夏圓平 邵佳玉 張貝貝 靳守寧 顧冰菲

摘 要：為提高褲裝合體性，通過將人體體型與褲裝樣板相結(jié)合的方法，實現(xiàn)了基于局部形態(tài)的個體化褲裝樣板襠彎線生成。首先對152名年齡在18～25歲的在校女大學(xué)生的襠部形態(tài)相關(guān)參數(shù)進行分析，建立人體襠彎曲線擬合模型，其中自變量為腰厚、腰圍線到臀圍線的距離、腹厚、臀厚以及腰圍線到腹圍線的距離。再根據(jù)人體與服裝的關(guān)系，確定出人體襠彎曲線與褲裝樣板襠彎線之間的對應(yīng)關(guān)系，確定個體化褲裝樣板襠彎線生成方法。最后將個體化褲裝樣板進行三維虛擬試穿，結(jié)果顯示個體化褲裝樣板襠彎線與人體襠部曲線的貼合程度較高，驗證了個體化褲裝樣板襠彎線生成方法的可行性。

關(guān)鍵詞：女褲;襠彎線;褲裝樣板;局部形態(tài);相關(guān)分析;回歸模型

中圖分類號： TS941.17

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-265X（2021）06-0091-07

收稿日期：2020-10-23 網(wǎng)絡(luò)首發(fā)日期：2021-04-20

基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（61702461，61702460）;浙江理工大學(xué)科研業(yè)務(wù)費專項資金資助項目（2020Q051）;中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技指導(dǎo)性項目（2018079）;2020年“紡織之光”應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目（J202007）;浙江理工大學(xué)2020年碩士研究生優(yōu)秀學(xué)位論文培育基金項目（LW-YP2020053）

作者簡介：夏圓平（1997-），女，江西樂平人，碩士研究生，主要從事服裝數(shù)字化技術(shù)方面的研究。

通信作者：顧冰菲，E-mail：gubf@zstu.edu.cn

Generation of Individualized Crotch Curves of Young Female'sPants Driven by Local Shape

XIA Yuanpinga， SHAO Jiayua， ZHANG Beibeia， JIN Shouninga， GU Bingfeia，b，c

（a. Fashion College; b. Clothing Engineering Research Center of Zhejiang Province;

c. Key Laboratory of Silk Culture Heritage and Products Design Digital Technology， Ministry of

Culture and Tourism， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China）

Abstract： To improve the fitness of pants， individualized crotch curves of pant templates based on local shape were generated by combining human body shapes and pant templates. First of all， the crotch shape parameters of 152 female college students aged 18 to 25 were analyzed and a fitting model of human crotch curves was set up. The independent variables were waist thickness， the distance from waist line to hip line， abdominal thickness， hip thickness and the distance from waist line to abdominal line. Then， according to the relationship between human body and clothing， the correspondence between the human crotch curves and crotch curves of pant templates was determined， and a generation method of crotch curves of individualized pant templates was identified. Lastly， 3D models tried on the individualized pant templates， and the results showed that the crotch curves of individualized pant templates well fit into human crotch curves， which supported the feasibility of the proposed generation method of crotch curves of individualized pant templates.

Key words： female pants; crotch curve; pant template; local shape; correlation analysis; regression model

褲裝是人們穿著中重要的組成部分，其合體性也一直是消費者關(guān)注的重點。近年，人們的生活習(xí)慣發(fā)生了一定的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致人體形態(tài)發(fā)生較大的變化[1]，現(xiàn)有的服裝樣板已經(jīng)不能滿足人們的穿著需求。

