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棉织物手感评定的人工神经网络应用研究 棉织物手感评定的人工神经网络应用研究 摘要 织物手感风格是纤维材料或纤维制品的代表性感官特性，是客观存在的，它是 织物与人之间适合程度的度量，即根据人们的感觉就可以评价的特性。近年来，神 经网络不仅其本身正在向综合性发展，而且愈来愈与其它领域密切结合起来，几乎 涉及到社会的各个领域，市场规模正在迅速扩大。本文就人工神经网络在棉织物手 感评定方面的应用进行了研究探讨。 本文通过对十二种纯棉及棉型混纺面料进行测试与实验，研究织物手感感官评 价的模式识别和综合评判问题。织物手感的感官性能是根据其在织物手感风格中的 地位和作用，经过对特定人群进行调查和专家评审的办法来获得。采用手触摸和目 测的方法获得对织物的主鼹感性认识，并和大脑中已有的记忆比较，分析影响感官 评价方法的因素及手感特征与织物风格的关系，建立织物手感感官性能优劣的判定 与评价标准。在织物手感的研究中，存在着许多定义不很严格或者说具有模糊性的 概念，研究表明棉织物手感主观评定主要以柔软性、弹性、光滑性来评价织物手感 的好坏，具有较好的适应性。 同时，织物的不同物理力学性能导致不同的织物手感风格，采用k e s - f b 测试 系统，通过测量织物的物理力学量来评价织物的风格，分析织物的各个物理力学量 值对手感的影响，建立人工神经网络预测模型，提出了人工神经网络预测棉织物织 物手感的方法，用人工神经网络预测织物手感是依据k e s - f b 织物风格仪测试系统 测得1 8 个物理量，以b p 神经网络构建织物手感主、客观评价之间关系的预测模型 是可行的，一定程度上比较准确地预测出了织物手感。认为用人工神经网络预测棉 织物织物手感将优于其它传统的方法。 关键词：棉织物人工神经网络手感织物风格评定预测模型 棉织物手感评定的人工神经网络应用研究 r e s e a r c ho nc o t t o nf a b t i ch a n d l ed e t e r m i n a t i o n w i t ha r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k s a b s tr a c t f a b r i ch a n d l ei sar e p r e s e n t a t i v ec h a r a c t e ro f m a t e r i a l so rp r o d u c t sm a d eo f v a r i o u sf i b e r s ， a n di ti so b j e c t i v e ，w h i c hc a r lb eu s e dt oa s s e s st h ec o m p a t i b i l i t yb e t w e e nf a b r i c sa n d h u m a nb e i n g s ，t h a ti s ，s u b j e c t i v ej u d g m e n ti sr a n k e db ys e n s e i nr e c e n ty e a r s ，a r t i f i c i a l n e u r a ln e t w o r kn o to n l yd e v e l o p st o w a r d sc o m p r e h e n s i v e n e s s ，b u ta l s oh a sb e e nw i d e l y u s e di no t h e ra s p e c t s ，a l m o s tc o v e t i n ge v e r yf i e l d so ft h es o c i e t y i t sm a r k e ts c a l ei s r a p i d l ye x p o s i n g i nt h ep a p e rt h ea p p l i c a t i o no f a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k 0 1 1f a b r i ch a n d l e a s s e s s m e n ti si n v e s t i g a t e d t w e l v ek i n d so fb l e n d e da n dp u r ec o t t o nf a b r i c sa r ee m p l o y e da n dt e s t e dt os e t t l et h e p r o b l e mo fs e n s o r ye v a l u a t i o no fm o d e lr e c o g n i t i o na n dc o m p r e h e n s i v ej u d g m e n tf o r f a b r i c sh a n d l e t h es e n s o r yp r o p e r t yo ff a b r i c sh a n d l ei so b t a i n e db