基于人体三围截面面积的江浙地区女性体型分类

王祺明

(1. 浙江省服装工程技术研究中心(浙江理工大学), 浙江 杭州 310018；2. 绍兴文理学院 纺织服装学院， 浙江 绍兴 312000)

基于人体三围截面面积的江浙地区女性体型分类

王祺明1，2

(1. 浙江省服装工程技术研究中心(浙江理工大学), 浙江 杭州 310018；2. 绍兴文理学院 纺织服装学院， 浙江 绍兴 312000)

为更好地区分人体体型，随机选取东华大学人体数据库中用三维人体测量系统测量的200名江浙地区女性的人体参数，分析江浙女性人体水平截面的横矢径比，并与日本女性的数值进行比较后发现,日本的分类数值不适合江浙女性。使用自编程序获取人体矢状、额状和水平截面的形状，因相同横矢径比的人体水平截面形态不同，认为用横矢径比区分体型不准确；用自编程序得到人体水平截面的周长和面积，选取胸、腰、臀三围的截面面积与三围围度平方的比值进行聚类分析，体型细分为3 类：扁体型、中间体型、圆体型。

三维测量； 截面面积； 横矢径比； 体型分类； 江浙女性

当前大多数消费者认为服装开发商不了解他们的体型及风格喜好，市场上缺少适合消费者需求的服装[1]，合体性已成为困扰商家和消费者的一个难题。相关资料显示，90%以上的江浙女性消费者认为选购服装时存在不合体现象[2]。

目前使用的一般体型分类未考虑人体的截面形态[3]。现有国家号型标准只考虑人体长度、围度，没有体表形态分类。这个问题已引起部分学者的关注。如：吴巧英等[4]利用滑针式人体测量仪测量人体水平截面，依据水平截面的形状分析中老年和青年女性的体型差异；谢红等[5]依据人体的胸矢额径比(即胸矢横径比)等指标细分人体体型；董雪丹[6]根据日本学者的人体测量数据和体型区分标准，结合国家服装号型标准和人体解剖理论，得出圆度体型系列：扁体型、圆体型及中间体型，并设计出基本纸样。然而，文献[6]中的3类体型区分标准没有明确化，对应的3类体型的纸样修改也没有应用最新人体测量数据。

本文从分析人体水平截面的横矢径比数据入手，利用女性人体截面的周长和面积，探讨人体体型的定量分类指标。

1 实验部分

1.1 数据的获取

本文所用数据源于2010年东华大学的人体数据库，库中数据是采用美国[TC]2公司的三维人体测量仪测量所得，测量项目依据设备系统的默认设置，测量时人体穿着与仪器配套的短裤和背心。

因本文研究对象为江浙地区女性，且主要研究人体截面相关参数，并以此作为体型分类依据，故本文所用数据是在该数据库中随机选取的200个测量样本，利用测体系统输出的VRML文件和ORD文件，自行提取人体特征水平截面的形态，不再另设其余测量项目[7-8]。

1.2 人体的截面横矢径比

表1示出使用SPSS软件计算得出的江浙女性人体三围的横矢径比的数据[9]。

表1 江浙女性人体三围的横矢径比Tab.1 Horizontal vector to diameter ratios of bust, waist, hip of Jiangsu & Zhejiang female human body

1.3 人体的截面形态

为获得人体截面原始三维点集，需要计算模型中所有三角片和给定某个平面的交线；计算中首先判断三角面片的3条线段和给定平面是否有交点,如果有交点求取交点坐标[10]。结合OpenGL和C语言编程，获取X、Y、Z轴方向上指定平面与[TC]2系统输出的VRML人体模型的三维交点集，即可以获取人体的水平、矢状、额状截面的形状。使用测量系统的默认测量设置可以获取人体水平截面的形态、周长与面积。

2 数据分析

2.1 数据与形态的差异

2.1.1 与日本数据的差异

日本服装文化学院依据大量的人体测量提出人体三围(胸围、腰围、臀围)的横矢径比值作为人体扁平率的分类指标，三围各有分类数值，将日本女性人体分为3类：扁体型、圆体型、中间体型[11]，具体数据参见表2。