人體與服裝之間存在著直接或間接的關(guān)聯(lián)性，人體下半身構(gòu)造影響著褲裝樣板的結(jié)構(gòu)設(shè)計。部分學(xué)者通過直接測量的相關(guān)數(shù)據(jù)建立模型，再生成褲裝樣板。如Tao等[2]通過三維人體掃描數(shù)據(jù)建立人體模型，運用立體裁剪的方法，生成褲裝樣板。周恒吉[3]構(gòu)建個性化數(shù)字人臺，通過曲面展平技術(shù)得到展平矢量圖，最終建立個性化女褲裝樣板。Hlaing等[4]通過三維掃描得到的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建三維人體虛擬模型，并運用線框模型生成帶有松量的褲裝模型。部分學(xué)者先對人體下半身體型進行分析，再將分析結(jié)果與褲裝樣板結(jié)合，李明霞[5]總結(jié)研究對象的下半身形態(tài)特征，并對群體中普遍存在的凸腹與高髖形體在褲裝樣板上進行針對性改進。葛秋菊[6]分析了梨形體等4類體型特征，獲取4類體型褲裝基型樣板。Petrova等[7]根據(jù)臀腰差與腰臀圍比例將人體分為3類，并通過試穿有無松量的樣褲對褲裝的松量分布進行研究。曾花[8]，庹武等[9]對腰腹臀特殊形態(tài)人體所對應(yīng)的褲裝樣板進行修改，以達到理想的效果。王紅歌等[10]探索下半身特征與褲裝設(shè)計之間的關(guān)系，得到了人體與褲裝結(jié)構(gòu)因子之間的影響模型，對貼體女褲樣板進行優(yōu)化。石小強等[11]探索影響后腰曲線彎曲程度的因素，將后腰曲線形態(tài)進行分類，分析后腰曲線對高腰部樣板設(shè)計的影響。

同時根據(jù)人體下體與褲裝的關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)褲裝的合體化設(shè)計關(guān)鍵在于包覆于臀部的褲裝襠部結(jié)構(gòu)設(shè)計。林彬[12]發(fā)現(xiàn)立襠主要受凈臀圍的影響，并得出立襠的計算公式，并利用平面-立體-再平面裁剪的研究手法，得出不同褲型的立襠放松量。李慧等[13]借助自動測量系統(tǒng)研究得出立襠深回歸方程。張秀等[14]定量地研究了青年女性的襠底高特征。王永波等[15]分析了青年男性上襠部的特征，得出上襠長的線性回歸方程，并將上襠長分為4類，得出各分類之間的上襠長檔差。郭超杰[16]對凸肚體征人群的上襠結(jié)構(gòu)進行多因子優(yōu)化。Lee等[17]根據(jù)人體皮膚形變來完善男性戶外運動褲的樣板，發(fā)現(xiàn)整個襠部曲線的總長度在運動過程中沒有增加，因此沒有必要加長樣板中襠部曲線的總長度。Gu等[18]研究人體襠部曲線與褲裝襠彎線之間的距離松量與給定松量兩者的分布規(guī)律。章玉銘等[19]針對女褲襠部的合體性進行研究，生成不同女性體型的個性化褲裝襠彎線樣板。而在現(xiàn)有女褲裝樣板研究中，較少有研究將青年女性人體襠部曲線與褲裝襠彎線聯(lián)系起來。

本文將結(jié)合人體體型與服裝樣板生成，探討如何基于人體局部形態(tài)特征生成個體化褲裝襠彎線。分析人體襠部曲線關(guān)鍵點與人體襠部形態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系，并建立各關(guān)鍵點的回歸模型，確定出人體襠部形態(tài)曲線擬合所需的形態(tài)參數(shù)進行擬合。結(jié)合人體襠部曲線和褲裝襠彎線之間的關(guān)系，進行個體化褲裝襠彎線生成，為個體化褲裝樣板自動生成奠定基礎(chǔ)。

