鄭 瑋

(三明職業(yè)技術(shù)學院 輕紡工業(yè)系，福建 三明 365000)

基于三維人體測量的福建地區(qū)青年男性腰臀區(qū)間形態(tài)分析

鄭 瑋

(三明職業(yè)技術(shù)學院 輕紡工業(yè)系，福建 三明 365000)

為提高男性褲裝合體度與舒適度，本文著重探討與人體褲裝密切相關(guān)的腰臀區(qū)間形態(tài)特征。隨機抽取福建地區(qū)182名18～22歲青年男性為樣本，通過三維人體測量方式采集人體腰臀區(qū)間的相關(guān)數(shù)據(jù)，分別對腰臀區(qū)間截面形態(tài)、圍度形態(tài)、立體形態(tài)進行分析。結(jié)果表明臀橫矢比與腰橫矢比離散程度較小，橫矢比較腰橫矢比略大；腰圍與臀圍存在較強的線性關(guān)系；通過主成分分析提取8項典型指標，運用K-均值聚類法和方差分析，最終將腰臀區(qū)間曲面形態(tài)分為6類，為福建地區(qū)男性褲裝設(shè)計提供理論參考。

青年男性；三維人體測量；腰臀區(qū)間；典型指標；形態(tài)分類

追求著裝合體舒適已成為現(xiàn)代消費者選購服裝首要考慮的因素。尺碼相同而體型不同的人，穿著同款服裝，也可能出現(xiàn)適體度截然不同的現(xiàn)象，因此，對體型進行分析和分類很重要。隨著三維掃描技術(shù)的成熟，三維人體掃描作為一種非接觸式測量技術(shù)，因其高精度、高效率、易輕松獲取人體復雜曲面尺寸的特點，逐漸成為人體數(shù)據(jù)采集的主要工具之一[1]。近幾年，對人體體型的測量和分析主要集中在女子體型的研究上，相比較而言，對男性體型的分析研究較少，少量的研究還主要集中在肩部、頸部和軀干部位[2-4]，而對腰臀區(qū)間的局部形態(tài)特征描繪尤其欠缺。

隨著時尚潮流的變化，男性的著裝風格也悄然發(fā)生改變，尤其年輕男性追求服裝美觀適體漸成趨勢，與以往的大肚裝寬松褲相區(qū)別，上衣趨向瘦身收腰，褲子合體。褲子結(jié)構(gòu)最為復雜的部位主要集中在腰部至襠部之間，而褲襠的深度和寬度是由腰圍、腹圍、臀圍的圍度尺寸及其形態(tài)決定，褲子的合體性及舒適度也主要體現(xiàn)在腰腹臀部位的適體度上。因此本文著重針對男性腰臀區(qū)間部位截面形態(tài)進行探討，借助三維人體測量技術(shù)，運用數(shù)理統(tǒng)計方法，對男性腰臀區(qū)間體型特征進行細分歸類，為男性褲裝設(shè)計提供理論參考。

1 實驗部分

1.1 實驗對象

以福建地區(qū)青年男性為研究對象，隨機抽取年齡在18～22歲的青年男子182人為實驗樣本。

1.2 儀器與條件

采用德國的TechMath非接觸式三維人體掃描儀對人體進行掃描。實驗前，對測量儀器先進行校準，確保測量精準，實驗室內(nèi)要求無光照，完全封閉，測量溫度控制在24～29°C，相對濕度控制在50%～70%，符合實驗的環(huán)境要求。

1.3 測量方法與指標

要求測試者穿著緊身內(nèi)褲，按照測量標準，自然站立在掃描臺上，雙腳放在腳位標識處，手臂下垂，肘部略微向外張開，肘點朝外，雙手離大腿距離約9 cm左右。測量時，要求測試者呼吸自然，兩眼目視前方，盡量避免晃動造成測量誤差。對同一測試者至少重復進行3次測量，取平均值為最終測量結(jié)果，以減少儀器造成的測量誤差[5]。參考GB/T 5703-2010人體測量基礎(chǔ)項目，提取包括身高、腰高、臀高、腰圍、腹圍、臀圍、腰寬、臀寬、腰厚、臀厚、臀突、腹突、后臀起翹角共13個測量指標，并根據(jù)需要衍生出臀橫矢比、腰橫矢比、腰臀距、臀腰圍度差、臀腰圍度比、腹腰圍度差、腹腰圍度比7個指標。

