江浙地区青年与成熟女性的三围形态对比分析

张 青a, 郭 思a, 刘成霞a,b,c

(浙江理工大学 a.服装学院;b.服装数字化技术浙江省工程实验室;c.浙江省服装个性化定制2011协同创新中心,杭州310018)

摘要: 文章分析了江浙地区青年女性与成熟女性的胸腰臀部形态,为少淑女装与成熟女装版型制作提供相关数据。采用美国[TC]2三维人体扫描仪获取110个江浙地区女性人体的相关数据和点云信息,利用Geomagic Studio及Matlab编程分别获取人体胸部下垂角、臀凸角及腰部平均曲率。通过数理统计的方法,将青年女性(18~29岁)与成熟女性(30~45岁)胸腰臀部形态分别分为3类,并进行对比分析。结果表明成熟女性胸部下垂角更加分散;腰部较青年女性更厚实,围度档差增加,后腰内凹曲线不明显;臀凸角均值小于青年女性。研究表明成熟女性在臀围相同的情况下,臀腰差可能会有较大差异。

关键词: 青年女性;成熟女性;三维人体扫描;三围形态;腰部曲率;中间体

体型分析是服装号型研究与版型制作的一个重要课题。针对女性各年龄段,不同女装品牌在风格、版型、价格等定位上也有所差异。如市场上常见的少淑女装品牌Jucy Judy、Mixxo等品牌针对的女性群体为20~30岁[1],而成熟女装哥弟、玛丝菲尔等品牌则针对30岁以上的女性[2]。不同年龄层女性体型也不同,现阶段中国女装服装号型分类的依据主要是胸腰差与臀腰差等,而按照此类方法采用的人体数据较少,分类不够细致。

针对此现状,尹玲等[3]采用有序样本最优分割的方法提取了人体6个因子,对青年、成熟女性及中老年女性进行体型分类,得到了3个年龄段体型的中间值。钱露露[4]综合了K-means与C模糊均值聚类两种方法对中老年女性体型进行了细分。金娟凤等[5]将青年女性臀部形态进行了细分,并构建了青年女性臀部识别的PNN模型。王琪明[6]获取了女性人体截面面积与周长等,并将人体体型分为3类。夏明[7]、夏凤勤等[8]利用椭圆傅里叶拟合人体特征曲线,并将人体进行了分类。Wookyung Lee等[9]将人体尺寸转化为角缺陷结构,并以此描述了不同年龄段女性的体型特征。方方等[10]选取腰臀比和臀凸高作为分类指标对样本进行了聚类,得到了9种腰臀部聚类模型。综上,前人主要研究了女性整体与细部形态分类,但缺少对成熟女性与青年女性胸腰臀部的对比研究。版型的设计与胸腰臀部形态息息相关,不同年龄段的女性在三围细部形态上有较大差异。

本文通过测量江浙地区46名成熟女性(30~45岁)及64名青年女性(18~29岁)的胸腰臀部尺寸,获取胸部下垂角、腰部曲率、臀凸角及横矢比等相关数据,提取各细部特征重要因子,对两类女性细部体型进行聚类。为满足两类人群穿着胸部、腰部、臀部的合体与美观性,研究两类群体的胸腰臀形态差异,从而为相应的少淑与成熟女装的版型制作提供数据参考。

1 人体数据提取

1.1 人体扫描

首先测量46名成熟女性(30~45岁)及64名青年女性(18~29岁)的身高与体重,再使用美国[TC]2三维人体扫描仪获取人体276项数据及人体点云信息。测量过程中,女性长发一律挽起,且只穿着贴身内裤。为提高数据测量的精确性,减少机器测量的误差,每个人体均进行3次测量。

1.2 人体细部数据提取

将扫描后的三维人体信息导入Geomagic Studio逆向工程软件,对人体模型进行去燥、顺滑等预处理。由于人体体型复杂,本文采用手工提取特征点与特征曲线的方法[11],依次提取人体胸部、腰部与臀部的横向截面、纵向中截面及过BP点的纵向截面,其中腰部曲线提取的人体体侧内最凹点所在横截面,臀部曲线则是提取的人体臀部侧面最凸点所在横截面。

