發(fā)育期少女胸背部形態(tài)分類及三維特征分析

摘 要： 為探究發(fā)育期少女的胸背部形態(tài)變化，運(yùn)用手工測(cè)量和三維掃描2種方式，對(duì)55名13-17歲的發(fā)育期少女進(jìn)行人體測(cè)量。對(duì)測(cè)量項(xiàng)目進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)分析，通過R型聚類提取了胸背部形態(tài)的6個(gè)分類指標(biāo)，采用K-Means聚類分析得出4種胸背部形態(tài)分類。利用逆向工程軟件Geomagic studio對(duì)獲取的三維人體模型進(jìn)行相關(guān)特征點(diǎn)以及邊界定義，提取出各乳房截面的面積，以及肩截面參數(shù)指標(biāo)表征胸背部形態(tài)，并選取2名發(fā)育期少女典型樣本與同胸圍青年女性進(jìn)行三維特征的對(duì)比。結(jié)果表明：4種胸背部形態(tài)分別對(duì)應(yīng)少女胸部發(fā)育的初期、中期、中后期和后期，其中初期和中期占比60%，中后期和后期占比40%；對(duì)比發(fā)育期少女與青年女性，少女胸部更為收攏，以窄胸型居多，穿著的罩杯以A杯為主，背部形態(tài)上兩者差異不明顯，少女中存在少數(shù)駝背體，且總體背上部前傾較為明顯。研究結(jié)果可為少女內(nèi)衣的設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞： 發(fā)育期少女；胸背部形態(tài)；聚類分析；三維特征

中圖分類號(hào)： TS941.17""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A""" 文章編號(hào)： 1009-265X（2025）01-0065-10

少女內(nèi)衣需要根據(jù)發(fā)育期少女心理和生理特點(diǎn)，結(jié)合胸部特征進(jìn)行設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)上能夠給胸部依托，從而適應(yīng)少女胸部的生長(zhǎng)發(fā)育^［1］。少女內(nèi)衣版樣與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)依托于少女胸背部形態(tài)研究，因此對(duì)胸背部的測(cè)量、形態(tài)特征分析顯得尤為重要。

已有女性體型研究中，研究對(duì)象多為成年女性，對(duì)于少女體型和胸部形態(tài)的研究相對(duì)較少。針對(duì)青年女性，不少學(xué)者從特征參數(shù)^［2］、外部輪廓^［2］、側(cè)面形態(tài)^［3］和體表角度^［4］等方面對(duì)體型和胸部形態(tài)開展了分類研究。此外，Sun等^［5］基于三維數(shù)據(jù)提取青年女性上半身15層橫截面，實(shí)現(xiàn)了基于空間向量長(zhǎng)度的體型分類。針對(duì)中老年女性，劉詠梅等^［5］以前后腰節(jié)差、腰圍、身腰比、胸腰差和腰臀差進(jìn)行了體型分類。王靜靜等^［6］根據(jù)R型聚類分析譜系圖提取胸圍、下胸圍、胸圍橫矢徑比、乳深、上下胸圍差為胸部典型指標(biāo)，將青年女性胸部體型細(xì)分為扁平胸、普通胸和豐滿胸。對(duì)于少女體型的研究相對(duì)較少，葛彥等^［7］分別用維別克指數(shù)、身胸比、胸腰比、臀腰比等指標(biāo)對(duì)女初中生的體型進(jìn)行了分類。羅琳琳^［8］對(duì)江浙地區(qū)13-15歲少進(jìn)行人體測(cè)量，采用不同的分類方法對(duì)體型進(jìn)行分類，通過胸腰差、身胸比對(duì)體型進(jìn)行細(xì)分，得到9種體型類型；采用模糊聚類法對(duì)少女體型進(jìn)行聚類分析，將少女體型分為矮瘦型、正常型及稍胖型，其中正常型人數(shù)最多。王利珍^［9］通過胸差、胸圍/身高、胸寬/胸厚、乳間距/胸寬等指標(biāo)，對(duì)中原地區(qū)15-18歲的少女胸部形態(tài)的高聳度、寬窄程度、豐滿程度和收攏程度進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)中原地區(qū)少女穿著A杯的最多，胸部形態(tài)以標(biāo)準(zhǔn)型和美觀型為主。背部形態(tài)是少女內(nèi)衣的設(shè)計(jì)的重要影響因素，和胸部一起才能形成完整的結(jié)構(gòu)樣版，對(duì)其形態(tài)研究往往在人體側(cè)面形態(tài)分析中體現(xiàn)。例如，龔煜^［10］通過主觀觀察法對(duì)人體側(cè)面的輪廓進(jìn)行分類，將側(cè)面胸背部的形態(tài)分為挺背體、中間體和駝背體。蔣玉梅^［11］對(duì)青少年身體姿勢(shì)進(jìn)行測(cè)量和分析，發(fā)現(xiàn)女生探頸和駝背的發(fā)生率大于男生，且差異顯著。

