基于人體三圍截面面積的江浙地區女性體型分類

王祺明

(1. 浙江省服裝工程技術研究中心(浙江理工大學), 浙江 杭州 310018；2. 紹興文理學院 紡織服裝學院， 浙江 紹興 312000)

基于人體三圍截面面積的江浙地區女性體型分類

王祺明1，2

(1. 浙江省服裝工程技術研究中心(浙江理工大學), 浙江 杭州 310018；2. 紹興文理學院 紡織服裝學院， 浙江 紹興 312000)

為更好地區分人體體型，隨機選取東華大學人體數據庫中用三維人體測量系統測量的200名江浙地區女性的人體參數，分析江浙女性人體水平截面的橫矢徑比，并與日本女性的數值進行比較后發現,日本的分類數值不適合江浙女性。使用自編程序獲取人體矢狀、額狀和水平截面的形狀，因相同橫矢徑比的人體水平截面形態不同，認為用橫矢徑比區分體型不準確；用自編程序得到人體水平截面的周長和面積，選取胸、腰、臀三圍的截面面積與三圍圍度平方的比值進行聚類分析，體型細分為3 類：扁體型、中間體型、圓體型。

三維測量； 截面面積； 橫矢徑比； 體型分類； 江浙女性

當前大多數消費者認為服裝開發商不了解他們的體型及風格喜好，市場上缺少適合消費者需求的服裝[1]，合體性已成為困擾商家和消費者的一個難題。相關資料顯示，90%以上的江浙女性消費者認為選購服裝時存在不合體現象[2]。

目前使用的一般體型分類未考慮人體的截面形態[3]。現有國家號型標準只考慮人體長度、圍度，沒有體表形態分類。這個問題已引起部分學者的關注。如：吳巧英等[4]利用滑針式人體測量儀測量人體水平截面，依據水平截面的形狀分析中老年和青年女性的體型差異；謝紅等[5]依據人體的胸矢額徑比(即胸矢橫徑比)等指標細分人體體型；董雪丹[6]根據日本學者的人體測量數據和體型區分標準，結合國家服裝號型標準和人體解剖理論，得出圓度體型系列：扁體型、圓體型及中間體型，并設計出基本紙樣。然而，文獻[6]中的3類體型區分標準沒有明確化，對應的3類體型的紙樣修改也沒有應用最新人體測量數據。

本文從分析人體水平截面的橫矢徑比數據入手，利用女性人體截面的周長和面積，探討人體體型的定量分類指標。

1 實驗部分

1.1 數據的獲取

本文所用數據源于2010年東華大學的人體數據庫，庫中數據是采用美國[TC]2公司的三維人體測量儀測量所得，測量項目依據設備系統的默認設置，測量時人體穿著與儀器配套的短褲和背心。

因本文研究對象為江浙地區女性，且主要研究人體截面相關參數，并以此作為體型分類依據，故本文所用數據是在該數據庫中隨機選取的200個測量樣本，利用測體系統輸出的VRML文件和ORD文件，自行提取人體特征水平截面的形態，不再另設其余測量項目[7-8]。

1.2 人體的截面橫矢徑比

表1示出使用SPSS軟件計算得出的江浙女性人體三圍的橫矢徑比的數據[9]。

表1 江浙女性人體三圍的橫矢徑比Tab.1 Horizontal vector to diameter ratios of bust, waist, hip of Jiangsu & Zhejiang female human body

1.3 人體的截面形態

為獲得人體截面原始三維點集，需要計算模型中所有三角片和給定某個平面的交線；計算中首先判斷三角面片的3條線段和給定平面是否有交點,如果有交點求取交點坐標[10]。結合OpenGL和C語言編程，獲取X、Y、Z軸方向上指定平面與[TC]2系統輸出的VRML人體模型的三維交點集，即可以獲取人體的水平、矢狀、額狀截面的形狀。使用測量系統的默認測量設置可以獲取人體水平截面的形態、周長與面積。

2 數據分析

2.1 數據與形態的差異

2.1.1 與日本數據的差異

日本服裝文化學院依據大量的人體測量提出人體三圍(胸圍、腰圍、臀圍)的橫矢徑比值作為人體扁平率的分類指標，三圍各有分類數值，將日本女性人體分為3類：扁體型、圓體型、中間體型[11]，具體數據參見表2。

表2 日本服裝文化學院人體扁平率分類指標Tab.2 Somatotype classification of Japanese Costume Bunka Institute using three latitude of body

基于日本的人體體型與中國的人體體型相類似，中國服裝教學引入日本原型，依據此測量數據和分類進行中國人體體型的區分，結果見表3。由表中數據可看出3個圍度的3種體型占總樣本的比例：腰圍最高為99%，臀圍最低為53%，胸圍居中為90%。