2 測量結(jié)果與分析

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理與正態(tài)檢驗

為減少誤差，確保數(shù)據(jù)的準確性和代表性，在做統(tǒng)計分析之前，借用盒型圖對測量數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，排除由于人為誤差導致的離群點或極端數(shù)據(jù)等奇異值，最終得到有效樣本173個，采樣有效率95%。經(jīng)Q-Q圖檢驗，得出各測量部位主要指標均服從或近似服從正態(tài)分布。

2.2 腰臀區(qū)間截面形態(tài)

采用腰橫矢比和臀橫矢比分析腰臀區(qū)間截面形態(tài)。橫矢比為截面橫向長度與縱向長度的比值，運用橫矢比能有效反映曲面柱體截面形態(tài)。圖1為腰橫矢比頻率分布圖，頻率是各段腰橫矢比頻數(shù)與樣本容量的比值。圖中顯示腰橫矢比頻率分布呈現(xiàn)較平緩且基本對稱的正態(tài)分布， 54.3%的腰部寬度約為其厚度的1.33～1.43倍，腰橫矢比均值為1.39，標準差是0.073，說明所測量的樣本數(shù)據(jù)離散程度較小。

圖1 腰橫矢比頻率分布圖Fig.1 the frequency distribution of waist transverse vector ratio

圖2 臀橫矢比頻率分布圖Fig.2 The frequency distribution of hip transverse vector ratio

圖2為臀橫矢比頻率分布圖。圖中顯示臀橫矢比頻率分布呈現(xiàn)較平緩且略向右偏的正態(tài)分布， 57.8%的臀部寬度約為其厚度的1.44～1.54倍，臀橫矢比均值為1.50，標準差是0.068，說明所測量的樣本數(shù)據(jù)離散程度較小。比較而言，臀橫矢比較腰橫矢比略大，說明腰部比臀部略扁。

2.3 腰臀區(qū)間圍度相關(guān)分析

通過腰臀區(qū)間圍度比值相關(guān)分析，可以反映人體腰臀區(qū)間圍度形態(tài)。臀圍與腰圍圍度比均值為1.21，57.8%的臀部寬度約為其厚度的1.44～1.54倍，標準差為0.032，最小比值為1.13，最大比值為1.29，數(shù)據(jù)離散程度較小。

圖3 腰臀圍度回歸模型擬合曲線Fig.3 Regression model fitting Curve of Waist and hip girth

y=66.566x-64.931

經(jīng)回歸系數(shù)的顯著性t檢驗，得出自變量x系數(shù)t統(tǒng)計量所對應(yīng)的概率值為0，驗證回歸系數(shù)的檢驗是通過的。

2.4 腰臀區(qū)間曲面形態(tài)分析

2.4.1 主成分分析

為了能夠清晰反映腰臀區(qū)間的三維立體形態(tài)，找出各項測量指標之間的相關(guān)性，對測量數(shù)據(jù)進行主成分分析。選取所測腰臀區(qū)間13項數(shù)據(jù)和由此衍生的臀橫矢比、腰橫矢比、腰臀距、臀腰圍度差、臀腰圍度比共18項數(shù)據(jù)進行主成分分析，以壓縮找出特征參數(shù)。

表1為主成分分析結(jié)果，給出了主成分分析各個階段的特征根與方差貢獻率。以提取特征值大于1的因子為界，可得前6個主成分特征根都大于1。從碎石圖(限于篇幅，圖不列出)也可看出在第6主成分處出現(xiàn)明顯拐點，第7～18主成分貢獻率均較小，變化幅度平緩。依據(jù)主成分的貢獻率，前6個主成分累計貢獻率為79.815%，滿足實驗對主成分因子累計貢獻率的要求，故提取前6個主成分進行分析。

表1 因子特征值和方差貢獻率(部分)

參考正交旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣(數(shù)據(jù)過多，表不列出)，得到以下6個主成分因子:第一為高度因子，包括腰高、臀高、身高、后臀起翹角；第二為寬度和圍度因子，包括臀寬、臀圍、腰寬、腹圍、腰圍；第三為圍度形態(tài)因子，包括臀腰圍度比、臀腰圍度差、腰臀距；第四為臀部截面形態(tài)因子，包括臀橫矢比、臀厚；第五為腹臀曲度因子，包括臀突、腹突；第六為腰部截面形態(tài)因子，包括腰橫矢比、腰厚。

2.4.2 典型指標提取與形態(tài)分類

確定了主成分個數(shù)，還需要進一步明確主成分與各個測量指標之間的關(guān)系。依據(jù)旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣載荷值，指標載荷值越大說明與主成分相關(guān)度越高，同時結(jié)合專業(yè)知識及所選測量指標的代表性，在各類主成分變量中提取典型指標，作為腰臀區(qū)間三維形態(tài)分類的依據(jù)。通過分析對比，選取腰高、臀圍、臀腰圍度差、腰臀距、臀橫矢比、臀突、腹突、腰橫矢比8個指標為典型指標。

