東北地區青年女性腰臀部體型特征與分類

王 軍， 李曉久， 潘 力， 姚 彤， 于佐君

(1. 天津工業大學 藝術與服裝學院， 天津 300387； 2. 大連工業大學 服裝學院， 遼寧 大連 116034)

人體腰臀部的體型特征及分類研究是下裝結構設計、舒適合體性研究及褲裝版型優化的重要基礎。近年來，已有文獻對不同區域、不同年齡人群采樣，研究了人體腰臀部的體型特征、分類及識別方法。

人體體型特征及分類研究中，體型分類指標的確定是體型細分的關鍵。目前已有研究中，腰臀部體型分類指標主要以圍度差、圍度比、高度圍度比等較為多見：黃英等[1]以腰臀差作為體型分類標準，研究了華東地區成年女性的下體體型分類；邵獻偉等[2]以臀腰差、臀腰比和腰高臀圍比3個指標，對中原地區成年男子下體體型進行分類；張中啟[3]以腰高腰圍比、臀腰差2個指標作為分類項目，將中西部地區男大學生分為5類；金娟鳳等[4-5]以臀高、臀圍、臀厚、臀凸、橫矢徑比、上襠長等作為臀部典型指標，將女大學生臀部體型細分為5類，并引入概率神經網絡構建體型識別模型。部分研究者還通過主成分分析法，探索影響腰臀部形態的特征指標，并應用聚類分析進行體型分類、判別。叢杉等[6]應用主成分分析法提出了影響臀部體型的臀部形態、腰部形態及豐滿因子3大因子，并對上海地區女大學生的下體體型進行分類與判別；Song等[7-8]通過主成分分析，選取腰部輪廓、臀部輪廓、臀凸、腹凸等作為特征指標，將美國國家號型系列(SizeUSA)中18～35歲女性腰臀部形態分為曲線、斜線與直線3類，并進一步研究了褲裝樣板自動定制與合體性判別方法。

此外，還有研究者從其他角度研究了人體腰臀部體型及其應用：張秀等[9]研究了青年女性襠底高特征，分析了襠底高與腰高、身高的關系，并應用K-Means聚類分析將研究對象分為4類；Alexander等[10]研究了美國國家號型系列中體型肥胖女性臀部形態與尺寸變化對服裝銷售的影響；陳明艷等[11]研究女性腰腹臀特體體型，依據圍度差、寬度差和厚度差劃分特體體型，提出了針對不同類別特體的褲裝結構優化方法。受地理位置、生活習慣的影響，不同地區、不同年齡的人體形態、尺寸具有較大差異。本文選擇我國東北地區18～25歲青年女性作為研究對象，提取腰臀部主要尺寸，分析腰臀部體型基本特征，應用主成分因子分析探索體型特征因子與變量，并用兩步聚類法進行體型分類研究。

1 測量實驗及變量確定

實驗采用VITUS三維人體掃描儀進行人體測量，應用Anthroscan軟件提取各部位尺寸數據；采用馬丁測量尺等工具測量身高、體重、圍度等數據，用于對三維人體掃描儀測量數據的補充和修正。實驗樣本選擇籍貫為東北地區，且長期在東北地區生長的 18～25 歲女性，共測量466個樣本，其中：遼寧籍貫被測者占比最大，為79.8%；在校大學生比例為73.2%。實驗測量提取了身高、體重、腰圍高、臀圍高等22個人體數據,通過計算得到身體質量指數(BMI)、腰圍到臀圍高、腰橫矢徑比等15個變量。選取21個變量用于腰臀部體型特征分析，結果如表1所示。

表1 腰臀部體型變量表Tab.1 Waist hip somatotype variables

2 數據預處理

通過SPSS軟件對體型變量進行描述統計并分析，查找并處理異常數據。針對數據異常樣本，需查看分析原始三維人體掃描文件，綜合判斷數據的有效性。經查看分析可知，三維掃描時人體手臂與身體距離過小會造成腰圍、腹圍、腰寬、腹寬等數據的提取錯誤，其中部分數據可重新提取或用手工測量數據替代，對于不能重新提取或替代的數據則標記為缺失或剔除。經數據預處理后，最終確定有效樣本量為401個。

3 腰臀部體型基本特征分析

3.1 腰臀部體型變量描述統計分析

東北地區青年女性腰臀部體型變量描述統計如表2所示。

表2 東北地區青年女性腰臀部變量描述統計

3.2 腰臀部體型特征比較分析

東北地區青年女性(18～25歲，樣本1)與上海地區女大學生[6](18～22歲，樣本2)、華東地區成年女性[1](25～55歲，樣本3)腰臀部數據平均值比較結果如表3所示。

