（服装设计与工程专业论文）基于三维测量的人体形态及服装结构研究[服装设计与工程专业优秀论文].pdf

浙江理t 大学硕卜学位论文 r e s e a r e ho nt h eb o d ys h a p ea n dp a t t e r nd e s i g n b a s e do n3 db o d ys c a n n i n g a b s t r a e t ri s 觚i m p o r t a n tp a r ti nt h em a s sc u s t o m i z a t i o nt od e s i g np a t t e r n sa c c o r d i n gt ot h e i n f o r m a t i o no ft h eb o d ys h a p e n o n c o n t a c tb o d ym e a s u r i n gt e c h n o l o g ym a k e si tp o s s i b l et o a c q u i r em o r eb o d ym e a s u r e m e n t sa n da p p l yt h e mt og a r m e n tm a n u f a c t u r i n g s oi ti sn e c e s s a r yt o r e s e a r c ht h eh u m a n b o d ya n da p p l yt h er e s u l t st ot h eg a r m e n tp r o d u c i n gc o r r e c t l ya n de f f i c i e n t l y t h i sp a p e ra i m st om a k et h eg a r m e n tm o r ep e r f e c tf i ta n di n d i v i d u a l i z e db yu t i l i z i n gt h em a i n c h a r a c t e r so ft h ey o u n gw o m e n su p p e rb o d ya c q u i r e db yt h e3 db o d ys c a n n e ri nt h ed e s i g no f g a r m e n tb a s i cp a t t e r n a n da p p l yb p n e u r a ln e t w o r kt ot h ea u t o m a t i cm a p p i n gf r o m3 ds c a n n e d d a t at os i z e so ft h er e a d y t o - w e a rc l o t h i n gw h i c hw i l ls u p p o r tt h ea u t o m a t i cg e n e r a t i n gf r o m b a s i cp a t t e mt oi n d i v i d u a l i z e dp a t t e r n s f o l l o w i n gi st h em e a n i n ga n dm a i nc o n t e n t s ； f i r s t l y , t h ec u r r e n ts t a g eo ft h er e s e a r c h e so ng a r m e n tp a t t e mm a k i n g ，b o d ys h a p ea n dt h e d e v e l o p m e n to ft h er e l a t e dt e c h n o l o g i e sa r ei n t r o d u c e d t h em e a n i n ga n dt h ec o n t e n to ft h i s r e s e a r c hi sa l s op r e s e n t e d s e c o n d l y , t h eb o d yd a t ae x t r a c t e df r o mt h e3 db o d ys c a n n e ri sa n a l y z e db yu s i n g m a t h e m a t i c sm e t h o d sa n dt h em a i nf a c t o r so ft h eu p p e rb o d ya r ea c q u i r e db yf a c t o ra n a l y z i n g t h e n2 0m a i np a r a m e t e r ss u c ha st h eb o d yh e i g h t ，b u s t _ f u l l ，a n dt h es u p p l e m e n t a r yp a r a m e t e r s s u c ha ss h o u l d e rt o _ w a i s t _ f r o n t ，s h o u