張雪 金紅淑

摘要： 通過腰省量及下半身形態(tài)數(shù)據(jù)采集和相關(guān)特征因子提取，獲得腰部形態(tài)細分及其對應(yīng)腰總省量和省量配比。以華中地區(qū)97名18～25歲在校女大學(xué)生為對象，共計進行34項照片和腰部特征截面重合圖測量。基于相關(guān)分析和主成分分析結(jié)果，提取了3個特征值大于1的主成分，其中腰前傾因子和側(cè)腰形態(tài)因子與前后腰省量配比和總省量的關(guān)系密切，并利用K-均值聚類將其典型指標各細分為3類，交叉組合獲得9個腰部形態(tài)復(fù)合類型，及其對應(yīng)的腰總省量和省量比，提出了確立腰臀分檔值的參考范圍和基于腰部形態(tài)復(fù)合特征識別的腰省結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 腰部截面重合圖;腰省量配比;典型指標;K-均值聚類;復(fù)合類型

Abstract： This paper aims to acquire the subdivisions of waist morphology and their corresponding total waist dart amounts and ratios， by collecting data about waist dart amount and morphology data of lower body and extracting relevant eigenfactors. 97 female college students aged 18-25 in central China were taken as the research objects and a total of 34 photos and coincidence patterns of waist characteristic sections were measured. Based on the results of correlation analysis and principal component analysis， three principal components with a characteristic value of greater than 1 were extracted. Among them， the waist anteversion factor and side waist morphology factor were closely related to the anterior/posterior waist dart amount ratio and total dart amount， and their typical indicators were subdivided into 3 categories by using K-means clustering. By means of cross combination， a total of 9 composite types of waist morphology， as well as their corresponding total waist dart amounts and ratios were obtained. The present study proposed a reference range of waist-hip grading valueand offered a parameter basis for the waist dart design based on the composite feature recognition of waist morphology.

Key words： coincidence pattern of waist characteristic sections; waist dart amount ratio; typical indicators; K-means clustering; composite type

合體度是體現(xiàn)服裝個性化設(shè)計品質(zhì)的核心指標之一[1]。針對下裝腰部省結(jié)構(gòu)設(shè)計，裙基本型設(shè)定了固定的腰省量配比，只滿足了標準形態(tài)下腰部造型的合體度，但在年齡、腰部形態(tài)特征上均未得以匹配，是造成下裝腰部造型不服帖的主要原因[2]。因此，以腰部形態(tài)特征細分為依據(jù)的腰省量合理分配，是提高下裝腰部造型合體度的有效途徑。

人體形態(tài)細分理論研究主要通過多樣化人體形態(tài)特征提取，為個性化服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參數(shù)依據(jù)。應(yīng)對4類臀溝形態(tài)的褲裝后片原型樣板設(shè)計[3];基于男褲上檔長、全襠長和人體尺寸線性關(guān)系的上襠長分檔[4];基于肩斜角和BMI指數(shù)的衣身肩斜角的線性回歸模型[5]等研究，分析了影響服裝結(jié)構(gòu)參數(shù)的人體形態(tài)特征因素，提出了考慮人體形態(tài)差異的服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計思路。同時，三維人體掃描[6-8]及照片測量[9-10]成為多元化人體特征分析的主要數(shù)據(jù)來源，為人體形態(tài)特征提取和形態(tài)細分提供了技術(shù)支撐。

省結(jié)構(gòu)是塑造服裝合體立體造型的重要技術(shù)手段，趙曉剛等[11]基于東北青年女子標準人臺，分析了上裝原型腰省量配比;蔣麗君等[12]分別以乳間距和乳深距、背寬和肩胛骨高為特征變量建立了原型胸省量和背省量的數(shù)學(xué)模型。以上設(shè)定上裝省量的方法均以標準人體展開討論，未涉及人體特征差異下省量變化規(guī)則的討論。另一方面，平良木啓子[13]基于女性上半身形態(tài)特征和原型腰省分配率間關(guān)系的分析，提出了對應(yīng)腰部前傾、后傾和中間組體型的腰省分配率，為應(yīng)對人體形態(tài)特征差異的腰省結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論支撐。

由此，本文通過青年女性腰省量和下半身形態(tài)數(shù)據(jù)采集，以及與腰省相關(guān)的特征因子提取，獲得多維度腰部形態(tài)細分及其對應(yīng)的腰省量配比和總省量。經(jīng)多維度細分指標交叉組合的腰部形態(tài)復(fù)合類型，整體反映青年女性腰部形態(tài)差異的同時，提出下裝腰省量及配比的對應(yīng)關(guān)系，為腰部形態(tài)特征識別及定制下裝腰部的合體性結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參數(shù)依據(jù)。

