連體服衣下間隙特征指標(biāo)的確定及其在服裝合體性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

王詩(shī)潭，汪秀花，王云儀,2

(1.東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，上海 200051；2.東華大學(xué) 現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200051)

連體服具有上下一體中間無(wú)隔斷的結(jié)構(gòu)特征，一方面能夠有效避免作業(yè)人員在完成大幅度作業(yè)任務(wù)時(shí)肢體暴露于外界環(huán)境，另一方面也能夠防止人體產(chǎn)生的代謝物污染潔凈度要求較高的作業(yè)環(huán)境。相應(yīng)地，連體服被廣泛運(yùn)用在醫(yī)療、生物制藥、石油、化工、修理等行業(yè)，如醫(yī)用防護(hù)服、防生化作業(yè)服、防靜電作業(yè)服等?，F(xiàn)有的連體作業(yè)服為滿足人體大幅度肢體活動(dòng)的需求，設(shè)計(jì)多為寬松、臃腫，由于連體結(jié)構(gòu)上下一體化的特點(diǎn)，這就導(dǎo)致了著裝不合體、隨體度差等問(wèn)題[1-3]。穿著不合體的服裝會(huì)影響作業(yè)人員的活動(dòng)能力和舒適感知，進(jìn)而導(dǎo)致工作效率的下降[4]。綜上，有必要對(duì)連體服合體性的評(píng)價(jià)和優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

有學(xué)者[5]將合體服裝定義為：著裝狀態(tài)下服裝平滑且均勻地懸掛在人體上，無(wú)褶皺或壓迫、線條流暢、左右對(duì)稱并能提供足夠松量用于肢體活動(dòng)。相應(yīng)地，服裝合體性評(píng)價(jià)可概括為評(píng)估人體靜態(tài)和動(dòng)態(tài)著裝狀態(tài)下，服裝尺寸與對(duì)應(yīng)人體各部位尺寸的匹配程度。目前，服裝合體性的評(píng)價(jià)通常使用主觀評(píng)價(jià)方法[6-8]，選擇特定人體部位作為服裝合體性的評(píng)價(jià)因素，讓受試者穿著實(shí)驗(yàn)服裝對(duì)合體程度進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)或讓專家進(jìn)行打分評(píng)價(jià)。這種方法雖便捷且直觀，但缺少客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，無(wú)法量化服裝與人體的空間關(guān)系和匹配程度，且評(píng)價(jià)過(guò)程中存在人為因素的誤差。

近些年，隨著三維人體掃描和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，一些學(xué)者提出了服裝合體性的新評(píng)價(jià)方法。一方面三維掃描圖像可視化的功能可從多角度清晰顯示由于人體姿勢(shì)或服裝因素變化所產(chǎn)生的著裝人體外輪廓、體積、對(duì)稱性等特征的變化，進(jìn)而準(zhǔn)確識(shí)別不合體的部位[5，9]。另一方面使用逆向工程軟件將裸態(tài)人體掃描圖像與著裝人體掃描圖像進(jìn)行對(duì)齊，可提取多個(gè)二維和三維層面的衣下間隙指標(biāo)進(jìn)行服裝與人體空間關(guān)系的量化，如衣下間隙厚度、面積和體積等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)服裝合體性的量化評(píng)價(jià)。有學(xué)者利用Polywork逆向工程軟件，提取了下肢6個(gè)特征截面(腰圍、腰帶頂部和底部、腹圍、臀圍和大腿圍)的衣下間隙面積以及4個(gè)區(qū)段(腰帶區(qū)段、腰帶頂部到腹圍區(qū)段、腹圍到臀圍區(qū)段、臀圍到大腿圍區(qū)段)的衣下間隙體積，對(duì)褲子的合體性進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)[10]。有學(xué)者提取了人體9個(gè)特征截面(頸圍、肩圍、上胸圍、下胸圍、腹圍、臀圍、大腿圍、膝圍和小腿圍)的衣下間隙厚度，提出當(dāng)衣下空氣均勻分布在人體表面且平均厚度在25～30 mm之間時(shí)，可認(rèn)為服裝是合體的[11]。以上研究所使用特定截面的衣下間隙面積或厚度指標(biāo)只能表征某點(diǎn)處服裝內(nèi)層與人體表面的二維距離，無(wú)法反應(yīng)服裝與人體整體的三維空間關(guān)系，這會(huì)造成服裝合體性評(píng)價(jià)的不全面，且目前研究尚未對(duì)各衣下間隙指標(biāo)在服裝合體性評(píng)價(jià)中的有效性進(jìn)行探討。后續(xù)研究有必要對(duì)比衣下間隙各層面指標(biāo)的有效性并構(gòu)建一種評(píng)價(jià)服裝合體性的綜合衣下間隙指標(biāo)。

