河南省青年男性标准体手臂尺寸测量及分析

冯向伟，焦梦彦，王 旭，师亚楠，张圆圆，王晓文

(1.河南工程学院 纺织学院，河南 郑州 450007；2.河南工程学院 服装学院，河南 郑州 451191；3. 上海工程技术大学 服装学院，上海 201620)

人体尺寸是服装制作的前提条件，是制定服装号型规格标准的基础。1988年，我国颁布了GB 10000—1988《中国成年人人体尺寸》标准，规定了服装用人体测量中主要的围度和长度指标[1]。二十年多来，随着人民生活水平的提高，我国人体尺寸发生了明显的变化[2]，然而，国标中的人体数据并没有进行及时更新，按照这些数据制作的服装产品难以满足服装合体性和舒适性要求。近年来，一些研究人员对不同地区、民族、年龄、性别的人群进行了测试分析和体型划分[3-5]，并针对头部[6]、颈部[7]、肩部[8]、胸部[9]、臀部[10]、下肢[11]等人体局部尺寸进行了相关研究及分析，而关于人体上肢细部尺寸测量的研究工作较少。在西服、衬衫、中山装等合体服装[6]的结构设计过程中，袖型设计是必不可少的一个环节，其以精准的手臂尺寸数据为基础。为此，本文采用手工测量和三维扫描相结合的方法，对河南省青年男性的手臂细部尺寸进行测量，对比两种测量方法的差异，更新河南省人体数据库，为上装的个性化设计，人体建模、人台制作等工作提供数据支撑，同时也为医疗卫生、工业设计等行业提供数据参考。

1 实验部分

1.1 测量指标

研究参照GB 10000—1988《中国成年人人体尺寸》[1]和席焕久等人《人体测量方法》[12]中的测量项目及方法，依据骨性标志点，确定了11项具体的测量项目，其中为了进一步细化手臂的围度尺寸，在上臂和前臂的1/3和2/3处分别增加了2个围度指标，如表1和图1所示。

表1 测量指标的具体定义

1.2 测量对象

实验安排在2019年2月～6月完成，选取200名在郑州高校就读的男大学生作为测试对象，参考河南省人口统计局2017年公布的河南省18个地级市人口比例，抽取体型接近标准体的志愿者参与实验，要求志愿者为河南籍男性，汉族，年龄18岁～25岁，身高165 cm～175 cm，胸围84 cm～92 cm，体重55 kg～75 kg，身体健康，无先天手臂残疾或发育不足等情况，未施行上肢手术。

图1 围度测量项目指标图示

1.3 测量工具

研究采用手工测量和三维扫描两种测试方法，其中手工测量中借助马丁测量仪、皮尺、眼线笔、棉签、卸妆水、标记带、人体脂肪称等工具。三维扫描采用Human Solutions(VITUS Smart LC)三维人体扫描仪进行测试。测试过程中要求志愿者统一着装，志愿者上身穿无袖背心，头戴泳帽，除去首饰物品。

1.4 测量方法

在手工测量过程中，测试前首先使用眼线笔在志愿者右臂上准确标记出所需的骨性标志点，可采用棉签和卸妆水改动标记点。测量过程中，志愿者保持直立，手臂自然放松。测量数据由记录员当场进行纸质记录，每个志愿者单个部位至少要测量三次，数据误差不得超过2 mm，超出预计误差范围的，需重新测量，取最接近该数值的3个数据，计算出平均值即为最终测试结果。测量结束，擦除志愿者手臂上的标志点。

在三维扫描过程中，参考项目组前期的研究方法[13]，要求志愿者站立在地台对角线底端，如图2所示，双脚并拢，身体直立静止，肌肉处于自然放松状态，双目平视前方，右侧肘部自然弯曲，保证前臂垂直向下，且前臂正对着测试台中心位置，手掌微微握拳，扫描过程中身体不要晃动，呼吸均匀。扫描结束后，除了自动获取的全臂长、肘围数据，其余指标均需在Scan Worx软件里进行手动截取并计算具体的长度和围度值。

图2 扫描姿势

2 数据统计分析

2.1 正态性检验

为了分析各项测试指标的数据分布情况，研究进行了K-S正态性检验。统计学中规定，当样本量≤2000时，正态性检验结果以夏皮洛-威尔克(W检验)为准，当样本量>2000时，正态性检验结果以柯尔莫戈洛夫-斯米诺夫(D检验)为准。本次测试样本量为200个，因此主要观察W检验结果。由手工测量数据的正态性检验表(见表2)可知，在手工测量数据中，只有围度2的Sig值小于0.05，不符合正态分布，其他指标均符合正态分布。根据围度2的Q-Q图(见图3)可直观的看到，除个别数据点游离在外，绝大部分数据都聚集在直线附近，整体近似符合正态分布。

