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第2 6 卷第5 期 2 0 0 5 年1 0 月 纺织学报 J o u m a lo f7 r e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 6 N o 5 0 c t 2 0 0 5 人体胸围尺寸灰色模型建立 李晓久，朱广舟 ( 天津工业大学纺织与服装学院，天津3 0 0 1 6 0 ) 摘要非接触式人体测量系统中，如何获取人体胸围尺寸是关键性问题。运用灰色关联分析理论，确定身高、体 重、胸宽、胸厚为胸围灰色模型的主要部位，同时按7 F 指数分类分别建立人体胸围尺寸灰色模型，收到良好的预 测效果，为实现非接触式人体自动测量奠定了基础。 关键词灰色模型；T N F 指数；人体测量；灰色关联分析 中图分类号：偈9 4 1 1 7文献标识码：A 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 5 ) 0 5 0 0 7 7 一0 3 E s t a b s h m e n to fg r e ym o d e l sO fh u 瑚nb I l s t L IX i a 0 一j i u ，Z H UG u a n g z h o u ( 硒o z0 ，z f 如谢c 幻m i 愕，研珏P o 机e c l I l n 记u 砌* M 妙，彬n3 0 0 1 6 0 ，现i ) A b s t r a c tI nt h en o n c o n t a c tb o d ym e a s u r e m e ms y s t e m ，h o wt 0o b t a i nt h eb u s ts i z ei sa p i v o t a lp m b l e m T h ep a p e ru s e st l l eg r e y l i n ka n a l y s i st h e o r yt od e t e 珊i n es t a t u r e ，b o d yw e i g h t ，b u s tb r e a d t l la n db u s tc i r c u m f e r e n c ef o rt l l eb a s i ce l e m e n t so ft I l eb u s tg r e y m o d e l A n da c c o r d i n gt ot h ec l a s s i f i c a t i o no fT N F i n d e x ，t I l eg r e ym o d e l so fh u m 肌b u s ta r ee s t 枷i s h e d 嘿ew o r kh a sg o tg o o d e f 玷c t i nf b r e c 酗t i n g ，l a y i n gaf o u n d a t i o nf o rr e a l i z a t i o no f 山en o n - c o n t a c tb ( ) d ym e a 鲫r e m e n ts y s t e m K e yw o r d sg r e ym o d e l ；T N Fi n d e x ；h u m 觚b o d y 呲a s u r e m e n t ；g r e yl i n ka M l y s i s 服装结构与人体形态密不可分，人体形态是研 究服装结构的依据。确定服装尺寸时，主导尺寸可 确定人体体形的主要特征，其中人体三围( 胸围、腰 围、臀围) 数据不仅为纸样设计、纸样放缩等重要服 装生产过程提供数值基础，还是制定服装号型必不 可少的依据。因此，获取准确的三围数据是人体测 量方法的关键问题。 在非接触式测量时，可使用单个C C D 摄像机拍 摄人体正、侧面的数字图像，通过对图像的处理可以 直接获取人体长度、宽度、厚度的二维尺寸，但三围 尺寸不能直接获取，通过人体的宽度、厚度及有关长 度方面的信息，如何较为准确地推算出人体的三围 尺寸是采用直接摄影法进行人体测量的关键性 问题卜引。 