此外，以往的服裝合體性評(píng)價(jià)多是基于人體標(biāo)準(zhǔn)站姿時(shí)的掃描數(shù)據(jù)，此時(shí)衣下間隙的分布處于固定狀態(tài)。然而，真實(shí)著裝狀態(tài)下人體姿勢(shì)會(huì)不斷發(fā)生變化，相應(yīng)地衣下間隙會(huì)隨人體姿勢(shì)的變化發(fā)生移動(dòng)，站姿時(shí)穿著合體的服裝可能無(wú)法滿足人體姿勢(shì)變化所需的活動(dòng)松量，進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)械束縛[12]。因此，有必要探討人體在不同姿勢(shì)時(shí)衣下間隙的變化規(guī)律和分布特征，為連體服合體性的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

本文研究確定了可用于評(píng)價(jià)連體服合體性的衣下間隙特征指標(biāo)，并構(gòu)建了基于衣下間隙特征指標(biāo)的服裝合體性綜合評(píng)價(jià)方程；探討了不同姿勢(shì)下衣下間隙的變化規(guī)律和分布特征，確定連體服的關(guān)鍵設(shè)計(jì)部位，為連體服合體性的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論參考。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 測(cè)試服裝及受試者選擇

選擇醫(yī)療、生物制藥及食品行業(yè)作業(yè)人員通常穿著的單層連體服為測(cè)試對(duì)象，如圖1所示。

圖1 測(cè)試連體服款式圖

測(cè)試服裝的尺寸規(guī)格設(shè)定為M碼(165/104A)，細(xì)部尺寸如表1所示。

表1 測(cè)試連體服的細(xì)部尺寸

選擇東華大學(xué)6名女大學(xué)生為測(cè)試對(duì)象，實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程均有詳細(xì)了解。作業(yè)人員在實(shí)際穿著過(guò)程中普遍會(huì)選擇偏大一碼的作業(yè)服，因此基于測(cè)試服裝的尺寸規(guī)格，選擇身高在(160±2)cm的受試者。為減少個(gè)體差異產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差，受試者的基本信息需符合如表2所示條件。

表2 受試者的基本情況

1.2 三維人體掃描實(shí)驗(yàn)

三維人體掃描實(shí)驗(yàn)均在東華大學(xué)三維人體掃描實(shí)驗(yàn)室完成，該實(shí)驗(yàn)室的溫度為(22±0.5)℃，濕度為(40±10)%，符合人體測(cè)量的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.1 掃描姿勢(shì)