表3 女子腰臀部體型數據均值比較

由表3可見：與上海地區女大學生相比，東北地區青年女性腰腹部圍度與寬度較小，腰厚略大，臀部圍度、寬度及厚度均較大，總襠長較大；與華東地區成年女性相比，東北地區青年女性腰臀部圍度、寬度、厚度及總襠長均較小。說明不同地區、年齡女性腰臀部體型存在較明顯差異。

表4示出東北地區青年女性和美國號型系列18～35歲女性[7]BMI指數、腰圍、臀圍3個變量的百分位數值。百分位數是指將觀測量值從小到大依次排列后，對應的1%～100%不同百分位的觀測量值，最常用的為5%、50%、95%的3種百分位數。通過比較不同地區人體測量數據的百分位數值，可更具體地看出數據間的差異。表中樣本1和樣本4分別表示東北地區18～25歲青年女性和美國18～35歲女性。可見，美國女性樣本3個變量的百分位數值均明顯大于我國東北地區青年女性，2組樣本的腰臀部體型特征差異顯著。

表4 東北地區女青年與美國成年女性變量百分位數值Tab.4 Percentile value of female youth of Northeast China and female adults of Size USA

4 主成分因子分析

應用SPSS軟件對實驗樣本進行主成分因子分析，探索影響腰臀部體型特征的主要因子。由各成分的方差貢獻率和累計貢獻率可知，其中前5個主成分的特征根均大于1，累計方差貢獻率為89.710%，因此，可選擇前5個主成分用于描述人體腰臀部體型特征，依次定義為成分1、2、3，4，5，結果如表5所示。

表5 主成分因子分析

旋轉后的因子載荷矩陣如表6所示。可以看出，主成分因子1在圍度、寬度、厚度及BMI指數等表征人體水平方向尺寸與肥胖指標等變量上有較大載荷，可定義為水平圍度因子；主成分因子2在高度變量上載荷系數較大，可定義為高度因子；公因子3在腹部橫矢徑比變量上有較大載荷，可定義為橫矢徑比因子；主成分因子4在臀腰差、臀腹差等變量上載荷較大，可定義為圍度差因子；主成分因子5主要在臀凸上有較大載荷，可定義為臀凸因子。綜上，影響腰臀部體型特征的因子主要有水平圍度因子、高度因子、橫矢徑比因子、圍度差因子和臀凸因子。

表6 旋轉成分矩陣Tab.6 Rotational component matrixa

5 腰臀部體型聚類

應用SPSS兩步聚類法探索東北地區青年女性腰臀部體型分類。兩步聚類法是近年來才發展起來的智能聚類方法，用于解決海量數據、復雜類別結構時的聚類分析問題[12]。從樣本因子分析的5大因子中分別選取臀圍、腰圍到臀圍高、臀橫矢徑比、臀腰差、臀凸5個變量，經SPSS兩步聚類法對實驗樣本進行探索性聚類分析發現,東北地區青年女性腰臀部體型可分為3類，各體型樣本占比分別為27.7%、33.7%、38.7%，樣本聚類分布情況如表7所示。聚類后各體型類別的特征變量平均值如表8所示。

表7 聚類分布情況Tab.7 Cluster distribution

表8 各體型聚類類別特征變量平均值Tab.8 Average value of feature variables of each type

變量標準化處理可消除量綱和變量自身變異的影響，SPSS標準差標準化方法是將某變量的觀察值減去該變量平均值，然后除以該變量的標準差。應用SPSS標準化方法對各類別分類變量進行標準化處理，結果如表9所示。

表9 分類特征變量標準化Tab.9 Classified feature variables standardization

根據表9繪制雷達圖，更直觀地分析比較 3種腰臀部體型聚類類別的差異，如圖1所示。可見，聚類1腰臀部高度、圍度、臀腰差、臀凸在所有體型中最小，臀橫矢徑比適中；其腰臀部體型特征為正面形態呈直線型、平臀、偏矮瘦體。聚類2臀圍和臀凸最大，臀橫矢徑比最小，高度與臀腰差居中；其體型特征為腰臀部豐滿渾圓，臀部凸起明顯，高度適中。聚類3高度、臀腰差、臀橫矢徑比最大，臀圍與臀凸適中；其腰臀部體型特征為正面呈曲線形態，體型高而扁平，臀部凸起正常。