由于少女內(nèi)衣的設(shè)計(jì)需要綜合考慮少女胸部和背部的形態(tài)，已有研究中尚未結(jié)合少女胸部和背部?jī)烧哌M(jìn)行體型分類，并且缺少和青年女性的對(duì)比。因此，本文采用手工測(cè)量采集典型樣本數(shù)據(jù)，對(duì)樣本胸背部形態(tài)分類，并進(jìn)行形態(tài)特征分析，展示該群體胸背部特點(diǎn)，同時(shí)選取相同胸圍的少女代表樣本和青年女性樣本進(jìn)行三維特征對(duì)比，揭示兩者的差異，以期指導(dǎo)少女胸背部相關(guān)的內(nèi)衣產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)。

1 人體測(cè)量實(shí)驗(yàn)

1.1 測(cè)量樣本與樣本量

從測(cè)量青少年兒童和成年人身體發(fā)育的譚納標(biāo)準(zhǔn)可知，少女從開始發(fā)育到發(fā)育成熟大致為8-18歲^［12］。根據(jù)醫(yī)學(xué)研究，少女胸部在11-13歲開始發(fā)育，13-15歲是生長(zhǎng)發(fā)育高峰期，胸高和胸圍變化都比較大，15-17歲以后屬于發(fā)育晚期，基本生長(zhǎng)發(fā)育已經(jīng)完成，胸部發(fā)育逐步趨于平穩(wěn)、成熟^［8］。所以本文選擇11-17歲少女進(jìn)行體型研究。

根據(jù)樣本容量計(jì)算式N=（μα×S/Δ）2，其中μα為α水平下的概率，μα=1.96為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布于置信度在95%時(shí)的對(duì)應(yīng)概率，S/Δ為標(biāo)準(zhǔn)差與最大允許誤差的比值^［2］。GB/T 1335.2—2008《服裝號(hào)型 女子》規(guī)定了女子各部位尺寸的標(biāo)準(zhǔn)差和最大容許誤差，本文關(guān)注少女胸背部形態(tài)，胸圍是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，胸圍的最大允許誤差為1 cm，標(biāo)準(zhǔn)差為6.2，通過計(jì)算確定最終樣本量為55人。

1.2 測(cè)量項(xiàng)目、要求與方法

研究共選擇21項(xiàng)測(cè)量項(xiàng)目，除身高外，所選取的其他20項(xiàng)測(cè)量項(xiàng)目反映了少女的胸背部形態(tài)，且都是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16160—2017《服裝用人體測(cè)量的尺寸定義與方法》和GB/T 5703—2023《用于技術(shù)設(shè)計(jì)的人體測(cè)量基礎(chǔ)項(xiàng)目》來定義的。所有項(xiàng)目涉及高度、長(zhǎng)度、圍度寬度和體表弧長(zhǎng)，具體測(cè)量?jī)?nèi)容與方法見圖1。測(cè)量時(shí)，要求被測(cè)者保持立姿，穿著緊身衣，肩部放松，手臂自然下垂。測(cè)量?jī)x器采用馬丁人體測(cè)量?jī)x和軟尺對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行人體測(cè)""量，安排一名測(cè)量人員進(jìn)行手工測(cè)量，避免不同測(cè)量人員由于測(cè)量習(xí)慣引起的誤差，同時(shí)考慮到人工測(cè)量產(chǎn)生的誤差，對(duì)每位被測(cè)者測(cè)量3次取平均值。

根據(jù)圖1測(cè)量的內(nèi)容，結(jié)合人體胸部截面特點(diǎn)，通過計(jì)算得到7個(gè)衍生變量，用于表征胸背部形態(tài)，分別是P1（胸圍-下胸圍）、P2（胸圍/身高）、P3（乳間距/胸寬）、P4（2×乳房?jī)?nèi)外表面弧長(zhǎng)之和/胸圍）、P5（背寬-胸寬）、P6（BNP到胸圍線的距離/背長(zhǎng)）和P7（背長(zhǎng)/身高）。