站姿是標(biāo)準(zhǔn)掃描姿勢(shì)，也作為本文研究的對(duì)照姿勢(shì)。前期動(dòng)作分析結(jié)果[13]顯示，側(cè)向抬臂、坐姿和彎腰是醫(yī)療、制藥及食品行業(yè)作業(yè)人員出現(xiàn)頻率最高的3種動(dòng)作,如圖2所示。由于坐姿本身的姿勢(shì)變化不明顯且規(guī)律性不強(qiáng)，再加上坐姿狀態(tài)下臀襠和腰腹部存在大面積的服裝折疊，這會(huì)導(dǎo)致掃描出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)缺失，故選擇側(cè)向抬臂和彎腰作為代表性的掃描動(dòng)作。為模擬手臂和軀干的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，每個(gè)動(dòng)作又被分解為3種姿勢(shì)。抬臂動(dòng)作的分解以手臂與軀干的夾角?作為依據(jù)，?=105°、135°和155°，即抬臂105°，抬臂135°和抬臂155°(見(jiàn)圖2(b))。彎腰動(dòng)作的分解以指尖距離地面的距離d為依據(jù)，d=30、15和0 cm，記作彎腰動(dòng)作1、2、3(見(jiàn)圖2(c))。

圖2 掃描姿勢(shì)

1.2.2 掃描儀器及流程

實(shí)驗(yàn)儀器采用美國(guó)Human Solutions公司的VITUS 三維非接觸式人體掃描儀，掃描精度為0.5 mm。不同姿勢(shì)下人體及形態(tài)特征均可由該掃描儀清晰捕捉。所測(cè)量的數(shù)據(jù)可保存為.obj/wrl等格式文件，直接導(dǎo)入到逆向工程軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

本文首先利用三維人體掃描儀獲取裸體(穿著文胸+內(nèi)褲)和著裝2種狀態(tài)下的三維人體模型。為減少裸體和著裝2次掃描過(guò)程中由于姿勢(shì)差異所產(chǎn)生的模型對(duì)齊誤差，在正式掃描前對(duì)每個(gè)掃描姿勢(shì)進(jìn)行了位置標(biāo)定。針對(duì)抬臂姿勢(shì)，設(shè)計(jì)了1個(gè)可調(diào)高度的支架，通過(guò)標(biāo)定肩部和手腕的位置以確定抬臂的角度(見(jiàn)圖3(a))。針對(duì)彎腰姿勢(shì)，分別設(shè)計(jì)了2個(gè)固定高度(30和15 cm)的木箱(見(jiàn)圖3(b))。此外，又對(duì)足部踏板的位置進(jìn)行了標(biāo)定，保證受試者的內(nèi)足面與標(biāo)定線保持相切(見(jiàn)圖3(c))。

圖3 姿勢(shì)固定裝置

每種姿勢(shì)掃描結(jié)束后，受試者需對(duì)服裝整體和局部(肩部、手臂、軀干部位、臀襠部和腿部)的合體度進(jìn)行主觀評(píng)分(5級(jí)標(biāo)尺，1表示非常合體，2表示合體，3表示適中，4表示束縛，5表示非常束縛)。

1.2.3 掃描數(shù)據(jù)處理及衣下間隙指標(biāo)提取

三維人體掃描獲取的人體模型可能會(huì)由于遮擋存在噪音或漏洞，因此需導(dǎo)入到Geomagic逆向工程軟件中進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化流程包括點(diǎn)云優(yōu)化、多邊形優(yōu)化和模型對(duì)齊3個(gè)階段。點(diǎn)云優(yōu)化即：將掃描圖像轉(zhuǎn)化為點(diǎn)、去除非連接項(xiàng)、去除體外孤點(diǎn)、統(tǒng)一采樣、進(jìn)行點(diǎn)云封裝；多邊形優(yōu)化即：松弛網(wǎng)格、填充孔、邊界銳化、擬合孔特征；模型對(duì)齊即：設(shè)置參考模型和測(cè)試模型、創(chuàng)建特征點(diǎn)、基于特征點(diǎn)進(jìn)行對(duì)齊、進(jìn)行最佳擬合對(duì)齊。

對(duì)齊后的模型即可進(jìn)行衣下間隙指標(biāo)的提取。為全面表征服裝與人體的空間關(guān)系，本文提取了長(zhǎng)度、厚度、面積和體積4個(gè)層面的衣下間隙指標(biāo)(見(jiàn)圖4)。

