基于曲率均值的面料縫紉平整度客觀評價

陳麗麗，劉成霞

(1.紹興文理學院元培學院，浙江 紹興 312000； 2.浙江理工大學 服裝學院, 浙江 杭州 310018)

平整度是決定服裝外觀的重要屬性，可分為縫紉平整度、穿著平整度、洗后平整度等[1-2]，其中縫紉平整度是評價服裝工藝的重要參數。平整度的判定主要分為主觀評價法和客觀評價法，其中主觀法由于評價過程缺乏準確性，研究者一直致力于如何采用客觀法提高縫紉平整度評價的準確性[3]。各種算法、模型均被用于客觀評價面料縫紉平整度[4]，如分形幾何[5]、概率神經網絡模型[6]、小波分析技術[7]等。計算機圖像處理技術是目前應用最多的客觀評價縫紉平整度的方法[8]，其評價結果易受到服裝面料顏色、材質、花色等影響[9]，而激光掃描技術近年來發展迅速，且運行速度快、精度高、不受面料顏色、花紋等影響[10]。本文采用該方法客觀評價面料縫紉平整度等級，不僅對服裝外觀質量評價具有一定指導意義，同時還為紡織品檢測提供一種新的技術方法。

1 實驗部分

1.1 試樣選取

選取3種常見面料：棉平布、雪紡布、里布，其中棉平布多用來制作時裝、休閑裝、襯衫等；雪紡布是夏裝的主要材料，多用來制作襯衫、裙子等；里布用于制作夾克、大衣、西裝等的里子和袋布。3種面料規格如表1所示。

表1 面料規格參數

1.2 縫紉試樣制備

采用對縫紉試樣抽褶的方法(抽褶時嚴格控制均勻度，以免造成實驗誤差)，通過控制抽褶量，得到與AATCC-88B—2006《織物經多次家庭洗滌后縫線平整度測定》標準樣照一致的五級縫紉平整度試樣。經過多次預實驗，發現棉平布縫紉試樣(抽褶前的試樣原長為統一為10 cm)的抽褶量分別為2.0、1.5、1.0、0.5、0 cm，可以實現標準試樣中縫紉平整度為1、2、3、4和5級的狀態；雪紡布面料的縫紉王五級試樣的抽褶量則分別為2.7、2.0、1.5、0.4、0 cm；里布的抽褶量分別為2.0、1.0、0.8、0.4、0 cm。每種面料每個平整度等級的試樣各制備5塊，共75塊試樣。圖1示出了通過控制抽褶量，得到的五級縫紉平整度里布試樣。通過對比AATCC-88B—2006縫紉平整度標準模板，發現二者具有良好的一致性。

圖1 里布的五級縫紉平整度試樣

1.3 縫紉平整度的主觀評價

請3位來自于服裝企業、具有多年質檢經驗的專家，對照AATCC-88B—2006標準樣照(以下簡稱AATCC標樣)對75塊縫紉試樣的平整度等級進行獨立主觀評價。經過一致性檢驗，3名專家的評價結果具有良好的一致性，且符合抽褶時預期達到的平整度等級。

1.4 掃描縫紉試樣

利用加拿大 Creaform 公司的Handyscan 3DTM雙目手持式掃描儀對75塊不同等級的縫紉試樣進行三維掃描，然后利用Geomagic Studio軟件，對得到的點云數據文件進行如下處理：

①點階段處理：對初始的掃描數據進行預處理，包括去除非連接項、體外孤點，封裝數據等。

第1步，將點云數據進行著色，以更清晰、方便地觀察點云形狀。

第2步，裁剪數據，除去與該實驗無關的點云數據。

第3步，統一采樣，以精簡點云數據，提高數據運算速度。

第4步，封裝數據，得到多邊形封裝效果圖。

②多邊形階段處理：是優化多邊形模型表面的處理過程，為后期曲線階段處理打下基礎。

第1步，修復錯誤網格，自動計算、分析并修復模型中細小的錯誤網格。

第2步，松弛網格，以達到模型表面光滑柔順的效果。

第3步，檢查模型，根據需要保持網格正確性或模型表面以選擇是否執行此步驟。

③曲線階段處理：包括曲線提取、曲線處理和參數交換3種技術，其中曲線提取又分為截面提取、邊界提取、繪制投影曲線和抽取曲線4種方式，本文采用從截面提取曲線的技術。

第1步，創建多重截面曲線。

第2步，編輯曲線草圖，使曲線更順滑，方便后期的曲率提取。

第3步，分析選定曲線，得到曲線的曲率均值。

④平整度指標：運用Geomagic Studio軟件得到試樣距縫線2.5、5.0、7.5和10.0 mm處截面曲線的曲率均值，將其作為評價面料縫紉平整度的客觀指標，并分別用C2.5、C5.0、C7.5和C10.0表示。 3種面料五級試樣的曲率均值如表2所示。可以看出：C2.5與3種面料的縫紉平整度等級具有良好的線性關系，且等級越低，C2.5越大；C5.0與平整度等級的關系不如C2.5，以1#試樣為例：1級的C2.5為0.294，2級為0.240，2級比1級稍小，但二者相差不大，3級為0.449，遠大于前2級，4級為0.008，突然驟減，沒有變化規律。