ys u r v e y i n ga m o n ga s p e c i a lc r o w da n de v a l u a t i o no fe x p e r t s t h es t a n d a r d so fe v a l u a t i o n0 i 1 f a b r i c sh a n d l e r a n ka r ee s t a b l i s h e db yc o m p a r i n gt h es u b j e c t i v er e c o g n i t i o no ff a b r i c su s i n gh a n da n d e y ew i mt h em e m o r ys t o r e di nb r a i na n da n a l y z i n gf a c m r sa f f e c t i n gs e n s o r ye v a l u a t i o n a n dt h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nh a n d l ef e e l i n ga n df a b r i cs t y l e i nt h ei n v e s t i g a t i o no f f a b r i c sh a n d l e t h e r ea i em a n yi n d i s t i n c t i v eo ro b s c u r ec o n c e p t i o n s 。t h es t u d ys h o w st h a t s o f t n e s s ，f l e x i b i l i t y , l u b r i c i t i e sa r ee f f e c t i v ew o r d si nd e s c r i b i n gt h eh a n d l ef e e l i n go f f a b r i c s d i f f e r e n tp h ) r s i c a lm e c h a n i c sp r o p e r t i e so f f a b r i c se n d o wv a r i o u sf a b r i c sh a n d l es t y l e b y e v a l u a t i n gt h es t y l eo ff a b r i c sw i t hk e s - f bm e a s u r i n gs y s t e ma n da n a l y z i n ge f f e c t so f e v e r yp h y s i c a lm e c h a n i c sf a c t o ro nf a b r i c sh a n d l e ，ap r e d i c t a b l ea r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k m o d e li sc o n s t r u c t e d a n dt h em e t h o do f p r e d i c t i n gh a n d l ef e e l i n go f c o t t o nf a b r i c si sp u t f o r w a r db ya r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k t h eo b j e c t i v ea s s e s s m e n to ff a b r i c sh a n d l ei sb a s e d o ne i g h t e e n p h y s i c a li n d e xo f k e s f b t h er e s u l t sp r o v et h a ti ti sf e a s i b l et oe s t a b l i s ha p r e d i c t i v em o d e lo ft h ec o n n e c t i o nb e t w e e nt h es u b j e c t i v ea s s e s s m e n ta n do b j e c t i v e a s s e s s m e mb ya r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ，a n dt h ea r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r kp r e d i c t a b l e m o d e lc a l le x a c t l yp r e d i c tt h ef a b r i ch a n d l et oac e r t a i nd e g r e e t h ea r t i f i c i a ln e u r a l n e t w o r ko v e r m a t c h e st r a d i t i o n a