圖4 衣下間隙指標(biāo)示意圖

長(zhǎng)度指標(biāo)是裸態(tài)人體與著裝人體的襠長(zhǎng)差。在Geomagic Qualify軟件中，首先根據(jù)裸態(tài)人體的重心點(diǎn)作出人體矢狀面的二維橫截面，再手動(dòng)標(biāo)定裸體人體和著裝人體的襠底特征點(diǎn)，2個(gè)特征點(diǎn)間的連線即可認(rèn)為是裸態(tài)人體和著裝人體的襠長(zhǎng)差(見(jiàn)圖4(a))。

厚度指標(biāo)是人體表面與服裝內(nèi)層間的平均距離，包括特定截面的衣下間隙厚度和整體/局部區(qū)段的衣下間隙厚度(見(jiàn)圖4(b))。在Geomagic Qualify中，通過(guò)色譜偏差分析的功能實(shí)現(xiàn)。完成模型對(duì)齊后，運(yùn)用三維或二維比較功能，通過(guò)編輯色譜生成誤差的彩色模型，以結(jié)果對(duì)象的形式創(chuàng)建出三維或二維彩色偏差圖來(lái)量化裸態(tài)人體和著裝人體之間的結(jié)果偏差。

面積指標(biāo)包括2個(gè)部分，一是特定截面內(nèi)著裝人體與裸態(tài)人體的截面面積差(見(jiàn)圖4(c))，二是著裝人體的外表面積與裸態(tài)人體的外表面積差。在Geomagic Qualify中，主要通過(guò)分析-計(jì)算面積的功能實(shí)現(xiàn)。

體積指標(biāo)是著裝人體與裸態(tài)人體的體積差值(見(jiàn)圖4(d))。在Geomagic Qualify中，主要通過(guò)分析-計(jì)算體積的功能實(shí)現(xiàn)，局部模型需要在裁剪后進(jìn)行封閉相交面對(duì)局部區(qū)段進(jìn)行封裝后再計(jì)算體積。

所獲取的主觀合體度評(píng)分和客觀衣下間隙指標(biāo)使用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。選取不同姿勢(shì)下人體的主觀合體度評(píng)分作為篩選衣下間隙特征指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。首先通過(guò)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)判斷不同姿勢(shì)下受試者感知合體度評(píng)分是否存在顯著差異，再通過(guò)單因素方差分析和雙變量相關(guān)分析確定可用的衣下間隙特征指標(biāo)，最后通過(guò)因子分析構(gòu)建基于衣下間隙特征指標(biāo)的服裝合體性綜合評(píng)價(jià)方程。

2 結(jié)果分析

2.1 服裝-人體空間關(guān)系的三維圖像分析

三維圖像分析可直觀地觀察不同姿勢(shì)衣下間隙的分布狀態(tài)，并初步判斷服裝不合體的部位。抬臂和彎腰姿勢(shì)下，裸態(tài)人體(藍(lán)色圖像)和著裝人體(綠色圖像)的對(duì)齊圖像如圖5所示。藍(lán)色圖像與灰色圖像之間的空間即服裝-人體衣下間隙。

圖5 站姿和抬臂對(duì)齊圖像

通過(guò)三維圖像分析發(fā)現(xiàn)：人體姿勢(shì)主要影響衣下間隙的分布狀態(tài)。站立狀態(tài)時(shí)，在身體的凹區(qū)域，如腰腹部，出現(xiàn)了較大的衣下間隙，而在凸起區(qū)域，如肩部、臀部、胸部、大腿處出現(xiàn)了服裝壓迫。隨著抬臂姿勢(shì)的形成，衣下空氣由腰腹部向胸背部移動(dòng)，這使得腰腹部冗余的衣下間隙逐漸緩和，但臀部的服裝束縛更加嚴(yán)重。此外，抬臂姿勢(shì)使得衣下空氣由四肢向軀干移動(dòng)，造成了肩部的束縛。隨著抬臂角度的增加，臀部和肩部的束縛面積逐漸擴(kuò)展至腿部和手臂，而腰腹部的衣下間隙得到了轉(zhuǎn)移呈現(xiàn)了合體效果。