1.2.1 人体胸部与臀部数据提取

由于女性人体纵向中截面无法体现女性胸部形态,因此获取过BP点的纵向截面来量取乳房高度和下胸围高度。将BP点和乳房最底点(下胸围线与纵向截面的交点)连线与胸围所在平面形成的夹角定义为下垂角,胸部下垂角可以反映女性胸部丰满与下垂程度,测量方法见图1。该方法的测量结果容易受站立姿势及下胸围线选取的影响,为了减少以上情形造成的误差,求取同一人体对应的三个模型的测量平均值。臀凸角能反映出臀部下垂的状态,而臀部形态对裤装版型的制作有重要的影响。图2为测量人体纵向横截面的后腰点与后臀点的坐标,定义臀凸角为后腰中点(腰围线与纵向中截面的交点)与臀围线后中点(臀围线与纵向中截面的交点)连线与人体所在纵向中截面的夹角。

图1 胸部数据测量
Fig.1 Bust data measurement

图2 臀部数据测量
Fig.2 Hip data measurement

1.2.2 人体腰部数据提取

除了提取腰宽、腰厚与腰围这三项数据外,本文加入前腰曲率来更好地描述腰部形态。腰部曲率能反应出人体腰部脂肪堆积状态。通过人体纵向与横向截面,截取前腰曲线(图3),将截图保存为JPG格式。

图3 前腰横截面
Fig.3 Cross section of front waist

利用Matlab编程提取图像的灰度特征并计算其曲率,计算公式如下:

(1)

式中:xy分别代表曲线上点的横坐标与纵坐标,分别代表其对应的一阶与二阶导数。

将曲率信息导入Excel文件,删除噪点,对剩余的有效曲线曲率求取平均值。图4(a)为前腰部曲线的灰度图像,图4(b)为删去噪点曲率后的前腰曲率均值。

2 数据分析与处理

2.1 胸腰臀部形态分析

图5为胸部下垂角与年龄的频率直方图。由下垂角的定义可知,乳房缩小与下垂均会造成其角度变大,乳房增大则会造成角度变小。25岁以前的女性胸部下垂角(弧度角)较为集中(如图5中矩形框区域所示),主要分布在0.4~0.8,25~39岁的女性胸部下垂角则较为分散,其中部分分布在0.2~0.5(如图5中六边形框区域所示),与低于25岁的女性相比偏小,其原因可能为该年龄段的部分女性生育造成其乳房增大。40以上人群的胸部下垂角偏大(如图5中椭圆形区域所示),原因可能为该年龄段女性胸部下垂导致。

图4 前腰曲率
Fig.4 Curvature of front waist

图5 胸部下垂角与年龄的频率直方图
Fig.5 Histogram of frequency distribution of bust droop angle and age

图6为成熟女性与青年女性的腰部横矢比散点图。图7为成熟女性与青年女性臀凸角散点图。

由图6可以看出,青年女性的横矢比更为分散,且整体上大于成熟女性(成熟女性腰部横矢比均小于1.5),其原因为随年龄增长,成熟女性腰部脂肪堆积更为明显,导致腰部曲线更加圆润。图7显示,青年女性臀凸角整体略大于成熟女性,数据结果表明青年女性臀部更翘,成熟女性臀部较下垂。

图6 成熟女性与青年女性腰部横矢比
Fig.6 Horizontal vector ratio of waists of mature and young women

图7 成熟女性与青年女性臀凸角
Fig.7 Hip convex angle of mature and young women

2.2 胸腰臀部聚类分析

对人体局部形态进行分类时,分类过少会导致同一类别之间差异较大,分类过多则会导致服装生产过程繁琐,因此将成熟女性与青年女性各细部形态分为3类。利用SPSS对不同部位进行K-means聚类,聚类所用的因子如表1所示。