1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

使用箱圖法排除奇異值，對(duì)所有測(cè)量變量進(jìn)行檢測(cè)，得到的檢測(cè)結(jié)果顯示：樣本55組數(shù)據(jù)中無異常數(shù)據(jù)需剔除，有效率為100％。對(duì)樣本數(shù)據(jù)分布進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，利用SPSS中的單樣本柯爾莫戈洛夫-斯米諾夫（K-S）檢驗(yàn)方法對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分布檢驗(yàn)，身高、胸圍以及下胸圍的K-S檢驗(yàn)結(jié)果見表1，其顯著性水平均大于0.05，不能拒絕原假設(shè)，即數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。對(duì)其余變量進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，得出所有測(cè)量的體型數(shù)據(jù)均服從正態(tài)分布。

2 胸背部形態(tài)分類

2.1 描述統(tǒng)計(jì)和衍生變量分析

分析變量的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、方差等數(shù)據(jù)樣本的離散程度等基本統(tǒng)計(jì)量，各主要測(cè)量項(xiàng)目的基本描述統(tǒng)計(jì)量見表2。

由表2可知，身高、胸圍、下胸圍、腰圍、前胸寬、背寬、肩寬以及背長(zhǎng)的均值分別為158.02、82.77、73.74、71.05、29.43、32.44、36.44 cm和34.82 cm，其中胸圍的離散程度最大，其次是腰圍以及下胸圍，從圍度上看所測(cè)量的少女胸部形態(tài)的分布較為分散，背長(zhǎng)以及背寬的離散程度相對(duì)較小，表明其背部形態(tài)的分布相對(duì)聚集。

另外，根據(jù)衍生變量對(duì)胸背部形態(tài)進(jìn)行分析。P2反映女性胸部寬窄程度，可根據(jù)該比值將胸部形態(tài)分為4類，分類如表3所示。

圖2（a）—（e）是P1、P3、P4、P5和P6的頻數(shù)分布直方圖，結(jié)合直方圖對(duì)少女胸背部形態(tài)進(jìn)行分析。P1反映胸部的高聳程度。由圖2（a）可知，P1小于8.5 cm的樣本共24個(gè)，介于8.5～10.9 cm的有21個(gè)，介于11.0～13.5 cm之間的有7個(gè)，表明少女群體所穿著的罩杯以A為主，B杯次之，其余較少。P3反映胸部的收攏程度，比值越小乳房越收攏，反之乳房越向兩邊擴(kuò)散。如圖2（b）所示，乳間距與胸寬比的均值為0.61，最小值為0.41，比值在0.63～0.65的居多，占總數(shù)的30.91%，由于青年女性比值在0.70～0.73的居多^［13］，因此少女的乳房相對(duì)青年女性更為收攏。P4反映胸背部整體的形態(tài)，一般正常體的胸寬尺寸小于背寬尺寸，而挺胸體由于胸部挺起，其胸寬尺寸會(huì)大于背寬尺寸，駝背體背寬與胸寬的差值會(huì)較大。由圖2（c）可知，背寬與胸寬差值的均值為3.17 cm，最小值為-1.1 cm，差值為負(fù)的有2個(gè)，占比3.64%；差值主要集中在1～3 cm，占比50.91%；差值大于8 cm，占比7.27%。說明被測(cè)少女樣本中正常體居多，駝背體占少數(shù)。P5反映胸部豐滿程度，比值越大越豐滿。如圖2（d）所示，比值介于0.30～0.39的共17個(gè)，占比30.91%；介于0.40～0.50的共36個(gè)，占比65.45%；大于0.50的共2個(gè)，占比3.64%。表明被測(cè)樣本中胸部豐滿程度較小的居多，這與少女罩杯A居多的結(jié)論相一致。P6反映上背部的彎曲程度，比值越大，上背部的前傾趨勢(shì)越明顯，反之越不明顯。如圖2（e）所示，比值介于0.60～0.62的居多，大于0.70的也較多，比值最小值為0.52，表明胸圍線以上背部的長(zhǎng)度大于胸圍線到腰圍線的長(zhǎng)度，且前傾趨勢(shì)明顯的較多。