彎腰姿勢(shì)屬于大幅度的復(fù)雜姿勢(shì)，其姿勢(shì)本身就對(duì)臀部、腿部、手臂的活動(dòng)有較大要求。根據(jù)掃描圖像，可發(fā)現(xiàn)臀部、大腿和手臂是主要的服裝束縛區(qū)域。隨著彎腰程度的加深，束縛范圍逐漸從臀部擴(kuò)展到整個(gè)腿部、從手臂逐漸擴(kuò)展到肩部、腋下和后背。同樣地，腰腹部區(qū)域由于動(dòng)作特征和面料質(zhì)量作用出現(xiàn)了大量的衣下間隙，且普遍集中在前軀干部位，后軀干出現(xiàn)了束縛。

通過(guò)初步的三維圖像分析我們可推測(cè)，人體姿勢(shì)的影響涉及肩部、腰腹部、臀襠部、手臂和腿部。后續(xù)將對(duì)這些部位的衣下間隙參數(shù)進(jìn)行提取和定量化分析。為準(zhǔn)確獲得局部衣下間隙的大小，選取人體測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)或基準(zhǔn)線，包括頸椎點(diǎn)、腋窩點(diǎn)、胸圍線、腰圍線、臀圍線和膝蓋骨中點(diǎn)，通過(guò)構(gòu)建截面的方式對(duì)人體模型進(jìn)行分割，共分為左右手臂、胸背部、腰腹部、臀襠部和左右腿7個(gè)區(qū)段，并截取了肩圍、胸圍、腰圍、臀圍和膝圍5個(gè)截面(見(jiàn)圖6)。

圖6 人體區(qū)段及截面劃分示意圖

2.2 衣下間隙特征指標(biāo)的篩選與分析

2.2.1 衣下間隙特征指標(biāo)的篩選

分別對(duì)7個(gè)區(qū)段和5個(gè)截面的衣下間隙指標(biāo)進(jìn)行提取，一共提取了22個(gè)指標(biāo)，包括長(zhǎng)度層面的指標(biāo)：襠長(zhǎng)差；厚度層面的指標(biāo)：整體厚度、手臂厚度、胸背部厚度、腰腹部厚度、臀襠部厚度、腿部厚度以及胸圍、腰圍、臀圍和膝圍的截面厚度；面積層面的指標(biāo)：整體面積差以及胸圍、腰圍、臀圍和膝圍截面面積差；體積層面的指標(biāo)：整體體積差、手臂體積差、胸背部體積差、腰腹部體積差、臀襠部體積差和腿部體積差。這些指標(biāo)可從整體和局部，二維和三維的層面對(duì)服裝與人體的空間關(guān)系進(jìn)行全面描述。

選擇主觀合體度評(píng)分作為篩選衣下間隙特征指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。不同姿勢(shì)下，受試者的感知合體度排序依次為：站姿(1.2分)、抬臂105°(1.75分)、抬臂135°(2.02分)、抬臂155°(2.05分)、彎腰動(dòng)作1(2.1分)、彎腰動(dòng)作2(2.37分)、彎腰動(dòng)作3(3.25分)。Kruskal-Wallis檢驗(yàn)結(jié)果顯示7種掃描姿勢(shì)下受試者的合體度存在顯著性差異(P=0.001)。該結(jié)果表明，姿勢(shì)因素對(duì)人體的感知合體度產(chǎn)生了顯著影響，隨著人體關(guān)節(jié)活動(dòng)角度的增加和姿勢(shì)復(fù)雜程度的提高，感知束縛度也隨著增加。由此可知，衣下間隙特征指標(biāo)篩選的第1個(gè)判斷條件即：該指標(biāo)在不同掃描姿勢(shì)時(shí)呈現(xiàn)出顯著性差異(P<0.010)。