lm e t h o d si np r e d i c t i n gc o t t o nf a b r i ch a n d l e 棉织物手感评定的人工神经网络应用研究 c a oj i a n d a ( f i b e rs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ) s u p e r v i s e db yp r o f e s s o rc h e nr e n h a o a s s o c i a t ep r o f e s s o rc u iy i h u a k e y w o r d c o t t o nf a b r i c sa r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r kh a n d l e e v a l u a t i o no ff a b r i c s s t y l ep r e d i c t a b l em o d e l 棉织物手感评定的人工神经网络应用研究 8 v66 3 2 3 独创性声明 本人声明所里交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得云洼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：专童童 签字日期：雄夕月，厂日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解云姿王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特 授权云婆王些盍堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 签字日期：知啊r 年罗月，日 违 导师签名： 签字日期：乒卯r 年罗月日 喜 、此弋 人毅 是奈 ， 棉织物手感评定的人工神经网络应用研究 学位论文的主要创新点 一、棉织物手感定量化：通过设计织物手感主观评价的方法，使织 物手感的主观评定表现触感的刺激与感觉的反应，实现手感定量化、稳 定且有较高的评定精度； 2 棉织物手感模糊综合评价：用模糊数学分析、提炼专家的经验 和技术，构建棉织物手感主观模糊综合评价方法，棉织物手感主观评定 主要以柔软性、弹性、光滑性来评价织物手感的好坏，评判结果较好。 3 人工神经网络预测模型：采用人工神经网络对主观评定的手感 值及川端k e s f 系统测试的1 8 个物理力学量之间的关系建立预测模型， 建立人工神经网络预测棉织物手感风格的方法，在一定程度上比较准确 地预测出了织物手感风格。 第一章织物手感研究的历史回顾、现状以及发展 第一章织物手感研究的历史回顾、现状以及发展 织物( 纺织品) 的手感，概括地说是织物的表面特征与人接触织物时，作用于 人的感官所产生的效应，也称为触觉风格，包括手感柔韧，弹性好坏，是否挺括， 滑爽，厚实，丰满等。织物手感与产品的外观、服用舒适性等有较密切的关系。 消费者往往根据织物的手感来衡量织物的优劣，是纺织品实物质量的一个重要 组成部分，是影响销售的重要因素。织物的手感涉及面相当广，从原料种类的选择， 到纱线和织物的构造，以及后整理，每一个环节都会对织物的最终手感风格效果带 来影响。织物手感风格对于服装设计师、服装设计生产、面料设计与加工以及指导 消费者合理选择面料和服装有重要的作用。 织物手感风格涉及四个方面，它与其自身力学性能之间的关系、与织物组织结 构参数之间的关系、织物手感风格的评价、预测理论体系的建立、织物手感测试仪 器的研发是织物手感风格研究的四个大的方面。 图1 - 1 织物手感风格的基本情况 1 1织物手感风格的基本概念 1 1 1 织物手感的定义 织物的质感，概括地说是织物所固有的物理机械性能作用于人的感官所产生的 多指标的、综合的反应，中国一般称为实物质量。普遍的观剧1 】嘲认为： 织物手 第一章织物手感研究的历史回顾、现状以及发展 感可以分为两类，第一为触觉风格，是通过人体的皮肤感官的触觉来反映织物的内 在性能，小应力下织物的拉伸、弯曲、剪切、压缩性能与表面摩擦是其重要组成部 分。引起的感觉如柔韧，弹性好坏，有无身骨，是否挺括，滑爽，厚实，丰满等， 这与织物在穿着服用中身体对皮肤的感觉是一致的。通常把通过人的皮肤或手触摸 去判断的面料性能称为手感( h a n d l e ) 。第二为视觉风格，包括外观和光泽等。由于 织物的触觉风格和视觉风格都是织物的物理性能作用于人的不同感官的结果，因此 二者又统称为广义风格，在国内的学术界，触觉风格也常常被称为织物风格。织物 风格是一种综合的感觉效果，即织物对人体感觉的刺激。它包括手感、外观、光泽、 声音和舒适等方面，是触觉、视觉和听觉的综合效果。它是纺织品实物质量的一个 重要组成部分，是影响销售的重要因素，也是科学技术发展所追求的目标之一。 涉及织物手感的因素很多，诸如，刚硬、柔软、丰满、粗糙、光滑、板结、活 络、呆滞以及滑糯、滑爽等等，这些均直接关系到成衣的外貌和服用舒适性，在一 定程度上也影响到内在质量，对服装的使用价值比较重要。一般情况下，手感风格 的评定涉及因素较广。