表1 聚类所用的因子
Tab.1 The clustering factors

部位聚类因子胸部胸围前胸宽胸厚胸部下垂角胸部横矢比腰部腰围腰宽腰厚腰部曲率腰部横矢比臀部臀围臀宽臀厚臀凸角臀腰差臀部横矢比

2.2.1 成熟女性与青年女性的胸部聚类

图8与图9分别为其胸部横截面,根据横截面的形态,将3类胸部定义为扁平体、正常体、丰满体。扁平体前胸曲线较顺直,正常体前胸曲线略有内凹,丰满体前胸曲线内凹较明显。表2为成熟女性与青年女性的胸部中间体数据,由表2可知,成熟女性的扁平体与正常体的胸部围度与青年女性较为接近,而丰满体的胸部围度差异较大。青年女性胸部下垂角明显大于成熟女性,表明成熟女性胸部中间体更加丰满。成熟女性的三类胸部中间体之间的围度档差为11.46 cm与17.63 cm,远大于青年女性的7.97 cm与6.56 cm。因此,成熟女性的胸宽整体大于青年女性。

图8 成熟女性的胸部横截面
Fig.8 Bust cross section of mature women

图9 青年女性的胸部横截面
Fig.9 Bust cross section of young women

表2 成熟女性与青年女性的胸部聚类中间体
Tab.2 Bust clustering intermediate of mature and young women

类别胸围/cm胸宽/cm胸厚/cm胸部下垂角/rad胸矢横径比类别占比/%成熟女性第一类75.3129.5118.560.221.5917.40成熟女性第二类86.7737.2221.890.421.5071.70成熟女性第三类104.4033.6027.540.531.2210.90青年女性第一类76.2026.1018.700.591.4128.10青年女性第二类84.1727.8221.460.661.3048.40青年女性第三类90.7329.4122.650.641.3223.50

2.2.2 成熟女性与青年女性腰部聚类

图10与图11为3类腰部的横截面,将其定义为较细、正常、较粗。表3为成熟女性与青年女性的腰部中间体数据,众所周知,随着年龄增长,女性的腰部变化明显。显示为图10中青年女性的前腰与后腰中部有明显的内凹,而成熟女性的腰部曲线则更加浑圆,这是由于腰腹脂肪的堆积所致,同时成熟女性中腰部较细的人群比例明显缩小。由表3可知,成熟女性的第三类(较粗)腰围远大于第三类青年女性,成熟女性整体上腰厚略大于青年女性,其腰围档差分别为11.25 cm与14.62 cm,远大于青年女性的8.41 cm与4.59 cm。

图10 成熟女性腰部横截面
Fig.10 Waist cross section of mature women

图11 青年女性腰部横截面
Fig.11 Waist cross section of young women

表3 成熟女性与青年女性的腰部聚类中间体
Tab.3 Waist clustering intermediate of mature and young women

类别腰围/cm腰宽/cm腰厚/cm腰部曲率/%腰矢横径比类别占比/%成熟女性第一类66.1022.3916.23-0.171.3819.60成熟女性第二类77.3525.4019.69-0.151.2865.20成熟女性第三类91.9730.3724.84-0.121.2215.20青年女性第一类66.6124.2817.75-0.171.3640.60青年女性第二类75.0227.6917.03-0.171.6239.10青年女性第三类79.6129.0822.32-0.161.3020.30

2.2.3 成熟女性与青年女性的臀部聚类

图12与图13为不同臀部类别的纵向截面,根据截面形态的不同,将这三类臀部分别定义为较翘、较扁、正常。表4为成熟女性与青年女性臀部聚类的中间体信息。由表4数据可知,成熟女性臀部形态的第一类与第二类臀围较为接近,但其臀腰差的差异较大,分别为20.40 cm与2.00 cm,因此在实际生活中,成熟女性购买裤装时,若仅参考臀腰差,则只能满足裤装腰部的合体性,而忽视了臀部的合体性;而青年女性的臀腰档差较为均匀,现有裤装档差基本能满足其需求,同时青年女性的臀部较扁体与正常体之间的臀凸角差异较小。对比臀部较翘的中间体数据可知,两类中间体的臀宽、臀厚与臀凸角相差较小,但青年女性的臀围比成熟女性大8.58 cm,说明青年女性臀围曲线更加饱满。