表2 日本服装文化学院人体扁平率分类指标Tab.2 Somatotype classification of Japanese Costume Bunka Institute using three latitude of body

基于日本的人体体型与中国的人体体型相类似，中国服装教学引入日本原型，依据此测量数据和分类进行中国人体体型的区分，结果见表3。由表中数据可看出3个围度的3种体型占总样本的比例：腰围最高为99%，臀围最低为53%，胸围居中为90%。

为了检验日本人数据的适合性，使用SPSS软件进行日本与中国江浙女性人体数据的单样本T检验，检验日本人体数据与中国江浙人体数据的均值是否有显著性差异(概率95%)[12]。表4示出软件计算结果。可看出双侧显著性都比0.05小，即说明二者的均值有显著性差异。检验结果与分类结果都说明日本人体数据不适用中国江浙人体体型的区分。

表3 江浙女性人体按日本数据分类的案例结果Tab.3 Results of Jiangsu & Zhejiang female human body according to Japanese data

表4 江浙女性人体的三围横矢径比与日本数据比较结果Tab. 4 Results of horizontal vector to diameter ratio of Jiangsu & Zhejiang female human body BWH compared with Japanese data

2.1.2 横矢径比与人体截面形态关系

此次人体测量有6个横矢径比数据相等(分别编号为样本1～6)，应用自编软件获取其截面形状。图1示出6个腰围截面复合的状态。由图可看出6个截面形状相似，但存在形态凹凸不一致的现象。图2示出图1中样本1和样本2的不同截面形状。从图中可明显看出2个截面所占的面积不一样大。也就意味着这2个人体的体表形态不相同。由此可以判断，依据人体矢横径比进行人体体型定量分析不是很准确。

图1 人体截面叠合形态Fig.1 Body section lamination morphology. (a) Center as benchmark；(b)Left as benchmark

图2 样本1和样本2的截面形状Fig.2 Cross sections of sample 1 and sample 2

2.2 体型聚类

由于胸围、腰围是上装的关键尺寸部位，腰围、臀围是下装的关键尺寸部位，本文选择胸部、腰部、臀部三围表征人体躯干水平截面形态。

鉴于人体截面形态由不规则曲线围成，难以进行定量分析，但人体三围截面基本与椭圆相似，本文以类推原理计算其临界值。已知相等周长下正方形比矩形的面积要大，类推相等周长圆的面积比椭圆大。人体三围(胸围、腰围、臀围)基本与椭圆相似，尤以腰围最为接近圆。人体的矢径、横径形成一个矩形，从严格意义上讲此矩形既不是人体三围截面的内接矩形，也不是外包矩形，但一般不精准都可以近似看待。日本的人体扁平率即是此例。定量处理体型分类时引入人体截面面积与其周长的比率作为分类依据。

正方形的边设为a，则正方形的面积为a2，周长的平方为(4a)2=16a2，二者的比值为

圆形的面积为πr2(r为半径)，圆形的周长平方为(2πr)2=4π2r2，二者的比值为

由于1/16小于1/4π，故得出人体三围的截面面积与周长平方的比值最大不超过圆的比值1/4π。利用人体三围的截面面积与周长平方的比值表征人体截面的形态，比值越靠近1/4π，截面形态越趋向于圆形，比值越远离1/4π，截面形态越趋向于扁形。由此可以依据人体三围的截面面积与周长平方的比值表征人体水平截面的形态。

利用SPSS软件获取的人体水平截面的周长与测体系统的围度显著性差异检验，根据统计原理选择独立样本T检验，检验结果没有显著性差异，故选用获取的周长与面积进行计算。使用SPSS的K-means进行三围截面形态的聚类分析。最后进行

聚类的样本为174人。表5示出利用SPSS软件的K-means聚类分析得到的结果。依据与1/4π的接近程度可以推断出表5中聚类结果2、1、3的截面形状由圆润趋向扁平，故得出聚类1为中间体型，聚类2为圆体型，聚类3为扁体型。聚类案例百分比说明中间体型占整体的一半多，扁体型数量比圆体型多，也符合日常生活中观察的现象：国内女性看上去三围很宽，但是围度比不上看上去窄的欧美女性的围度尺寸。