l d e rt o _ w a i s tb a c ka r eg o t f i n a l l yt h ew e i g h t so ft h e p a r a m e t e r sa l ed e t e r m i n e db yu s i n gf u z z ym a t h e m a t i c sm e t h o d s ，w h i c hp r o v i d e sr e f e r e n c e sf o r t h ed e s i g n i n go f t h eb a s i cp a t t e m t h i r d l y , t h ep a t t e md e s i g nm e t h o d si nd o m e s t i ca r ea n a l y z e d t h e n1 8o f t h ep a r a m e t e r sa r e u t i l i z e di nt h ed e s i g no f t h eg a r m e n tb a s i cp a t t e ma n dam e t h o dt om a k ew o m e n sg a r m e n tb a s i c p a t t e r ni so b t a i n e d a n ds a m p l eg a r m e n t st r y - o ns h o w s m o r ep e r f e c tf i t f i n a l l y , b pn e p a ln e t w o r ki sa p p l i e dt ot h el e a r n i n go f p a t t e r nd e s i g nm e t h o da n db yt r a i n i n g a b u n d a n ts a m p l e s ，am o d e li se s t a b l i s h e dt or e a l i z et h ea u t o m a t i cm a p p i n gf r o m3 ds c a n n e d m e 舢e m e n mt os i z e so ft h er e a d y t o w e a l c l o t h i n g t h e nt h ep r e c i s i o na n dt h eg e n e r a l i z a t i o n c a p a b i l i t yo ft h em o d e la r ea n a l y z e d ，a n dt h er e s u l t ss h o wi t i sf e a s i b l et og e n e r a t ep a t t e r n s l i 浙江理- 亡大学硕十学位论文 a u t o m a t i c a l l yb yu s i n gt h ed a t am a p p i n gf r o mt h e3 db o d ys c a n n e dd a t a t h i sp r o v i d e sa p r i m a r ys t u d yf o r t h ea u t o m a t i cm a p p i n gf r o mt h e3 db o d ys c a n n e dd a t at o s i z e so ft h e r e a d y - t o - w e a rc l o t h i n ga n dt h ea u t o m a t i cg e n e r a t i n go fg a r m e n tp a r e m k e yw o r d s ：3 db o d ys c a n ；h u m a nb o d y ；c h a r a c t e rp a r a m e t e r ；f a c t o ra n a l y s i s ；g a r m e n tb a s i c p a t t e r n ；b pn e u r a ln e t w o r k i i i 浙江理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本 人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用 的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品及成果的内 容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结 果由本人承担。 学位论文作者签名：承淑君 日期：三p 1 年弓户j 2 , 0 日 浙江理工大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。 