基于层次分析法的新疆尼雅出土服饰虚拟复原效果评价

张 辉，信晓瑜，马嘉琪，周 曼，李亚男

(1.新疆大学 纺织与服装学院，新疆 乌鲁木齐 830046； 2.伊犁师范大学 霍尔果斯商学院,新疆 伊宁 835000)

尼雅遗址位于新疆民丰县境内，曾是汉代丝绸之路上的交通要冲，从中出土的服装保存完好、纹样多变、色彩鲜艳，显示了汉晋西域服装丰富的文化内涵，折射出古代精绝国服饰风貌[1]。目前对这些出土服装的研究多以服装形制、结构、纹样色彩等为主[2-3]，出土服装十分珍贵且易受损伤，不利于文博单位展览陈列。随着计算机科技的进步，服装数字化技术为出土文物保护提供了新的技术支持[4-5]，利用三维服装设计软件，可快速完成出土服装虚拟复原工作，与传统实物复原相比，出土服装虚拟复原展示具有直观灵活、便于修改、成本较低等优势，且虚拟复原服装可在数字化平台进行展示和推广，有利于出土服装文物的保护研究和文化传承。

虚拟复原效果的评价目前并没有统一的标准，一般采用定性、主观的方法完成，具有模糊和不确定性，结论的科学性难于保证。同时评价出土服装虚拟复原效果的影响因素也是多方面的，仅从某一方面对其进行评价并不合理，应多方面考虑影响复原效果的不同因素进行综合评价。基于此，本文使用模糊数学的方法，结合层次分析法完成对尼雅出土服装虚拟复原效果的综合评价。

1 服装复原

1.1 形制分析

“黄蓝方格纹”锦袍是尼雅遗址中保存较好的一件袍服，有表里2层，外层使用方格纹织锦，里层使用绢，交领左衽、袖子紧窄、下摆宽大，侧缝处开衩，衣身通长122 cm、通袖长225 cm[6]，如图1所示。织锦采用二色锦织法织成，将2组经线与1组纬线相互交织形成二重经锦，甲、乙经分区域分别使用蓝/绿，黄/绛2种颜色，间隔1 cm交替显花，锦面纹样呈现黄、蓝、绿、绛4种不同颜色的正方形方格，颜色较为丰富[7]。

图1 “黄蓝方格纹”锦袍Fig.1 Brocade robe with yellow and blue checkered motifs

图1示出，“黄蓝方格纹”锦袍形制为交领左衽、袖子收口较窄、下摆侧缝处开衩。“左衽”是两汉时期游牧民族的典型服饰特点[8]，窄小的袖子既方便骑行，又提供更好的保暖性，宽大的下摆和侧缝处开衩的设计同时增加了下肢的活动量，利于行动。该锦袍采用中国传统的十字型平面结构，体现出古代西域居民在面料幅宽受到限制的情况下，调整服装形制以适应游牧生活方式的尝试[9]。该锦袍幅宽42 cm，内幅41 cm，从图1锦袍图片可知，袖口左侧和肩部右侧、衣襟与衣身、下摆与衣身及侧缝与衣身都存在明显的缝合痕迹，应是由衣片拼合而成，侧缝处的裁片本为长方形，缝合时将其上端一角去除形成梯形，造型独特。汉晋时期，剪刀的出现使得西域先民对服装裁剪设计更加多样化[10]，袖根、腋下及腰围处出现了弧形造型，该锦袍腋下便采用这种弧形设计进行裁剪。

1.2 数字化复原

根据上述锦袍形制的分析，使用富怡CAD绘制结构图，按照结构图尺寸提取裁剪样板，得到衣身、袖部、衣襟、下摆插片样板，如图2所示，保存样板文件为dxf格式。发掘报告记载男尸身高174 cm，采用CLO 3D软件进行参数化人体建模，其各部位尺寸分别为身高174 cm,颈围40 cm,胸围96 cm,腰围84 cm, 臀围95 cm。调整人模姿势，方便后续的服装试穿，建立的人模如图3 (a)所示。

图2 “黄蓝方格纹”锦袍结构及衣片Fig.2 Structure and pattern of brocade robe with yellow and blue checkered motifs. (a) Structure; (b) Pattern

导入绘制好的样板，合理安排各样板位置，如图3(b)所示，按照实际缝合过程缝合衣片，缝制过程中注意缝线方向不能交叉，缝合后效果如图3(c)所示。

图3 衣片绘制与缝合Fig.3 Pattern drawing and stitching. (a) Model building; (b)Pattern arrangement; (c)Virtual suture

该锦袍上一共有黄、蓝、绿、绛4种颜色，因取色位置不同，同一色彩会有少许差异，为使复原色彩更为准确，借助CorelDRAW软件提取锦袍图片中4处不同位置同一颜色的色块作为标本色，如图4(a)所示，利用交互式调和工具得到4处标本色调和后的色彩，如图4(b)所示，考虑到该锦袍年代久远，服装颜色会氧化、褪色，调整混合后的色块，最终得到的色彩如图5所示。