人体体型是一个复杂的、多变量的系统，各个变 量彼此相关，人体各部位指标并非完全的相互独立， 所以人体体型可以被视为是一种灰色系统H 1 。 本文以胸围为例，通过大量的人体实际测量尺 寸，运用灰色关联分析找到与胸围关联较大的人体 尺寸，建立人体胸围尺寸G M ( 1 ，) 灰色动态模型， 此方法同时适用于腰围和臀围尺寸测量。 l 灰色动态模型的数学原理 灰色系统理论的核心是灰色动态模型，灰色动 态模型是以灰色生成函数概念为基础，以微分拟合 为核心的建模方法。灰色系统理论对数据的处理不 是寻找它的统计规律和概率分布，而是将杂乱无章 的原始数据序列通过一定的方法处理，变成比较有 规律的时间序列数据，再建立动态模型。 设有个变量戈。，戈：，算。组成原始数列： 石：( 1 ) ，戈：o ( 2 ) ，戈：( 3 ) ，菇：o ( n ) ， i = 1 ，2 ，3 ， 对上述数列分别作一阶累加生成， ( 戈 D ( 尼) = 并：( p ) ) ，得到新的数列： p = l 髫：”( 1 ) ，石：”( 2 ) ，石：“ ( 3 ) ，戈：“ ( n ) ， · i = 1 ，2 ，3 ， 建立微分方程： 等+ n 菇：”= 6 。石i 。+ 6 ：茁；。+ + 6 川戈 系数向量a = o ，6 。，6 ：，6 一。 7 ，用最小二 乘法求解： 作者简介：李晓久( 1 9 5 6 一) ，男，教授。主要从事数字化服装技术的研究。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 【7 8 】纺织学报2 0 0 5 年第5 期 a = ( 曰曰) _ 1 曰7 l ， 式中，口为数据矩阵，y 为数据向量，分别为： 曰= 戈：( 2 ) 龙：( 3 ) J 一告H ( n ) + 茗：( n 一1 ) 菇：( n ) 菇 v ( n ) l ，= 戈：( 2 ) ，省 ( 3 ) ，戈 ( n ) 求得微分方程的解： 露：D ( + 1 ) = l 戈：( + 1 ) 一 塞争·) 卜+ 室争·) 再进行累减生成： 菇 ( + 1 ) = 露：”( f + 1 ) 一露：1 ) ( f ) 便可计算出被预测变量的结果b 。1 。 2 基于T N F 指数的人体体型分类 2 1 人体胖瘦程度判别 2 1 1 维别克指数维别克指数也称体格、营养指 数，计算公式如下： v e e c k ：旦垡×1 0 0 式中，形为体重( k g ) ；日为净胸围( c m ) ；为身 高( c m ) 。 2 1 2 罗拉指数罗拉指数又称身体充实指数，计 算公式如下： R o r e l ：罢×1 0 7 式中，形为体重( k g ) ；L 为身高( c m ) 。 2 1 3 ，I ' N F 指数T N F 指数又称线密度指数，计算 公式如下： D e n s i t y ：孚×1 0 0 式中，形为体重( k g ) ；L 为身高( c m ) 。 2 2 人体体型分类 人体体型分类如表l 所示。 表1 人体体型分类 日本京都女子大学研究表明，维别克指数比罗 拉指数更能反映亚洲人的体型特征。而对于青年 人体，T N F 指数更能反映其特征。在1 0 1 位被测者 中，1 9 8 的T N F 指数在3 0 以下，属于瘦体；6 5 3 的T N F 指数在3 0 到3 5 之间，为正常体；1 4 9 的 T N F 指数在3 5 以上，属于胖体。T N F 指数小于3 0 为T 型( 瘦体) ，T N F 指数在3 0 3 5 之间为N 型( 正 常体) ，大于3 5 为F 型( 胖体) 。 3 胸围尺寸灰色建模 运用灰色关联分析理论，确定身高、体重、胸宽、 胸厚为胸围灰色模型的主要部位。同时按T N F 指 数分类分别建立灰色模型。 3 1 灰色关联分析 灰色关联分析理论的基本思想是根据序列曲线 几何形状的相似程度来判断其联系是否紧密。曲线 越接近，相应序列之间的关联度就越大，反之则 越小。 设原始序列凰、置长度相同，且皆为1 时距 序列： x 。= ( 茗。