1 數(shù)據(jù)采集

1.1 測量實驗

以152名年齡在18～25歲之間的在校女大學(xué)生為研究對象，身高在155～165cm，體重為40～75 kg。

采用美國[TC]2公司的三維人體掃描儀對實驗對象進行站姿掃描，被測對象需呈自然放松狀態(tài)，雙腳站立在標(biāo)有腳印的位置，雙手保持用力均勻，握住身體兩側(cè)的扶手。同時被測對象需將頭發(fā)盤起，并統(tǒng)一戴上測量帽，身著白色薄文胸及合身白色內(nèi)褲，不能佩戴任何飾品。測量環(huán)境為：溫度23～25℃，相對濕度65%±5%。

1.2 測量項目

由于人體襠彎曲線形態(tài)較為復(fù)雜，無法直接通過三維掃描儀獲取相關(guān)形態(tài)參數(shù)。因此，采用逆向工程軟件Imageware對掃描得到的人體點云數(shù)據(jù)進行二次測量，共包括13個形態(tài)參數(shù)：腰圍（GW）、腰寬（WW）、腰厚（TW）、臀圍（GB）、臀寬（WB）、臀厚（TB）、腹圍（GA）、腹寬（WA）、腹厚（TA）、腰臀高（H1）、臀襠高（H2）、腰腹高（H3）、前腰厚/腰厚（TFW/TW），具體測量示意圖如圖1。從人體正面方向看，肚臍上方3cm的水平線為腰圍線;從人體側(cè)面方向看，過腹部前突點的水平線為腹圍線，過臀部后突點的水平線為臀圍線。

在使用逆向工程軟件Imageware對三維人體點云數(shù)據(jù)進行二次測量時，發(fā)現(xiàn)有5份樣本的點云數(shù)據(jù)有缺失，故將其剔除。而后選用SPSS軟件中的箱型圖來排除奇異值，綜合分析后，剔除2組奇異值，最終得到有效樣本145份，通過正態(tài)分布檢驗發(fā)現(xiàn)13項襠部形態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。

2 人體襠部曲線擬合

2.1 擬合思路

為了生成個體化褲裝樣板，采用從人體襠部曲線到褲裝襠彎線的思路，首先可以找出人體襠部曲線上各關(guān)鍵點與人體腰腹臀部局部形態(tài)特征之間的關(guān)系，從而建立回歸模型。

如圖2所示，從人體左視圖方向看，以線WL（腰圍線）為X軸，以過點SW（腰側(cè)點）的豎直線為Y軸，建立二維平面直角坐標(biāo)系。根據(jù)人體襠彎線局部形態(tài)，共確定了14個關(guān)鍵點作為襠部曲線擬合的參考點，具體定義見表1。其中點O為人體側(cè)縫線（Y軸）與臀圍線的交點;點B為臀突點;以點O為中心，從點FH開始，在人體襠部曲線上逆時針每隔30°取一個點，分別記為點C、D、E、F。

2.2 相關(guān)分析

將關(guān)鍵點的橫坐標(biāo)用X表示，縱坐標(biāo)用Y表示，如XE表示點E的橫坐標(biāo)。將研究對象各個關(guān)鍵點的橫坐標(biāo)值和縱坐標(biāo)值進行相關(guān)分析，結(jié)果見表2，可以看出：XE與XF、XE與XD、XD與XC、XC與XFH、XFH與XA、XA與XFW、XFW與Tw（腰厚）、XBH與XB、XF與XBH、H1（腰臀高）與YC、YC與YD，YD與YE、YE與YCR之間以及H1（腰臀高）與YF之間存在顯著的相關(guān)關(guān)系。

2.3 回歸分析

通過回歸分析來建立人體襠部形態(tài)關(guān)鍵點之間的計算模型。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)：雖然XE與XF、XE與XD均顯著相關(guān)，但是若僅將XF或XD單獨作為自變量進行回歸得到的方程擬合精度較差，因此將XF和XD同時作為自變量，進行線性回歸。首先對自變量進行共線性診斷，結(jié)果顯示VIF為1.001，數(shù)值較小，可以排除自變量之間的共線性假設(shè)。最終得出各關(guān)鍵點橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的回歸模型如表3所示。