為了檢驗日本人數據的適合性，使用SPSS軟件進行日本與中國江浙女性人體數據的單樣本T檢驗，檢驗日本人體數據與中國江浙人體數據的均值是否有顯著性差異(概率95%)[12]。表4示出軟件計算結果。可看出雙側顯著性都比0.05小，即說明二者的均值有顯著性差異。檢驗結果與分類結果都說明日本人體數據不適用中國江浙人體體型的區分。

表3 江浙女性人體按日本數據分類的案例結果Tab.3 Results of Jiangsu & Zhejiang female human body according to Japanese data

表4 江浙女性人體的三圍橫矢徑比與日本數據比較結果Tab. 4 Results of horizontal vector to diameter ratio of Jiangsu & Zhejiang female human body BWH compared with Japanese data

2.1.2 橫矢徑比與人體截面形態關系

此次人體測量有6個橫矢徑比數據相等(分別編號為樣本1～6)，應用自編軟件獲取其截面形狀。圖1示出6個腰圍截面復合的狀態。由圖可看出6個截面形狀相似，但存在形態凹凸不一致的現象。圖2示出圖1中樣本1和樣本2的不同截面形狀。從圖中可明顯看出2個截面所占的面積不一樣大。也就意味著這2個人體的體表形態不相同。由此可以判斷，依據人體矢橫徑比進行人體體型定量分析不是很準確。

圖1 人體截面疊合形態Fig.1 Body section lamination morphology. (a) Center as benchmark；(b)Left as benchmark

圖2 樣本1和樣本2的截面形狀Fig.2 Cross sections of sample 1 and sample 2

2.2 體型聚類

由于胸圍、腰圍是上裝的關鍵尺寸部位，腰圍、臀圍是下裝的關鍵尺寸部位，本文選擇胸部、腰部、臀部三圍表征人體軀干水平截面形態。

鑒于人體截面形態由不規則曲線圍成，難以進行定量分析，但人體三圍截面基本與橢圓相似，本文以類推原理計算其臨界值。已知相等周長下正方形比矩形的面積要大，類推相等周長圓的面積比橢圓大。人體三圍(胸圍、腰圍、臀圍)基本與橢圓相似，尤以腰圍最為接近圓。人體的矢徑、橫徑形成一個矩形，從嚴格意義上講此矩形既不是人體三圍截面的內接矩形，也不是外包矩形，但一般不精準都可以近似看待。日本的人體扁平率即是此例。定量處理體型分類時引入人體截面面積與其周長的比率作為分類依據。

正方形的邊設為a，則正方形的面積為a2，周長的平方為(4a)2=16a2，二者的比值為

圓形的面積為πr2(r為半徑)，圓形的周長平方為(2πr)2=4π2r2，二者的比值為

由于1/16小于1/4π，故得出人體三圍的截面面積與周長平方的比值最大不超過圓的比值1/4π。利用人體三圍的截面面積與周長平方的比值表征人體截面的形態，比值越靠近1/4π，截面形態越趨向于圓形，比值越遠離1/4π，截面形態越趨向于扁形。由此可以依據人體三圍的截面面積與周長平方的比值表征人體水平截面的形態。

利用SPSS軟件獲取的人體水平截面的周長與測體系統的圍度顯著性差異檢驗，根據統計原理選擇獨立樣本T檢驗，檢驗結果沒有顯著性差異，故選用獲取的周長與面積進行計算。使用SPSS的K-means進行三圍截面形態的聚類分析。最后進行

聚類的樣本為174人。表5示出利用SPSS軟件的K-means聚類分析得到的結果。依據與1/4π的接近程度可以推斷出表5中聚類結果2、1、3的截面形狀由圓潤趨向扁平，故得出聚類1為中間體型，聚類2為圓體型，聚類3為扁體型。聚類案例百分比說明中間體型占整體的一半多，扁體型數量比圓體型多，也符合日常生活中觀察的現象：國內女性看上去三圍很寬，但是圍度比不上看上去窄的歐美女性的圍度尺寸。

表5 3種體型的聚類中心 Tab.5 Clustering center of three kinds of figures

圖3示出3種體型的截面形態圖。圖中實線截面是腰圍截面，細虛線截面是臀圍截面，虛線截面是胸圍截面。

注：虛線是胸圍水平截面；實線是腰圍水平截面；點線是臀圍水平截面。圖3 3種體型的形態圖Fig.3 Cross section shape of three kinds of body. (a) Middle shape; (b) Circular shape; (c) Flat shape

2.3 聚類結果

紙樣繪制時胸寬、背寬、袖窿寬三者比例不符合人體，會出現服裝不合體，穿用不舒適的感覺。不區分清楚不僅影響服裝生產的制版，還影響服裝款式的廓型設計，影響服裝的穿用效果和舒適程度。聚類結果的分類可以準確定量區分人體體型，并可以依據分類進行服裝制版的前胸、后背、脅側的分配比例，確定的比例比按扁平率分類更符合人體實際的比例(扁平率的人體矢徑是正中央尺寸，沒有反映側邊的形態)。