( 1 ) ，髫。( 2 ) ，z 。( 凡) ) X i = ( 戈i ( 1 ) ，石。( 2 ) ，z i ( n ) ) 对上述序列分别求其始点零化象( 石：( | | ) = z ；( 而) 一菇；( 1 ) ) ，得到新的数列： 丑j = ( 戈；( 1 ) ，名；( 2 ) ，戈；( n ) ) x ：= ( 菇：( 1 ) ，并：( 2 ) ，石 ( 凡) ) 则这两序列间的灰色绝对关联度岛；为： 1 + Is oI + Is f 与o 一l + Is oI + Is iI + Is f s ol 式中： h l ：I 基石；0 ) ( 叭毒菇p ) | “一l 1 h l _ J 髫乳J | ) + 寺石乳n ) I n l h s 。l = I ( 戈乳而) 一算：( 1 | ) ) + 三j 告( 并乳凡) 一戈( n ) ) l 用V B 6 0 编程计算1 0 1 个样本的人体胸围与身 高、体重、胸宽、胸厚的灰色关联度e 。i ，其值分别为 0 7 6 7 ，0 8 1 3 ，0 6 5 8 ，0 6 3 。 由此确定身高、体重、胸宽、胸厚为胸围灰色模 型的主要部位【5 。 。 3 2 灰色建模 在实际测量的1 0 1 个样本中，属于T 体型的有 2 0 个，N 体型有6 6 个，F 体型有1 5 个。因此，从T 体型和F 体型各选1 0 个样本作为原始数据，从N 体 型选2 0 个样本作为原始数据，分别建立胸围 2 3 k，L 一 ， 菇 菇 、，、， 1 2 并 髫 + + ) ) ¨ 2 3 0，L 石 菇 LL 一2，一2 一 一 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 2 0 0 5 年第5 期纺织学报【7 9 】 伽( 1 ，4 ) 模型，运用面向对象的程序设计语言 v B 6 0 进行程序设计，各体型灰色模型系数向量如 表2 所示。 表2 各体型灰色模型系数向量 注：6 为T N F 指数的系数，6 ：为胸宽的系数，6 ，为胸厚的系数。 4 模型验证及误差分析 为验证该灰色模型的精度及可行性，对实际测 量的其它样本的手工测量和模型预测结果进行对 比，结果如表3 5 所示。 表3T 体型预测结果对比 c m 序号嘉翟磊翟 误差 序号盏翟磊蓄 误差 17 7 57 6 4 1 2一1 0 8 868 5 58 4 4 7 31 0 2 7 28 18 0 6 8 60 3 1 478 18 2 3 6 71 3 6 7 38 07 9 4 4 30 5 5 78 7 9 7 9 9 5 0 9 5 47 6 57 8 1 1 6 9 8 1 8 1 8 40 8 4 58 2 48 2 3 8一O 0 21 08 3 78 3 3 7 2一O 3 2 8 注：误差= 手工测量一模型预测 表4N 体型预测结果对比c m 序号嵩翟磊翟 误差 胸围胸围磊 误差 18 0 78 2 2 9 41 5 9 42 48 58 4 4 4 50 5 5 5 28 5 58 5 7 4 lO 2 4 l2 58 6 58 7 6 7 71 1 7 7 38 28 2 4 60 4 62 68 68 7 6 7 71 6 7 7 47 6 57 7 6 6 31 1 6 32 78 1 38 3 2 1 21 9 1 2 58 28 2 9 0 5O 9 0 52 88 3 58 4 5 6 31 0 6 3 67 8 57 6 7 7 81 7 2 22 98 28 3 4 8 31 4 8 3 7 8 28 0 6 4 9 1 3 5 1 3 0 8 2 8 3 2 1 1 1 2 1 1 88 3 58 5 5 2 32 0 2 33 l8 88 8 4 2 80 4 2 8 98 28 3 9 8 51 9 8 53 28 78 9 1 0 92 1 0 9 1 08 0 58 1 2 4O 7 43 38 48 2 8 5 7一1 1 4 3 l l8 2 58 0 5 9 2一1 9 0 83 48 78 8 3 1 41 3 1 4 1 28 2 58 0 