匡才遠(yuǎn),劉國聯(lián)
(1.金陵科技學(xué)院 藝術(shù)學(xué)院,江蘇 南京 211169;2.蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院,江蘇 蘇州 215021)
裙褲作為一種代表優(yōu)雅女性形象的服裝款式,將褲裝封閉式結(jié)構(gòu)的嚴(yán)謹(jǐn)性與裙裝開放式結(jié)構(gòu)的舒適性統(tǒng)一起來,形成獨特的著裝效果。在傳統(tǒng)風(fēng)格上進(jìn)行了裙褲的現(xiàn)代風(fēng)格設(shè)計演繹,出現(xiàn)了多層飄逸裙褲、喇叭型裙褲等款式。伴隨服裝設(shè)計風(fēng)格的多元化,裙褲的設(shè)計融入了現(xiàn)代設(shè)計的時尚元素,運動、嘻哈、另類的設(shè)計風(fēng)格出現(xiàn)在裙褲的設(shè)計中[1]。
目前,女性消費者有了日益增長的美好著裝需求,對穿衣的合體性、舒適性提出了更高要求[2]。在傳統(tǒng)的裙褲結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,僅將腰圍、臀圍尺寸等分,沒有考慮到人體不同圍度的截面特征對裙褲設(shè)計的影響[1]。隨著“大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算”時代的到來,女裝消費模式發(fā)生了較大的變化。無論是電子商務(wù)模式下的服裝銷售,還是個性化的服裝定制,服裝尺寸的合體程度是影響消費者消費行為的重要因素。
本文將通過圖像處理方法獲得青年女性人體數(shù)字圖像的輪廓,識別人體圍度對應(yīng)的寬度、厚度,構(gòu)建體型細(xì)分后的圍度擬合方程,剖析裙褲結(jié)構(gòu)設(shè)計的參數(shù)規(guī)律,以實現(xiàn)合體裙褲結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計,贏得青年女性消費者的青睞。
運用自主研發(fā)的非接觸測量系統(tǒng)(蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院)[3]和SYMCAD II型三維人體測量系統(tǒng)(法國TELMAT公司)對青年女大學(xué)生進(jìn)行測量,年齡為18~24歲,身高為155~170 cm,測量人數(shù)為230人。
為了提高測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度,對被測量人員有以下5點要求:①穿著貼身文胸、內(nèi)褲;②摘除項鏈、耳墜、眼鏡、手表等配飾;③身體直立靜止、眼睛平視前方;④手臂遠(yuǎn)離身體,能夠區(qū)分人體軀干與腋窩;⑤兩腳要站在測量室中指定的位置。
在顏色空間內(nèi),彩色圖像是由R、G、B這3個分量構(gòu)成的,可以用3D數(shù)據(jù)組表示。因此,建立3D直方圖可進(jìn)行圖像的彩色分割[4]。
運用C-均值聚類法可進(jìn)行青年女性人體圖像的彩色分割。假設(shè)f=(x1,x2)為1個像素坐標(biāo),g(f)為該像素的灰度值,則該聚類法準(zhǔn)則見式(1):
(1)
運用C-均值聚類法提取青年女性人體圖像的主要步驟如下:
③重新計算每個聚類中心的值,見式(2):
(2)
經(jīng)過彩色分割圖像處理可有效獲取人體圖像。但是,由于人體某些部位的膚色與測量背景的顏色較接近,導(dǎo)致處理后的人體圖像內(nèi)部存在孔洞。在此基礎(chǔ)上,運用孔洞填充、開運算等算法,平滑青年女性人體圖像的輪廓,刪除人體圖像中小的孤立物,去掉人體圖像中細(xì)小的突出部分[5]。