受主观的心理爱好，流行变化，风土习惯，气候环境等多种 因素的影响，难以确定评定方法和标准。尤其是，当今生产高速化，织物品种性能 风格多样化年代，如何保证产品的优良风格更为各方面所重视。 为改变传统手摸口述的织物风格评定，以科学仪器测定织物风格，客观地从数 值来反映织物风格以取代主观风格的评定已成为必然趋势。 1 1 2 织物手感的分类 对织物风格的研究目前主要有两种分类方法 其一是按感官分类，如图1 2 所示。 厂一触觉风格( 手感)厂形感( 如悬垂性) l 视觉风格( 美感)光感( 如极光、银光、彩光) 风格服用风格( 舒适感) l 像感( 如绉效应) l听觉风格( 如丝鸣) l 嗅觉风格( 如香味) 图1 - - 2 织物风格分类图 触觉风格( 手感) ，前人己经对织物手感的分类研究进行过不少的研究和说明， 如日本的松尾达树例，小林茂雄1 4 到，川端季雄【4 3 增，但他们的分类方法各不相同。 川端法把织物手感分为三个层次： 力学指标：是利用k e s f 手感仪对织物测试获得的拉伸、剪切、弯曲、压缩、 第一章织物手感研究的历史回顾、现状以及发展 摩擦、表面性能、厚度和重量的1 6 个力学参数。 基本手感值：以川端为首的日本织物手感评价和标准化委员会对各种手感 特征感觉进行了统一定义，制定了若干基本手感值，包括硬挺度、滑糯度、 爽脆度、蓬松度、丰满度、柔软度等。将基本手感值的每一项分为0 1 0 共 1 1 个级别，称为基本手感值，记作h v ( h a n dv a l u e ) 。 综合手感值：是对织物品质总的感觉评价。以川端为首的日本织物手感评 价和标准化委员会将综合手感值分为0 - 5 共6 个级别，称为综合手感值，记 作t h v ( t o t a lh a n dv a l u e ) 。 视感风格( 美感) ，主要有形感、光感和像感。形感是织物在一定条件下形成的 线条和造型对人的视觉刺激而产生的主观感觉，与织物的结构和力学性能关系密 切，又指一般所说的造型能力。如：对称性、悬垂性、线条流畅性、有无死褶等。 光感是指由织物的光泽引起的一种主观感觉，它织物的材料、结构关系密切，如： 极光、银光、彩光、暗光等现象。像感是指织物表面形成的一种视觉效果，包括颜 色、图形和表面纹理。但是，由于颜色和图形与织物本身无内在联系，因此，像感 一般是指织物表面的纹理，常用细腻、粗犷、绉感等词汇来描述。 服用风格( 舒适感) ；是指织物在制成服装后，在人体周围形成的热湿状态给人 的主观感觉，如感觉到的保暖、闷热、凉爽、粘贴、爽脆、激冷、刺痒、刺扎等感 觉。织物风格同时包括听觉风格和嗅觉风格。 综上所述，这几种对织物手感分类的提法都基于以下几点：手感值有复合形式 与单项形式两种表达方式。单项手感值是根据手感特征及主观评价的客观分类区分 为硬挺度、爽脆度、滑糯度、丰满度、蓬松度、柔软度、丝鸣度、悬垂度等单项手 感值。手感值的最终依据是由主观认识及由历史形成的偏好性决定的，因为受流行 趋势、风俗习惯、地域环境及环境条件( 温湿度等) 等而大不相同，所以客观评定必 须考虑这些因素，并且不会一成不变。 其二是从实用或研究角度分类： ( 1 ) 价值风格，反映消费者的风格要求； ( 2 ) 特性风格，适用于科学研究，主要分为：一是基本风格，表示面料某一方 面基本性能或风格的指标，如硬挺度、丰满度、滑爽度、飘逸性等；二是综合风格， 表示织物手感性能的总体程度，如毛型、棉型、麻型、丝型等。 本文中研究织物的手感，是在测定织物的各项物理性能指标的基础上，然后分 析并确定织物的手感特性，即重点研究触觉风格内容。 第一章织物手感研究的历史回顾、现状以及发展 1 2 织物手感风格与自身力学性能之间关系的研究 自1 9 2 6 年英国人b i n n s 首次提出织物风格的研究问题以来，至今已有7 0 余年 的历史【2 】。1 9 3 0 年，p e r i c e 提出织物风格可以测量的思想 3 1 ，首次使用悬臂梁方法 测量织物的弯曲长度与弯曲刚度，并用来表征织物的风格，从此拉开了织物力学性 能与风格关系研究的序幕。澳大利亚人p e r i c e 认为织物硬挺性是影响织物风格的主 要因素，把织物抽象成悬臂梁【3 ”】，基于此，提出了弯曲长度、柔性刚度、弯曲模 量等力学指标，并结合织物的厚度对织物的手感和悬垂进行了客观评价。 进入到上个世纪五十年代，美国材料测试学会给出了决定织物风格的8 个要素 【5 】：刚柔性、压缩性、拉伸性、回弹性、密度、凹凸性、摩擦性、冷暖性，美国人 h o 何- m a n 又列举了1 3 项织物风格物理因素，其中包括：硬挺度、柔曲性、活泼性、 重量、松紧度、压缩性与厚度、蜡状感、摩擦性、温暖感、悬垂性、平滑度与光泽 度、覆盖能力、外观保持性与回弹。并发现织物风格在很大程度上受三方面因素的 左右，即：初始模量；由于负荷和伸长增强而导致的刚性变化；消除负荷时的回复 性1 2 】【6 】。 上个世纪六十年代，b r a n d ，h o f f m a n 以及小林等，对织物风格进行了大量的 研究，并给出了织物风格感官评定用语【7 】i 唰。 上个世纪七十年代，织物风格研究在日本国有了飞跃的进展。这期间小林发表 系列文章阐述了织物物理力学性能与风格的关系，并尝试使用因子分析方法进行分 析嘲。