從以上回歸模型中可知，人體襠部形態(tài)曲線擬合所需的自變量為：腰厚、腰圍線到臀圍線的距離（H1）、腹厚、臀厚以及腰圍線到腹圍線的距離（H3）。前兩個變量為代入回歸方程的變量，后3個變量是輔助值變量，用于確定點BA的橫坐標(biāo)、點B的橫坐標(biāo)及點A和點BA的縱坐標(biāo)。

2.4 誤差分析

隨機抽取20個樣本，將每個樣本的人體襠部真實曲線與擬合得到的襠部曲線進行對比。以其中一個樣本為例，對比結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出，大部分關(guān)鍵點的預(yù)測值與實際測量值幾乎一致，但也有個別點坐標(biāo)的預(yù)測值與實際測量值有一些偏差，比如圖3中的F點，其縱坐標(biāo)值預(yù)測值比實際測量值小，導(dǎo)致該點附近擬合的曲線與人體曲線有一定的差異。同理，對其余19個樣本進行分析，得到各個點坐標(biāo)的絕對誤差范圍（絕對誤差=預(yù)測值-測量值），如表4所示。

由表4可以看出，XFH、XC、XD、YD、YCR、XE、YE、XF、YF、XBH坐標(biāo)的絕對誤差范圍較小，擬合效果較好。而XFW、XA、YC、XBW的絕對誤差范圍較大，其回歸方程得到的預(yù)測值與實際測量值可能有一定的差異。

3 個體化女褲襠彎線生成

3.1 傳統(tǒng)褲裝襠彎線

采用女西褲基本紙樣制版方法[20]，將傳統(tǒng)褲裝襠彎線樣板與其人體襠部曲線進行對比，以其中一個樣本為例，其樣板襠彎線與人體襠部曲線匹配情況如圖4所示。

將人體襠部曲線分為三段，第一段為點FW（前腰點）—點FH（前臀點），第二段為點FH（前臀點）—點CR（襠底點）—點BH（后臀點），第三段為點BH（后臀點）—點BW（后腰點）。從圖4可以看出，在第一段區(qū)間上，傳統(tǒng)樣板的襠彎線與人體襠部的點A（腹突點）到點FH（前臀點）之間的曲線斜率有一定的區(qū)別。在第二段區(qū)間上，傳統(tǒng)樣板的襠彎線與人體襠部曲線形態(tài)差別比較明顯，基本不重合，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)樣板襠彎線長度小于人體襠部曲線長度。在第三段區(qū)間上，傳統(tǒng)樣板襠彎線長度大于人體襠部曲線長度。

同理可對比分其他人體的傳統(tǒng)褲裝樣板，發(fā)現(xiàn)大部分的傳統(tǒng)褲裝樣板襠彎線與其對應(yīng)的人體襠部曲線之間有一定的誤差。因此，傳統(tǒng)褲裝樣板不一定適用于所有的人體。故本文將從人體與服裝的關(guān)系入手，建立個體化褲裝襠彎線的生成規(guī)則。

3.2 襠部曲線與褲裝襠彎線的關(guān)系

人體襠部曲線和褲裝襠彎線之間理想的對應(yīng)關(guān)系[21]如圖5所示。

圖5中在腰圍到臀圍的這段區(qū)域（貼合區(qū)）上，褲裝襠彎線前部分可近似看作點A（腹突點）和點FH"相連的直線并延長與腰圍線相交，交點為FW"，后部分可近似看作點BW"與點BH"相連的直線，其中點BW"可近似看為點BW以過點BH"的豎直線為對稱軸所做的對稱點，點BH"即為人體襠部曲線上的點BH。在臀圍線到襠底的這段區(qū)域（作用區(qū)）上，褲裝襠彎線與人體襠部曲線基本保持一致。在臀底到大腿根部的這段區(qū)域（自由區(qū)）上，為了給因為運動造成的臀底移動提供一定的空間，褲裝襠底通常會在人體襠底的基礎(chǔ)上進行一定量的下落或左右偏移。通過直觀的了解人體襠部與褲裝襠彎線的關(guān)系，為建立個體化褲裝襠彎線生成規(guī)則提供合理的依據(jù)。