图4 色彩复原Fig.4 Color restoration. (a)Color block extraction position; (b)Color block mixing process

图5 锦袍色彩Fig.5 Color of robe

使用Photoshop软件对锦袍纹样进行复原，首先绘制边长1 cm的网格，并在相应位置填充颜色，通过滤镜添加纹理效果，保存制作好的纹样图片。选择CLO 3D面料库中的丝绸面料，将纹理替换为制作好的纹样图片，反复调节面料物理属性使复原效果更加真实。选中二维界面中的版片，将其克隆为内层版片，克隆的版片安排于内部，修改面料为丝绸材质，调整颜色为黄色，完成锦袍里绢的制作，模拟后外层与内层版片会自动缝合，调整模特姿势和服装模拟效果，如图6所示。

图6 复原效果Fig.6 Restoration effect. (a) Front; (b) Side; (c)Back

2 复原效果层次综合评价模型建立

2.1 多层次模糊综合评价理论

多层次模糊综合评价[11]即将影响评价目标的因素按照属性分成若干层，将问题层次化，首先评判尾层内部各个指标，再逐层向上进行高一层次的评判，最终得到评价结果，其具体步骤如下。

2.1.1 确定因素集与评语集

因素集是影响评价对象的不同因素的集合，U=[u1,u2,…,um]，满足条件ui∩uj=[12]，将U中各因素按属性分成若干子集ui=[ui1,ui2, …,uis]，i=1，2，…，m。

评价集是评价者对各因素可做出的评价结果的集合，V=[v1,v2,…,vn]。

2.1.2 确定各因素权重

按照层次分析法步骤，确定各层因素权重，首先构建评价对象指标体系，建立层次结构模型，根据标度准则得到同级因素两两比较重要性判断矩阵，由判断矩阵计算其最大特征值λmax并作一致性检验，若通过一致性检验，则可得到各因素权重[13]，其中一级指标权重A=[A1,A2,…,An]，二级指标权重ai=[ai1，ai2，…，ais]。

2.1.3 确定模糊评价矩阵

根据评价集n个评价尺度对ui中的指标进行评价，得到各指标对评价集中元素的隶属度，将评价结果用集合表示，得到评价矩阵Ri[14]。

2.1.4 模糊综合评价

首先计算各子集综合评价向量Bi，Bi=ai·Ri，得到一级评价矩阵B=(B1,B2, …,BI)T，再计算总目标评价向量Z，Z=A·B。根据最大隶属度原则，得到出土服装数字化复原效果评价。

2.2 出土服装虚拟复原效果评价体系

2.2.1 评价体系构建

出土服装虚拟复原是基于实物、图片和文献对原物原貌的再现，因此进行出土服装虚拟复原时，需还原服装的结构、款式、色彩、纹样等信息，综合这些因素确定出土服装复原效果评价体系，如表1所示。评价指标体系包括总目标因素层和子目标因素层，总目标U为出土服装复原效果，总目标因素层为整体形制u1、服装结构u2、服装面料u3、服装工艺u4，子目标层为服装廓形u11、服装款式u12、衣身结构u21、衣袖结构u22、领部结构u23、腋下结构u24、下摆结构u25、面料性能u31、面料色彩u32、纹样图案u33、布料拼接u41、系带方式u42、里料处理u43。

表1 尼雅出土服装虚拟复原效果评价体系Tab.1 Evaluation system of virtual restoration effect of garments unearthed in Niya

2.2.2 出土服装虚拟复原效果评价集

评价集是评价人员对各层指标评价的集合，对不同指标的评价往往不同[15]。根据出土服装复原效果，设定评价集V=[V1,V2,V3,V4,V5]，其中V1=非常好，V2=好，V3=一般，V4=差，V5=非常差，即出土服装复原效果指标的评价集为V=[非常好，好，一般，差，非常差]。

2.2.3 确定各指标权重系数

不同指标对出土服装虚拟复原效果评价的影响程度不同，因此确定各指标的权重十分重要。本文采用层次分析法(AHP)求各项指标权重。

2.2.3.1构建判断矩阵

应用9分位标度法，邀请10位行业专家组成专家组，采取线上问卷形式对尼雅出土服装虚拟复原效果各层次指标两两进行重要度比较，其中1，3，5，7，9表示指标两两比较结果为同等重要、稍微重要、明显重要、强烈重要和极端重要，2、4、6、8介于相邻标度之间，具体含义如表2所示。