本人授权浙江理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用本版权书 不保密d 学位论支作者签名：张淑君 b i 期：；唧年罗月矽日 指导教师魏埘之易 嗍：1 彤泪 浙江理工人学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 引言 科技的发展为服装这个传统行业注入了新的活力和动力，生活水平的提高也促进了人 们对生活品质要求的提高。人们己越来越不满足千篇一律、大众化的服装了；服装也不再 如从前仅仅是为了保暖御寒，而成为了人体外形的一部分，成为人们借以展示个性风格的 重要工具，符合个人特性的服装越来越受到人们的青睐。正是顺应这种潮流，量身定制生 产体系得以迅速地发展壮大。 而服装的合体性是体现人们个性的一个重要方面，被广泛认为是影响服装外观、舒适 性及销售的一个重要方面，甚至超过了服装的款式、色彩、价格及面料的质地i l l 。服装合 体性即服装的结构设计应体现人们个性体型特征，满足不同体型人群的需要。在这方面， 我们做的还远远不够。近年来，服装工业注重的往往是服装的产量和服装外形设计，而由 于服装标准、研究条件和生产方式等方面的约束，服装合体性问题未能得到有效的解决。 而如果采用传统门装店的方式来生产个性化服装，则在设计技术力量、生产效率和生产成 本等方面难以达到令人满意的效果。在如今中等价位的市场中，销售商为了保证既有利润， 提供的大量产品无论从款式上还是合体性上都缺少变化，难以满足人们个性化的要求。因 而服装的合体性成为了困扰商家和消费者的一个难题。在k u r ts a l m o na s s o c i a t e s ( 1 9 9 8 ，1 9 9 9 ) 的研究中显示美国超过半数的妇女在一般市场中找不到合体的服装：在 d e s m a r t e a u ( 2 0 0 0 ) 的调查中表明5 0 的退货源于服装的合体性问题【2 】。而笔者在对江浙地 区4 0 0 名女性消费者的调查中发现( 调查在人体测量之前进行，调查问卷见附录1 ) ，有 9 0 以上的消费者在选购各种类型的服装中存在着或多或少的不合体现象；在这些女性消 费者中，有8 0 以上非常愿意量身定制服装，其余的将近2 0 愿意量身定制服装。 导致消费者难以购买到满意的服装的原因如下：目前服装结构设计的人体数据的主要 依据是1 9 9 7 年颁布的服装号型系列国家标准。虽然现行的服装规格标准有各种水平， 该标准的执行为服装企业、行业管理部门、质检部门、科研院校、服装消费者提供了重要 的参考依据。但就目前服装行业发展的形势，仍存在着一些欠缺，如：体型的划分还不够 细致，现行国标中仅按照胸腰差的大小将人体体型分为四类，现实中有许多体型不能符合 这些规格。实践证明，该标准远远不能满足人们对个性服装制作的要求，提供的人体特征 参数偏少，难以达到个性服装样板的制作需求；对人体立体形态反映不够，国标中的人体 数据仅为长度、围度上的尺寸，使样板师很难把握好人体复杂的立体造型，只能凭经验来 i 折扛理t 上学碗卜学位论空 控制各个省道、前后分配量的大小，从而影响了服装制版的精确度埘。众所周知，服装的 舰格构成与服装的纸样设计，是实现服装成品整个过程中的一项承上启下极为重要的中心 环节i 4 l ，处理不好，会严重影响服装的合体性，最终影响成衣市场的进一步发展。 要解决这些问题，就必须优化现有的人体测量手段，以快速获取全面、细致的人体体 型数据；盛须从样板制作的实用角度出发，提取能用于样板制作的体型特征提供给样板 师定量、定性的个体体型信息。 1 2 本课题研究的目的和意义 合体的服装是表现个体身材优势的最佳工具，一个好的服装款式并不是为一种体型 的消费者生产的，它必须去适应不同体型的穿着要求，这就要求服装结构设计方法对不同 的体型具有较强的适应性。因此，一种适应个性化、多样化服装消费市场的结构设计方法 应该能结合体型特点来进行制图，并最终得到能较好地展现人体的美感与特点的纸样。 由于传统技术的束缚，传统服装制作主要依赖于技术工人的主观经验，对人体的认识 也仅局限于几个关键部位，这些部位还不能完全体现入体个体的特点。而现代菲接触式测 量技术可以让我们更客观、准确的认知人体获取人体数据，将对人体的认知更多更全面 地反映到服装制作中去。在新兴的批量定制生产方式中，根掘个体信息进行样板制作其 工作途径和过程直接关系着最终产品的品质和生产的效率。所以，在新技术的支持下，对 人体进行探究，并正确有效的运用到服装生产之中是服装业发展的必然趋势。本瀑题以人 体体型研究为基础，将通过三维扫描仪获得的人体信息直接应用刘服装基本板的设计之 中，以便于根据顾客的具体个体信息，获得建立于人体个体信息之上的服装产品。 本论文在三维扫描数据的基础上提取女性上体体型特征，结合现有打样方法的经验， 提出一种基于三维扫描数据的样板设计方法。该方法采用更多的反映女性上体特征的参 数，能使制作出来的服装更合体。更能体现个性化：并用b p 神经网络来实现从净体尺寸 到成衣尺寸的自动映射，为服装批量定制中从三维扫描尺寸生成成衣尺寸及样板自动生成 提供技术支持；为达到根据人体个体特征、实现服装基本款到个性服装自动生成这一目标 提供前期技术性的研究。 本课题的完成将有助于杭州市女性人体数据库的建立，其中将人体特征直接应用于样 板结构设计的方法可用于其他款式服装结构的设计为量身定制体系中板型库的建立提供 理论依据，可辅助服装制作者进行个性服装的精确制板。