劉 羽,王建萍

(東華大學(xué) a.服裝藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院；b.現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200051)

研究與技術(shù)

基于乳房角度的乳房形態(tài)分類

劉 羽,王建萍

(東華大學(xué) a.服裝藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院；b.現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200051)

通過對(duì)267位18～35歲的女性進(jìn)行三維掃描，測(cè)量了104個(gè)項(xiàng)目的人體數(shù)據(jù)，提取了19個(gè)與乳房角度相關(guān)的測(cè)量項(xiàng)目。采用因子分析和系統(tǒng)聚類相結(jié)合的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到表征乳房立體形態(tài)特征的參數(shù)。以上乳房角(α)和內(nèi)外乳點(diǎn)角/乳房深(β/h)為參數(shù)，從人體側(cè)面和乳房細(xì)部?jī)蓚€(gè)方面將乳房立體形態(tài)分為9類，并獲得各類型乳房的α和β/h的參考范圍值。研究結(jié)果顯示，該分類方法能有效、直接地表明乳房的立體形態(tài)特征，從而為乳房形態(tài)分類提供新的參數(shù)，為內(nèi)衣樣板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

乳房角度；系統(tǒng)聚類；乳房形態(tài)；文胸；樣板設(shè)計(jì)

目前國(guó)內(nèi)采用的號(hào)型系統(tǒng)是以下胸圍和胸差[1-3]作為文胸號(hào)型分類的參數(shù)。有研究者指出目前號(hào)型系統(tǒng)不能完全反映女性胸型，需要改進(jìn)[4-6]；提出應(yīng)該完善胸型分類[7-9]；通過增加表征乳房特征指標(biāo)以改進(jìn)文胸號(hào)型標(biāo)準(zhǔn)[10-11]。還有學(xué)者分別提出以“乳房半周弧長(zhǎng)”即用尺子測(cè)量裸體乳房外側(cè)到乳點(diǎn)的圍度，和下胸圍和乳深與乳寬比率(depth width ratio,DWR)作為參考標(biāo)準(zhǔn)的文胸號(hào)型分類的參數(shù)[12-15]。接著，Liu等[16]針對(duì)鋼圈文胸的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，將乳房寬、DWR和下胸圍作為鋼圈文胸號(hào)型分類參數(shù)。不管文胸款式設(shè)計(jì)得有多漂亮，如果文胸結(jié)構(gòu)與乳房形態(tài)不匹配，就不能為胸部提供有效的支撐[17]。相關(guān)研究調(diào)查得出，70%～100%的女性穿著錯(cuò)誤尺寸的文胸[14,18-19]。女性乳房形態(tài)是文胸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高及社會(huì)環(huán)境的變化，女性消費(fèi)者的體型也不斷改變，因此對(duì)女性乳房形態(tài)進(jìn)行正確評(píng)價(jià)，有助于改善文胸樣板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

李莉莉[20]對(duì)中西部地區(qū)中年女性的乳底輪廓弧線形態(tài)特征進(jìn)行分類研究，常麗霞等[11-12]通過胸部的寬度、圍度和深度等部位尺寸對(duì)乳房形態(tài)進(jìn)行研究，孫寧璐等[4]從橫向、縱向和乳房體積三方面將胸型分為27類，Lee等[21]選取表示胸部三維形態(tài)的變量對(duì)胸部的三維形態(tài)進(jìn)行分類。這些研究都沒有涉及到乳房角度與乳房分類的關(guān)系。雖然馮丹琳等[9]對(duì)三維人體數(shù)據(jù)分析得出影響胸部豐滿度的因素，涉及到角度(上、下乳房角度)，但沒有具體指出乳房角度對(duì)胸型的影響。從乳房的立體形態(tài)中可明顯看到乳房角度變量能有效地表達(dá)乳房的形態(tài)，因此，本文研究乳房角度參數(shù)與乳房形態(tài)的關(guān)系，以期利用乳房角度參數(shù)更加準(zhǔn)確地表達(dá)女性的乳房立體形態(tài)，從而為文胸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

1 乳房形態(tài)參數(shù)

1.1 乳房三維數(shù)據(jù)的獲取

樣本指標(biāo)應(yīng)選取適當(dāng)?shù)臉颖玖坎啪哂写硇?。要求置信度?yīng)盡可能多地覆蓋整個(gè)對(duì)象，而抽樣誤差的大小直接影響樣本的代表性。同時(shí)置信度應(yīng)盡可能多地覆蓋整個(gè)研究對(duì)象[22]。服裝號(hào)型的標(biāo)準(zhǔn)原則之一是樣本要覆蓋盡可能多的人，通常科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中采用的置信水平至少為95%[23]。本文采用99%的置信水平，則樣本容量N為：

