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服装廓体松量与面料力学性能相关性及其预测模型的研究

作　者: 徐继红
导　师: 张文斌
学　校: 东华大学
专　业: 服装设计与工程
关键词: 廓体松量面料性能影响因素着装廓体客观评价外观效果预测模型预测系统
分类号: TS941.1
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

人体和服装之间的关系较为复杂和模糊,但其是服装合体性、三维虚拟和防火服安全性的基础研究。本论文主要从工程设计角度根据服装的合体性、舒适性研究面料力学性能与服装空间松量的配伍关系,为虚拟服装着装廓体外观效果的客观评价确定理论基础。具体的研究工作与思路概括如下:(1)人体与服装廓体松量的数学算法的建立分析了使用[TC]~2扫描仪作为实验手段,获取各种截面的点云数据或曲线数据的几何算法,以及利用人体表面数据点的重新采样方法。采用重新采样法(等角法)获取所需特征截面的坐标点,并读取这些点的坐标值。利用最小二乘法和三次多项式分段拟合不同部位截面的曲线,建立人体与服装间法线距离和射线距离的算法模型。通过计算人体截面任意角度人体与服装间的法线距离和射线距离,讨论了人体与服装松量用法线距离指标比射线距离指标更合理,从而确定法线距离为人体与服装之间的距离松量。同时根据弧长等分建立面积的算法模型,用VB语言编写程序,以读取人体任意角度的距离松量和面积松量,并将人体与服装之间的距离松量和面积松量定义为服装廓体松量。根据服装平面制图的关键部位规格确定截取人体与服装的特征截面,胸围线以上的截面:肩宽、胸宽和背宽截面;胸围线以下的截面:胸围、腰围和臀围截面。分析研究得到胸围线以上截面人体与服装之间的距离松量较小,受服装放松量的影响不大,研究这些截面没法找寻影响服装廓体松量的主要因素。而胸围线以下的截面受服装放松量的影响很大,从而将其作为特征截面进行研究,分析影响服装廓体松量的主要因素。计算与分析特征截面人体不同角度的距离松量,总结了人体与同一款式不同放松量服装之间距离松量的分怖关系,表明距离松量不是随服装放松量均匀变化的,而是有一定的变化规律,并根据特定角度拟合了距离松量与放松量之间变化规律的曲线方程。距离松量在不同的特征截面其变化规律不同,在胸围截面:距离松量在人体的后背处θ=120°～135°较小,在人体的胸高点处θ=240°最小,人体后面的距离松量基本大于前面的量,距离松量主要集中在θ=150°～210°之间。由于胳膊的原因,形成了波幅分别处于θ=165°和θ=195°,波谷处于θ=180°的波形图形;在腰围截面:距离松量不是均匀分布的,人体侧面部位即θ=165°～210°的量最大。在臀围截面:距离松量在后中心处θ=90°、人体的侧面θ=150°～195°以及前中心处θ=270°的量较少,在人体前面距离松量大于后面的量,且最大量集中在实验服前、后片公主线处,形成以公主线位置为波幅的波浪形状。计算与分析特征截面人体与不同放松量服装间面积松量,其变化规律与距离松量相同,但更能表述细节的变化:对于胸围截面,侧面面积松量与服装胸围放松量存在线性关系;对于腰围截面,前、后面积松量总和以及侧面面积松量分别与服装腰围放松量存在一元二次回归关系,并可以将侧面面积松量占总面积松量70%的比例作为评价服装廓体外观效果很好的面积指标;对于臀围截面,面积松量主要集中在人体前面。