2.2 胸背部形態(tài)分類變量提取

系統(tǒng)聚類中的R型聚類可對(duì)變量進(jìn)行聚類，由于描述胸背部形態(tài)的變量較多，通過對(duì)變量聚類找出具有共同特性的變量并將其分為一類，從而達(dá)到簡(jiǎn)化變量的目的。對(duì)28項(xiàng)變量進(jìn)行R型聚類，得到的譜系圖如圖3所示。

根據(jù)圖3的譜系圖，將變量分為7類。第一類：胸圍、下胸圍、腰圍、腹圍、FNP-BP、胸高等變量；第二類：背長(zhǎng)、背長(zhǎng)/身高；第三類：BNP-胸圍線、BNP-BL/背長(zhǎng)；第四類：為小肩寬、胸差、下奶杯弧長(zhǎng)；第五類：背寬-胸寬；第六類：身高；第七類：乳間距/胸寬。由于身高變量無法反映胸背部細(xì)部形態(tài)特征，故舍棄第六類。R型聚類結(jié)束后，依據(jù)專業(yè)知識(shí)在各類變量中選擇典型指標(biāo)，并綜合所選變量具有的體型代表性提取特征指標(biāo)。分別提取胸圍、P7、P6、P1、P5和P36個(gè)典型指標(biāo)。

2.3 樣本聚類分析

根據(jù)適當(dāng)?shù)拈撝?，按照系統(tǒng)聚類步驟分類后，使用臨界相似性尺度分割譜系圖得到分類數(shù)^［14］，再利用K-Means聚類方法獲得每類樣本聚類中心，進(jìn)而獲得子類樣本的特點(diǎn)。系統(tǒng)聚類的譜系圖如圖4所示，根據(jù)譜系圖確定分類數(shù)為4類。

已知類別數(shù)為4，采用K-Means聚類對(duì)樣本進(jìn)行聚類，經(jīng)過6次迭代，達(dá)到終止迭代的條件要求，滿足新確定的類中心與上一次迭代的類中心之間的偏移距離為0，表4給出最終聚類中心。聚類1屬于發(fā)育中后期，胸圍較大，乳房外擴(kuò)，背長(zhǎng)適中，胸圍線以上背部的前傾趨勢(shì)較大，背寬適中；聚類2屬于發(fā)育初期，胸圍小，胸部隆起不明顯，乳房相對(duì)內(nèi)斂，背部窄小，且背部相對(duì)短，胸圍線以上背部前傾趨勢(shì)不明顯；聚類3屬于發(fā)育后期，胸圍大，胸部隆起非常明顯，背部寬厚，背長(zhǎng)較長(zhǎng)，且上背部前傾趨勢(shì)明顯；聚類4屬于發(fā)育中期，胸圍適中，乳房有一定的隆起，背部稍寬，背長(zhǎng)適中，上背部前傾趨勢(shì)不明顯。依據(jù)樣本量分布，聚類1和3樣本量較少，聚類2和4樣本數(shù) 較多，表明處于發(fā)育中后期和后期即胸部發(fā)育程度較明顯的少女占比較少，達(dá)到40%，而處于發(fā)育初期和中期及胸部發(fā)育程度較不明顯的少女占比較多，占比60%。

3 胸背部形態(tài)三維特征對(duì)比分析

基于本文少女胸背部形態(tài)分類情況，選取少女樣本中的典型樣本，從三維角度與青年女性的胸背部形態(tài)進(jìn)行對(duì)比分析。

3.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集

由于現(xiàn)有針對(duì)青年女性體型的研究較多，從三維特征上對(duì)比發(fā)育期少女和青年女性的胸背部形態(tài)可以更直觀全面地了解兩者間的差異。根據(jù)GB/T 1335.3—2009《服裝號(hào)型 兒童》中關(guān)于胸圍檔差的劃分，結(jié)合已有分類結(jié)果，少女樣本個(gè)數(shù)最多的第四類樣本胸圍的聚類中心為79.1 cm，因此以4 cm作為胸圍，從該類樣本中分別選取胸圍為78 cm和82 cm的兩名少女作為代表樣本，編為1號(hào)和2號(hào)。結(jié)合GB/T 1335.2—2008《服裝號(hào)型 女子》，同時(shí)選取3號(hào)、4號(hào)兩名胸圍數(shù)據(jù)與之一致的青年女性作為對(duì)比樣本，進(jìn)行胸背部形態(tài)三維特征的對(duì)比分析。樣本基本信息如表5所示。以非接觸測(cè)量的方法，基于三維人體掃描儀對(duì)4名樣本進(jìn)行三維掃描。