表2 面料曲率均值

注：試樣編號用“面料編號-縫紉平整度等級”表示，每個等級的曲率均值為5塊該等級試樣所得曲率均值的平均值。

2 結果與討論

2.1 曲率均值與平整度主觀評價等級的關系

將75塊縫紉試樣的曲率均值與專家主觀評價平整度等級進行相關分析，得到相關系數，結果如表3所示。其中G為平整度主觀評價等級。

表3 曲率均值與平整度等級的相關系數

注：*表示0.05 水平(雙側)上顯著相關;**表示0.01 水平(雙側)上顯著相關。

由表3可知，4個曲率均值與平整度等級在0.01的顯著性水平上均顯著負相關，即曲率均值越小，平整度等級越高。可以解釋為曲率均值越小的試樣，其縫紉曲面的凹凸波浪越大，即起伏越平緩，因此表面越趨于平整，即等級越高。如圖1所示，5級試樣最平整，可以理解為其起伏的波浪趨于無窮大，由于曲率是曲線半徑的倒數，所以其曲率為無窮小，表面最平整，等級也就最高，反之亦然，1級試樣凹凸起伏最明顯，波浪半徑最小，曲率最大。

表3還顯示：在4個曲率均值中，按照與平整度等級相關性由大到小依次是：C2.5、C10.0、C5.0和C7.5，即距離縫線2.5 mm處的曲率均值與縫紉平整度的相關性最強。面料縫紉平整度等級與C2.5的關系如圖2所示。

圖2 面料縫紉平整度等級與C2.5的關系

從圖2可以看出，隨著C2.5的增加，縫紉平整度等級逐漸減小，但1級平整度試樣對應的C2.5數值并不唯一，從0.3～0.5跨度較大，這是因為面料性能不同，所以曲率均值也不盡相同，但是由于平整度等級只分為5級，無法進一步細分。C2.5與縫紉平整度的關系式為：

Y=23.582X2-20.389X+ 5.441 4

R2=0.953 9

式中：Y為75塊試樣的縫紉平整度等級；X為2.5 mm處的曲率均值C2.5。

根據該關系式可以通過三維激光掃描獲得的C2.5預測面料縫紉平整度等級，達到客觀評價的目的，且能避免面料花紋、顏色等對評價結果的影響。

2.2 曲率均值與抽褶量之間的關系

本文3種面料5個等級的縫紉試樣是通過控制抽褶量得到的，即抽褶量可以作為衡量試樣縫紉平整度的客觀指標。圖3為棉平布、雪紡布和里布的C2.5與抽褶量之間的關系。

從圖3可以看出，3種面料的C2.5與抽褶量之間都呈顯著的二次方多項式關系，且相關性都非常高，其中相關系數最大的是棉平布，其次是雪紡布，然后是里布。從圖3還可以看出，在75塊5個等級的縫紉試樣中，隨抽褶量的增大，C2.5都呈顯著的遞增關系，也說明C2.5可以用于表征面料的縫紉平整度等級。

圖3 C2.5與抽褶量之間的關系

3種面料的結構不同，如1#棉平布是短纖紗面料(摩擦阻力較大，紗線不易滑移)，紗線密度較小，紗線間有較大空隙，抽褶時紗線易產生滑移現象；而2#和3#面料雖然都采用滌綸長絲原料，理論上長絲面料比短纖紗面料容易滑移，但由于其結構比1#棉平布緊密(結構緊密的面料不易因外力產生紗線滑移)，且其中3#里布比2#雪紡布的結構更加緊密，更不容易滑移，因此導致了3種面料的擬合曲線和關系式均有所不同。

3 結 論

本文選取3種常見面料，通過控制抽褶量，得到了與AATCC標樣一致的五級平整度試樣，利用三維激光掃描儀對試樣進行掃描，并利用Geomagic Studio 逆向工程軟件，得到了距縫線2.5、5.0、7.5和10.0 mm處截面曲線的曲率均值，將其作為評價面料縫紉平整度的客觀指標，結果表明：

①4個曲率均值均與平整度等級在0.01的顯著性水平上顯著負相關，即曲率均值越小，平整度等級越高，且距離縫線2.5 mm處的曲率均值與縫紉平整度的相關性最強。

②C2.5與3種面料抽褶量之間都呈顯著的二次方多項式關系，再一次證明C2.5可以用于表征面料的縫紉平整度等級；由于3種面料的結構不同，得到的擬合曲線和關系式也有所差異。

③可以根據C2.5與平整度等級之間關系式，利用三維激光掃描得到的C2.5來預測面料縫紉平整度等級，實現了客觀評價的目的，且能避免面料花紋、顏色等對評價結果的影響。

本文的研究結果可以為面料平整度等級評定提供一種方便、準確的客觀方法。