图12 成熟女性臀部纵截面
Fig.12 Hip vertical section of mature women

图13 青年女性臀部纵截面
Fig.13 Hip vertical section of young women

表4 成熟女性与青年女性的臀部聚类中间体
Tab.4 Hip clustering intermediate of mature and young women

类别臀围/cm臀宽/cm臀厚/cm臀凸角/rad臀腰差/cm臀部横矢比类型占比/%成熟女性第一类84.0034.4821.000.3820.401.6434.80成熟女性第二类82.9027.7817.900.202.001.5530.40成熟女性第三类110.0040.8827.200.2816.001.5034.80青年女性第一类92.5834.6822.010.3621.121.5843.80青年女性第二类84.8731.8820.280.3117.951.5726.60青年女性第三类93.1834.9022.990.3213.961.5229.60

3 结 论

本文以46名成熟女性(30~45岁)及64名青年女性(18~29岁)为研究对象,通过获取点云数据,计算出胸部下垂角、臀凸角、腰部平均曲率等,并对三围细部进行了聚类分析,得到以下结论。

1)对比不同年龄女性的胸部下垂角得知,江浙地区18~25岁的青年女性胸部下垂角较为集中。25~40岁的部分女性胸部下垂角相对较小,可能与生育造成胸部更加丰满有关。40岁以上女性胸部下垂角相对较大,原因可能为胸部下垂。

2)由成熟女性与青年女性腰部横矢比可知,江浙地区成熟女性腰部更加圆润,脂肪堆积较多,后腰曲线内凹不明显。成熟女性腰围档差明显大于青年女性。因此在裤装号型分类中,江浙成熟女性裤装腰围档差应适当增加。

3)加入了臀凸角作为臀部聚类因子,聚类结果表明对于成熟女性中的较翘臀型与正常臀型这两类来说,虽然其臀围较接近,但臀腰差分别为20.40 cm与2.00 cm,即两类人群的臀腰差值大小有明显差异。

4)通过快速聚类,将江浙地区青年女性与成熟女性的三围形态分为三类:胸部分为扁平、正常、丰满;腰部分为较细、正常、较粗;臀部分为较扁、正常、较翘,并获取了中间特征体的细部尺寸。

通过人体点云数据计算胸腰臀部的角度信息,本文加入角度信息对人体进行研究。聚类结果表明,江浙地区成熟女性在臀围相同的情况下,臀腰差值却存在17.6 cm的差异,若仅以腰部尺寸为裤装的参考,成熟女性在实际生活购买服装时则难以满足臀部合体性,成熟女性裤装臀腰差应进一步细化。本文的研究结果可为江浙地区少淑女装和成熟女装版型制作提供相关参考数据。

参考文献:

[1]李延. 少淑女装品牌定位及产品设计研究[D]. 杭州: 浙江理工大学, 2015: 1-37.

LI Yan.Studies and Brand Positioning and Product Design in Ladies Wear [D]. Hangzhou: Zhejiang Sci-Tech University, 2015: 1-37.

[2]程冉. 中国高端女装的品牌塑造与营销传播研究[D]. 长春: 吉林大学, 2017: 1-20.

CHENG Ran.Study on Branding and Marketing Communication of China’s High-End Women’s Clothing [D]. Jilin: Jilin University, 2017: 1-20.

[3]尹玲,张文斌,许才国. 基于有序样本最优分割法的女性体型分类[J]. 纺织学报, 2014, 35(9): 114-119.

YIN Ling, ZHUANG Wenbin, XU Caiguo. Female body shape classification based on optimal segmentation method for orderly samples [J]. Journal of Textile Research, 2014, 35(9): 114-119.

[4]钱露露. 基于三维人体测量的江浙地区中老年女性体型分类[D]. 无锡: 江南大学, 2015: 1-40.