形態(tài)學(xué)重構(gòu)從青年女性人體圖像的峰值開始,根據(jù)像素的連通性依次計算到圖像的其他部分。運用MatLab軟件,采用函數(shù)Bwperim提取出光滑的青年女性人體圖像輪廓,圖像輪廓提取及特征尺寸識別見圖1。
圖1 圖像輪廓提取及特征尺寸識別
運用圖像處理學(xué)中的區(qū)域描繪子,得到人體圖像的8個極值點。其中,人體正面圖像中的最高點所在的行,記為Lmax;圖像中最低點所在的行,記為Lmin[3]。根據(jù)圖像學(xué)知識,人體身高的圖像學(xué)尺寸為Lmax行與Lmin行之間間隔行數(shù)的絕對值。
提取的人體輪廓屬于二值圖像,用1表示輪廓的二值。由于臀高與身高存在比例關(guān)系(R),該比例關(guān)系在一定范圍內(nèi)浮動,可用區(qū)間[R1,R2]表示。就進(jìn)行圖像處理的某青年女性人體輪廓而言,根據(jù)人體的身高、臀高與身高的比例區(qū)間,可以得到臀高對應(yīng)行數(shù)的浮動區(qū)間[L1,L2]。在區(qū)間[L1,L2]內(nèi),尋找臀部的二值像素點,以確定臀突的位置。在區(qū)間[L1,L2]內(nèi),同一行上左、右像素點所在列數(shù)差的絕對值的最大值為臀寬的圖像學(xué)尺寸。同時,將最大值所在行記為Lp。同理,在人體側(cè)面圖像中,Lp行上左、右像素點所在列數(shù)差的絕對值為臀厚的圖像學(xué)尺寸。按照類似方法,可以得到人體其他圍度對應(yīng)的寬度、厚度尺寸。
將青年女性人體的3D點云圖導(dǎo)入Imageware軟件中,提取腰圍、臀圍截面,得到不同形狀的腰圍、臀圍截面。分析發(fā)現(xiàn),腰圍截面、臀圍截面的寬厚比差異較大。因此,將青年女性人體的腰部寬度與腰部厚度的比值、臀部寬度與臀部厚度的比值作為分類指標(biāo),完成體型細(xì)分[6]。230名受試者中有20人的體型分類比較分散,本文不予以考慮。按照一級、二級分類指標(biāo)將剩余的210名受試者進(jìn)行體型分類,體型細(xì)分結(jié)果分布見表1。
表1 體型細(xì)分結(jié)果分布
3.2.1 基于點云數(shù)據(jù)的臀圍測量
按照臀高與身高的比例關(guān)系,在3D點云圖中確定臀圍的位置,臀圍測量的步驟如下:①使用Imageware軟件輸入三維點云數(shù)據(jù),切換到視角“Front”;②通過工具“Parallel Cloud Cross Sections”選擇Y軸方向的臀圍截面;③利用工具“3D-Spline”在“Left”視角下繪制臀圍的曲線,再利用工具“Object Information”測量臀圍值。點云圖中臀圍尺寸量取見圖2。通過類似的操作,可以量取腰圍的尺寸。
圖2 點云圖中臀圍尺寸量取
3.2.2 圍度擬合方程
由于圍度和相應(yīng)寬度、厚度存在相關(guān)關(guān)系[7],可以構(gòu)建對應(yīng)的擬合方程。青年女性人體體型細(xì)分后,占比較低的類別不統(tǒng)計在內(nèi)。借助SPSS統(tǒng)計軟件,構(gòu)建的圍度擬合方程如下:
①若W1/W2=1.3,H1/H2=1.4,則
W前=1.149×W1+0.946×W2-11.675
W后=0.896×W1+0.601×W2+0.737
H前=3.467×H1-2.639×H2-8.691
H后=1.588×H2+9.335
②若W1/W2=1.3,H1/H2=1.5,則
W前=3.108×W2-1.602×W1+14.275
W后=3.451×W1-1.953×W2-11.932
H前=3.798×H1-4.026×H2+4.561
H后=1.31×H1+3.533
③若W1/W2=1.4,H1/H2=1.4,則
W前=1.119×W1+5.506
W后=1.297×W1+2.521
H前=5.81×H2-3.435×H1+21.07