(2)影响服装廓体松量的主要相关因素的确定测试31种面料的17种物理力学性能,采用聚类方法将其分为6类,从6类中分别挑选1种作为样衣的面料;在10件实验服的平面纸样中选择6个作为样衣样版,分别用选定的6种面料制作36件样衣。对36件样衣进行三维扫描,获取人台和样衣的点云数据,计算特征截面计算廓体松量,分析廓体松量由于面料物理力学性能不同和规格不同所导致的分怖规律变化。采用逐步回归得出影响不同截面、不同角度距离松量和面积松量的最主要因素。胸截面各角度的距离松量受面料力学性能影响不大,在165°和195°波幅处是随着△B而呈线性变化,△B越大,距离松量越大。由于胸部和肩胛骨的隆起,人体前面和后面部分在胸截面与服装的面积松量相对是固定不变的,不受△B和面料物理力学性能的影响。影响人体侧面部分面积松量的主要因素为△B、1gw以及lg2HB,其中影响因素最大的是△B。腰截面各角度距离松量受△B和△W影响较大,而受面料物理力学性能影响较小。影响人体后面和侧面部分面积松量的最主要因素是△W,而影响人体前面部分面积松量的最主要因素是△W和lg2HG5。臀截面90°～120°的距离松量主要受2HG和F的影响,225°～270°主要受lg2HB的影响。影响人体后面部分面积松量最主要因素是2HG,影响人体侧面部分的最主要因素是△H和1gw,影响人体前面部分的最主要因素是面料的△H、2HG和F。胸部、腰部前分割线处于人体角度变化不大,臀部位置的角度变化也是有规律的,臀部前分割线角度和G、2HG及1gw相关性较为显著,而与其他性能无相关性,特别是与△B、△W、△H无关。通过逐步回归影响臀部前分割线的最主要因素是1gw(面料重量)。(3)服装着装廓体外观效果的客观评价与预测模型的提出通过Friedman检验7名专家对服装着装廓体外观效果的主观评价具有一致性;设定腰围侧面面积占据总面积比例区间对服装进行客观外观效果评价,通过Spearman秩位相关系数检验法得出主观评价与客观评价的一致性,即将腰围侧面面积占总腰围面积比例区间作为检验服装着装廓体外观效果的客观指标是可行的。对同规格、同面料的服装着装客观效果值与其相对应标准值的差值进行分析,服装放松量是影响服装着装廓体外观效果的主要因素,当服装的放松量达到一定程度时,面料力学性能对服装外观效果影响较小,只要根据具有很好外观效果样版制作的样衣,不会因为面料力学性能不同而对服装外观效果有很大的改变。然而,服装放松量越小,则面料力学性能对服装外观效果的影响越大,若要取得较好的外观效果则需要选择2HG较小的面料。同时因为服装放松量小,服装与人体之间的空隙小,则需要根据人体形状对样衣进行补正,从而修改样版,使得具有不同力学性能的服装都具有很好的着装外观效果。建立了着装廓体外观客观效果值的多元回归模型和BP神经网络模型,通过预测检验,神经网络预测的值比多元回归预测的值与实测值更接近,说明神经网络预测模型比多元回归预测模型更精确。根据OpenGL软件曲面显示的原理将点数据显示为曲面形状,从而显示人台和服装三维虚拟着装廓体外观图像,由于面料力学性能不一致,所以着装廓体外观效果有很大的区别。构建了可视化的虚拟着装廓体外观效果预测系统,可以根据已知的面料物理力学性能、成品规格对服装着装廓体的外观效果进行评判,得到相应服装着装廓体外观效果的信息:①、着装廓体外观效果值;②、着装廓体外观效果评判结果以及样衣试穿、样版修改的必要性判别;③、最接近的三维虚拟着装廓体外观效果图。通过检验样衣对系统进行了检验,证实了预测系统具有一定的可靠性。