并可为服装纸样的自动生成提供 前期技术支持。 浙江理t 丈学碗i 。学位论文 1 3 相关研究领域回顾 1 3 1m c ( m a s sc u s t o m i z a t i o n ) 生产体系的研究现状 工业经济以来，世界上大部分加工制造业都按照泰勒原理即大批量生产模式组织生 产，如汽车、机床、服装等。大批量生产是通过批量化生产来降低成本，提高效率，以满 足日益增长的社会需求，获取更高的经济效益。其产品主要特点是零部件标准化，功能固 定，生产批量大，可选范围小，成本和价格较低。但是，随着科学技术的不断进步，生活 水平的提高，人们不再满足根据企业己有的产品进行选择，而是需要产品具有更多的个性 化特点和功能。这种趋势将成为未来制造业的发展方向。服装业在这种大的趋势下必然也 会调整产品结构，转变生产方式【5 】【6 1 。 1 3 1 1 服装批量定制简介 服装工业化生产向数字化生产方式的转变满足了个性化服装消费方式的需求，量身定 做系统为消费者能够买到适体的服装提供了更大的可能性，成为服装行业前景最为广阔的 领域之一f “。大批量定制的目标就是用足够多的变化和定制化束满足每个客户的需求。 大批量定制采用相似性原理和模块化思想，通过产品内部的标准化和外部的自由化， 将产品的定制生产问题通过产品重组和过程重组转化为或部分转化为批量生产问题【8 1 。对 客户而言，所得到的产品是定制的、个性化的。而对生产厂家而言，产品是采用批量按需 生产的。从本质上讲，批量定制在一定程度上改变了大规模生产中服装与人体的关系，让 “服装去适应人体”成为可能。服装批量定制是服装定制概念的延伸，服装定制即单量单 裁，是针对个体进行的服装生产。服装批量定制是将服装定制与大规模的成衣生产合二为 一，在充分细分人体体型的基础上，制作与不同体型相适应的服装纸样，再运用现代化的 加工设备及通讯技术，通过灵活性与快速反应来实现产品的多样化与定制化，实现个性化 定制产品和服务的生产模式。它的宗旨是以客户愿意支付的价格并以能够获得一定利润的 成本高效率地进行产品定制。该生产模式减少了投资风险，降低了库存，实现了规模效益。 国外已对服装定制系统进行了多年研究，如美国的g e r b e r 公司，德国的a s s y s t e 公司， 及西班牙的i n v e s t r o n i c a 公司等。包括e s c a d e b o s s 著名的生产厂商在内，百分之三十的 欧洲最大的服装生产厂商以及德国国内近九成以上的服装生产厂商都是a s s y s t e 的用户。西 班牙艾维公司的服装定制系统，除了具备打板功能外，该系统可以在运行初期通过i n t e r n e t 通讯的方式使企业的总部与各地的销售联成销售网络，总部与分部之间能实现数据的共 享。g e r b e r 的定制系统，可以连接s y m c a d 自动人体测量系统，获得顾客的尺寸，并利用 智能纸样数据库，系统根据输入的款式信息找到最接近的顾客需求的纸样 9 1 。 3 浙江理1 = 人学硕士学位论文 1 3 1 2 国内外m c 生产方式的发展 5 i 当前，美欧日等工业发达国家的学术界正兴起一股研究批量定制方式的浪潮。很多著 名的大公司，如惠普公司、丰田汽车公司、摩托罗拉公司、b e n t t o n 制衣公司等，都在采用 各种方式实施批量定制生产，以提高其国际竞争力。据有关资料统计，目前美国和欧洲的 大公司有7 0 在按这种生产方式重新经营和规划其生产系统。 美国的l e v i s 牌牛仔服装是一个全球公认的名牌产品，是批量定制的积极倡导者和 实施者，通过实施批量定制生产模式开展“个人牛仔裤”及“合体裁剪”计划，使顾客在 一家号码齐全的l e v i s 商店的选择从1 3 0 种腰围和腿围的成衣裤子增加到4 3 0 种乃至达 到7 5 0 种之多。美国许多大型商店都实行了定制策略，开始利用先进的三维人体测量系统， 通过计算机测量出顾客的身高及围度等尺寸，并推荐出适合定制的服装样式。摄影屏幕能 够向顾客展示新服装j 下面、侧面、背面等不同角度的视觉效果。顾客从样衣中选出自己中 意的面料，然后定制产品的设计样式就传送到生产商的缝制车间，并迅速制成成衣。 英国的b a i r dm e n s w e a r 西服公司，其销售到国内外市场的西服中有8 0 是通过批量定 制完成的，服装系列包括不同款式、不同颜色和尺寸的成千上万种组合【l 们。 法国海军在海军军服上实行批量定制取得了成功。自1 9 9 5 年来，法国海军利用t e l m a t 扫描仪测量了5 万名海军，在服装规格制定时引入“批量定制”概念。测量系统自动计算 出每个海军的具体服装尺寸，因此商家能够自动列出适合每位士兵的服装系列组合，从而 使得单独量制的必要性降低到0 2 7 1 。 国内服装企业的批量定制生产刚刚起步，并仅仅局限于几家企业。雅戈尔是我国著名 的服装生产企业，该企业经常派出技术人员到大商场为特殊体型的消费者量体裁衣、定制 衬衣和西服，例如大胖子服装专场吸引了数量众多的肥胖体型消费者的光顾【i ”。此外江苏 阳光集团p o m p e i ( 庞贝) 职业装也开展了量身定制生产。