使用單因素方差分析對(duì)22個(gè)衣下間隙指標(biāo)在不同姿勢(shì)下的差異性進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果顯示16個(gè)指標(biāo)滿足顯著差異性的要求。為進(jìn)一步篩選可用的衣下間隙特征指標(biāo)，對(duì)16個(gè)衣下間隙指標(biāo)的參數(shù)值與主觀合體度得分進(jìn)行了雙變量相關(guān)分析，提取相關(guān)程度顯著的指標(biāo)(P<0.010)。皮爾遜相關(guān)分析結(jié)果顯示9個(gè)指標(biāo)滿足要求(見(jiàn)表3)，包括檔長(zhǎng)差、整體厚度、腿部厚度、整體面積差、腰圍截面面積差、膝圍截面面積差、整體體積差、腰腹部體積差和腿部體積差。

表3 主觀合體度與各特征指標(biāo)的相關(guān)性

整體來(lái)看，所提取的9個(gè)衣下間隙特征指標(biāo)與主觀合體度皆呈現(xiàn)了顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(|r|>0.8)，這意味著這些衣下間隙指標(biāo)的參數(shù)值越小，受試者的感知束縛度越強(qiáng)烈。此外，與主觀合體度相關(guān)性排序居前3位的特征指標(biāo)分別是腿部體積差、腿部厚度和襠長(zhǎng)差。由此可推測(cè)，腿部和臀襠部是影響連體服合體性的關(guān)鍵。

2.2.2 衣下間隙特征指標(biāo)的分析

表4示出9個(gè)衣下間隙特征指標(biāo)在不同姿勢(shì)下的變化特征。結(jié)果顯示，9個(gè)特征指標(biāo)的參數(shù)值都隨人體關(guān)節(jié)活動(dòng)程度的增加而下降，且動(dòng)作越復(fù)雜下降程度越明顯。從站姿到彎腰距地面0 cm，襠長(zhǎng)差的下降程度最顯著，達(dá)到了64%；其次是腿部體積差和腿部厚度，下降率分別達(dá)到了62.07%和58.17%。主觀合體度結(jié)果也顯示，臀襠部和腿部的感知合體度受姿勢(shì)變化的影響最明顯，變化率分別達(dá)到了41.88%和55.56%。由此可知，姿勢(shì)因素對(duì)于臀襠部和腿部的衣下間隙影響最顯著，該結(jié)論和主觀合體度與各特征指標(biāo)相關(guān)性分析的結(jié)果一致，進(jìn)一步說(shuō)明了臀襠部和腿部是影響連體服合體性的關(guān)鍵部位。

表4 不同姿勢(shì)下的衣下間隙值

此外，研究發(fā)現(xiàn)同站姿相比，抬臂和彎腰姿勢(shì)時(shí)胸背部的衣下間隙呈現(xiàn)了反向增長(zhǎng)趨勢(shì)，在抬臂105°時(shí)增長(zhǎng)程度最明顯。軀干部位的主觀合體度結(jié)果也顯示，抬臂105°時(shí)的感知合體度要高于其他6種姿勢(shì)約17.80%。這主要是由于連體服上下一體中間無(wú)隔斷的結(jié)構(gòu)，使得衣下間隙在抬臂時(shí)由下肢向上身、四肢向軀干移動(dòng)，最終集中在胸背部。在彎腰姿勢(shì)時(shí)由于面料自身的懸垂作用使得衣下間隙在前軀干部位出現(xiàn)了堆積。抬臂105°時(shí)出現(xiàn)了最大程度的增加，主要是由于在該姿勢(shì)時(shí)人體處于平衡姿勢(shì)[12]，相應(yīng)地衣下間隙呈現(xiàn)均勻分布的狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到了最大值。