(1)

式中：S為標(biāo)準(zhǔn)差，Δ為最大允許誤差。

根據(jù)國(guó)家服裝號(hào)型標(biāo)準(zhǔn)，胸圍的標(biāo)準(zhǔn)差為5.5 cm[24]，最大允許誤差為1 cm[25-26]，得到理論樣本容量N=202，因此要求實(shí)驗(yàn)中的樣本量應(yīng)不小于202人。本文招募了267位年齡在18～35歲且均無哺乳、懷孕或胸部手術(shù)史的女性實(shí)驗(yàn)者。相對(duì)于傳統(tǒng)手工測(cè)量方法，非接觸式三維人體掃描儀及其測(cè)量系統(tǒng)能快速和有效地收集數(shù)據(jù)，且其掃描姿勢(shì)、儀器位置和校對(duì)等變量能有效地控制，人體表面不同尺寸的測(cè)量準(zhǔn)確性能得到提高，同時(shí)消除誤差[27-29]。因此，本文采用美國(guó)[TC]2公司的[TC]2三維人體掃描儀對(duì)實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行三維掃描，以獲得人體三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

1.2 測(cè)量項(xiàng)目的確定及數(shù)據(jù)的提取

參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16160—1996《服裝人體測(cè)量的部位與方法》、服裝標(biāo)準(zhǔn)ISO 8559—1989服裝結(jié)構(gòu)和人體測(cè)量人體尺寸、北服-愛慕人體工學(xué)研究所測(cè)量部位、文胸制作相關(guān)人體測(cè)量等[30-33]篩選出104個(gè)人體測(cè)量項(xiàng)目，分為體型整體形態(tài)(高度、圍度、左右寬度、前后厚度、體表長(zhǎng)度、角度)和乳房細(xì)部測(cè)量項(xiàng)目。其中，包括19個(gè)與乳房角度有關(guān)的角度測(cè)量項(xiàng)目。

在逆向工程軟件Polyworks操作環(huán)境中，根據(jù)GB/T 23698—2009《三維掃描人體測(cè)量方法的一般要求》三維測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)點(diǎn)定義分別對(duì)267個(gè)人體的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)標(biāo)記并提取每個(gè)人體104個(gè)測(cè)量項(xiàng)目的數(shù)據(jù)。因大部分的人體左右乳房不對(duì)稱，因此本文以人體右側(cè)乳房來提取數(shù)據(jù)。

1.3 乳房形態(tài)相關(guān)參數(shù)的提取

1.3.1 皮爾森相關(guān)分析

參考前人的相關(guān)研究[34]，選擇胸圍、下胸圍、胸深、乳房寬、乳房深和DWR 6個(gè)與乳房相關(guān)的基礎(chǔ)部位尺寸，使用皮爾森相關(guān)分析法研究其余98個(gè)部位尺寸與6個(gè)基本部位尺寸之間線性關(guān)系的強(qiáng)弱。分析結(jié)果表明，有30個(gè)部位尺寸與以上6個(gè)乳房基本部位尺寸中的任何一個(gè)都不相關(guān)。同時(shí)，刪除身高等10個(gè)與乳房形態(tài)明顯不相關(guān)的高度測(cè)量項(xiàng)目，最終得到64個(gè)測(cè)量項(xiàng)目作為后續(xù)研究的基礎(chǔ)變量。

1.3.2 因子分析

首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO和Bartlett球形度檢驗(yàn)，以檢測(cè)數(shù)據(jù)是否合適作因子分析[35]。64個(gè)測(cè)量項(xiàng)目的Bartlett檢測(cè)結(jié)果值為p=0<0.001，即相關(guān)矩陣不是一個(gè)單位矩陣，采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行因子分析；KMO值為0.895，接近1，即因子分析的結(jié)果可以接受。