1 下半身形態(tài)特征數(shù)據(jù)采集

下半身人體數(shù)據(jù)采集采用照片測量和三維人體截面重合圖測量的方法。隨機抽取華中地區(qū)97名18～25歲在校女大學(xué)生為測量對象。測量樣本包含青年女性腰部形態(tài)特征的差異范圍，樣本數(shù)量滿足人體測量及其理論研究的一般要求[14]。

被試者穿著淺色貼身短褲和背心，標出體表測量點。根據(jù)人體體表測量點定義[15]，下半身形態(tài)測量點包括腹部前凸點、臀部后凸點、轉(zhuǎn)子點和外踝點，以及腰側(cè)點（人體腰部冠狀面右側(cè)最凹點）。

1.1 照片測量方法與測量項目

1.1.1 照片拍攝方法

照片拍攝采用Canon EOS5D Mark Ⅱ單反相機（中國佳能有限公司），拍攝距離為10 m，鏡頭高度約1 m，拍攝正面、側(cè)面和背面三個角度的照片。

被測者保持自然直立的姿勢，兩腳跟并攏，手臂自然下垂，目視前方。體側(cè)放置標有50 cm的標桿，作為照片縮放比例參照。

1.1.2 照片測量項目

參考下半身體表角度測量方法[14]，照片測量項目如圖1所示，分別為腰側(cè)角（f）、臀側(cè)角（g）、臀凸上角（m）、臀凸下角（n）、腹凸上角（w）、腹凸下角（z）和下半身體軸傾斜角（u）共計7項。

1.2 腰部三維特征截面重合圖測量

1.2.1 三維人體掃描方法

三維掃描儀器為OKIO-Body Scan天遠人體三維掃描系統(tǒng)（北京天遠三維科技有限公司）。

掃描時，兩手臂張開約30°，目視前方，兩腳站立在固定位置，根據(jù)掃描效果選擇最優(yōu)。

1.2.2 腰部特征截面重合圖測量方法

根據(jù)腰部體表測量點，確認并截取人體掃描數(shù)據(jù)的WL位、腹部前凸點位、臀部后凸點位和大腿最大幅位4個腰部特征截面（圖2），并導(dǎo)入AutoCAD進行截面重合，獲得腰部截面重合圖。

參考下半身外包圍及腰省測量方法[14]，繪制如圖3所示的下半身外包圍線、基準線及腰省線等測量參考線，步驟如下：

1）連接腰部外凸特征點，繪制下半身外包圍線;外包圍對應(yīng)下裝身幅所需最小尺寸[14]。2）在外包圍的最寬和最厚處繪制切線，垂直相交呈矩形，作為外包圍位寬度和厚度;同一方法繪制腰圍矩形，確認腰圍位寬度和厚度。3）取外包圍寬/2確定y軸，與外包圍線相交于a和d，與腰圍線相交于b和c;在y軸上確定外包圍厚/2和腰圍厚/2分別為e和f，經(jīng)e和f的中點O繪制x軸，與腰圍矩形相交于c′。4）以c′為端點在x軸取腰圍厚/2長，繪制垂線與y軸平行并與x軸相交于O′;以O(shè)′為中心點，每間隔30°繪制射線作為腰省線（實線，省1～省5），并在相鄰兩腰省線之間繪制省間中線（虛線，Ⅱ～Ⅴ）;相鄰兩腰省間中線（虛線，Ⅱ～Ⅴ）間的外包圍與WL線的差為相應(yīng)腰省的省量。

測量時，考慮實際人體截面形狀的不規(guī)則性和左右非對稱性，外包圍線和腰圍線的矩形分別與腰部和腰線最凸起處相切，保證腰部形態(tài)尺寸的包容性，并以y軸為對稱軸測量左右兩側(cè)腰省量并取其平均值。

1.2.3 腰部特征截面重合圖測量項目

腰部特征截面重合圖測量項目共計27項，包括腰省測量6項，腰部形態(tài)測量21項。

腰省測量包括省量比例和總省量計6項，其定義如表1所示。腰部形態(tài)測量項目及定義如表2所示，包括圍度、寬度、厚度等測量項目，以及腰部扁平率等計算項目。

2 腰部形態(tài)特征數(shù)據(jù)基本統(tǒng)計量

利用SPSS Statistics 23數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件對樣本數(shù)據(jù)進行基本統(tǒng)計分析。