點(diǎn)云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式為*．obj格式，為3D模型文件格式。選用Geomagic studio軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。測(cè)量完成后，由于測(cè)量過程中各種因素的影響，數(shù)據(jù)仍然存在部分噪點(diǎn)以及孔洞，表面不夠光滑，為了便于后續(xù)數(shù)據(jù)提取及分析，需要對(duì)掃描的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理：去除噪點(diǎn)、補(bǔ)洞、網(wǎng)格表面平滑光順以及坐標(biāo)系調(diào)整。

3.2 胸背部三維特征參數(shù)提取

結(jié)合Zheng等^［15］和Lee等^［16］對(duì)女性乳房形態(tài)研究中提取特征點(diǎn)的方法，采用Geomagic studio軟件對(duì)相關(guān)特征點(diǎn)進(jìn)行定義和提取。共定義特征點(diǎn)16個(gè)，如圖5（a）—（b）所示。

利用曲線順次連接前腋點(diǎn)、乳房外緣點(diǎn)、乳底點(diǎn)、乳房?jī)?nèi)緣點(diǎn)、B、C點(diǎn)即可得到乳房邊界曲線。從三維角度選取了一些乳房形態(tài)分析的截面曲線以及面積參數(shù)并利用Geomagic studio軟件進(jìn)行測(cè)量。圖6（a）所示為乳房局部坐標(biāo)系下，截取XY截面、YZ截面，分別為乳底曲線（由乳房?jī)?nèi)緣點(diǎn)到乳房外緣點(diǎn)的曲線）、矢狀面曲線。除了上述兩截面曲線，在地面坐標(biāo)系下，截取橫截面曲線，如圖6（b）所示。

典型截面曲線形態(tài)可反映乳房形態(tài)。為了更加直觀地了解形態(tài)差異大小，分別計(jì)算了乳房截面曲線與相關(guān)特征點(diǎn)所 圍成的面積S1、S2、S3、S4、S5和S6，更直觀地反映形態(tài)曲線的特征，各截面積如圖7（a）—（c）所示，乳房各截面形態(tài)測(cè)量的面積參數(shù)解釋如表6所示。

除了相關(guān)的面積參數(shù)，截取如圖8所示的乳房三維形態(tài)，并利用軟件計(jì)算其體積，用來表征乳房的大小。

在背部形態(tài)分析中，通過上凸量和下凸量來表征背部的彎曲程度。上凸量是指第七頸椎點(diǎn)到肩胛骨所在平面的距離，下凸量為腰部最凹點(diǎn)到肩胛骨所在平面的距離，作為其彎曲程具體如圖9所示。同時(shí)，在地面坐標(biāo)系下提取如圖10所示的肩截面，構(gòu)建肩部截面三角形。其中BNP為后頸點(diǎn)在該截面的投影位置，O1為過肩端點(diǎn)的冠狀截面與過正中的矢狀 截面曲線的交點(diǎn)，肩部截面三角形為BNP、肩端點(diǎn)和O1三點(diǎn)構(gòu)成的直角三角形，m、n分別代表O1與肩端點(diǎn)和BN的距離，利用m與n的比值分析背部形態(tài)，該比值越小，人體肩點(diǎn)位置越靠前，肩部前傾趨勢(shì)越明顯，含胸情況也相應(yīng)越明顯。

3.3 胸背部形態(tài)對(duì)比分析

根據(jù)少女所提取的各方向截面曲線，提取兩位青年女性的相關(guān)截面曲線進(jìn)行對(duì)比分析。

圖11（a）—（b）為兩者橫截面重合后的曲線圖，由1號(hào)少女與3號(hào)青年女性的對(duì)比圖可以看出，青年女性橫截面內(nèi)，胸部?jī)?nèi)外側(cè)的凸勢(shì)均大于少女；由2號(hào)少女與4號(hào)青年女性的對(duì)比圖可以看出，兩者橫截面內(nèi)側(cè)曲線的重合度較高，外側(cè)的曲線青年女性凸勢(shì)略大于少女。