H后=5.48×H1-6.108×H2+10.46
④若W1/W2=1.4,H1/H2=1.5,則
W前=1.875×W2+0.577
W后=0.965×W1+9.843
H前=0.829×H1+1.125×H2-10.025
H后=0.722×H2+31.004
⑤若W1/W2=1.4,H1/H2=1.6,則
W前=2.827×W1-2.09×W2+0.897
W后=1.753×W1-9.116
H前=5.282×H2-2.165×H1+4.835
H后=3.523×H1-5.035×H2+32.462
⑥若W1/W2=1.5,H1/H2=1.5,則
W前=1.524×W1-0.776×W2+7.992
W后=2.735×W1-2.63×W2+11.811
H前=0.983×H1+9.198
H后=1.042×H1+12.502
式中:W前為前腰圍尺寸,cm;W后為后腰圍尺寸,cm;W1為腰部寬度,cm;W2為腰部厚度,cm;H前為前臀圍尺寸,cm;H后為后臀圍尺寸,cm;H1為臀部寬度,cm;H2為臀部厚度,cm。
另外挑選50名受試者進(jìn)行人體尺寸測量,將50人的實際三維測量值與不同體型分類后的擬合值進(jìn)行對比分析。鑒于人體圍度的差異性,本文利用相對誤差(絕對誤差與三維測量值的比值)來檢驗擬合結(jié)果精準(zhǔn)度,|±1|表示相對誤差在±1.25%到0之間;|±2|表示相對誤差在±2.50%到±1.25%之間;|±3|表示相對誤差在±3.75%到±2.50%之間;|±4|表示相對誤差小于-3.75%或者大于3.75%;相對誤差分析結(jié)果見表2。
表2 相對誤差分析結(jié)果
驗證結(jié)果表明,基于人體圍度寬度與厚度比值分類的擬合方程預(yù)測精準(zhǔn)度比較高,預(yù)測值相對誤差小于2的百分比超過85%,圍度擬合方程具有較好的實用價值。
假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)女體的凈臀圍為H。其中,凈臀圍H為前臀圍與后臀圍的和。在裙褲結(jié)構(gòu)設(shè)計時,橫襠部位對前后褲片中縫的牽制力需要減小到零[8]。當(dāng)總襠寬(X)達(dá)到最大值時,X裙褲=0.21H[9],此時的襠寬系數(shù)(總襠寬與凈臀圍的比值)K裙褲=0.21。裙褲后腰線與裙裝后腰線設(shè)計相似,即后中心下降H/96,即裙褲后翹量h裙褲=-H/96。同時,后中線傾角α裙褲=0°,下襠縫夾角β裙褲=0°[10]。裙褲原型結(jié)構(gòu)及參數(shù)值見圖3。
圖3 裙褲原型結(jié)構(gòu)及參數(shù)值
就裙褲結(jié)構(gòu)設(shè)計而言,隨著裙褲外輪廓幅度增加,總襠寬的數(shù)值也逐漸增大,二者之間的函數(shù)關(guān)系為X=KH,K為襠寬系數(shù),取值區(qū)間為K∈[0.16,0.21][11]。后中線傾角、后翹量以及下襠縫夾角都與襠寬系數(shù)存在函數(shù)關(guān)系[11-12],分別見式(3)~(5):
α=42-200K
(3)
h=29H/240-5KH/8
(4)
β=798/5-760K
(5)
式中:α為褲裙后中線傾角,K∈[0.16,0.21];h為褲裙后翹量,K∈[0.16,0.21];β為褲裙下襠縫夾角,K∈[0.16,0.21]。
省道是解決人體圍度差、將2D面料塑造成3D服裝的重要工藝形式。為了避免服裝在人體凸起部位出現(xiàn)尖點,通常將單個省量的最大值約束為3 cm。根據(jù)合體裙裝、褲裝放松量的加放規(guī)則,平分到1/4衣片中,腰圍的放松量設(shè)為0.5 cm,臀圍的放松量設(shè)為1 cm。就某類青年女性體型而言,裙褲前片的省量=2/3[H前+1-(W前+0.5)];裙褲后片的省量=2/3[H后+1-(W后+0.5)]。如果計算的省量在3 cm以內(nèi),則設(shè)置1個省道;如果計算的省量超過3 cm,則需要設(shè)置2個省道。
