王 軍， 李曉久， 潘 力， 姚 彤， 于佐君

(1. 天津工業(yè)大學(xué) 藝術(shù)與服裝學(xué)院， 天津 300387； 2. 大連工業(yè)大學(xué) 服裝學(xué)院， 遼寧 大連 116034)

人體腰臀部的體型特征及分類研究是下裝結(jié)構(gòu)設(shè)計、舒適合體性研究及褲裝版型優(yōu)化的重要基礎(chǔ)。近年來，已有文獻(xiàn)對不同區(qū)域、不同年齡人群采樣，研究了人體腰臀部的體型特征、分類及識別方法。

人體體型特征及分類研究中，體型分類指標(biāo)的確定是體型細(xì)分的關(guān)鍵。目前已有研究中，腰臀部體型分類指標(biāo)主要以圍度差、圍度比、高度圍度比等較為多見：黃英等[1]以腰臀差作為體型分類標(biāo)準(zhǔn)，研究了華東地區(qū)成年女性的下體體型分類；邵獻(xiàn)偉等[2]以臀腰差、臀腰比和腰高臀圍比3個指標(biāo)，對中原地區(qū)成年男子下體體型進(jìn)行分類；張中啟[3]以腰高腰圍比、臀腰差2個指標(biāo)作為分類項目，將中西部地區(qū)男大學(xué)生分為5類；金娟鳳等[4-5]以臀高、臀圍、臀厚、臀凸、橫矢徑比、上襠長等作為臀部典型指標(biāo)，將女大學(xué)生臀部體型細(xì)分為5類，并引入概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建體型識別模型。部分研究者還通過主成分分析法，探索影響腰臀部形態(tài)的特征指標(biāo)，并應(yīng)用聚類分析進(jìn)行體型分類、判別。叢杉等[6]應(yīng)用主成分分析法提出了影響臀部體型的臀部形態(tài)、腰部形態(tài)及豐滿因子3大因子，并對上海地區(qū)女大學(xué)生的下體體型進(jìn)行分類與判別；Song等[7-8]通過主成分分析，選取腰部輪廓、臀部輪廓、臀凸、腹凸等作為特征指標(biāo)，將美國國家號型系列(SizeUSA)中18～35歲女性腰臀部形態(tài)分為曲線、斜線與直線3類，并進(jìn)一步研究了褲裝樣板自動定制與合體性判別方法。

此外，還有研究者從其他角度研究了人體腰臀部體型及其應(yīng)用：張秀等[9]研究了青年女性襠底高特征，分析了襠底高與腰高、身高的關(guān)系，并應(yīng)用K-Means聚類分析將研究對象分為4類；Alexander等[10]研究了美國國家號型系列中體型肥胖女性臀部形態(tài)與尺寸變化對服裝銷售的影響；陳明艷等[11]研究女性腰腹臀特體體型，依據(jù)圍度差、寬度差和厚度差劃分特體體型，提出了針對不同類別特體的褲裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。受地理位置、生活習(xí)慣的影響，不同地區(qū)、不同年齡的人體形態(tài)、尺寸具有較大差異。本文選擇我國東北地區(qū)18～25歲青年女性作為研究對象，提取腰臀部主要尺寸，分析腰臀部體型基本特征，應(yīng)用主成分因子分析探索體型特征因子與變量，并用兩步聚類法進(jìn)行體型分類研究。

1 測量實驗及變量確定

實驗采用VITUS三維人體掃描儀進(jìn)行人體測量，應(yīng)用Anthroscan軟件提取各部位尺寸數(shù)據(jù)；采用馬丁測量尺等工具測量身高、體重、圍度等數(shù)據(jù)，用于對三維人體掃描儀測量數(shù)據(jù)的補(bǔ)充和修正。實驗樣本選擇籍貫為東北地區(qū)，且長期在東北地區(qū)生長的 18～25 歲女性，共測量466個樣本，其中：遼寧籍貫被測者占比最大，為79.8%；在校大學(xué)生比例為73.2%。實驗測量提取了身高、體重、腰圍高、臀圍高等22個人體數(shù)據(jù),通過計算得到身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、腰圍到臀圍高、腰橫矢徑比等15個變量。選取21個變量用于腰臀部體型特征分析，結(jié)果如表1所示。

表1 腰臀部體型變量表Tab.1 Waist hip somatotype variables

2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

通過SPSS軟件對體型變量進(jìn)行描述統(tǒng)計并分析，查找并處理異常數(shù)據(jù)。針對數(shù)據(jù)異常樣本，需查看分析原始三維人體掃描文件，綜合判斷數(shù)據(jù)的有效性。經(jīng)查看分析可知，三維掃描時人體手臂與身體距離過小會造成腰圍、腹圍、腰寬、腹寬等數(shù)據(jù)的提取錯誤，其中部分?jǐn)?shù)據(jù)可重新提取或用手工測量數(shù)據(jù)替代，對于不能重新提取或替代的數(shù)據(jù)則標(biāo)記為缺失或剔除。經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理后，最終確定有效樣本量為401個。