在因子分析模塊，基于相關(guān)矩陣，根據(jù)最大四次方值矩陣旋轉(zhuǎn)方法，使用主成分法提取因子。經(jīng)因子分析得出，8個(gè)因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到81.880%(表1、表2)，這些成分很好地表達(dá)了原始測(cè)量數(shù)據(jù)信息。其中第一成分的特征值為28.773，解釋的方差占總方差的44.957%，選取絕對(duì)值較大的相關(guān)系數(shù)：內(nèi)外乳點(diǎn)角、乳房深、乳點(diǎn)-內(nèi)緣點(diǎn)距、DWR、乳房?jī)?nèi)弧長(zhǎng)作為第一成分表征乳房形態(tài)的變量。從變量中可看到第一成分主要描述了乳房挺立及豐滿程度。第二成分的特征值為7.784，解釋的方差貢獻(xiàn)率為12.162%。類似地，因子2～因子8分別選取下胸圍、外緣點(diǎn)-下緣點(diǎn)距、下乳房角、乳點(diǎn)側(cè)長(zhǎng)、乳點(diǎn)高、下乳房?jī)A斜角、上乳房角和乳房豐滿度作為因子2～因子8表征乳房形態(tài)的變量。經(jīng)因子分析提取了描述乳房形態(tài)特征的13個(gè)變量。

表1 初始特征值Tab.1 Initial Eigenvalues

表2 旋轉(zhuǎn)載荷平方和Tab.2 Quadratic sum of rotating loads

1.3.3 變量聚類

本文通過分析選擇出有代表性的參數(shù)表示乳房的形態(tài)，以便于在工業(yè)上的應(yīng)用。因此本文對(duì)13個(gè)變量進(jìn)行系統(tǒng)(變量)聚類分析，以進(jìn)一步提取能表示乳房形態(tài)的變量。

由相關(guān)矩陣、樹狀圖、冰柱圖及文胸專業(yè)知識(shí)將變量分為5類(圖1)，分別為：1)內(nèi)外乳點(diǎn)角；2)上乳房角、下乳房?jī)A斜角；3)乳房豐滿度、外緣點(diǎn)-下緣點(diǎn)距；4)乳點(diǎn)高、下胸圍；5)乳點(diǎn)側(cè)長(zhǎng)、下乳房角、乳房?jī)?nèi)弧長(zhǎng)、乳點(diǎn)-內(nèi)緣點(diǎn)距、DWR、乳房深。根據(jù)計(jì)算出的相關(guān)指數(shù)、測(cè)定的難易程度及專業(yè)知識(shí)，各組的代表變量選擇內(nèi)外乳點(diǎn)角、上乳房角、外緣點(diǎn)-下緣點(diǎn)距、下胸圍和乳房深5個(gè)變量，如表3和圖2所示。聚類進(jìn)程表的原理是相關(guān)系數(shù)大的變量先聚成一類。本文系統(tǒng)聚類中，內(nèi)外乳點(diǎn)角排在聚類進(jìn)程表的最后一位，同時(shí)根據(jù)樹狀圖和冰柱圖的原理，如果將變量分為2類，則內(nèi)外乳點(diǎn)角單獨(dú)為一類，另外12個(gè)變量為一類，故內(nèi)外乳點(diǎn)角是乳房形態(tài)分類的重要參數(shù)。對(duì)篩選出的另4個(gè)變量進(jìn)行系統(tǒng)變量聚類分析得出3類：表示胸部整體形態(tài)的下胸圍作為單獨(dú)一類；上乳房角作為一類；另一類由外緣點(diǎn)-下緣點(diǎn)距和乳房深組成。因此可得出，內(nèi)外乳點(diǎn)角和上乳房角這兩個(gè)乳房角度變量與乳房形態(tài)的分類有密切的關(guān)系。

圖1 系統(tǒng)聚類的樹狀圖和冰柱圖Fig.1 Dendrogram and icicle of hierarchical clustering

表3 5個(gè)變量的定義Tab.3 Definition of the five variables

圖2 5個(gè)變量的示意Fig.2 Diagram of the five variables

2 乳房形態(tài)分類

篩選出的5個(gè)變量中，上乳房角α、內(nèi)外乳點(diǎn)角β和乳房深h表征乳房的立體形態(tài)。其中，上乳房角α從人體側(cè)面的角度表征乳房整體的立體形態(tài)。上乳房角α越大，乳房越聳立，α越小，則越扁平；內(nèi)外乳點(diǎn)角β和乳房深h對(duì)乳房細(xì)部進(jìn)行描述。內(nèi)外乳點(diǎn)角β一定，乳房深h越大，則乳房越挺立，隆起程度越大；相反，乳房深值h越小，則乳房越扁平。乳房深h一定，內(nèi)外乳點(diǎn)角β越小，乳房越挺立；相反，內(nèi)外乳點(diǎn)角越大，乳房越扁平，由此用β/h作為變量表示乳房細(xì)部立體和豐滿程度。因此，用上乳房角α和β/h作為特征指標(biāo)對(duì)乳房隆起度和豐滿程度進(jìn)行定性描述。