圖1 腰臀部體型類別雷達圖Fig.1 Radar map of waist hip type

6 結 論

1)經腰臀部體型變量描述統計分析與比較，在腰臀部體型特征方面，東北地區青年女性與上海地區女大學生、華東地區成年女性及美國成年女性均有明顯差異。

2)應用SPSS因子分析得到5個影響腰臀部體型特征的主成分因子，分別為水平圍度因子、高度因子、橫矢徑比因子、圍度差因子和臀凸因子。

3)應用SPSS兩步聚類法，將東北地區女青年腰臀部體型分為3類，各體型類別占比分別為27.7%、33.7%和38.7%；3種體型類別的腰臀部特征差異較明顯。

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參考文獻：

[1] 黃英, 崔志英, 夏明. 華東地區成年女性下體體型研究[J]. 東華大學學報(自然科學版), 2012, 38(3):297-302.

HUANG Ying, CUI Zhiying, XIA Ming. Research on lower body shape of adult female in East China[J]. Journal of Donghua University(Natural Science Edition), 2012, 38(3):297-302.

[2] 邵獻偉, 王紅歌, 張文斌. 男子下體靜態體型分類方法的探討與研究[J]. 北京服裝學院學報(自然科學版), 2009, 29(3):5-10.

SHAO Xianwei, WANG Hongge, ZHANG Wenbin. Discussion and study of classification method of static body form of men′s under-body[J]. Journal of Beijing Institute of Fashion Technology(Natural Science Edition), 2009, 29(3):5-10.

[3] 張中啟. 中國中西部地區男大學生下體體型分析[J]. 東華大學學報(自然科學版), 2011, 37(1):51-56.

ZHANG Zhongqi. Analysis on lower body for male undergraduate in the Midwest China [J]. Journal of Donghua University(Natural Science Edition), 2011,37(1):51-56.

[4] 金娟鳳, 孫潔, 倪世明, 等. 基于三維人體測量的青年女性臀部體型細分[J]. 紡織學報, 2013, 34(9):108-112.

JIN Juanfeng, SUN Jie, NI Shiming, et al. Research on subdividing of young female′s hip shapes based on 3-D body measurement[J]. Journal of Textile Research, 2013, 34(9):108-112.

[5] 金娟鳳, 楊允出, 夏馨, 等. 基于三維測量的青年女性臀部體型概率神經網絡識別模型構建[J]. 紡織學報, 2014, 35(4):100-104.

JIN Juanfeng, YANG Yunchu, XIA Xin, et al. Construction of recognition model for young females′ hip shapes using probabilistic neural network (PNN) method based on 3-D body measurement [J]. Journal of Textile Research, 2014,35(4):100-104.

[6] 叢杉,方方.上海地區女大學生下體體型分類判別研究[J]. 東華大學學報(自然科學版), 2007, 33(5):668-672.

CONG Shan, FANG Fang. Investigation of lower body anthropometry and somatotype of female students in Shanghai′s university[J]. Journal of Donghua Univer-sity(Natural Science Edition), 2007, 33(5):668-672.

[7] SONG H K, ASHDOWN S P. Categorization of lower body shapes for adult females based on multiple view analysis[J]. Textile Research Journal, 2011, 81(9):914-931.

[8] SONG H K, ASHDOWN S P. Development of automated custom-made pants driven by body shape[J]. Clothing and Textiles Research Journal, 2012, 30(4):315-329.

[9] 張秀, 王宏付. 基于三維人體測量的青年女性襠底高特征探討[J]. 紡織學報, 2012,33(7):100-103.

ZHANG Xiu, WANG Hongfu. Discussion on crotch height of young women based on 3-D body measure-ment [J]. Journal of Textile Research, 2012, 33(7):100-103.

[10] ALEXANDER M, PISUT G R, IVANESCU A. Investigating women′s plus-size body measurements and hip shape variation based on SizeUSA data[J]. International Journal of Fashion Design, Technology and Education, 2012, 5(1):3-12.

[11] 陳明艷, 王祎欣. 基于腰腹臀的女性特體分類和褲子樣板設計[J]. 東華大學學報(自然科學版), 2010, 36(2): 129-135.

CHEN Mingyan, WANG Yixin. Classification of special female figure and trousers pattern design based on the size of waist-abdomen-buttock [J]. Journal of Donghua University(Natural Science Edition), 2010, 36(2): 129-135.

[12] 張文彤,董偉. SPSS統計分析高級教程[M]. 2版.北京：高等教育出版社, 2013:299-301.

ZHANG Wentong, DONG Wei. Statistical Analysis of SPSS Advanced Tutorial [M]. 2nd ed. Beijing: Higher Education Press, 2013:299-301.