表6示出依據樣本數據軟件SPSS計算得到的3種體型的胸圍與胸寬的回歸模型的系數。表7示出3種體型的胸寬與胸圍回歸方程以及不同胸圍的計算結果。如前述聚類1為中間體型，聚類2為圓體型，聚類3為扁體型。由表7看出中間體的胸寬回歸方程可以直接作為服裝制版的比例公式，扁體型和圓體型的回歸方程還需要進行優化系數，留待以后由大量的扁、圓體型人體數據修正；扁、圓體型人體的胸寬都比中間體的胸寬要大，在84 cm胸圍之前扁體型的胸寬要比圓體型大，之后小的原因應該是本次測量樣本圓體型絕大部分是84 cm以上的大胸圍，不如中間體型和扁體型相對分布均勻。人體數據也驗證了不同體型的胸寬需要不同的回歸方程，同理背寬也一樣。確定胸寬、背寬后可以確定服裝制版的脅寬尺寸。

表6 3種體型的胸圍與胸寬的回歸模型的系數Tab.6 Regression model of three kinds of figures

注：B為回歸系數。

表7 3種體型的胸寬與胸圍回歸方程以及不同胸圍的計算結果Tab.7 Regression equation of three size of chest width and bust and calculation results of different busts cm

依據日本文化女子大學的理論, 獲取的人體截面形態可以有5種應用，其中之一就是獲得繪制紙樣所需的人體尺寸并求出腰省量[11]。由此目的獲取人體的3個圍度截面的復合狀態(參見圖3)。可由人體三圍截面面積與周長平方比值準確表征人體三圍體表曲線的曲率。裙子省道位于人體截面曲率較大的位置，同理衣片、褲片的腰省也可據此確定位置。可以確定省道在圓體型靠近前中，扁體型靠近側縫，中間體型居中，這也與體型配伍，可以在人體正前方觀察到省道。

3 結 論

1)通過獲取的江浙女性人體圍度的橫矢徑比值，依據日本女子文化大學的數據分類，與日本數據進行均值比較，得出日本數據不適用于我國江浙地區女性人體分類。

2)人體的橫矢徑比值測量簡單，可以表征人體的背寬、胸寬和袖窿寬的比例，體型分類依據橫矢徑比表征扁圓體型可能存在面積差，存在定量分類不準確的問題。基于人體胸、腰、臀三圍截面面積的分類不但可獲取人體的水平截面形態，還可定量進行人體扁體型、中間體型、圓體型的分類。此體型類別可作為號型國標的補充。

3)聚類結果的分類可準確定量區分人體體型，并可依據分類進行服裝制板的前胸、后背、脅側的分配比例，確定的比例比扁平率更符合人體實際的比例，還可表征人體三圍體表曲線的曲率。裙子省道位于人體截面曲率較大的位置。同理衣片、褲片的腰省也位于類似的位置。

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Female body classification in Jiangsu and Zhejiang based on cross-sectional area of body

WANG Qiming1，2

(1.EngineeringResearchCenterofClothingofZhejiangProvince(ZhejiangSci-TechUniversity)，Hangzhou，Zhejiang310018，China； 2.CollegeofTextileandGarment，ShaoxingUniversity，Shaoxing，Zhejiang312000，China)

To better identify the human body, the human body data of 200 females, in Jiangsu and Zhejiang provinces randomly selected from the data base of Donghua University. By analyzing on the horizontal section of horizontal radius vector of Jiangsu and Zhejiang provinces female human body and comparing with the value of Japanese women, it was found that Japanese numerical classification is not suitable for Jiangsu and Zhejiang provinces women. With the programming procedures, the body sagittal, frontal shape and the shape of the horizontal section was obtained. Owing to different horizontal section form with the same ratio of horizontal radius vector, it is concluded that identification body form by ratio of horizontal radius vector is inaccurate. Their own programming procedures were used to acquire the perimeter and area by the body horizontal section, and then clustering analysis was performed with the ratio of cross-sectional area and surrounded degree square of chest, waist and hip, the size segmentation was divided into the flat shape, middle size, and round shape.

3-D measurement; cross-sectional area; ratio of horizontal radius vector; body classification； female in Jiangsu and Zhejiang

10.13475/j.fzxb.20150201906

2015-02-10

2015-12-07

浙江省高校重中之重紡織科學與工程一級學科和浙江省服裝工程技術研究中心開放基金課題資助項目(2013KF12)

王祺明(1968—)，男，副教授，博士。研究方向為服裝人體工效學、服裝史。E-mail:wqm@usx.edu.cn。

TS 941.17

A