全文目录

摘要  4-8
Abstract  8-16
第一章绪论  16-44
  1.1 引言  16-18
  1.2 相关领域研究综述  18-32
    1.2.1 服装合体性客观评价  18-27
    1.2.2 织物物理力学性能  27-30
    1.2.3 服装与面料力学性能相关性的研究  30-32
  1.3 研究内容与思路  32-34
    1.3.1 目前相关研究的不足  32-33
    1.3.2 本论文研究的主要内容  33-34
  1.4 论文的内容框架安排  34-35
  1.5 论文的创新点与意义  35-36
  参考文献  36-44
第二章三维扫描技术提取特征截面坐标点  44-70
  2.1 三维扫描技术  44-50
    2.1.1 二维摄影方法  44-45
    2.1.2 三维扫描技术的几种方法  45-48
    2.1.3 三维人体扫描技术的挑战  48-50
  2.2 获取[TC]~2扫描数据  50-60
    2.2.1 [TC]~2系统的数据输出格式  50-53
    2.2.2 人体表面坐标点的获取  53-60
  2.3 实验设计  60-66
    2.3.1 人台改造  60-61
    2.3.2 实验服制作  61-63
    2.3.3 人台与服装的三维扫描  63-64
    2.3.4 人体与服装曲线上坐标点的读取  64-66
  2.4 小结  66-67
  参考文献  67-70
第三章服装廓体松量数学模型的建立  70-102
  3.1 服装廓体松量的定义  70
  3.2 曲线插值拟合的方法  70-73
    3.2.1 曲线插值拟合概念  71
    3.2.2 参数曲线插值  71-73
    3.2.3 B样条曲线插值  73
  3.3 人体与服装特征截面间廓体松量的数学算法  73-83
    3.3.1 最小二乘法  74
    3.3.2 用三次多项式分段进行曲线拟合  74-76
    3.3.3 计算人体法线与服装曲线上交点  76-77
    3.3.4 人体与服装间任意角度法线距离和射线距离  77-79
    3.3.5 给定成衣规格和角度求人体与服装的法线距离  79-80
    3.3.6 弧长等分  80-81
    3.3.7 人体与服装截面间面积的算法模型  81-83
  3.4 程序的实现  83-86
    3.4.1 文本文件生成  83-84
    3.4.2 人体特征部位弧长等分点坐标值  84-85
    3.4.3 计算等分点法线距离及面积松量  85
    3.4.4 计算规格、角度二元插值  85-86
    3.4.5 程序操作界面  86
  3.5 人体与服装间距离松量的分怖规律  86-96
    3.5.1 确定人体与服装间的法线距离为服装的距离松量  87-88
    3.5.2 人体与服装特征截面的确定  88-89
    3.5.3 胸围线以上特征截面人体与服装间距离松量的分佈规律  89-92
    3.5.4 胸围线以下特征截面人体与服装间距离松量的分佈规律  92-95
    3.5.5 距离松量分佈关系的表达式  95-96
  3.6 人体与服装特征截面面积松量的分佈规律  96-99
    3.6.1 胸围截面面积松量的分佈规律  96-97
    3.6.2 腰围截面面积松量的分佈规律  97-99
    3.6.3 臀围截面面积松量的分佈规律  99
  3.7 小结  99-100
  参考文献  100-102
第四章影响服装廓体松量的主要因素  102-132
  4.1 服装成形性与面料物理力学性能的关系  102-104
    4.1.1 面料的成形性和面料的力学性能  102-103
    4.1.2 成形性指标  103-104
  4.2 实验样品及其相关测试结果  104-110
    4.2.1 样衣面料的选择  104-108
    4.2.2 样衣规格的选择  108-109
    4.2.3 特征截面距离松量和面积松量的获取  109-110
  4.3 特征截面人体与服装间距离松量与面料物理力学性能及放松量的关系  110-117
    4.3.1 逐步回归的基本原理  111-113
    4.3.2 胸围截面距离松量的影响因素  113-114
    4.3.3 腰围截面距离松量的影响因素  114-115
    4.3.4 臀围截面距离松量的影响因素  115-117
  4.4 特征截面人体与服装间面积松量与面料物理力学性能及放松量的关系  117-124
    4.4.1 胸围截面面积松量的影响因素  117-120
    4.4.2 腰围截面面积松量的影响因素  120-122
    4.4.3 臀围截面面积松量的影响因素  122-124
  4.5 前分割线角度与面料物理力学性能及放松量的关系  124-128
    4.5.1 已知弧长确定角度的算法模型  124-125
    4.5.2 特征截面前分割线角度的分析  125-128
  4.6 小结  128-129
  参考文献  129-132
第五章服装着装廓体外观效果预测模型  132-160
  5.1 服装着装廓体外观效果评价  132-138
    5.1.1 服装着装廓体外观效果的主观评价  132-134
    5.1.2 服装着装廓体外观效果的客观评价  134-136
    5.1.3 主观评价和客观评价一致性检验  136-138
  5.2 着装廓体外观客观效果值的预测模型  138-146
    5.2.1 多元回归预测着装廓体外观效果值  138-142
    5.2.2 神经网络预测服装着装廓体外观效果值  142-146
    5.2.3 比较多元回归与神经网络预测模型的精度  146
  5.3 基于OpenGL虚拟着装廓体外观效果显示  146-151
    5.3.1 OpenGL操作环境  147
    5.3.2 基于三角网格的曲面建模  147-148
    5.3.3 三角形网格的曲面显示  148-150
    5.3.4 样衣的虚拟着装廓体外观效果  150-151
  5.4 可视化着装廓体外观效果预测系统  151-155
    5.4.1 着装廓体外观效果与生产用样版之间的关系  151
    5.4.2 模糊数学择近原则预测着装廓体外观效果值  151-152
    5.4.3 可视化着装廓体外观效果预测系统软件工具使用  152-153
    5.4.4 可视化着装廓体外观效果预测系统的检验  153-155
  5.5 小结  155-156
  参考文献  156-160
第六章结论与展望  160-165
  6.1 结论  160-163
  6.2 不足与展望  163-165
附录1 距离松量与面积松量算法主程序部分源代码  165-181
附录2 面料试样  181-184
附录3 特征截面距离松量与面料物理力学性能相关性表  184-190
附录4 前分割线角度与面料物理力学性能、放松量的相关性表  190-191
附录5 专家秩位的计算  191-194
附录6 样衣的虚拟着装廓体外观效果图  194-195
附录7 可视化着装廓体外观效果预测系统部分程序源代码  195-197
附录8 博士期间论文发表情况  197-198
致谢辞  198

服装廓体松量与面料力学性能相关性及其预测模型的研究

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