松尾则对织物风格从机理、定义、分类、感官评定方法、相关力学性能及其 测试等都进行了系统的研究，首次提出将织物风格分为综合风格、基本风格以及基 本力学量这样三个层次进行研究咧。认为与织物基本变形形式对应的力学特性有7 个，即伸长变形特性，弯曲变形特性，剪切变形特性，压缩变形特性，表面摩擦特 性，厚度和重量。与这些特性相关的基本风格包括1 3 个因素：重量、厚度、弯曲 刚度、弯曲回复性、压缩刚度、压缩回复性、拉伸刚度、拉伸回复往、斜向拉伸刚 度、滑移难易度，凹凸性、光滑感或粘滞感的强弱、表面毛羽的状态。为了对力学 性能进行测定，松尾还同时开发出一套织物风格测量系统，在实现风格评定的仪器 化方面做出了开创性贡献。 1 9 7 2 年，以川端为首的日本织物风格测量与标准化委员会成立。进一步全面 推动和发展了织物风格的研究工作n 0 1 【1 ”。川端等首先开发成功了男子西服面料风格 的客观评定系统，用多元逐次回归方法提出了物理力学测定值与感官评定结果之间 的经验关系式，并用综合风格值t h v 表现织物的风格，认为男子秋冬季西服面料 为硬挺度、光滑度、丰满度3 项基本风格，男子夏季西服面料为硬挺度、挺爽度、 丰满度和弯曲刚度4 项基本风格。 第一章织物手感研究的历史回顾、现状以及发展 川端的k e s ( k a w a b a t a s e v a l u a t i o n s y s t e m ) 系统是以织物在多种典型力 学状态下的微变为为基础，并视织物为一标准的板材，共选择5 种典型力学状态： 拉伸、剪切、压缩、弯曲与表面切向阻抗，从中归纳出1 5 种物理指标：线性度l t 、 拉伸功v 丌、功弹性回复率r t 、压缩功w c 、压缩回弹功r c 、压缩线性度l c 、 表观厚度t o 、剪切平均滞后矩2 h g 、2 h g 5 、剪切刚度g 、弯曲( 平均) 滞后矩 2 h b 、平均弯曲刚度b 、平均摩擦系数m i u 、摩擦系数平均偏差m m d 、表面粗糙 度s m d ，另加上一个典型的物理量单位面积重量w ，作为刻画基本风格的物 理量【1 2 】。 从测出这1 6 个指标经专家评议建立起二个关系式来对织物风格进行评价。 ( 1 ) 基本风格值与织物各物理特性值之间的关系 各基本风格值和织物各物理特性值之间的关系都可以用同样的数学形式来表 达，即： 一 y = c q + 【cf ( x ，一x 一) 盯f 】 - l l ( i = 1 ，2 ，1 6 )( 卜1 ) 式中：y j ：基本风格值( j = l ，2 ，k ，为基本风格的序号) ： c o j 、c 常数项： x ；：测出的织物物理指标值，共1 6 项； 。、盯。：标准试样的物理特性平均值和标准偏差，均以常数形式出现。 ( 2 ) 。总风格值与基本风格值之间关系 总风格值( t h v ) 与基本风格值( y 。) 之间关系的数学表达式是： 丁h y = z 。+ y z ( j = l ，2 ，k ，) ( 1 2 ) 石。 刁= z j i ( j ，一巧) 巳i + 乙2 ( _ y 卜孑) 盯，2 ( 卜3 ) 式中：z 。、z 。z j = ! ：对既定用途的衣料的常系数； f 、开：标准试样基本风格值的平均值及其基本风格值平方的平 均值，对既定用途的衣料而言是常数： 盯儿、口j 2 标准试样基本风格值的标准偏差和基本风格值平方的 标准偏差，对既定用途的衣料的而言是常数； 不同织物所用的基本风格公式中的c q 、c i j 、盯i 及综合风格t h v 与基本织物风 格值y 之间的多元线性回归方程式中的z o 、z j l 、每、o j l 、盯j 2 数量均不同“3 。 上个世纪八十年代后，织物风格研究逐渐国际化，e l 本与澳大利亚多次联合召 开织物风格客观评定科学讨论会。川端等开发了女用面料的织物风格评定法，提出 妇女用中厚衣料有硬挺度、光滑度、丰满度、柔软度4 项基本风格，妇女外衣用衣 料有硬挺度、弯曲刚度、挺爽度、丰满度、丝鸣度5 项基本风格和弹性柔软度1 项 第一章织物手感研究的历史回顾、现状以及发展 准基本风格【1 5 】【16 】。p o s t l e 等在澳大利亚联邦科学与工业研究组织开发出f a s t ( f a b r i ca s s u r a n c eb ys i m p l et e s t i n g ) 测试系统，可用于织物外观、手感和机械性 能的简便测试与快速评定f 1 7 0 8 o 与此同时，国内也开始了这方面的工作，上海纺织科学研究院开发成功 s y g 5 5 0 1 ( 即y g 8 2 1 ) 型织物风格仪，严灏景等人【1 9 】【2 0 】的研究使国内的织物风格研 究达到一个高峰。当时，纺织工业部还制定了部颁标准织物风格试验方法f j 5 5 2 1 7 8 5 ，以此来协调并推动了国内的织物风格测试和评定工作。 上世纪九十年代以来，川端、丹羽等 2 1 】圈对八十年代开发的女用外衣面料风格 评定系统进行了修正研究，1 9 9 2 年提出女用外衣面料按照服装款式大类进行风格 评定，并据此开发了女用面料的风格评定法k n 3 0 3 ，1 9 9 6 年又进一步提出k n 3 0 5 。 同时，其它国家的风格研究工作也方兴未艾。r a h e e l 等提出用模糊评定技术计算 织物的风格值，松尾等提出使用织物手感数据库的概念。