表2 判断矩阵标度Tab.2 Judgment matrix scaling

整理每位专家的评分结果，可以得到判断矩阵G，G1是目标层下各因素(u1,u2,u3,u4)两两比较判断矩阵，G21是u1的各下属因素(u11,u12)的两两比较判断矩阵，G22是u2的各下属因素(u21,u22,u23,u24,u25)的两两比较判断矩阵，G23是u3各下属因素(u31,u32,u33)的两两比较判断矩阵，G24是u4各下属因素(u41,u42,u43)的两两比较判断矩阵。如第1位专家对目标层下各因素赋分结果，服装结构与整体形制的比较结果介于同等重要和稍微重要之间、整体形制与服装面料的比较结果为同等重要、整体形制与服装工艺的比较结果介于同等重要和稍微重要之间、服装结构与服装面料的比较结果介于同等重要和稍微重要之间、服装结构和服装工艺的比较结果为明显重要、服装面料与服装工艺的比较结果为同等重要，根据赋分结果得到的判断矩阵如下：

2.2.3.2计算各指标权重系数

采用特征向量法计算权重，以矩阵G为例，其最大特征根λmax=4.086 8，相应的特征向量w=(0.218 4,0.467 7,0.187 5,0.126 4)，根据下式进行计算：

式中：CI表示一致性指标，n表示矩阵阶数。

计算得CI=0.028 93，已知RI=0.90，则一致性比例CR=CI/RI=0.032 5<0.1，通过一致性检验[16]，因此一级指标权重系数A=(0.218 4,0.467 7,0.187 5,0.126 4)。用同样的方法可得到二级指标权重系数，将各专家评分结果进行综合，得到各指标权重系数，如表3所示。

表3 出土服装复原效果指标权重系数Tab.3 Weight of restoration effect index of unearthed clothing

由表中数据可得，A=(0.285 1，0.334 7，0.164 4，0.215 9 )，a1=(0.486 7，0.513 3)，a2=(0.311 1，0.213 7，0.225 1，0.121 6，0.128 5)，a3=(0.524 6，0.206 0，0.269 5)，a4=(0.500 9，0.207 2，0.291 9)。

3 应 用

3.1 建立单因素模糊评价矩阵

为了使出土服装数字化复原效果评价结果具有较高的客观性，采用问卷调查法对二级指标中各元素进行评价，对收集到的问卷结果进行整理和统计，得到的结果如表4所示。

表4 “黄蓝方格纹”锦袍虚拟复原效果评价统计Tab.4 Evaluation and statistics of virtual restoration effect of brocade robe with yellow and blue checkered pattern

根据统计结果，得到二级单因素模糊综合评价矩阵：

3.2 模糊综合评价

Ri中每一行表示评价出土服装数字化复原效果时，从不同的因素考察各等级模糊子集的隶属程度，根据多级模糊综合评价理论，用相应的模糊权向量对Ri进行综合，即可获得模糊综合评价结果B[11]。

根据公式Bi=ai·Ri，可求得二级指标模糊综合评价结果：

同理可得：B2=a2·R2=(0.379 80.502 4 0.100 8 0.014 4 0.002 6)，B3=a3·R3=(0.352 1 0.530 8 0.097 1 0.005 4 0.014 6)，B4=a4·R4=(0.394 8 0.464 7 0.124 2 0.010 1 0.006 2)。

由B1、B2、B3、B4计算结果可知“黄蓝方格纹”锦袍整体形制的虚拟复原效果为好，其隶属度是47.37%，服装结构的虚拟复原效果为好，其隶属度是50.24%，服装面料的虚拟复原效果为好，其隶属度是53.08%，服装工艺的虚拟复原效果为好，其隶属度是46.47%。

再根据一级指标的权重向量A=(0.285 1，0.334 7，0.164 4，0.215 9)，计算该锦袍虚拟复原效果评价结果：

根据尼雅出土服装虚拟复原效果评价体系，复原效果指标分为非常好、好、一般、差、非常差5个评价等级，由模糊综合评价计算结果Z得，隶属于“非常好”等级的隶属度是37.64%，隶属于“好”等级的隶属度是49.08%，隶属于“一般”等级的隶属度是11.47%，隶属于“差”等级的隶属度是1.08%，隶属于“非常差”等级的隶属度是0.73%，隶属于“好”等级的隶属度最高，如图7所示，按照最大隶属度原则，“黄蓝方格纹”锦袍虚拟复原效果为好。

图7 综合评价结果Fig.7 Comprehensive evaluation result

4 结束语

本文利用数字化技术实现了尼雅出土“黄蓝方格纹”锦袍的虚拟复原，结合层次分析法和模糊综合评价，全面考虑影响评价结果的各种因素，建立尼雅出土服装虚拟复原效果综合评价体系，成功运用到尼雅出土“黄蓝方格纹”锦袍虚拟复原效果评价中，结果表明，该锦袍虚拟复原效果隶属于等级“好”的隶属度最高。相比于单纯的主观评价，层次分析法模糊综合评价将定性与定量分析结合起来，减少主观判断的模糊性，具有较强的科学性，评价结果可信度较高，可为未来古代服饰服装虚拟复原效果的评价提供借鉴。