2.3 服裝合體性綜合評(píng)價(jià)方程的構(gòu)建

上文所確定的9個(gè)衣下間隙特征指標(biāo)涉及不同的類型和人體部位，為降低信息的濃度并構(gòu)建一種服裝合體性的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)因子分析，對(duì)這9個(gè)特征指標(biāo)進(jìn)行線性變換和信息濃縮，從多個(gè)特征指標(biāo)中提取有限因子。

1)特征指標(biāo)間相關(guān)性的判定。首先對(duì)原始特征指標(biāo)變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除在數(shù)量級(jí)上的影響?；跇?biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)求出9個(gè)特征指標(biāo)變量的相關(guān)系數(shù)矩陣，其結(jié)果顯示大部分特征指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)都大于0.3，指標(biāo)之間存在較高的多重相關(guān)性，可用于后續(xù)的因子分析。KMO檢驗(yàn)(Kaiser-Meyer-Olkin)(KMO=0.735)和Bartlett(barlett test of sphericity)球形檢驗(yàn)的結(jié)果(P=0.000)也進(jìn)一步證實(shí)，9個(gè)特征指標(biāo)間的相關(guān)程度較高且指標(biāo)變量服從多元正態(tài)分布的總體，適合進(jìn)行因子分析。

2)基于特征值的因子個(gè)數(shù)的確定。進(jìn)一步求解特征指標(biāo)變量相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值和特征向量，并根據(jù)特征值大于1且累計(jì)貢獻(xiàn)率(累積%)大于80%的原則，確定因子個(gè)數(shù)。特征值和方差貢獻(xiàn)率結(jié)果顯示前2個(gè)變量的特征值大于1，且這2個(gè)公共因子的方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了91.648%，可認(rèn)為這2個(gè)因子已解釋了91.648%的內(nèi)容，足以反映不同姿勢(shì)下衣下間隙的狀況，故選擇這2個(gè)公共因子進(jìn)行分析。

3)因子載荷矩陣的建立及因子的命名。對(duì)提取的 2個(gè)公因子建立原始因子載荷矩陣，結(jié)果顯示因子變量在許多指標(biāo)上均有較高的載荷，因此采用最大方差正交旋轉(zhuǎn)法對(duì)原始因子載荷矩陣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。根據(jù)正向化后的因子正交旋轉(zhuǎn)矩陣，可將9個(gè)指標(biāo)分成2個(gè)公因子。其中，因子1在整體厚度、整體體積差和整體面積差上均有較大載荷，幾乎反應(yīng)了整體衣下間隙的情況，可命名為主體因子。因子2在手臂體積差和腿部體積差上有較大載荷，即主要反應(yīng)了四肢衣下間隙的情況，可命名為四肢因子。至此，本文構(gòu)建了主體和四肢2個(gè)方面的因子。

4)因子得分函數(shù)的構(gòu)建。經(jīng)因子分析得到各指標(biāo)在2個(gè)因子上的負(fù)荷值，通過(guò)將各主成分載荷向量除以主成分特征值的算術(shù)平方根，得到因子的成分得分系數(shù)矩陣，如表5所示。

表5 因子成分得分系數(shù)矩陣

根據(jù)因子得分，構(gòu)建因子得分函數(shù)Fi

Fi=biXj

(1)

式中：bi為因子得分系數(shù)矩陣的第i列向量；Xj為第j個(gè)衣下間隙指標(biāo)。

依次設(shè)定襠長(zhǎng)差為X1，整體厚度為X2，腿部厚度為X3，……，腿部體積差為X10，分別得到主體因子和截面面積因子的表達(dá)式：

F1=0.159X1+0.291X2+…+0.100X10

(2)

F2=0.021X1-0.240X2+…+0.082X10

(3)

5)綜合因子得分方程的構(gòu)建。以2個(gè)公因子F1和F2的信息貢獻(xiàn)率作為權(quán)重值構(gòu)建服裝束縛度的綜合因子得分方程

(4)