胡金莲用多重回归推导出 预测硬挺度、光滑度、柔软度和丰满度的公式，并给出了心理物理学的说明。 s u n d a r a m 将织物的基本物理力学性能与三维服装的织物可缝性联系起来进行研 究，发现织物的客观物理性能与其所制成服装受人主观喜爱之间存在着高度相关， 织物客观物理性能对其主观受喜爱程度具有很大的预测力闭 4 0 4 1 】。 1 3 织物手感风格与织物组织结构参数之间关系的研究 织物结构参数l z 3 j 一般集中在纱线线密度、纱线捻度、织物组织、经纬密度、平 方米重、厚度等；对不同织物之间手感风格的分析一般集中在丝织物、棉织物、大 豆蛋白纤维织物、麻织物、毛织物、化纤织物等等。这方面的研究主要集中在运用 模糊数学、多元统计、聚类理论以及神经网络分析等数学手段对织物组织结构参数 和织物手感风格的关系，不同织物之间手感性能的差异、织物手感风格的改善等诸 多内容进行分析、统计，得到必要的结论，并因此把手感风格理论应用于服装加工 领域等等。 蒋慧钧【2 4 】以k e s 数据为基础来分析典型真丝绸的手感的基本特征：在微应力 状态下的抗应变能力中，交织数多的高一些，交织数少的低一些，在同样交织数的 情况下，使用高捻纱的比无捻纱的要低一些，但差异不大；拉伸功w t 差别比较明 显，使用高捻绉纱的织物，明显比无捻织物高，其中经纬向都使用绉纱的最高，交 织数愈高，拉伸功愈大。素绉缎虽然交织数少，但因使用绉纱，、 r r 值比普通织物 高些，即在接受拉伸变形时的阻抗高。拉伸功恢复率r t 的差别表明绉类织物的拉 伸恢复能力低于普通织物，经纬线都使用绉纱的最低：弯曲与剪切特性中，真丝绸 的弯曲刚度b 和滞后弯矩2 h b 都比较低，特别是2 h b ，这是真丝绸和其他织物间 第一章织物手感研究的历史回顾、现状以及发展 差别最大的地方，其中绉绸类织物的b 值最低，这和这类织物的二维紧度普遍不高， 及长丝纱加捻后模量减少的规律吻合；织物剪切刚度g 方面，交织点数对它虽有一 些影响，但并不显著；表征压缩时应力与应变之间是否有线性特征的压缩线性度指 标l t 表明，不同真丝绸之间的压缩剐性有明显的差别。 李庆等【2 5 】通过模糊数学以及多元统计的方法。对1 8 块不同经纬密度、平方米 重量、紧度及不同织物组织的涤纶仿麻织物，在k e s 织物风格仪上所测得的数据 进行分析表明：整个聚类过程，按k e s 织物风格仪所测试的特征指标值进行分类 还是较能体现织物由厚到薄的规律。说明织物的手感风格与平方米重的关系是十分 密切的。而平方米重量与纤维原料、纱支、后整理等因素有密切关系，这些因素的 不同组合将导致织物手感风格的差异。用主成份分析法得出中厚型涤纶仿麻织物的 风格特征可以依次描述为“硬挺度”、“丰满度”和“爽糙度”。刘侃口6 】用模糊聚类 分析法对服装面料的缝制加工性能进行综合评价，罗纪华等用模糊综合评定的方 法，对比评定各种整理后苎麻织物服用性能的优劣j 。为了对影响面料手感性能的 有关因素之间的量化关系的研究国内外许多研究者睇7 l 通过对多种类型的面料的试 验数据进行统计回归，建立起面料的物理机械性能、基本风格和总风格、舒适性、 服装可加工性、服装造型性等方面大量的数学模型【10 】【2 1 】 2 8 - 3 0 【3 5 1 。 梅兴波【3 1 】等用b p 人工神经网络技术研究织物拉伸性能，以纤维性质、纱线结 构等作为输入参数和织物拉伸性能作为输出参数，建立纱线力学性能、织物结构参 数与织物拉伸性能关系的神经网络方法，模拟织物拉伸曲线的方法。通过人工神经 网络模型模拟出在不同的纤维、纱线和织物参数下织物的拉伸曲线，看它是否与已 知的理论和常识相一致；同时，针对先前未参与模型训练的织物进行预测，看织物 的断裂强度与断裂伸长率预测值是否与其实际值相一致。 1 4 织物手感风格评价、预测体系的建立 织物手感风格的评价、预测体系大致可分为主观评价法、客观评价法和主一客 观结合的评价法。纵观前人的研究，一种最原始、最基本的方法是通过视觉和触觉 来评价面料的优劣，但主观评价的结果往往因人、因地而异，重现性差。为了找到 统一的定量化评价面料手感的标准，科研工作者作了大量的研究工作。目前较成功 的、也是有代表性的物理力学量测试系统是k e s f 系统和f a s t 系统。而面料的物理 力学性能是评价面料手感的基本依据。因此许多研究者根据这两系统实测或其他方 法得到的面料本身的物理力学性能通过不同的方法实现对面料手感风格的评价、预 测或对面料进行鉴别等等。 第一章织物手感研究的历史回顾、现状以及发展 1 4 。1 主观评价法 这种方法是以人的感官作为评价工具，以人的感觉来评定判断织物手感风格优 劣的一种最原始、最基本的方法。因此，又称感官评定法。事实上，由于人们正是 凭籍触觉和视觉来感知成衣前织物的穿着舒适性，这种主观判定是重要的，也是最 自然的手感风格评价方法。其评定步骤为：首先选定一定数量有经验的检验人员， 并分成若干小组。其次，由这些检验人员分别对试样进行感官鉴定。然后，根据个 人的主观判定进行评分、排序或得出判断描述。最后，将结果进行统计分析，并得 出统计结论。但是，主观评定方法无法排除主观任意性，缺乏科学的定量描述，往 往受到试样选择、评定环境、检验人员素质、评定方法以及风格用语标准化等因素 的影响。 