6 4 6 一1 8 5 43 58 68 7 9 l l1 9 1 1 1 38 18 2 2 5 91 2 5 93 68 7 78 8 8 5 91 1 5 9 1 48 28 0 3 8 3一1 6 1 73 78 5 58 7 6 2 32 1 2 3 1 58 6 58 4 9 2 21 5 7 83 88 1 88 3 5 1 61 7 1 6 1 68 0 68 1 9 2 11 3 2 l3 98 3 58 5 5 5 62 0 5 6 1 78 2 58 3 0 3 5O 5 3 54 08 58 3 3 4 1一1 6 5 9 1 88 18 1 8 7 9 0 8 7 94 19 0 9 0 4 1 6 O 4 1 6 1 98 5 78 3 8 91 8 l4 28 7 58 9 5 12 0 l 2 08 48 5 0 7 61 0 7 64 38 3 58 3 1 9 3一O 3 0 7 2 18 28 2 2 9 5O 2 9 5 4 4 8 28 2 4 6 lO 4 6 1 2 28 6 78 7 9 7 21 2 7 24 58 98 9 5 0 20 5 0 2 2 38 4 58 4 0 8 60 4 1 4 注：误差= 手工测量一模型预测 表5F 体型预测结果对比c m 序号嵩翟磊翟 误差 序号嘉篙磊翟 误差 18 8 58 9 5 4 61 0 4 648 88 8 0 2 70 0 2 7 29 29 2 6 3 4O 6 3 459 39 5 0 2 72 0 2 7 39 0 59 2 1 41 “ 注：误差= 手工测量一模型预测 从表3 5 看出，模型预测值与手工测量值的偏 差基本上小于2c m ，说明该灰色模型可行，能够替 代手工测量。误差产生的原因是：1 ) 由于人体测量 受到多种因素影响，手工测量本身就存在较大误差； 2 ) 原始样本数量有限，会增加模型内部不确定因素。 5结论 人体体型是一个复杂多变量系统，各变量间彼 此相关。灰色模型克服了传统建模方法的局限性， 在用身高、体重、胸宽、胸厚预测人体胸围尺寸时，有 较好的预测效果。 1 ) 运用灰色关联分析理论确定身高、体重、胸 宽、胸厚为人体胸围灰色建模的基本部位，从而确定 了胸围灰色系统中的主要影响因素。 2 ) 将人体体型按T N F 指数分类，分别建立灰色 模型，减少了模型内部不确定因素，提高了预测 精度。 3 ) 建立了人体胸围尺寸灰色动态模型，在预测 精度上收到了良好的预测效果。该方法同样适用于 人体腰围和臀围尺寸的预测。 因此，若通过建立人体体型灰色模型，由人体的 某些特征部位尺寸去推算人体其他部位尺寸，将简 化二维非接触式人体测量中人体围度尺寸的测量过 程，并提高其测量精度。 参考文献： 1 李晓久，王玉秀二维非接触式人体测量系统中臀围的计算 J 纺织学报，2 0 0 4 ，2 5 ( 2 ) ：9 8 1 0 0 2 黄宗文，吕逸华青年女子体型测量与分析研究 J 北京服装 学院学报，1 9 9 9 ，9 9 ( 2 ) ：2 5 2 7 3 王玉秀，李晓久非接触式人体测量系统中图像几何畸变的校 正 J 天津工业大学学报，2 0 0 3 ，2 2 ( 4 ) ：3 3 3 6 4 陈文飞，潘箐人体体型灰色模型建立 J 中国纺织大学学 报，2 0 0 0 ，2 6 ( 4 ) ：1 4 1 6 5 刘思峰，郭天榜，党耀国，等灰色系统理论及其应用 M 第2 版北京：科学出版社，1 9 9 9 4 0 6 王学萌，张纪忠，王荣灰色系统分析及实用计算程序 M 武 汉：华中科技大学出版社，2 0 0 1 8 7 穆勇灰色预测模型的精确解法 J 济南大学学报( 自然科学 版) ，2 0 0 3 ，1 7 ( 1 ) ：4 9 5 0 ，6 4 8 班小静服装三维人台成型的研究 D ： 硕士论文 上海：东 华大学。2 0 0 0 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from 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