圖12（a）—（b）為兩者乳底截面曲線重疊圖，由1號(hào)少女和3號(hào)青年女性的對(duì)比圖可知：兩者乳底曲線內(nèi)側(cè)比例相似，而青年女性外側(cè)的曲線比例較大，且外側(cè)曲線的凸勢(shì)相對(duì)較大，兩者乳底曲線的深度相似，青年女性的乳底曲線深度略大于少女。由2號(hào)少女和4號(hào)青年女性的對(duì)比圖可知：兩者乳底曲線內(nèi)外測(cè)的比例均較為平均，少女乳底內(nèi)側(cè)曲線的凸勢(shì)稍大于青年女性，而乳底外側(cè)曲線則相反，兩者乳底曲線的深度也較為相似，青年女性乳底曲線深度略大于少女，開口大小也較為相似。

圖13（a）—（b）為兩者矢狀截面曲線重疊圖，由1號(hào)少女和青年女性的對(duì)比可以看出：青年女性矢狀截面弧線凸勢(shì)在上側(cè)和下側(cè)均略大于少女矢狀截面弧線凸勢(shì)，但乳點(diǎn)在矢狀截面的相對(duì)位置基本一致。2號(hào)少女與青年女性的對(duì)比結(jié)果顯示：青年女性乳房矢狀截面下側(cè)弧線的凸勢(shì)明顯大于少女，而矢狀截面上側(cè)弧線的凸勢(shì)小于少女，少女矢狀截面弧線的整體趨勢(shì)較青年女性小。

表7為兩位少女與青年女性截面積以及體積數(shù)據(jù)，由表中數(shù)據(jù)可知：在乳底截面中，少女內(nèi)側(cè)區(qū)域面積大于青年女性，而外側(cè)區(qū)域面積則同樣是青年女性大于少女；在橫截面區(qū)域中，少女內(nèi)側(cè)與外側(cè)兩部分的面積均小于青年女性；在矢狀截面區(qū)域，上下兩部分的面積也均顯示少女小于青年女性。整體來看，少女各截面面積之和也均小于青年女性。從體積數(shù)據(jù)看，胸圍較小的少女乳房體積小于胸圍較大的少女，盡管胸圍尺寸相近，但少女乳房的體積小于青年女性的乳房體積。

表8為兩位青年女性背部相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)，由表8可知：1號(hào)少女上背部的彎曲程度小于下背部的彎曲程度，2號(hào)少女上背部的彎曲程度大于下背部的彎曲程度，3號(hào)青年女性上背部的彎曲程度大于下背部的彎曲程度，4號(hào)青年女性上背部的彎曲程度小于下背部彎曲程度。僅從上凸量來看，從大到小依次為3號(hào)青年女性、2號(hào)少女、1號(hào)少女和4號(hào)青年女性；而從背部下凸量看，從大到小依次為4號(hào)青年女性、3號(hào)青年女性、1號(hào)少女和2號(hào)少女；對(duì)比兩者的差值，1號(hào)少女和4號(hào)青年女性兩位受試者上半身具有向后傾的趨勢(shì)，而2號(hào)少女和3號(hào)青年女性上半身則相對(duì)前傾。根據(jù)m/n比值，1號(hào)少女、3號(hào)青年女性和4號(hào)青年女性的比值接近，2號(hào)少女的比值最小，說明2號(hào)少女含胸的情況較為明顯，但整體上沒有顯示出少女和青年女性間的群體性差異。

4 結(jié)論

本文采用手工測(cè)量的方式獲取了典型樣本表征胸背部形態(tài)特征的數(shù)據(jù)，通過描述統(tǒng)計(jì)分析及聚類分析對(duì)樣本進(jìn)行聚類，并描述了各類樣本的特點(diǎn)。同時(shí)，選取了典型少女樣本和同胸圍青年女性作為樣本，對(duì)三維掃描獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征點(diǎn)及乳房邊界定義，提取了代表性截面曲線并計(jì)算面積和體積，對(duì)比青年女性和發(fā)育期少女胸背部形態(tài)特點(diǎn)的差異。得出以下結(jié)論：

a）通過K-means聚類分析，將少女胸背部形態(tài)分為發(fā)育初期、發(fā)育中期、發(fā)育中后期和發(fā)育后期共4類。

b）被測(cè)樣本主要處于發(fā)育中期和中后期，胸部形態(tài)上少女群體穿著的罩杯以A杯為主，胸部豐滿程度不如青年女性，且相較于青年女性更為收攏，以窄胸型居多；背部形態(tài)上少女中正常體居多，存在少數(shù)駝背體，且總體背上部前傾較為明顯。

c）少女在橫截面外側(cè)的曲線、乳底外側(cè)曲線、乳底曲線深度、乳房矢狀截面下側(cè)弧線上的凸勢(shì)均小于青年女性；少女胸部各截面面積之和以及體積也均明顯小于青年女性；背部形態(tài)上，相較于青年女性，少女沒有表現(xiàn)出明顯的含胸駝背情況，兩者背部形態(tài)差異不明顯。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 賈晶晶. 少女文胸穿著舒適性分析與材料選擇［J］. 針織工業(yè)， 2008（2）： 34-37.

