3 曲率均值與平整度等級(jí)的相關(guān)系數(shù)

注：*表示0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān);**表示0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

由表3可知，4個(gè)曲率均值與平整度等級(jí)在0.01的顯著性水平上均顯著負(fù)相關(guān)，即曲率均值越小，平整度等級(jí)越高?？梢越忉尀榍示翟叫〉脑嚇?，其縫紉曲面的凹凸波浪越大，即起伏越平緩，因此表面越趨于平整，即等級(jí)越高。如圖1所示，5級(jí)試樣最平整，可以理解為其起伏的波浪趨于無(wú)窮大，由于曲率是曲線(xiàn)半徑的倒數(shù)，所以其曲率為無(wú)窮小，表面最平整，等級(jí)也就最高，反之亦然，1級(jí)試樣凹凸起伏最明顯，波浪半徑最小，曲率最大。

表3還顯示：在4個(gè)曲率均值中，按照與平整度等級(jí)相關(guān)性由大到小依次是：C2.5、C10.0、C5.0和C7.5，即距離縫線(xiàn)2.5 mm處的曲率均值與縫紉平整度的相關(guān)性最強(qiáng)。面料縫紉平整度等級(jí)與C2.5的關(guān)系如圖2所示。

圖2 面料縫紉平整度等級(jí)與C2.5的關(guān)系

從圖2可以看出，隨著C2.5的增加，縫紉平整度等級(jí)逐漸減小，但1級(jí)平整度試樣對(duì)應(yīng)的C2.5數(shù)值并不唯一，從0.3～0.5跨度較大，這是因?yàn)槊媪闲阅懿煌?，所以曲率均值也不盡相同，但是由于平整度等級(jí)只分為5級(jí)，無(wú)法進(jìn)一步細(xì)分。C2.5與縫紉平整度的關(guān)系式為：

Y=23.582X2-20.389X+ 5.441 4

R2=0.953 9

式中：Y為75塊試樣的縫紉平整度等級(jí)；X為2.5 mm處的曲率均值C2.5。

根據(jù)該關(guān)系式可以通過(guò)三維激光掃描獲得的C2.5預(yù)測(cè)面料縫紉平整度等級(jí)，達(dá)到客觀(guān)評(píng)價(jià)的目的，且能避免面料花紋、顏色等對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。

2.2 曲率均值與抽褶量之間的關(guān)系

本文3種面料5個(gè)等級(jí)的縫紉試樣是通過(guò)控制抽褶量得到的，即抽褶量可以作為衡量試樣縫紉平整度的客觀(guān)指標(biāo)。圖3為棉平布、雪紡布和里布的C2.5與抽褶量之間的關(guān)系。

從圖3可以看出，3種面料的C2.5與抽褶量之間都呈顯著的二次方多項(xiàng)式關(guān)系，且相關(guān)性都非常高，其中相關(guān)系數(shù)最大的是棉平布，其次是雪紡布，然后是里布。從圖3還可以看出，在75塊5個(gè)等級(jí)的縫紉試樣中，隨抽褶量的增大，C2.5都呈顯著的遞增關(guān)系，也說(shuō)明C2.5可以用于表征面料的縫紉平整度等級(jí)。

圖3 C2.5與抽褶量之間的關(guān)系

3種面料的結(jié)構(gòu)不同，如1#棉平布是短纖紗面料(摩擦阻力較大，紗線(xiàn)不易滑移)，紗線(xiàn)密度較小，紗線(xiàn)間有較大空隙，抽褶時(shí)紗線(xiàn)易產(chǎn)生滑移現(xiàn)象；而2#和3#面料雖然都采用滌綸長(zhǎng)絲原料，理論上長(zhǎng)絲面料比短纖紗面料容易滑移，但由于其結(jié)構(gòu)比1#棉平布緊密(結(jié)構(gòu)緊密的面料不易因外力產(chǎn)生紗線(xiàn)滑移)，且其中3#里布比2#雪紡布的結(jié)構(gòu)更加緊密，更不容易滑移，因此導(dǎo)致了3種面料的擬合曲線(xiàn)和關(guān)系式均有所不同。

3 結(jié) 論

本文選取3種常見(jiàn)面料，通過(guò)控制抽褶量，得到了與AATCC標(biāo)樣一致的五級(jí)平整度試樣，利用三維激光掃描儀對(duì)試樣進(jìn)行掃描，并利用Geomagic Studio 逆向工程軟件，得到了距縫線(xiàn)2.5、5.0、7.5和10.0 mm處截面曲線(xiàn)的曲率均值，將其作為評(píng)價(jià)面料縫紉平整度的客觀(guān)指標(biāo)，結(jié)果表明：

①4個(gè)曲率均值均與平整度等級(jí)在0.01的顯著性水平上顯著負(fù)相關(guān)，即曲率均值越小，平整度等級(jí)越高，且距離縫線(xiàn)2.5 mm處的曲率均值與縫紉平整度的相關(guān)性最強(qiáng)。

②C2.5與3種面料抽褶量之間都呈顯著的二次方多項(xiàng)式關(guān)系，再一次證明C2.5可以用于表征面料的縫紉平整度等級(jí)；由于3種面料的結(jié)構(gòu)不同，得到的擬合曲線(xiàn)和關(guān)系式也有所差異。

③可以根據(jù)C2.5與平整度等級(jí)之間關(guān)系式，利用三維激光掃描得到的C2.5來(lái)預(yù)測(cè)面料縫紉平整度等級(jí)，實(shí)現(xiàn)了客觀(guān)評(píng)價(jià)的目的，且能避免面料花紋、顏色等對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。

本文的研究結(jié)果可以為面料平整度等級(jí)評(píng)定提供一種方便、準(zhǔn)確的客觀(guān)方法。