1 4 2 客观评价法 织物的不同物理力学性能导致了不同的织物手感风格，织物的物理力学性能是 评定织物手感的最客观、最根本的依据。因此，许多研究者都试图采用测试仪器， 通过客观测得反映织物物理力学性能的某些特征量，来作为风格在某方面的量度。 这就是所谓客观评定织物手感风格方法的基本出发点，这种方法亦被称为风格计量 法。 “风格计量”这一概念是由v a u g h n 于1 9 7 5 年提出的。但早在1 9 3 0 年，p r i c e 。o 就利用悬臂梁法，试验以弯曲长度和弯曲刚度作为织物风格的量度，其它还有心形 法“，挠度法m 1 等。t a y l o r 提出利用声波引起织物振动弯曲的频率来量度织物的柔 软性。这些方法的不足是仅仅依赖单一指标来反映织物的手感风格，故而显得欠缺 与粗糙。因此，许多研究者认为织物手感风格不可能用任何单一的物理力学量来完 整准确地描述出来。 1 9 7 2 年，松尾【9 j 首先明确提出了织物手感风格的构成层次，即织物基本物理力 学量基本手感值- 综合风格，他利用力学分析的方法证明所谓织物基本物理力学量 是指用以描述织物所有基本变形的参量及其它物理量，即拉伸、压缩、弯曲、剪切、 表面摩擦、重量及厚度等。后来，这些设想完整地反映在川端的风格评定方法中。 松尾型( t e 系列) 、川端型( k e s f 系列) 织物多种物理力学性能测试仪是织物风格客 观评定发展史上的代表作，它们把织物风格的计量工作推向了一个新台阶 1 0 - 1 1 。但 这些仪器价格昂贵，所测指标较多。为此，澳大利亚联邦科学与工业研究组织 1 7 - 1 8 1 推出了f a s t 织物物理力学性能测试仪。 采用计量的方法，分析织物的物理力学性能参量，虽然有可能定量描述织物手 感风格，但至今尚未建立起一种普遍认可的科学合理的方法，以根据所测物理力学 第一章织物手感研究的历史回顾、现状以及发展 量能反映出织物手感的差异。 1 4 3 主一客观评价法 这是目前织物手感风格研究中采用最多的评定法。其基本思想是把仪器测量的 物理力学量与人的感官评定联系起来，找出织物的物理力学量与感官评定量之间的 关系式，从而由可测的织物客观性能推算出定量化的手感风格值。在这个关键的问 题上，国内外的许多学者进行了长期的种种探索和尝试。 根据物理力学量与感官评定结果对应关系的分析方法不同，主一客观评价法主 要可分为心理物理学法、统计数学法、模糊数学法、灰色系统法、人工神经两络技 术等几种类型。 1 ) 心理物理学法 心理物理学是研究刺激和感觉之间联系的科学。这类方法以心理物理学为基 础，有许多学者试图通过心理物理学的方法来寻求织物物理力学性能与手感风格之 间的关系，模拟感官评定过程，推导织物风格与织物物理力学量对感官刺激量之间 的关系式。 客观刺激与主观感觉之间存在如下关系。”： r l = 二l l l ( 卜4 ) 口ij ) 耐 式中：r 。：感觉量； i ：基本力学性能的类别： 口：差别阀值( 一具有心理学意义的特定常数) ： s 。：基本力学性能测量值； s 0 i ：基本力学性能测量值的基本值，常数。 当r = 0 时，s i = s 。t 。 并且认为客观刺激与主观感觉之间的关系式，可在( 1 6 ) 式的基础上，更进一 步研究手感值h 为： 4 h = s i r l + s 2 r 2 + s 3 r 3 + 墨丘- - y s , r , ( 1 - 5 ) 扛l 式中：i ：基本力学性能的类别。 r 。：感觉量； s 。：基本力学性能测量值。 这些经验公式对于用心理学的方法评价织物的手感是有着积极推动意义的。在 心理物理学中研究物理量与感觉量作用关系的，主要有w e b e r 法则、f e c h n e r 法则 第一章织物手感研究的历史回顾、现状以及发展 和s t e v e n s 法则等。而在这些著名法则的实际应用上，其适用性是很有限的。因它 们在单纯的刺激时是适用的，面对复杂的刺激就难以胜任了。所以，心理物理学方 法在手感方面应用只能达到渐近的程度。 研究触感的刺激与感觉的反应。属心理漉变学范畴。感觉具有流变学性质感 觉与知觉之间由于存在识别阀。即具有弹性体、粘流体和粘弹体性质。这种程度上 的差异是因人而异的，也就是专业人员、熟练人员和普通消费者之间的差别的缘故。 s c o t tb l a i r 等指出，粘流体和弹性体可视作对称的流变体性质处理。纤维材料的 手感是既具有弹性又有粘性的近似粘弹体对象以致粘流体和弹性体的处理方法均 不适用。心理物理学方法应用在手感检测上的研究报告甚少。其原因是：心理 物理学的f e c h n e r 的对数法则和s t e v e n s 的指数法则，其刺激阀值和识别阀值原本 只适用于单纯的刺激和感觉反应，而织物手感的感觉量属单纯刺激的甚少。例如挺 爽性、滑爽感等都是复合感觉量。手感的刺激来自构成织物的纤维原料、纱线结 构、织物组织规格和染整加工诸因素，即由系统的变化形成的结果。从心理物理 学实验看来，有感觉心理学和实验心理学的区别。手感的感官法评价过程中，涉及 由触感到知觉和认识的问题，而知觉现象则是心理学方面的事。“。 2 ) 统计数学方法 这类方法的特点是利用统计数学的各种方法，通过寻找或建立织物物理力学量 与手感风格感官评定结果之间的关系来评定织物手感。