JIA Jingjing. Comfort analysis and material selection of the young girl used bra［J］. Knitting Industries， 2008（2）： 34-37.

［2］ 靳守寧， 夏圓平， 張貝貝， 等. 基于身高體重的青年女性軀干形態(tài)分類及識(shí)別［J］. 現(xiàn)代紡織技術(shù)， 2022， 30（4）： 200-206.

JIN Shouning， XIA Yuanping， ZHANG Beibei， et al. Young women '" s" body shape classification and recognition" based on height and weight［J］. Advanced Textile Technology，" 2022， 30（4）： 200-206.

［3］ 劉羽， 王建萍. 基于乳房角度的乳房形態(tài)分類［J］. 絲綢， 2017， 54（8）： 31-37.

LIU Yu， WANG Jianping. Research on breast shape classification based on breast angle［J］. Journal of Silk， 2017， 54（8）： 31-37.

［4］ 樊萌麗， 羅戎蕾， 劉芳. 華東地區(qū)青年女性體型特征與分類研究［J］. 現(xiàn)代紡織技術(shù)， 2019， 27（6）： 68-73.

FAN Mengli， LUO Ronglei， LIU Fang. Study on body characteristics and classification of young women in Eastern China［J］. Advanced Textile Technology， 2019， 27（6）： 68-73.

［5］ SUN J， CAI Q， LI T， et al. Body shape classification and block optimization based on space vector length［J］. International Journal of Clothing Science and Technology， 2019， 31（1）： 115-129.

［6］ 王靜靜， 陳敏之. 基于LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的青年女性胸部識(shí)別模型構(gòu)建［J］. 現(xiàn)代紡織技術(shù)， 2020， 28（6）： 55-61.

WANG Jingjing， CHEN Minzhi. Establishment of recognition model for young females '"" breast shapes based on LSTM neural network［J］. Advanced Textile Technology， 2020，28（6）： 55-61.

［7］ 葛彥， 傅海洪， 成銀霞. 女初中生體型特征與分類［J］. 紡織科技進(jìn)展， 2011（2）： 77-79.

GE Yan， FU Haihong， CHENG Yinxia. The feature and classification of body type for junior middle school girls［J］. Progress in Textile Science amp; Technology， 2011（2）： 77-79.

［8］ 羅琳琳. 江浙地區(qū)13～15歲少女體型分類與上衣原型研究［D］. 無錫： 江南大學(xué)， 2015.

LUO Linlin. Research on Somatotype and Upper Garment Prototype of Girls Within 13～15 Years Old in Jiangsu and Zhejiang Area［D］. Wuxi： Jiangnan University， 2015.

［9］ 王利珍. 基于中原地區(qū)少女胸部特征的文胸結(jié)構(gòu)研究［D］. 西安： 西安工程大學(xué)， 2017.

WANG Lizhen. A Study on the Structure of the Bra Based on the Characteristics of the Breast of the Central Plains［D］. Xi '" an： Xi '" an Polytechnic University， 2017.

［10］" 龔昱. 基于形狀上下文的體型分類和自動(dòng)識(shí)別研究［D］." 上海： 東華大學(xué)， 2017.

GONG Yu. Research of Body Shape Classification and" Recognition Based on Shape Context［D］. Shanghai： Donghua" University， 2017.

［11］ 蔣玉梅. 青少年異常身體姿勢(shì)現(xiàn)狀的特征分析［J］. 北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)， 2010， 33（10）： 61-64.

JIANG Yumei. An analysis on the abnormal body posture characteristic of teenagers［J］. Journal of Beijing Sport University， 2010，33（10）： 61-64.

［12］ 趙雨淋， 陸定邦， 孫悅， 等. 廣東地區(qū)發(fā)育期少女內(nèi)衣需求調(diào)查［J］. 針織工業(yè)， 2022（5）： 70-74.

ZHAO Yulin， LU Dingbang， SUN Yue， et al. Survey of brassiere demands from the adolescent girl in Guangdong［J］. Knitting Industries， 2022（5）： 70-74.