但国内服装企业的举措更类似 于我国传统的定制生产，与世界先进水平还有一定的距离。 1 3 1 3m c 生产方式的基本流程和基础 批量定制的主要流程如下：按照顾客要求选定服装款式和面料对顾客进行人体 测量自动计算所测数据并转化为服装尺寸样板制作、排料、自动单件裁剪 采用单元生产系统完成特定服装的制作。本论文主要解决服装基本板的生成和三维扫描 数据生成成衣尺寸这两个环节，如图1 1 中所示。 4 浙江埋丁人学硕l 学位论文 图1 1 三维扫描数据自动生成样板流程图 人们对于定制服装的要求绝不仅仅在于颜色和细部结构是否如愿，而是服装本身是否 适合他的个体，这就使得个体形态特征的获取及其在服装中的合理体现显得尤为重要。三 维人体测量系统应用光学原理可以较为客观的获取人体多个数据，为样板的制作提供了可 靠依据，然而如何将这些信息应用到个体样板的生成中去呢? 从现代m c 体系的生产流程可以看出，首先企业必须根据个体的体型数据在数据库中 寻找与之匹配的号型规格和样板，但是在制作合体程度高的服装中，人体的体型多种多样， 其规格库必须异常庞大；其次，在找到与个体顾客吻合的号型规格和样板后，根据个人与 样板的差距进行变更，其变更的位冕及方法又因个体体型的不同而不同。 目前我国企业在服装制板时所用到的与人体相关的部位尺寸寥寥无几，其它多处部 位均根据经验换算得来，与人体实际尺寸有较大差异，必将导致在定制生产过程中对样 板的变更繁琐而复杂。因此。一开始基本板的设计方法就显得举足轻重，基本板设计合 理将大大简化样板的变更，并能使变更样板变得更加准确。 1 3 2 当前体型研究及相关技术发展状况分析 1 3 2 1 国内外人体体型研究的现状 人体在服装美中是衣物烘托的主体，而不是服饰的奴隶，在二者关系上。人体是第一 位的，服装处于服从的地位。服装必须与人体体型特征相适合，因此体型研究向来就是服 装基础研究的重点。 自从1 9 4 0 年美国人s h e l d o n 提出“体型分类”( s o m a t o t y p e ) 的概念，一直到2 0 世纪 9 0 年代末，在人体体型细分这方面的研究一直都不曾日j 断。一些服装工作者将体型分类的 5 浙江理t 大学顾 一学位论文 概念引用到服装领域中。7 0 年代，海伦多堤( h e l e nd o u t y ) 博士为了使学生能有效地解 决人体体型与服装合体性的问题，将人体的体型轮廓转化为简单的图形，并划分出了不同 的人体体型，即著名的d o u t y 体型【i ”。 世界一些服装大国根据各国的行业传统以及国民体型特点作了大量的研究：如美国在 1 9 6 3 年d o u t y 体型划分标准的基础上，改变了以往仅以腰围与胸围、臀围的比较区分体型 的方式，通过对人体体格、体型、臀宽、肩型、后臀型、背部曲度等8 个重要组成部分的 造型进行分析，对原来仅有的漏斗型体型进行扩充，形成三个大的体型系统，再通过大规 模的人体三维数据的采集和专家分析，寻找出系统之日j 的关系，为制作合体服装服务【1 3 】。 美国、欧洲等发达国家，在三维入体测量技术、互联网虚拟试衣等方面的研究开始的 比较早，借助高科技的三维测量工具对人体进行体型分析研究，已经取得了一定的成果。 由英、美两国政府和一些大型的服装零售商、科研院校及服装企业共同协作完成的名 为s i z e u k 及s i z e u s a 的全国性大规模人体测量项目，利用美国【t c 】2 公司的三维人体测 量仪测量了人体在站姿和坐姿的百余个尺寸是进行大规模自动化人体测量的一个尝试， 并分别建立了英、美两国的国家人体尺寸数据库作为国家科研的基础资源【l4 j 。k a r l a s i m m o n s 根据胸围、腰围、臀围以及胸腰比和臀腰比分成沙漏形、倒沙漏形、叉形、矩形、 菱形、椭圆形、三角形、倒三角形等九种体型，以提高体型分类的覆盖率i j ”。 美国国家纺织中心利用三维人体测量仪的测量结果对1 9 5 5 岁的女性人体进行体型 特征的分析及细分，并以此为依据开发出针对特定目标市场的号型尺寸标准。在此基础上 进一步进行虚拟人体模型的研究，以适应服装大规模定制的需要l l 州。 为了实现欧洲服装业的量身定制工业化、个性化定制的集中生产以及在线购物的商业 模式，由主要的欧洲服装制造零售公司、技术提供部门、纺织服装学会和先进的大学所组 成的研究中心联合力量发展并整合先进技术在2 0 0 0 年刀：发了e - t a i l o r 项目，该项目的关键 性的一步即为建立欧洲的人体测量数据库( e a d ) ，该数据库包含了不同的欧洲国家的经过 标准化扫描测量调查而获得的欧洲人口的最新尺寸和形态学数据，从而为欧洲服装业实现 大规模定制的电子商务奠定了良好的基础1 1 ”。 日本在国际工业和贸易部( m i t i ) 组织的全国人口体型普查的基础上，对1 9 9 7 年2 月2 0 日版j i s 服装号型系列标准进行了修订，从身高、躯干造型、臀围等方面进行了界定， 并根据款式的不同设定了一系列的号型标准，用于指导全日本的服装号型和生产规格的制 定和执行。它突出的特点在于体型研究的细分化，根据性别、年龄层、地域和身体部位等 进行分类和深入研究，使之规格化、系列化。此外，还有按年龄层进行分类的成年女子体 6 浙江理 ：大学颀t 。