这类方法中有秩相关系数 法、多元因子分析法和多元回归分析法等变量解析法。 秩相关系数法 这种方法用于织物风格研究始于4 0 年代，d r e b y 当时利用织物挠曲性能测试 仪、织物摩擦性能测试仪及压缩仪测得织物的三种力学性能指标，然后用秩相关法 建立了这些指标与感官评定结果之间的联系。秩相关分析方法一般选用肯德尔r - 6 秩相关( k e n d a l l st a n - b ) 分析法和颠皮尔曼秩相关( s p e a r m a n sr h o ) 分析法。 肯德尔r - 6 秩相关协同系数w ： l ，口 n 萨习( i - 6 ) s = y 瓴一7 ) 2 ( 1 7 ) 式中：s ：某种性能指标总秩位数t 。对各种织物的平均秩位数t 之差的平方和； t ；：总秩位数； t ：平均秩位数； m ：性能指标数； n ：织物试样数。 第一章织物手感研究的历史回顾、现状以及发展 相关协同系数w 的值在0 1 之间。w = i ，表示各性能指标之间的结果完全一致； w = o ，表示结果完全不一致。1 ，说明性能指标结果不完全一致，造成这种情况 的原因，一方面，可能是由于性能指标之间的随机偏差，另一方面，也可能是它们 之间存在着系统偏差，所以应该对相关协同系数进行统计检验。 多元因子分析法 通过建立感官评定结果与织物物理力学量之间的联系，来寻找和确定织物基本 风格特征。自h o w o r t h 首先在风格研究中导入因子分析法以来，已有很多这方面的 研究发表。多元因子分析方法，其原理是将有密切相关的多个实测变量转换为少数 几个互相独立的综合指标的多元统计分析方法，使多元问题降维，简化观测系统， 降低问题分析的复杂性。另一方面，因子分析可对原始变量进行分门别类的综合评 价，也可对测试样品分类。为了分析更加容易，可以通过正交旋转或者斜交旋转变 换，使公因子负荷系数向更大( 向1 ) 或更小( 向o ) 方向变化，因子分析的基本原则是 保证降维后的综合指标包含的原始信息量的相对损失较小。 多元因子分析方法在织物手感评价中的应用也不鲜见。董侠等0 7 “1 通过f a s t 仪 测试织物的基本性能，使用因子分析方法分析了测试指标，针对军服织物的特殊要 求，得出军服织物评价系统的评价指标：厚重度因子、拉伸弹性因子、硬挺度因子、 蓬松度因子、湿膨胀因子、缩水率因子和折皱回复弹性，这7 个因子可以作为军服 织物的评价系统的基本评价指标。小林啪3 用因子分析法对风格的感官评定与物理量 之间的关系进行了讨论。文献啪聃3 采用因子分析方法，结果表明k e s f b 系列手感 仅所测量的1 6 种织物性能指标，反应织物的八种不同基本手感值特征。 多元回归分析法 多元回归分析法就是一种从事物变化的因果关系出发进行的数理统计方法，把 表征目标的指标作为因变量，影响因素作为自变量，运用多元回归分析来定量地研 究因变量和自变量之间的近似关系的数学模型即回归方程式，然后根据回归方程式 计算所要求的因变量。多元回归法的优点是，当因变量与自变量是简单的线性关系 时精度较高，而且计算速度快，能得到因变量与其相关参数自变量的亲疏关系，可 作各因素影响大小的分析之用。国内外许多研究者“”。”。”1 通过对多种类型的面料 的试验数据进行统计回归，建立起大量的预测面料的物理机械性能、基本风格和总 风格、舒适性、服装可加工性、服装造型性等方面的数学模型。 多元回归法常为人们采用，其中最具代表性的当属川端的研究成果“”。川端 等把风格研究分为基本物理力学量、基本风格值、综合风格值三个层次，在5 0 0 种 织物中排除一些类似的产品，精选出2 0 0 种织物，由专家感官评出基本风格值h v 和综合风格值t h v 。同时用k e s 测试系统，逐一测量各种织物的基本物理力学量， 然后用多元回归方法，建立多元线性回归转换方程。对于给定的未知纺织品，只要 第一章织物手感研究的历史回顾、现状以及发展 用k e s 系统测出织物的1 6 项物理力学特征值，代入转换方程，即可计算出该织物 的h v 和t h v 。 用回归分析方法所建立的因果关系模型不仅能够用于评价和预测，而且还能够 用来解释系统内部运行的原因和各个因素之间的关系，对长期评价和预测来说是一 种有效的方法。但要求样本容量大，数据呈正态分布，要求特性参数x 。、托、 之间无相关，需要消除多元共线性问题。但由于织物手感的评价和预测问题十分复 杂，各因素间存在非线性关系以及多个影响因素的存在，它的求解精度较低。 有学者根据川端公布的数据资料对k e s f 的1 6 个物理力学量是否相互独立， 相关性如何进行了研究，认为有多个物理力学量有不同程度的相关性( 相关系数较 高) ，对多种基本风格也有不同程度的相关性。特别是“光滑度”与“丰满度”、“光 滑度”与“柔软度”之间相关系数高达0 8 - 0 9 以上，这就使我们有理由怀疑它们 是否反映了两种不同的基本风格特征。 3 ) 模糊数学法 织物手感是十分复杂和抽象的概念，许多需要处理的信息往往具有模糊性，同 时一个被预测的对象常涉及许多因素，它们之间的关系也往往是一种模糊关系。即 系统的输入变量与系统的输出变量之间的对应关系是模糊的。对于一个复杂的系 统，当人们难以了解它们内部机理，也无法建立起输入变量与输出变量之间明确的 数学表