基于聚类分析的女性胸部体型划分

基于聚类分析的女性胸部体型划分

服装的一致性是影响服装外观的重要因素。尺寸相同的人穿着同一件服装,由于体型不同往往会导致穿着舒适性截然不同。因此,体型分析一直都是研究的热点。近年来,三维人体测量逐渐成为获取人体数据的重要工具。对人体体型的研究,主要集中在人体躯干整体体型分类。如杨允出等引入躯干体积指数(TVI),将体型分为X、H、A、V4种体型;YongLimchoi等利用数理统计方法按体侧角对人体侧面体型进行细分,确定了4种人体侧面体型。针对局部特征部位的体型研究,常丽霞等通过提取影响青年女性胸部的特征指标将乳房形态细分为9类;黄灿艺等通过提取4个颈部典型指标对在校男大学生颈部形态进行分析;张金花等利用三维测量对青年女性的肩部形态进行了细分研究,但是对服装合体性影响较大的臀部形态特征的分析和研究却很少。臀部是人体特征的关键部位。本文着重探讨臀部截面曲线的变化,对女性臀部进行深入有效的研究。借助三维测量技术,获取女性臀部长度、高度、围度、宽度、厚度及角度数据,通过聚类分析和方差分析对女性臀部体型特征分类,为进一步进行臀部体型识别提供理论基础。1试验部分1.1年龄、体重分布使体型划分具有针对性,选取300名在校青年女性,年龄为20~24岁,身高为150~175cm,平均身高为161.70cm,体重为45~68kg,平均体重为51.45kg。1.2人体测高仪测采用美国[TC]2公司的三维人体测量仪、经校正的人体测高仪及体重计,测量温度为(27±3)℃,相对湿度为(60±10)%,符合裸体测量的环境标准。1.3人体测量的体测方法参照GB/T23698—2009《三维扫描人体测量方法的一般要求》进行人体测量。测量时,人体穿着与仪器配套的短裤与背心,头戴泳帽。为减少仪器误差,对同一个人进行3次重复测量,取平均值。1.4测量项目的确定参考GB/T5703—1999《用于技术设计的人体测量基础变量》,确定26个测量项目,包括系统可以直接获得的20个测量项目和需要计算的6个项目,如表1所示,并将身高(H)和体重(Wei)作为体型的重要指标引进。2测量结果和分析2.1聚类分析方法数据预处理后,将获得的292组数据作为实验样本,应用SPSS13.0数据处理软件进行R型聚类分析。这是一种降维的方法,可在变量众多时寻找有代表性的变量,以便在用少量、有代表性的变量代替大变量时,损失信息很少。这种方法可以定性地找出项目与项目之间的相关性和亲密性,图1为聚类树形图。为使聚类后的各指标组间有明显的差异,结合图1,将选取的26个测量项目划分为6类。第1类:身高(H)、臀围高(HH)、腹围高(AbH)、会阴高(CrH)、腿外长(OuL)、腿内长(InL);第2类:体重(Wei)、腰围(WG)、臀围(HG)、臀后围(BHG)、臀围横长(HW)、腹围(AbG)、腹后围(BAbG)、腹厚(AbT)、腹围横长(AbW);第3类:臀前围(FHG)、臀厚(HT)、腹前围(FAbG)、腹臀厚(AbF_X-HF_X);第4类:后臀起翘角(SBA)、臀突量(AbB_X-HB_X);第5类:臀横矢径比(HW/HT)、腹围横矢径比(AbW/AbT);第6类:股上长(VRL)、上裆总长(CrL)、前裆长(FCrL)、后裆长(BCrL)、腰臀距(WHL)。2.2各指标选取方法聚类结束后,在各类变量中选择典型指标,主要依据专业知识,并综合所选变量具有代表性且易测量获得2个原则确定代表变量,提取特征指标。计算每个指标的相关指数,公式为式中:r为指标xj与同类中其他指标间的相关系数;mj为指标r所在类的指标个数。取最大的项目为特征指标。通过计算每类中各个变量的典型指标,对比可以选出每类中的典型指标。R2j由上式计算5个类别中各个变量的值,结果如表2所示。比较各类别指标的相关指数平均值,分别提取臀围高(HH)、臀围(HG)、腹臀厚(AbF_X-HF_X)、臀突量(AbB_X-HB_X)、臀横矢径比(HW/HT)、上裆总长(CrL)作为臀部体型的典型指标。2.3别肢体体型的聚类筛选为了寻找臀部数据特点,应用聚类分析中样本快速聚类(K-Means)的方法,对臀部数据依据典型指标进行快速聚类分析,能快速把各个观测变量分到各类。表3是将人体数据依据6个典型指标聚类成3、4、5类时获得的典型指标的方差分析结果。观察表3数据可知,将实验样本分为5类时,F检验的概率均小于0.05,因此快速聚类成5类为最佳选择。根据最终聚类中心,找到各类别臀部体型的中间体,图2为各类别臀部体型截面曲线图。表4为聚成5类时典型指标最终类中心值及各类样本容量表。图2清晰直观地表明5类体型在臀围截面曲线方面存在着明显的区别。第1类:臀部厚度适中,臀前后曲线均凹凸有致,臀前曲线前凸明显,表现为臀部丰满腹部前凸;第2类:臀部厚度较厚,臀后曲线凹凸明显,臀前曲线稍有前凸,臀后部收拢明显,表现为夹臀,丰满;第3类:臀部厚度较薄,宽度较宽,臀前后曲线平缓,表现为臀部扁平;第4类:臀部厚度较厚,曲线平缓,表现为臀部厚而平;第5类:臀部厚度适中,臀部曲线圆顺,表现为臀部丰满圆润。3典型特征指标聚类分析1)通过R型聚类分析及Person相关分析,对[TC]2三维人体测量仪获得的青年女性臀部数据进行分析,提取了反映臀部形态的6个典型指标,即臀围高(HH)、臀围(HG)、腹臀厚(AbF_X-HF_X)、臀突量(AbB_