由樣本上乳房角α的頻數(shù)分布圖(圖3)可得，α的平均值為25.37°，最大值為37.16°，最小值為13.20°。首先以上乳房角α為參數(shù)將267個(gè)乳房樣本分為A、B和C三大類，并計(jì)算出A、B、C三類乳房形態(tài)的上乳房角度的中值分別為19.90°、25.66°和31.84°(圖4)。在乳房側(cè)面空間位置上，A類群體呈扁平，B類群體較聳立，C類呈聳立狀態(tài)。上乳房角α越大，則乳房的側(cè)面整體立體形態(tài)越聳立。

圖3 上乳房角α的直方圖Fig.3 Histogram of upper breast angle α

圖4 以上乳房角α為參數(shù)的分類Fig.4 Classification by upper breast angle α

在乳房細(xì)部立體狀態(tài)上，以β/h為參數(shù)將A類群體細(xì)分為A1、A2、A3三類(表4)，分別表示乳房細(xì)部隆起程度較大、隆起、隆起程度較小。同理將B、C群體分別分為B1、B2、B3(表4)和C1、C2、C3(表4)。在SPSS統(tǒng)計(jì)軟件中，利用K-均值聚類分析得出A1、A2、A3的中值分別為16.62、25.72、39.20，B1、B2、B3的中值分別為15.60、23.39、35.70，C1、C2、C3的中值分別為11.59、16.64、25.41。圖5從乳房的橫截面角度顯示各類乳房的隆起程度。在上乳房角α相同的前提下，β/h值越小，乳房隆起越大，越聳立；β/h值越大，乳房隆起較小，越扁平。其中，女性乳房形態(tài)中BB1所占比例最大，為20.97%，即乳房整體形態(tài)較聳立，細(xì)部隆起。BB2、AA2次之，分別為19.10%、13.11%。

表4 A、B、C三類乳房形態(tài)分類及比例Tab.4 Morphological classification and proportion of breast of Types A,B and C %

圖5 以β/h為參數(shù)的分類Fig.5 Classification by β/h

3 結(jié) 論

本文探索了乳房角度與乳房形態(tài)分類的關(guān)系，首次將因子分析和變量聚類法結(jié)合起來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。依次以α和β/h為變量將267個(gè)個(gè)體的乳房形態(tài)分為9類，并指出各類乳房所對(duì)應(yīng)特征參數(shù)的范圍值及所占比例。該研究方法從人體側(cè)面和乳房細(xì)部?jī)蓚€(gè)角度全面合理地研究乳房立體形態(tài)，并直觀地展示乳房形態(tài)，有助于更加有效地了解各類乳房的形態(tài)，為乳房形態(tài)的全面研究提供理論基礎(chǔ)，對(duì)內(nèi)衣生產(chǎn)提供一定的指導(dǎo)。

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Researchonbreastshapeclassificationbasedonbreastangle

LIU Yu,WANG Jianping

(a. College of Fashion and Design; b. Key Laboratory of Clothing Design & Technology,Ministry of Education, Donghua University,Shanghai 200051,China)

In this paper,the somatic data of 104 projects was measured,and 19 measurement items related to breast angle were abstracted based on three dimension scanning data of 267 women at the age from 18 to 35. The data was analyzed with factor analysis method in combination with hierarchical clustering method to obtain the parameters expressing three-dimensional shape characteristics of breast. By upper breast angle (α) and inside and outside breast angular point/breast depth (β/h),the three-dimensional shape of breast was classified into 9 types from the aspects of human body side and breast detail,and the reference ranges of (α) and (β/h) of each type were obtained. The research results show that the classification method is useful to describe the three-dimensional characteristics of breast shape directly,so as to provide new parameters for classification of breast shape and a basis for structural design of underwear pattern.

breast angle; hierarchical cluster; breast shape; bra; pattern design

10.3969/j.issn.1001-7003.2017.08.006

2016-11-23;

:2017-00-00

中央高校基礎(chǔ)研究基金項(xiàng)目(CUSF-DH-D-2015037)

TS941.17

:A

:1001-7003(2017)08-0031-07 < class="emphasis_bold">引用頁碼

頁碼:081106