学位论文 型研究，包括体型变化规律，各年龄层女子体型的分析、评价及其与服装轮廓、线条的关 系研究；女子体型缺陷分类及纸样修正研究；各服装学派各自服装规格的制定等【i s 】0 9 1 2 0 。 近年来，随着服装批量定制概念的引入，国内各大服装院校也逐步丌始了这方面的基 础研究，取得了一定的研究成果。如：谢红、张渭源等由几何模型入手，讨论了女性胴体 的特征参数，并在服装原型约束下提取了用于女性形体识别的体型指数、胸矢额径比等4 个指标特征值，并以这4 个特征值将女体细分为3 6 种，从而为提高原型的合体性打下基 础【2 l 】；沈迎军、张文斌通过对上海地区青年、中年和老年女子随机抽样测量，多方位地 剖析出青中老年女子的体型特征及3 个年龄层女子体型差异 2 2 1 。夏鹏泽、曾长松等根据军 内外三次人体测量资料，探讨军人体型与国民体型特征的差异，军人体型随时间的变化情 况，重点探讨了军人体型随年龄变化规律1 2 3 1 。自嘉良提出通过档比系列来细分人体体型， 用2 倍胸围、膜围、臀围、4 倍肩宽与身高的比值来分别代表胸型、腰型、臀型、肩型， 且各分1 0 档，以0 1 跳档，从而对胸、腰、臀、肩的造型进行定量评估，为相似形推板创 造了条件1 2 4 1 ；此外，张文斌教授及其研究生采用三维人体扫描对上海、江苏等华东地区成 年男子的体型进行了深入的研究，并在此基础上将服装号型从原先的4 种增加到7 种，并 对服装的定制工业和体型识别等方面提出了构想【”1 。 但是，目前对人体体型的细分研究主要集中在人体特征本身，在人体与样板设计、人 体体型特征值与服装结构等关系上的研究较少。 1 3 2 2 人体测量技术的发展状况 人体测量技术作为服装业发展的基石，其发展变化闩新月异，从采用软尺等测量工具 的接触式测量，到利用人体扫描仪等仪器的非接触式测量，不断适应了批量化服装生产的 工业环境。人体测量技术在近几十年的发展中，大致经历了由接触式到非接触式，由二维 到三维，并向自动测量和利用计算机测量、处理和分析的方向发展m j 。 有关人体测量技术的研究。涉及大量人体数据的采集和处理分析，包括服装号型的调 研、测量工具和仪器的使用以及对所测人体尺寸的处理和应用等。为了对人体体型特征有 正确而客观的认识，除了做定性研究外，还必须把人体各部位的体型特征数字化，用精确 的数据表示人体各部位的特征。人体测量是正确把握人体特征的必要手段，只有通过人体 测量，掌握了人体有关部位的具体数据，在进行服装结构设计对才能使各部位的尺寸有可 靠的依据，保证服装适合人体的体型特征，使着装合体大方。 人体扫描技术如今已在服装业广泛应用。对三维人体自动测量技术的研究，美、英、 德、日本等发达国家开始较早，已研制丌发了一系列三维人体测量设备，其中 1 】2 、t e l m a t 、 7 浙江理t 大学硕j 二学位论文 c y b e r w a r e 、v i t r o n i c 、w i c k s a n d w i l s o n 、h a m a m a t s u 以及t e c m a t h 等公司的产品都适用于 服装业的人体测量【”1 。一般而占，其硬件的精度可达到l m m ，摄像精度可达到0 1m i l l 。 非接触式的人体三维测量系统是现代化人体测量技术的主要特征。其作为现代图像测 量技术的一个分支，是以现代光学为基础，融光电子学、计算机图像学、计算机视觉等科 学技术为一体的测量技术。它在测量被测对象时把图像当作检测和传递信息的手段或载体 加以利用，其目的是从图像中提取有用信息。主要方法有：莫尔条纹法、激光测量法、白 光相位法、红外线测量法、立体摄像测量法等1 2 8 1 。 三维人体扫描技术在服装工业中的最大功用在于快速、准确收集地大量的人体数据， 基于此进行人体体型特征提取与分折。它弥补了接触式人体测量的不足，使测量结果更加 可靠。通过三维人体测量系统，我们除了可以得到任何部位的围度、长度值，还可以测量 出以前无法测出的数据，如人体某些重要部位的宽度、凸度等。另外，三维人体测量系统 通过计算机软件进行自动操作，能大大的提高人体测量的效率，缩短测量时间，还可直接 输送到纸样设计和自动裁剪系统，实现人体测量、纸样设计和排料裁剪的连续自动化【2 9 i 。 本课题人体数据的采集均使用美国【t c 】2 公司的2 t 4 三维人体测量仪，该系统由扫描 室、摄像头以及计算机数掘处理软件系统三部分组成，通过扫描、成像、三维测量编辑等 操作可方便快捷地得到平面人体图像、三维人体网格图、三维人体模型以及三维测量数据。 整个测量过程在4 0 秒之内完成，其中扫描时问为1 0 秒，数掘处理时间为3 0 秒。 1 3 3 女性上装基本板研究的主要概况 在美国、日本、英国及法国等服装标准化工业较发达的国家，均有适合于本国人体型 的服装上半身原型( 或基础纸样) 。如日本自1 9 4 5 年丌始在各服装院校引入“原型”的概念 以来，五十多年来对于原型的研究始终都没有间断过，目前日本全国拥有至少七种以上的 原型，每一种原型都反映了原型设定者对人体结构及服装与人体之日j 关系的一种理解。其 中在日本及亚洲各国应用较广的文化式女子原型自1 9 3 6 年创建以来，在六十多年的时间 里，一直在不问断地研究体型的变化与实际应用过程中的问题，在此期间，对原型进行了 7 次修正。