3.3 個體化女褲襠彎線繪制

根據(jù)人體襠部曲線與褲裝襠彎線之間理想的對應(yīng)關(guān)系，繪制襠彎線，如圖6所示。

a）基礎(chǔ)線確定

任意畫一條水平線，記為線WL（腰圍線）;線WL的中點記為點SW（腰側(cè)點），在點SW處向下畫一條豎直線，記為線SWL。然后根據(jù)H1及H3，確定線HL（臀圍線）和線AL（腹圍線）的位置。

b）關(guān)鍵點確定

在確定了基礎(chǔ)線的情況下，繼續(xù)確定關(guān)鍵點。

首先，根據(jù)XFH的回歸模型、H1的值及點SW的位置，在臀圍線上確定前臀點（FH）的位置;在點FH處向上畫一條豎直線，記為線FHL;通過FH點的位置和臀厚，確定點B的橫坐標(biāo)，將其代入點BH的回歸模型確定點BH的橫坐標(biāo)，結(jié)合H1的值，確定點BH的位置;在點BH處向上畫一條豎直線，記為線BHL。

其次，在腰圍線上根據(jù)XFW的回歸模型確定點FW（前腰點）的位置，通過點FW的位置和腰厚，在腰圍線上找到點BW（后腰點）的位置，并以線BHL為對稱軸作BW的對稱點BW"。

再者，根據(jù)XA的回歸模型和H3確定點A的位置。并通過點SW的位置及C、D、E、F這4個點的回歸模型來依次確定點C、D、E、F的位置。

最后，通過YCR的回歸模型及點SW的位置，在線SWL上確定點CR（襠底點）的位置。

c）襠彎線擬合

根據(jù)上述確定的點FW"（點FH與點A的延長線交于腰圍線上的一點）、A、FH、C、D、CR、E、F、BH、BW"擬合出適合該人體的無松量褲裝襠彎線。再結(jié)合女西褲基本紙樣制版方法畫出完整褲裝樣板。

3.4 驗證分析

借助富怡CAD軟件和CLO 3D軟件進行樣板驗證。任意選取一實驗對象測量所需形態(tài)參數(shù)，進行個體化褲裝樣板的繪制。在CLO 3D軟件中導(dǎo)入其三維人體點云數(shù)據(jù)生成虛擬模型，將繪制的個體化褲裝樣板進行試穿，結(jié)果如圖7所示，可見該樣板襠彎線與人體襠部曲線的貼合程度較高。

4 結(jié) 論

本文提出了基于人體局部形態(tài)特征的人體襠部曲線擬合方法，以及如何將人體襠部曲線轉(zhuǎn)換為個體化褲裝襠彎線的生成方法。根據(jù)人體與服裝的關(guān)系，對褲裝襠彎線關(guān)鍵點與人體腰腹臀部的圍度、寬度、厚度等襠部形態(tài)參數(shù)進行相關(guān)分析，并建立了人體襠部曲線關(guān)鍵點的回歸方程，得出了襠部曲線擬合模型所需的自變量為：腰厚、腰圍線到臀圍線的距離、腹厚、臀厚以及腰圍線到腹圍線的距離。通過誤差分析發(fā)現(xiàn)，臀圍線以下關(guān)鍵點的回歸方程擬合程度較好，而前后腰點的絕對誤差范圍較大。最后結(jié)合褲裝紙樣原型與人體襠部之間的關(guān)系，建立了個體化褲裝襠彎線生成方法。三維虛擬試穿結(jié)果顯示個體化褲裝襠彎線與人體襠部曲線的貼合程度較高，驗證了個體化襠彎線生成方法的可行性，為褲裝的個性化定制奠定了基礎(chǔ)。

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