［13］ 王建萍， 張渭源， 高淑平. 青年女性胸部形態(tài)初步研究分析［J］. 針織工業(yè)， 2007（7）： 23-26.

WANG Jianping， ZHANG Weiyuan， GAO Shuping. A primary research on the breast configuration of the young females［J］. Knitting Industries， 2007（7）： 23-26.

［14］ 方方， 王子英. K-means聚類分析在人體體型分類中的應(yīng)用［J］. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2014， 40（5）： 593-598.

FANG Fang， WANG Ziying. Application of K-means clustering analysis in the body shape classification［J］. Journal of Donghua University （Natural Science）， 2014， 40（5）： 593-598.

［15］ ZHENG R， YU W， FAN J. Development of a new Chinese bra sizing system based on breast anthropometric measurements ［J］. International Journal of Industrial Ergonomics， 2007， 37（8）： 697-705.

［16］" LEE H Y， HONG K， KIM E A. Measurement protocol of women '" s" nude breasts using a 3D scanning technique ［J］. Applied Ergonomics， 2004， 35（4）： 353-359.

Morphological classification and three-dimensional feature analysis of chest and back of adolescent girls in developmental stage

DENG" Xianfenga，" FANG" Fang^a，b，" JIANG" Mengmenga

（a.College of Fashion and Design; b.Key Laboratory of Clothing Design and Technology，Ministry of Education， Donghua University， Shanghai 201620， China）

Abstract：

For adolescent girls， fitted bras can provide support for the chest and help maintain body balance， while adjusting the shoulder strap to ensure its appropriate length can help maintain the vertical posture of the body and keep natural spinal curvature， so as to reduce the burden on the back and reduce the risk of kyphosis. Therefore， the design of the pattern and structure of the girls '"" bras relies on the study of the shape of the girls '"" chest and back. The measurement and analysis of the chest and back and the subdivision of the shape are particularly important.

Descriptive statistical analysis and cluster analysis of chest and back related data were carried out on the data of 55 adolescent girls collected manually. Through variable system clustering of 21 direct measurement variables and seven derivative variables， six indexes representing chest and back morphology were extracted and the samples were clustered. The best classification was divided into four categories， and the characteristics of each type of sample were described. The results showed that there were obvious differences among various types of samples， which could well distinguish the chest and back morphology of adolescent girls at different developmental stages. The reverse engineering software Geomagic studio was used to define the feature points and breast boundary of the data. At the same time， the local coordinate system of the breast was constructed. According to the local coordinate system and the ground coordinate system， the breast bottom section， cross section and sagittal section curve were extracted， and the area enclosed by each section curve was calculated for the analysis of chest shape characteristics. According to the ground coordinate system， the triangle ratio of shoulder section was defined for the analysis of back shape. Two adolescent girls and two young women were selected to compare the chest and back shapes. The results showed that although the chest circumference and chest difference of teenage girls were consistent with those of young women， the fullness of their chests was smaller than that of young women. In terms of back morphology， the adolescent girls in the sample did not show obvious kyphosis during the measurement process， but it did not mean that the group would not have kyphosis due to psychological factors during development. The study found that the chest difference of adolescent girls in the development period is small， the chest shape is mainly narrow， the breasts are relatively folded， the back shape is normal， and there are some chest protrusion and kyphosis. There are obvious differences in chest shape among the four types of chest and back shapes. For adolescent girls and young women with the same chest circumference， the fullness of each section of girls '"" breasts is less than that of young women. In terms of back shape， girls did not show obvious kyphosis during the measurement process.

This study analyzes the chest and back shape of girls in the development period， and clearly distinguishes the difference between the chest shape of girls and that of young women， so as to make the design of girls '"" underwear products more in line with the morphological characteristics of the group. The analysis of adolescent girls '"" back morphology mainly focuses on whether there is a significant kyphosis phenomenon， while there is a lack of" analysis of other back-related morphology. Therefore， follow-up research can refine the analysis of adolescent girls '"" back morphology.

Keywords：

girls in developmental stage; chest and back shape; cluster analysis; three-dimensional features

基金項(xiàng)目： 中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目（2232019G-08）

作者簡(jiǎn)介： 鄧先鋒（1997—），男，江蘇南通人，碩士研究生，主要從事服裝人體工學(xué)與服裝數(shù)字化方面的研究

通信作者： 方方，E-mail：fangfang@dhu.edu.cn