其它如英国、法国的原型等也均有各自不同的体系，且与同本原型有共同之处， 均采用净胸围为制图的依据。美国的上装基本纸样则根据女性的体型特征分为妇女基本型 和少女基本型，但与其它国家有区别的是其基本纸样均采用成品胸围为制图依据。 我国服装业由于其发展历程的特殊性，多年以来采用比例分配法作为结构制图的基本 手段，对于人体体型的研究也一直未形成连续性的不间断的体制，因此也一直未形成适合 国人体型的原型体系和服装结构体系。 浙江理丁人学坝上学位论文 服装基本板的研究主要涉及到制板方法和规格设计两个方面。在服装规格设计方面着 重于放松量及穿着舒适性的研究，主要有：周丽华的平衡于人体动静态的上装结构配伍 技术研究通过实验测定人体进行常规动作时上体各部位皮肤的变形规律，得出平衡于人 体动静态的胸部、肩部、袖子等各部位的尺寸规放量以及袖子与衣身的配伍关系从数量 和形态两方面分析了袖山与袖窿的吻合关系1 3 0 1 。刘侃、蔡翔的人体动态参数与服装加放 量的研究通过实验测得人体进行不同运动时躯干部位皮获的变形规律，指出了这些人体 动态参数与对应部位服装加放量大小的关系，使服装结构设计能兼顾舒适性与美观性【3 。 在样板设计方法方面，主要有：蒋锡根的母型裁剪法1 3 2 】，海峰免计算裁剪法嘲，刘瑞 璞、刘维和的服装结构设计原理与技巧【3 4 1 ，王海亮、唐建的服装制图技巧f 3 5 】；服 装梅式原型州；东华原型【3 7 】；张技术的服装纸样原理与绘制方法的研究通过对纸样轮 廓线的构成和确定依据的分析，总结了纸样绘制的基本规律和基本方法【3 射。 1 a 本课题研究的内容 本课题选取人体臀围线以上的上体体型和着装为研究对象，主要内容为： ( 1 ) 采用美国【t c 】2 的三维人体测量系统对江浙青年女性进行人体测量。得到该人群 的上半身静态数据，借助s p s s 统计分析软件对测量数掘进行因子分析和相关分析， 提取出最能反映女性上体特征的二维特征指标。 ( 2 ) 比较我国现有的常用上装制板方法，在分析女性上体二维特征指标的基础上， 借鉴现有方法的经验，总结建立子女性上体特征的上装制板原理， ( 3 ) 针对基本款式和规格，制作女上装基本板型，传统上装基本板与本课题研究的 女上装基本板型进行实际样衣制作并试穿，比较二者的差异。 ( 4 ) 应用人工神经网络于上装结构设计中，实现从净体数据到成衣尺寸的自动映射。 本文的创新点在于基于三维测量尺寸建立女上装基本板制板原理，应用了更多的人体 特征，使服装更台体，更具个性化；并应用人工神经网络柬实现从净体尺寸到成衣尺寸的 自动生成。 9 浙江理t 人学硕十学位论文 第二章人体测量及上体体型特征因子的提取 2 1 引言 服装的结构与人体的形态是密不可分的。人体形态是研究服装结构的依据。传统的服 装裁剪都是根据比例公式进行的，这种裁剪方式对个人经验的依赖性很大。其实，人体的 形态是对服装最直接的影响。服装结构设计依附于体型，服装的外观形念直接受制于人体 结构，即人体结构决定服装的结构设计。合理的服装结构制成的服装不仅给人以美观大方、 活动自如、线条流畅及赏心悦目的美感，而且可以弥补体型上的不足，让穿着者充满自信。 因此，对用于服装的人体体型特征的研究是服装结构设计的基础和依据，而人体个体的差 异性使得我们很难从一、两个单体找到规律，为了使人体结构研究更客观而具有一定的代 表性，进行大规模的人体数据采集是非常必要的。 2 2 女性上体二维指标采集实验 2 2 1 实验对象 由于本课题旨在分析研究女性上体结构数据之间的关系特点，并应用于纸样设计，找 出人体特征参数与纸样设计之i 日j 的关系，从而形成一种新的建立于人体特征参数之上的纸 样设计方法模式，因此在测量对象的选取上较少考虑区域等因素分靠的广泛性，以江浙地 区2 0 一3 5 岁青年女性为实验对象。 实验对象的选取依据统计学的基本要求和原理进行。 数理统计基本概念如下： 总体( 母体) 所研究对象的全体元素组成的集合。 个体( 样品) 总体中的每一个元素称为个体。 样本( 子样) 从母体中取得的一部分个体组成的集会。 样本容量样本中个体的个数n 。 抽样取得样本的过程称为抽样。 样本容量是由样本的多少和精度之b j 的关系束决定的。通常工业生产和科学研究中采 用至少9 5 的置信度水平，测量得出的样本对总体指标的估计范围能在要求的精度内覆盖 至少9 5 的观测值。至于精度，与其它多数抽样调查项目不同的是此次估计量精度的要求 主要针对人体尺寸分布情况。 根据数理统计的理论，当抽样是简单随机抽样，样本量较大时随机变量近似服从正态 分布。对于不是服从正态分布的随机变量，如果n 相当大随机变量标准化后就和标准正 1 0 浙江理t 人学硕 学位论文 态分布随机变量差异很小。一般认为不应小于5 0 t 3 9 1 。 因此，应该在一定条件下确定最低限量的取样量的值，的确定依据所选的统计量 而异，本次测量设定的置信度水平为9 9 。以求最大限度的覆盖各类人体体型。根据以下 近似公式计算最低限度的样本量v ： = 0 。y 其中：总样本数 t 。