2.1 下半身控制部位尺寸基本統(tǒng)計量

下半身控制部位尺寸的基本統(tǒng)計量和單樣本T檢驗的結(jié)果如表3所示。以國標GB/T 1335.2—2008《服裝號型女子》中160/84 A體型下半身控制變量（腰圍、臀圍）尺寸作為檢驗值，平均臀圍顯示了顯著性差異，本次樣本的臀圍平均值比國標略大。

2.2 腰省量統(tǒng)計結(jié)果

基于腰省比例基本統(tǒng)計結(jié)果，以文化式裙基本型腰省比[14]為檢驗值的單樣本T檢驗結(jié)果如表4所示。

將樣本的總省量均值設(shè)為100%，省1至省5腰省比均值分別為5.26%、8.11%，10.31%、10.87%和15.42%，顯示了青年女性所特有的腹凸小和臀凸大的形體特征。另外，將樣本的腰圍和總省量均值作為基本尺寸，算得文化式裙基本型的前后腰省比（省1、省2、省4和省5）均為8.30%，側(cè)腰?。ㄊ?）為16.70%，前后腰省比例相等，側(cè)腰省為前后腰省比例的兩倍。單樣本T檢驗結(jié)果顯示，除了省2之外，其他腰省比均顯示了顯著性差異，說明文化式裙基本型的腰省比例設(shè)定與青年女性腰部形態(tài)特征差距較大。

3 影響腰省的腰部特征因子提取

經(jīng)單樣本Kolmogorov-Smimov檢驗，下半身形態(tài)特征變量均服從正態(tài)分布。通過腰省與下半身形態(tài)特征變量的相關(guān)性分析，提取影響腰總省量及比例的腰部形態(tài)特征因子。

3.1 腰省與下半身形態(tài)特征變量的關(guān)系

腰總省量及比例與腰部形態(tài)特征變量間的相關(guān)性分析結(jié)果如表5所示。

腰前傾角（β）、腰前傾差（ytq）、臀凸（ab）分別與前腰省比例（省1、省2）顯示了r=0.7以上的負顯著性相關(guān)，與后腰省比例（省4、省5）顯示了r=0.7以上的正顯著性相關(guān)。其中，后腰省比例（省5）與以上形態(tài)特征變量間的相關(guān)系數(shù)均達到了r=0.9以上。以上結(jié)果表明，腰部前傾與臀部凸起這兩個腰部特征同前后腰省量比例間的密切關(guān)系，即腰前傾程度或臀凸較大，前腰省比例較小，后腰省比例較大。

腰總省量與腰側(cè)收值（ytc）之間顯示了r=0.8以上的正顯著性相關(guān)，說明側(cè)腰形態(tài)是影響總省量的主要因素，即腰側(cè)曲度較大，腰總省量也較大。

3.2 腰部形態(tài)特征因子提取

為明確影響腰省的下半身形態(tài)特征因子，基于上述腰省量及比例與腰部形態(tài)特征變量間的相關(guān)關(guān)系，剔除與腰省無相關(guān)性的變量，并確認變量的非共線性特征后，將10個腰部形態(tài)特征變量和5個腰省變量作為分析變量進行主成分分析。

主成分分析采用最大方差因子軸旋轉(zhuǎn)法，共提取了3個特征根均大于1的主成分，累計貢獻率達到87.144%，結(jié)果如表6所示。主成分1中的腰省比例（省1、省2、省4、省5）和特征變量腰前傾角（β）、腰前傾差（ytq）和臀凸（ab）顯示了08以上的載荷系數(shù)，解釋為影響前后腰省比例的腰前傾因子;主成分2中外包圍、外包圍厚、HL寬和WL厚顯示0.8以上的載荷系數(shù)，解釋為腰部形態(tài)因子;主成分3中總省量、腰側(cè)收值（ytc）和外包圍扁平率顯示了0.7以上的載荷系數(shù)，解釋為影響腰總省量的側(cè)腰形態(tài)因子。

其中，主成分1以腰部側(cè)面形態(tài)為表征，顯示了腰省比例與腰部前傾形態(tài)的關(guān)系;主成分3以腰部正面形態(tài)為表征，顯示了總省量與腰臀圍度差，及腰部寬厚比的關(guān)系。