為了獲取腰臀區(qū)間曲面形態(tài)的種類和特點，運用聚類分析K-均值(K-means)聚類法，對上述確立的8項典型指標進行聚類分析。K-均值聚類是一種快速聚類方法，采用迭代計算方法，不斷更新各聚類中心位置，直至每個聚類不再發(fā)生變化[7]。經(jīng)過7次迭代，得到最后收斂結(jié)果，此時分類終止聚類中心及樣本所占比例如表2所示。

表3是依據(jù)8個典型指標聚類成6類時獲得的方差分析結(jié)果，該表說明將測量樣本分為6類時，8個聚類典型指標F檢驗的顯著性水平均小于0.05，得出快速聚類分析結(jié)果是比較顯著的，可以判定將樣本分成6類是有意義的。

由表2分類最終聚類中心數(shù)值可知：第一類臀部偏小，腰臀圍度差較小，腰臀部略顯扁平，腰臀差距較大，臀后曲線凹凸較明顯但臀凸部偏低；第二類臀部相對偏大，腰臀圍度差較大，腰臀部較圓厚，臀后曲線凹凸較明顯，腰臀差距相對適中；第三類臀部偏大，腰臀圍度差較大，腰臀部較圓厚，臀后曲線凹凸較平緩，腰臀差距較大；第四類臀部較大，腰臀圍度差較小，腰臀部寬窄適中，臀后曲線凹凸適中；第五類臀部大小適中，腰臀圍度差較小，腰臀部較扁平，臀后曲線凹凸明顯，腰臀差距相對適中；第六類臀部相對偏大，腰臀圍度差較大，腰臀部寬窄適中，臀后曲線凹凸較明顯，腰臀差距較小。從分類結(jié)果看，臀圍差距對分類有較大影響，總體樣本腰腹前部曲線平緩，腹部凹凸不明顯，第二類和第四類樣本占總體樣本比例較大。

表2 分類終止聚類中心和樣本所占比例

表3 典型指標方差法分析結(jié)果

3 結(jié)論

本文以福建地區(qū)18～22歲的青年男性為實驗對象，運用三維人體掃描儀提取腰臀區(qū)間數(shù)據(jù)進行分析，得到以下結(jié)論：

(1)54.3%的腰橫矢比分布在1.33～1.43之間，57.8%的臀橫矢比分布在1.44～1.54之間，顯示臀橫矢比較腰橫矢比略大，說明腰部相比臀部略扁。腰臀圍度比與腰臀圍度差呈較為明顯的一元線性關(guān)系，二者的計算關(guān)系為

y=66.566x-64.931。

(2)依據(jù)主成分分析提取的8個典型指標，運用K-均值聚類法和方差分析，最終將腰臀區(qū)間曲面形態(tài)分為6類，得出典型指標分類聚類中心及各類樣本所占比例;通過分類后方差分析結(jié)果，F(xiàn)檢驗的顯著性水平均小于0.05，說明腰臀區(qū)間形態(tài)劃分的合理性。

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(責任編輯：李華云)

The Analysis of Waist-hip Interval Form of Young Males in Fujian Area Based on 3D Body Measurement

ZHENG Wei

(Light Industry and Textile Department， Sanming Vocational Technical College， Sanming Fujian 365000， China)

This article mainly discusses about the form and character between the area of waist-hip for human trousers so as to improve the well-fitting and comfort of male’s trousers. We randomly selected 182 young males in Fujian area between 18 to 22 as samples， The relevant data of human bocly's waist-hip interval were acquined by the method of 3D human body mcasurement. And we respectively analyzed the section form，the girth form as well as the stereo form. And the result shows that the ratio of vertebral and vector of buttocks and the ratio of vertebral and vector of waist are less in discretion. And the ratio of vertebral and vector of buttock is larger than that of waist. There is a strong linear relationship between waist cumferent and hip circumference. We selected 8 typical specifications, and analyzed the main sectors. By using K-means clustering method and analysis of variance, the waist-hip interval surface morphology is divided into six categories finally.

Young Males； 3D body measurement； Waist-hip interval； Typical index; Morphological classification

10.16018/j.cnki.cn32-1650/n.201504014

2015-08-21

鄭瑋(1971-)，女，福建三明人，副教授，碩士，主要研究方向為服裝數(shù)字化與舒適性。

TS941.17

A

1671-5322(2015)04-0061-05