3 腰臀部體型基本特征分析

3.1 腰臀部體型變量描述統(tǒng)計分析

東北地區(qū)青年女性腰臀部體型變量描述統(tǒng)計如表2所示。

表2 東北地區(qū)青年女性腰臀部變量描述統(tǒng)計

3.2 腰臀部體型特征比較分析

東北地區(qū)青年女性(18～25歲，樣本1)與上海地區(qū)女大學(xué)生[6](18～22歲，樣本2)、華東地區(qū)成年女性[1](25～55歲，樣本3)腰臀部數(shù)據(jù)平均值比較結(jié)果如表3所示。

表3 女子腰臀部體型數(shù)據(jù)均值比較

由表3可見：與上海地區(qū)女大學(xué)生相比，東北地區(qū)青年女性腰腹部圍度與寬度較小，腰厚略大，臀部圍度、寬度及厚度均較大，總襠長較大；與華東地區(qū)成年女性相比，東北地區(qū)青年女性腰臀部圍度、寬度、厚度及總襠長均較小。說明不同地區(qū)、年齡女性腰臀部體型存在較明顯差異。

表4示出東北地區(qū)青年女性和美國號型系列18～35歲女性[7]BMI指數(shù)、腰圍、臀圍3個變量的百分位數(shù)值。百分位數(shù)是指將觀測量值從小到大依次排列后，對應(yīng)的1%～100%不同百分位的觀測量值，最常用的為5%、50%、95%的3種百分位數(shù)。通過比較不同地區(qū)人體測量數(shù)據(jù)的百分位數(shù)值，可更具體地看出數(shù)據(jù)間的差異。表中樣本1和樣本4分別表示東北地區(qū)18～25歲青年女性和美國18～35歲女性?？梢?，美國女性樣本3個變量的百分位數(shù)值均明顯大于我國東北地區(qū)青年女性，2組樣本的腰臀部體型特征差異顯著。

表4 東北地區(qū)女青年與美國成年女性變量百分位數(shù)值Tab.4 Percentile value of female youth of Northeast China and female adults of Size USA

4 主成分因子分析

應(yīng)用SPSS軟件對實驗樣本進(jìn)行主成分因子分析，探索影響腰臀部體型特征的主要因子。由各成分的方差貢獻(xiàn)率和累計貢獻(xiàn)率可知，其中前5個主成分的特征根均大于1，累計方差貢獻(xiàn)率為89.710%，因此，可選擇前5個主成分用于描述人體腰臀部體型特征，依次定義為成分1、2、3，4，5，結(jié)果如表5所示。

表5 主成分因子分析

旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣如表6所示?？梢钥闯觯鞒煞忠蜃?在圍度、寬度、厚度及BMI指數(shù)等表征人體水平方向尺寸與肥胖指標(biāo)等變量上有較大載荷，可定義為水平圍度因子；主成分因子2在高度變量上載荷系數(shù)較大，可定義為高度因子；公因子3在腹部橫矢徑比變量上有較大載荷，可定義為橫矢徑比因子；主成分因子4在臀腰差、臀腹差等變量上載荷較大，可定義為圍度差因子；主成分因子5主要在臀凸上有較大載荷，可定義為臀凸因子。綜上，影響腰臀部體型特征的因子主要有水平圍度因子、高度因子、橫矢徑比因子、圍度差因子和臀凸因子。

表6 旋轉(zhuǎn)成分矩陣Tab.6 Rotational component matrixa

5 腰臀部體型聚類

應(yīng)用SPSS兩步聚類法探索東北地區(qū)青年女性腰臀部體型分類。兩步聚類法是近年來才發(fā)展起來的智能聚類方法，用于解決海量數(shù)據(jù)、復(fù)雜類別結(jié)構(gòu)時的聚類分析問題[12]。從樣本因子分析的5大因子中分別選取臀圍、腰圍到臀圍高、臀橫矢徑比、臀腰差、臀凸5個變量，經(jīng)SPSS兩步聚類法對實驗樣本進(jìn)行探索性聚類分析發(fā)現(xiàn),東北地區(qū)青年女性腰臀部體型可分為3類，各體型樣本占比分別為27.7%、33.7%、38.7%，樣本聚類分布情況如表7所示。聚類后各體型類別的特征變量平均值如表8所示。

表7 聚類分布情況Tab.7 Cluster distribution

表8 各體型聚類類別特征變量平均值Tab.8 Average value of feature variables of each type

變量標(biāo)準(zhǔn)化處理可消除量綱和變量自身變異的影響，SPSS標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化方法是將某變量的觀察值減去該變量平均值，然后除以該變量的標(biāo)準(zhǔn)差。應(yīng)用SPSS標(biāo)準(zhǔn)化方法對各類別分類變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，結(jié)果如表9所示。