表5 3种体型的聚类中心 Tab.5 Clustering center of three kinds of figures

图3示出3种体型的截面形态图。图中实线截面是腰围截面，细虚线截面是臀围截面，虚线截面是胸围截面。

注：虚线是胸围水平截面；实线是腰围水平截面；点线是臀围水平截面。图3 3种体型的形态图Fig.3 Cross section shape of three kinds of body. (a) Middle shape; (b) Circular shape; (c) Flat shape

2.3 聚类结果

纸样绘制时胸宽、背宽、袖窿宽三者比例不符合人体，会出现服装不合体，穿用不舒适的感觉。不区分清楚不仅影响服装生产的制版，还影响服装款式的廓型设计，影响服装的穿用效果和舒适程度。聚类结果的分类可以准确定量区分人体体型，并可以依据分类进行服装制版的前胸、后背、胁侧的分配比例，确定的比例比按扁平率分类更符合人体实际的比例(扁平率的人体矢径是正中央尺寸，没有反映侧边的形态)。

表6示出依据样本数据软件SPSS计算得到的3种体型的胸围与胸宽的回归模型的系数。表7示出3种体型的胸宽与胸围回归方程以及不同胸围的计算结果。如前述聚类1为中间体型，聚类2为圆体型，聚类3为扁体型。由表7看出中间体的胸宽回归方程可以直接作为服装制版的比例公式，扁体型和圆体型的回归方程还需要进行优化系数，留待以后由大量的扁、圆体型人体数据修正；扁、圆体型人体的胸宽都比中间体的胸宽要大，在84 cm胸围之前扁体型的胸宽要比圆体型大，之后小的原因应该是本次测量样本圆体型绝大部分是84 cm以上的大胸围，不如中间体型和扁体型相对分布均匀。人体数据也验证了不同体型的胸宽需要不同的回归方程，同理背宽也一样。确定胸宽、背宽后可以确定服装制版的胁宽尺寸。

表6 3种体型的胸围与胸宽的回归模型的系数Tab.6 Regression model of three kinds of figures

注：B为回归系数。

表7 3种体型的胸宽与胸围回归方程以及不同胸围的计算结果Tab.7 Regression equation of three size of chest width and bust and calculation results of different busts cm

依据日本文化女子大学的理论, 获取的人体截面形态可以有5种应用，其中之一就是获得绘制纸样所需的人体尺寸并求出腰省量[11]。由此目的获取人体的3个围度截面的复合状态(参见图3)。可由人体三围截面面积与周长平方比值准确表征人体三围体表曲线的曲率。裙子省道位于人体截面曲率较大的位置，同理衣片、裤片的腰省也可据此确定位置。可以确定省道在圆体型靠近前中，扁体型靠近侧缝，中间体型居中，这也与体型配伍，可以在人体正前方观察到省道。

3 结 论

1)通过获取的江浙女性人体围度的横矢径比值，依据日本女子文化大学的数据分类，与日本数据进行均值比较，得出日本数据不适用于我国江浙地区女性人体分类。

2)人体的横矢径比值测量简单，可以表征人体的背宽、胸宽和袖窿宽的比例，体型分类依据横矢径比表征扁圆体型可能存在面积差，存在定量分类不准确的问题。基于人体胸、腰、臀三围截面面积的分类不但可获取人体的水平截面形态，还可定量进行人体扁体型、中间体型、圆体型的分类。此体型类别可作为号型国标的补充。

3)聚类结果的分类可准确定量区分人体体型，并可依据分类进行服装制板的前胸、后背、胁侧的分配比例，确定的比例比扁平率更符合人体实际的比例，还可表征人体三围体表曲线的曲率。裙子省道位于人体截面曲率较大的位置。同理衣片、裤片的腰省也位于类似的位置。

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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纺织科学与工程一级学科和浙江省服装工程技术研究中心开放基金课题资助项目(2013KF12)

王祺明(1968—)，男，副教授，博士。研究方向为服装人体工效学、服装史。E-mail:wqm@usx.edu.cn。

TS 941.17

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