為了滿足青年女性個性化的著裝需求,設(shè)計師在裙褲原型基礎(chǔ)上進(jìn)行現(xiàn)代設(shè)計,比如,改變?nèi)寡濋L度、腰線結(jié)構(gòu),增加褶裥、分割線或者衩等結(jié)構(gòu)變化。
斜裙褲最明顯的特征是裙擺量比較大。在裙褲原型的底擺處剪開,合并腰部的省道,通過省道轉(zhuǎn)移技術(shù)將腰部的省道轉(zhuǎn)移到底擺處,增加底擺量。為實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的平衡,內(nèi)、外側(cè)縫分別向外撇出1.5、3.0 cm擺量。斜裙褲結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖4。
單位:cm,下同。
褶裥連腰裙褲的襠寬系數(shù)取值為0.16H,按照前、后襠寬的結(jié)構(gòu)合理性進(jìn)行分配。該裙褲屬于高腰裙褲,需要在裙褲原型上將腰線抬高4 cm。裙褲前片有3個褶裥,形狀為陰裥,單個褶裥量16 cm,運用切展法分別在前中線位置、橫襠線1/2處增加褶裥量。裙褲前片的省量也合并為褶裥量。將裙褲后片的腰臀差,設(shè)置為2個省道,按照對稱原則將省道補齊到高腰位置[13]。為了實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的平衡,內(nèi)、外側(cè)縫分別向外撇出1.5、4.5 cm擺量。褶裥連腰裙褲結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖5。
圖5 褶裥連腰裙褲結(jié)構(gòu)設(shè)計
按照45°四片斜裙褲結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法完成裙褲的腰線、底擺等結(jié)構(gòu)設(shè)計[14]。根據(jù)襠寬系數(shù)的取值合理分配裙褲的前襠寬、后襠寬。圓弧形裙擺裙褲結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖6。
圖6 圓弧形裙擺裙褲結(jié)構(gòu)設(shè)計
為實現(xiàn)青年女性裙褲結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計,通過數(shù)字圖像處理方法提取人體輪廓并識別特征尺寸,構(gòu)建不同體型的圍度擬合方程,剖析裙褲結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計規(guī)律,結(jié)論如下:
①綜合運用數(shù)字圖像處理的各種方法,運用MatLab軟件編程有效地提取了青年女性人體正、側(cè)面圖像的輪廓,識別出腰圍、臀圍截面對應(yīng)的寬度、厚度等特征尺寸。運用Imageware軟件量取青年女性人體3D點云圖中對應(yīng)位置的腰圍、臀圍尺寸,減小了人體圍度尺寸測量誤差。
②基于腰部寬度與腰部厚度的比值、臀部寬度與臀部厚度的比值完成了青年女性體型細(xì)分,構(gòu)建了不同體型基于寬度、厚度的前后腰圍、前后臀圍的回歸方程,得到的回歸方程擬合精準(zhǔn)度比較高,預(yù)測值相對誤差小于2的比例超過85%。
③歸納出裙褲前后腰圍、臀圍,后中線傾角、后翹量、前后下襠縫夾角以及省量等參數(shù)設(shè)計規(guī)律,可實現(xiàn)現(xiàn)代裙褲結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計,能夠滿足青年女性消費者的個性化消費需求。