6)不同姿勢(shì)下因子得分值的計(jì)算及排名。根據(jù)服裝合體性的綜合因子得分方程，分別計(jì)算不同姿勢(shì)下主體因子以及四肢因子的得分和綜合得分F，并根據(jù)綜合得分對(duì)不同姿勢(shì)下的服裝合體性進(jìn)行排序，如表6所示。

表6 因子綜合得分及排序

綜合得分結(jié)果顯示，不同姿勢(shì)下服裝合體性的排序?yàn)椋赫咀藭r(shí)的合體性最優(yōu)，其次是抬臂105°、抬臂135°、抬臂155°、彎腰動(dòng)作1、彎腰動(dòng)作2和彎腰動(dòng)作3，與主觀合體度評(píng)分結(jié)果一致。

2.4 特征指標(biāo)回歸關(guān)系的構(gòu)建

以上分析提取了9個(gè)可用的衣下間隙特征指標(biāo)，但9個(gè)指標(biāo)數(shù)量仍比較多，后續(xù)進(jìn)行指標(biāo)提取時(shí)仍耗時(shí)耗力。根據(jù)因子分析中的相關(guān)系數(shù)矩陣，可發(fā)現(xiàn)大多數(shù)指標(biāo)之間存在高度相關(guān)性。因此分別從厚度、面積和體積3個(gè)層面提取代表性指標(biāo)，再進(jìn)一步構(gòu)建代表性指標(biāo)與其他指標(biāo)間的回歸方程，方便后續(xù)研究的指標(biāo)提取和計(jì)算。

以簡(jiǎn)化工作量為原則，選擇整體厚度、整體面積差和整體體積差分別作為厚度、面積和體積層面的代表性指標(biāo)(表示為Y)，該層面內(nèi)的其他指標(biāo)為X，進(jìn)行回歸關(guān)系的構(gòu)建。如表7所示，所構(gòu)建回歸方程的R2都超過(guò)了0.5，最高達(dá)到了0.878，可認(rèn)為回歸模型的擬合效果較好。

表7 代表性指標(biāo)與其他指標(biāo)回歸分析的結(jié)果

3 結(jié) 論

本文確定了9個(gè)可用于描述服裝合體性的衣下間隙特征指標(biāo)，并構(gòu)建了基于衣下間隙特征指標(biāo)的服裝合體性綜合評(píng)價(jià)方程。經(jīng)檢驗(yàn)，新構(gòu)建的服裝合體性評(píng)價(jià)方程的結(jié)果與主觀合體度的評(píng)分結(jié)果一致，具有理想的評(píng)估效果，這為服裝合體性的評(píng)價(jià)提供了一種量化方法。

結(jié)合三維圖像分析和量化分析結(jié)果得出：同站立姿勢(shì)相比，抬臂和彎腰姿勢(shì)的形成會(huì)顯著降低衣下間隙的大小，尤其是臀襠部和腿部的衣下間隙量，且動(dòng)作越復(fù)雜下降程度越明顯。衣下間隙量的下降表明服裝無(wú)法提供肢體活動(dòng)所需的空間，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生著裝束縛感。然而胸背部的衣下間隙隨著姿勢(shì)形成呈現(xiàn)了反向增長(zhǎng)趨勢(shì)，這主要受到掃描姿勢(shì)本身特征的影響。以上結(jié)論說(shuō)明，胸背部、臀襠部和腿部是穿著連體服時(shí)受到人體姿勢(shì)影響的關(guān)鍵部位，后續(xù)連體服的優(yōu)化設(shè)計(jì)需重點(diǎn)考慮。

本文的局限性在于，所提取的衣下間隙指標(biāo)及構(gòu)建的服裝合體性綜合評(píng)價(jià)方程是基于單層連體服以及抬臂和彎腰2種姿勢(shì)的結(jié)果，因此其指標(biāo)和方程的有效性僅適用于類似工種的連體防護(hù)服，如醫(yī)用防護(hù)服、防靜電作業(yè)服、油罐清潔作業(yè)服等。多層服裝系統(tǒng)或分體服裝還需進(jìn)一步的研究。

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