4 腰部形態(tài)特征細分

根據(jù)腰省與腰部正面和側(cè)面形態(tài)的關(guān)系，以及綜合易測得的原則，從主成分1中篩選腰前傾差（ytq）、臀凸（ab），從主成分3中篩選腰側(cè)收值（ytc）作為腰省比例的典型指標，運用K-均值聚類方法對青年女性腰部正面和側(cè)面形態(tài)進行分類。參考已有文獻，考慮聚類數(shù)K過少時同組內(nèi)差異較大[16]，過多時不利于形態(tài)特征的有效識別等因素，將腰部正面和側(cè)面形態(tài)各細分為3類。

4.1 腰部正面形態(tài)特征細分

腰部正面形態(tài)特征的聚類中心經(jīng)10次迭代后收斂，表7顯示了近似聚類中心的樣本例和最終聚類結(jié)果。腰側(cè)收值（ytc）的聚類中心差值約為1.00 cm，F(xiàn)值為221.71，組間方差顯示了顯著性差異。

根據(jù)各聚類中心選出的代表樣本（No.69、No.65和No.10）的腰總省量和正面輪廓圖，正面腰部形態(tài)描述為直筒型、中間型和沙漏型3類。直筒型的腰總省量最小，均值為（25.03±2.78） cm，正面腰側(cè)輪廓彎曲不明顯;沙漏型的腰總省量最大，均值為（32.24±2.29） cm，胯部凸出較大，正面腰側(cè)輪廓曲度明顯。腰部正面形態(tài)特征差異顯現(xiàn)了與腰臀形態(tài)和尺寸差的間接關(guān)系，為下半身腰臀分檔值的確立提供參考范圍。

此外，中間型和沙漏型的案例占比和為76.29%，反映了青年女性中為數(shù)較多的人具正面腰部形態(tài)特征。

4.2 腰部側(cè)面形態(tài)特征細分

腰部側(cè)面形態(tài)的聚類中心經(jīng)5次迭代后收斂，表8顯示了接近聚類中心的樣本例和最終聚類結(jié)果。側(cè)面腰部前傾形態(tài)細分為3類時，臀凸（ab）和腰前傾差（ytq）的聚類中心差值較為接近，F(xiàn)值分別為108.705和213.079，組間方差顯示了顯著性差異。

根據(jù)各聚類中心選出的代表樣本（No.33、No.20和No.12）的腰省比例和側(cè)面輪廓圖，腰部側(cè)面形態(tài)差異明顯，描述為后傾體、中間體和前傾體。后傾體的前后腰省比差值最小，腰圍線被外包圍線包含，腹凸明顯;前傾體的前后腰省比差值最大，腰圍線與外包圍線在前中心相切，臀凸特征明顯。腰部側(cè)面形態(tài)細分顯現(xiàn)了人體腰部結(jié)構(gòu)特征的差異，及其對前后腰省量取值的影響。

4.3 腰部形態(tài)細分組合

為了獲取青年女性腰部形態(tài)差異的綜合特征描述及其對應(yīng)的總省量和腰省量配比，將正面?zhèn)妊群蛡?cè)面腰部前傾的細分類型交叉組合獲得了9個腰部形態(tài)復(fù)合類型。9個腰部形態(tài)復(fù)合類型的代表樣本及其截面重合圖如圖4所示，后傾體-直筒型的腰總省量最小，前后腰省配比差距不大;前傾體-沙漏型的腰總省量最大，前后腰省配比差距明顯。

以上9個腰部形態(tài)復(fù)合類型反映了青年女性多維度腰部形態(tài)差異，為下裝腰臀分檔值的確立，以及基于腰部形態(tài)復(fù)合特征識別的合體造型下裝定制，提出了取值范圍和參數(shù)依據(jù)。

5 結(jié) 論

本文通過腰省及下半身形態(tài)數(shù)據(jù)采集和腰省相關(guān)特征因子提取，獲得腰部形態(tài)細分及其對應(yīng)的腰總省量和配比。主要結(jié)論如下：

1）基于相關(guān)分析結(jié)果，通過主成分分析提取了3個特征值大于1的主成分，累計貢獻率為87.144%。其中，腰前傾因子和側(cè)腰形態(tài)因子分別與前后腰省量配比和總省量的關(guān)系密切。

2）以腰前傾因子和側(cè)腰形態(tài)因子中的典型變量將側(cè)面腰部形態(tài)和正面腰部形態(tài)各分為3類，交叉組合獲得9個反映青年女性腰部形態(tài)差異的復(fù)合類型及其對應(yīng)的總省量和腰省量配比，為確立腰臀分檔值和基于腰部形態(tài)復(fù)合特征識別的下裝合體造型定制提拱了參考范圍和參數(shù)依據(jù)。

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