表2 手工测量数据正态性检验表

注：*-真实显著水平的下限。

图3 围度2的Q-Q图

在三维扫描的测量项目中，只有臂根围、上臂围、肘围和围度2的Sig小于0.05(见表3)，不符合正态分布，其他测量项目均服从正态分布。由这四项指标的Q-Q图(见图4)可知，除个别数据点游离在外，绝大部分数据都聚集在直线附近，整体近似符合正态分布。为了保证不影响后面的数据分析，利用SPSS软件绘制手工测量和三维扫描测量的箱线图，剔除27个异常值，最终的有效样本量为173个。

表3 三维扫描测量数据正态性检验表

注：*-真实显著水平的下限。

图4 测量指标的Q-Q正态分布图

2.2 描述性统计分析

2.2.1手工测量数据的统计分析

对173个样本的手工测量数据进行描述性统计分析，由表4可知，除了腕围呈左偏正态分布，剩余的测量项目均呈右偏正态分布。

表4 手工测量数据的描述性统计分析表

2.2.2三维测量数据的统计分析

对173个样本的三维扫描测量数据进行描述性统计分析，由表5可知，所有的测量指标均呈右偏正态分布。

表5 三维测量数据的描述性统计分析表

2.3 数据相关性分析

对比各项测试指标之间的相关性发现，在长度测量项目中(见表6)，无论是手工测量还是三维扫描测量，上臂长与全臂长的均成正相关关系，相关系数都是最大的，均高于0.75，其次是前臂长与全臂长的相关系数，均高于0.6，然而前臂长与上臂长的相关性比较弱，均不到0.5。在围度测量项目中(见表7)，无论是手工测量还是三维扫描测量，围度1与围度2、围度3和围度4、臂根围与围度1、上臂围与围度1两两之间均成高度正相关关系，相关系数都高于0.8，除了腕围与臂根围、腕围与上臂围、腕围与围度1、腕围与围度2的正相关系数较低之外，其余所有的指标之间均成紧密的正相关关系，相关系数介于0.6～0.8之间。

表6 长度测量项目的相关性分析

注：**. 在0.01级别(双尾)，相关性显著。

表7 围度测量项目的相关性分析

注：**. 在 0.01 级别(双尾)，相关性显著。

2.4 两种测量方法的对比分析

观察表7中同一测试指标两种测试方法的相关系数发现，手工测量项目与三维测量项目的相关系数非常接近，为了调查两种测试方法的差异，对比分析各项测试指标的均值和标准差。前期研究发现，由于三维扫描过程中产生的数据漏洞，使得手工测量值普遍比三维测量值大，而手工测量的人为测量误差使其数据的波动性大于三维扫描测量[13]。在本次研究中，由图5可以看出，手工测量和三维扫描测量的均值比较接近，大部分手工测量项目的均值依然大于三维扫描测量，但由于本次研究增加了样本量，使得手工测量的数据波动性降低，各个项目的标准差普遍小于三维扫描测量的标准差。

根据手工测量和三维扫描测量的成对T检验结果发现(见表8)，除了前臂长之外，其余各项测试指标的P值均小于0.05，说明在95%的置信水平下，手工测量和三维扫描测量获得的数据普遍存在着显著性差异。分析认为，在三维扫描测试过程中，由于扫描产生的数据漏洞使其测试值偏小，同时由于大部分测试项目的数据无法自动生成，需要在Scan Worx软件里进行手动截取并计算具体数值，期间产生的数据误差也比较大，需要在未来的软件开发中进一步解决。因而对于无法通过三维人体扫描仪自动获取的测试指标，建议采用手工测量的方式，并保证充足的样本量。

图5 两种测量方法的数据对比

表8 手工与三维测量的围度数据成对样本T检验结果

3 结论

为了调查目前河南省青年男性标准体的手臂尺寸数据，研究采用手工测量和三维扫描两种测量方式对200名志愿者的11项手臂测试指标进行测量和分析。研究表明，除了手工测量的腕围值以外，其余各项手工测量和三维扫描测量的数据均服从右偏正态分布。两种方法测得的各项指标间的相关性一致，相关系数接近，大部分均呈现良好的正相关关系，其中全臂长与上臂长及前臂长均呈高度正相关关系，但上臂长与前臂长的相关性不大，除了腕围与臂根围、上臂围、围度1及围度2的正相关系数较低之外，其余各项围度指标之间均呈良好的正相关关系。对比发现，手工测量值普遍大于三维扫描测量值，其数据的稳定性较好，此外，手工测量和三维扫描测量结果普遍存在着显著性差异，因而对于自行设计的测试指标，手工测量的方式更加准确。