：o r 水平的概率分位点( a = o 0 5 时，i - q = 1 9 6 ) s ：总体标准差 ：最大允许误差 国家服装号型标准中规定的成年人各部位尺寸的允许误差和标准差的值如表2 1 所示： 表2 1 g b t1 3 3 5 。2 9 7 中成年人体部分尺寸允许的最大误差和标准差 部位 最人允许误蒡a ( c m ) 标准差s ( c m )s 计算的样本鼙 身高 1 06 26 21 4 8 胸围 1 55 ，53 6 75 2 腰周 1 o 6 7 6 7 1 7 3 臀围 1 5 5 2 3 4 74 6 颈前一前腰 o 42 36 5 71 6 6 颈后一后腰 0 42 26 2 91 5 2 由表2 1 可以看出，在各项指标中，腰围的精度要求相对较高，因此本文由腰围来决 定样本量，计算的样本量在理论上至少为1 7 3 。为了防止因异常值的剔除而使样本量减少， 本次研究实际测量时，测量入数为4 0 0 人，足以满足此次研究的需要。 2 2 2 实验条件 实验时间：2 0 0 6 年2 月2 6 日- - 2 0 0 6 年9 月2 8 日。 实验地点：我校人体工程研究室。 室内温度：2 3 2 0 c ( 有空调进行调温) 。 2 2 3 实验工具及设备 美国 1 2 三维人体测量仪，被测者统一穿着该设备专用薄型胸罩和内裤。 由于三维人体测量仪得不到如身高、体重、掌围等部位的数据，因此在实验过程中， 增加了经校正的人体测高仪、皮尺及体重计等传统测量工具作辅助测量。 浙理t 人学碗l 。学位论文 2 2 ，4 测量项目与方法 为适应女装的合体性和个性化要求，欧美成衣工业对成年女性体型的测量通常包括以 下典型指标1 4 0 1 ： ( 1 ) 长度：总体高。身高，腰至上臀线距离，腰至中臀线距离，矮至臀圉线距离鹱至 膝围线距离，腰至脚跟距离，腿内侧长( 下档至地面距离) ： ( 2 ) 围度：最大隧固，膝围，脚踩围，足背围，颈根围，袖头围，胸围，下胸围，腰围， 上臀围，中臀围，臀围，颈点至肩点距离； ( 3 ) 肩和手臂：上臂长，沿手臂从颈点至腕距离，臂根围，臂宽，最大臂围，肘围( 放 松时) ，肘围( 弯曲时) ，手腕围。 由于三维人体测量仪的工作原理，其测量内容及方法与我国g b 厂r1 3 3 5 2 9 7 国家标 准一服装人体测量部位与方法有一定差另1 t 4 1 i ，具体测量部位名称及定义内容见附录2 。 依据本次研究目的，总计选定1 0 9 个测量项目，这些测量项目的选择原则是： ( 1 ) 符合青年女性体型变化的客观规律并结合照装生产的实际经验和条件； ( 2 ) 覆盖率广，能最大限度的反映和区分人群； ( 3 ) 所选的部位尽可能与国标或国际标准靠拢。 2 2 5 测量注意事项及准备工作 三维人体测量仪扫描时间为1 0 秒，由于在扫描过程中被测者会出现呼吸、晃动、站 立姿势歪斜等状况，导致测量结果出现较大误差。因此在测量之前对扫描室及被测者作一 些准备工作： ( 1 ) 在扫描室内的两个脚印中心拉一条水平线，并在两个脚印的中间，垂直于水平线 拉一条垂直线作为视觉平衡线，以便被测者更准确的找到站立位置； ( 2 ) 殒4 量开始之前，对三维人体i 盟| f 量仪进行标定。保证所得结果韵德确度在0 i g m 以上，并对身高仪、体重计进行测量前的校正工作，尽量使系统误差降至最低： ( 3 ) 由专人负责指导并检查被测者的站姿是否符合要求，狈0 量过程中要求被测者目视 前方，身体站直，两手握住手柄，双脚分立在两个脚印上，呼吸自然，尽量保持 身体不晃动； ( 4 ) 测量时，受测者身穿内衣裤和专用薄型紧身衣，摘除身上一切饰物。头戴浴帽， 以使测量仪准确找到颈椎点等部位。 根据以往的研究经验，在实验中我们对同一人至少进行了连续三次的仪器测量，结果 表明三维人体测量仪重复性测量标准差的置信区| 日j 的范围在0 8 0 c m 之内，具有较高的测量 淅江理t 人学硕 学位论史 精度，可以适应服装生产的需要i 蛇) 。 2 3 实验数据分析 2 3 1 数据的预处理 准确真实的人体测量数据是送行人体体型特征提取的基础，但在实验过程中，测量、 记录和文件整理等各个环节都难免发生失误，因此在进行体型分析之前，对数据进行了预 处理是有必要的，数据预处理包括除去错误、冗余的噪声数据，对数掘进行缺值处理、归 一化处理等，以保证测量数据能够准确的反映被测群体的体型特征。 本次研究按以下的方法检查了全部人体测量数据，对其中的异常数据进行科学的处 理。具体操作方法如下： ( 1 ) 计算各测量项目的均值及标准差，将数据杯准化； ( 2 ) 将3 盯以外的数据作为待查的异常数据。有研究表明若设计范围在u 3 盯之 间，则适用度为9 9 7 3 【”i 。 ( 3 ) 如有异常数据，则在三维人体测量软件中调用对应的r b d 文件，重新运行e x t r a c t 程序，观察其人体体型和测量标识线，如因体型特殊，则该数掘保留；如因系统 测量出错，则删除该样本的所有数据。 ( 4 ) 重复步骤( 3 ) 和步骤( 4 ) ，直至修改完所有错误。 通过反复确认，最终获得的样本总量为3 8 6 个。 由于三维人体测量仪不能得到人体的身高与体重及掌围等数据，因此将通过辅助工具 测量得到的身高、体重、掌围和肘长数据添加到相应的人体数掘表中。 2 3 2 实验数据处理的