表9 分類特征變量標(biāo)準(zhǔn)化Tab.9 Classified feature variables standardization

根據(jù)表9繪制雷達(dá)圖，更直觀地分析比較 3種腰臀部體型聚類類別的差異，如圖1所示?？梢?，聚類1腰臀部高度、圍度、臀腰差、臀凸在所有體型中最小，臀橫矢徑比適中；其腰臀部體型特征為正面形態(tài)呈直線型、平臀、偏矮瘦體。聚類2臀圍和臀凸最大，臀橫矢徑比最小，高度與臀腰差居中；其體型特征為腰臀部豐滿渾圓，臀部凸起明顯，高度適中。聚類3高度、臀腰差、臀橫矢徑比最大，臀圍與臀凸適中；其腰臀部體型特征為正面呈曲線形態(tài)，體型高而扁平，臀部凸起正常。

圖1 腰臀部體型類別雷達(dá)圖Fig.1 Radar map of waist hip type

6 結(jié) 論

1)經(jīng)腰臀部體型變量描述統(tǒng)計分析與比較，在腰臀部體型特征方面，東北地區(qū)青年女性與上海地區(qū)女大學(xué)生、華東地區(qū)成年女性及美國成年女性均有明顯差異。

2)應(yīng)用SPSS因子分析得到5個影響腰臀部體型特征的主成分因子，分別為水平圍度因子、高度因子、橫矢徑比因子、圍度差因子和臀凸因子。

3)應(yīng)用SPSS兩步聚類法，將東北地區(qū)女青年腰臀部體型分為3類，各體型類別占比分別為27.7%、33.7%和38.7%；3種體型類別的腰臀部特征差異較明顯。

FZXB

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃英, 崔志英, 夏明. 華東地區(qū)成年女性下體體型研究[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2012, 38(3):297-302.

HUANG Ying, CUI Zhiying, XIA Ming. Research on lower body shape of adult female in East China[J]. Journal of Donghua University(Natural Science Edition), 2012, 38(3):297-302.

[2] 邵獻(xiàn)偉, 王紅歌, 張文斌. 男子下體靜態(tài)體型分類方法的探討與研究[J]. 北京服裝學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版), 2009, 29(3):5-10.

SHAO Xianwei, WANG Hongge, ZHANG Wenbin. Discussion and study of classification method of static body form of men′s under-body[J]. Journal of Beijing Institute of Fashion Technology(Natural Science Edition), 2009, 29(3):5-10.

[3] 張中啟. 中國中西部地區(qū)男大學(xué)生下體體型分析[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2011, 37(1):51-56.

ZHANG Zhongqi. Analysis on lower body for male undergraduate in the Midwest China [J]. Journal of Donghua University(Natural Science Edition), 2011,37(1):51-56.

[4] 金娟鳳, 孫潔, 倪世明, 等. 基于三維人體測量的青年女性臀部體型細(xì)分[J]. 紡織學(xué)報, 2013, 34(9):108-112.

JIN Juanfeng, SUN Jie, NI Shiming, et al. Research on subdividing of young female′s hip shapes based on 3-D body measurement[J]. Journal of Textile Research, 2013, 34(9):108-112.

[5] 金娟鳳, 楊允出, 夏馨, 等. 基于三維測量的青年女性臀部體型概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別模型構(gòu)建[J]. 紡織學(xué)報, 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] 叢杉,方方.上海地區(qū)女大學(xué)生下體體型分類判別研究[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2007, 33(5):668-672.

CONG Shan, FANG Fang. Investigation of lower body anthropometry and somatotype of female students in Shanghai′s university[J]. Journal of Donghua Univer-sity(Natural Science Edition), 2007, 33(5):668-672.

[7] SONG H K, ASHDOWN S P. Categorization of lower body shapes for adult females based on multiple view analysis[J]. Textile Research Journal, 2011, 81(9):914-931.

[8] SONG H K, ASHDOWN S P. Development of automated custom-made pants driven by body shape[J]. Clothing and Textiles Research Journal, 2012, 30(4):315-329.

[9] 張秀, 王宏付. 基于三維人體測量的青年女性襠底高特征探討[J]. 紡織學(xué)報, 2012,33(7):100-103.

ZHANG Xiu, WANG Hongfu. Discussion on crotch height of young women based on 3-D body measure-ment [J]. Journal of Textile Research, 2012, 33(7):100-103.

[10] ALEXANDER M, PISUT G R, IVANESCU A. Investigating women′s plus-size body measurements and hip shape variation based on SizeUSA data[J]. International Journal of Fashion Design, Technology and Education, 2012, 5(1):3-12.

[11] 陳明艷, 王祎欣. 基于腰腹臀的女性特體分類和褲子樣板設(shè)計[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2010, 36(2): 129-135.

CHEN Mingyan, WANG Yixin. Classification of special female figure and trousers pattern design based on the size of waist-abdomen-buttock [J]. Journal of Donghua University(Natural Science Edition), 2010, 36(2): 129-135.

[12] 張文彤,董偉. SPSS統(tǒng)計分析高級教程[M]. 2版.北京：高等教育出版社, 2013:299-301.

ZHANG Wentong, DONG Wei. Statistical Analysis of SPSS Advanced Tutorial [M]. 2nd ed. Beijing: Higher Education Press, 2013:299-301.