QIAN Lulu.Body Classification of Middle-Aged and Old Woman in Jiangsu and Zhejiang Area Based on 3D Human Body Measurement [D]. Wuxi: Jiangnan University, 2015: 1-40.

[5]金娟凤,杨允出,夏馨,等. 基于三维测量的青年女性臀部体型概率神经网络识别模型构建[J]. 纺织学报, 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]王琪明. 基于人体三围截面面积的江浙地区女性体型分类[J]. 纺织学报, 2016, 37(5): 131-136.

WANG Qiming.Female body classification in Jiangsu and Zhejiang based on cross-sectional area of body [J]. Journal of Textile Research, 2016, 37(5): 131-136.

[7]夏明. 基于椭圆傅里叶的女性体型分析与个性化原型定制研究[D]. 上海: 东华大学, 2015: 1-50.

XIA Ming. Shape Analysis of Female Body Using Ellipitical Fourier and Block Pattern Customization [D]. Shanghai: Donghua Univeraity, 2015: 1-50.

[8]夏凤勤,毋戈,谢昊洋,等. 基于人体纵截面特征曲线的体型分类[J]. 纺织学报, 2017, 38(6): 86-91.

XIA Fengqin, WU Ge, XIE Haoyang, et al. Classification of body shape based on longitudinal section curve[J]. Journal of Textile Research, 2017, 38(6): 86-91.

[9]LEE W, IMAOKA H. Classification of body shape characteristics of women’s torsos using angles [J]. International Journal of Clothing Science and Technology, 2010, 22(4): 297-311.

[10]方方,徐跃瑄. 基于三维数据的青年女性腰臀部形态分类分析[J]. 服装学报, 2017, 2(4): 294-300.

FANG Fang, XU Yaoxuan. Morphological classification of the waist-hip shape of young woman based on three-dimensional data[J]. Journal of Clothing Research, 2017, 2(4): 294-300.

[11]张轶君. 基于三维扫描的女性青年体型分布特征分析[D]. 上海: 东华大学, 2016: 1-85.

ZHANG Yijun. Shape Analysis of Female Body Using 3D Body Scanning[D]. Shanghai: Donghua University, 2016: 1-85.

Contrastive analysis of bust, waist and hip shapes between young & mature women in Zhejiang & Jiangsu

ZHANG Qinga, GUO Sib, LIU Chengxiaa,b,c

(a. School of Fashion Design & Engineering; b. Zhejiang Province Engineering Laboratory of Clothing Digital Technology; c.2011 Collaborative Innovation Center for Garment Personalized Customization of Zhejiang Province, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

Abstract: Bust, waist and hip shapes of young and mature women in Zhejiang and Jiangsu provinces were analyzed to provide data reference for the young and mature women’s clothing patterns. Body-related data and point cloud information of 110 women in Zhejiang and Jiangsu were obtained by [TC]2 body scanner of US. The human bust sagging angle, hip convex angle and average waist curvature were acquired by Geomagic Studio and Matlab programming. By means of mathematical statistics, bust, waist and hip shapes of young women (18 to 29 years old) and mature women (30 to 45 years old) were divided into 3 categories and were compared. The results showed that the bust sagging angle of mature women was more dispersed than that of the young women; the waist was thicker than that of the young women, the deflection of circumference increased significantly, and the internal concave curve of the posterior waist was not obvious; the mean value of the hip convex angle was smaller than that of young women. Results indicate that the difference between hip and waist of mature women may be fairly large under the same hip circumference.

Key words: young women; mature women; 3D body scan; bust, waist and hip shapes; waist curvature; intermediate

中图分类号: TS941.17

文献标志码:A

文章编号:1001-7003(2019)04-0050-06

引用页码:041109

DOI: 10.3969/j.issn.1001-7003.2019.04.009

收稿日期: 2018-09-19;

修回日期:2019-03-11

作者简介: 张青(1994),女,硕士研究生,研究方向为数字化服装技术。

通信作者:刘成霞,教授,glorior_liu@163.com。