人体的体型特征与变化规律以及平面纸样与人体体型的相关关系研究是服装结构设计理论研究的重要问题。不仅是服装成衣生产的基础，也是个性化量身定制研究的关键问题。本课题采用椭圆傅里叶描述方法对人体的水平断面曲线、人体轮廓曲线，以及三维形态进行分析，并研究了上衣原型的线框模型构建与平面图形展平方法，以及原型关键部位与立体体型的关系，具体研究内容和创新点体现在以下几个方面：（1）人体特征提取与测量研究首先对本文研究使用的三维样本数据和预处理方法进行了说明。然后根据人体测量中的人体主要特征点、线、面的定义方法，定义了人体特征的表示方法，自动计算规则等。并在Rapidform平台下开发了人体自动测量程序，可应用于交互式或自动的人体尺寸测量系统；将人体躯干部相应的网格顶点投影到胸围平面，然后以前、后腋点和胸围断面数据对投影点集进行划分，通过计算平面点集凸包的方法，创新性提出并实现了作为原型设计重要依据的人体上半身外包围计算方法。使用本文样本集数据，比较了胸围上外包围、腰围上外包围的差异；说明了人体水平断面数据和躯干正面、侧面轮廓图形数据的提取方法。（2）人体水平特征断面的形状分析与拟合由于人体的特征断面为封闭的曲线，且形状与椭圆接近，因此将椭圆傅里叶描述方法的应用到人体水平断面的形状描述中，将断面形状描述为一组不同频域的椭圆系数。相对于断面的等角度采样点的离散式表示方法，椭圆傅里叶描述的断面为连续的参数曲线，且能描述更复杂的曲线形状。分析了在不同最大谐波次数下胸围等断面的椭圆傅里叶拟合误差，并确定本文研究采用的椭圆个数。采用主成分分析法和相关分析法，对459个样本胸、腰、臀水平断面的形状变化进行研究。得出人体断面形状变化的主要趋势。根据椭圆傅里叶描述方法的特点，提出了各水平断面形状的对称化处理方法。对称后的各断面数据的分析结果显示，各断面的形状差异首先和断面的围度尺寸相关，其次和断面的扁平率相关，尺度规格化后的断面形状差异与扁平率相关。通过断面的宽度、厚度尺寸与断面的椭圆傅里叶描述子主成分进行回归分析，建立了回归模型，实现输入断面宽、厚尺寸拟合断面曲线形状并进行围度尺寸预测。拟合的断面的宽度、厚度尺寸误差均较小。对各断面围度尺寸的预测误差从小到大依次为腰围、臀围、胸围。由于断面的部分形状差异与断面的宽度、厚度相关性小或不相关，但与围度尺寸相关，因此仅依据宽度、厚度尺寸不能实现断面围度尺寸的精确预测。断面宽度和厚度测量尺寸的输入误差对围度尺寸预测误差的影响，在内基本为线性关系，且围度预测误差均大于输入误差，为各输入尺寸误差的1.2~1.8倍。（3）躯干轮廓与立体形态的分析首先将人体躯干部分的正面、侧面轮廓图形转化为闭合的平面曲线，用椭圆傅里叶方法进行描述，利用主成分分析法对人体体型差异反映在轮廓图形上差异进行了研究。然后将人体躯干部离散为一组等距的水平断面，并将各断面采用椭圆傅里叶进行描述。分析了人体躯干形态变化的主要方向，采用主成分分析法图形化展示了各主成分与人体体型关系。分析结果显示，人体的正面、侧面轮廓形态变化的主要方向与体重相关。在形状上，正面轮廓的肩部和臀部的宽度比例差异明显，胸位、腰位宽相同时，臀位宽的个体间差异显著。对躯干水平断面模型的主成分分析结果显示了人体躯干形态的主要变化方向。揭示了人体的侧面轮廓相对于正面轮廓形态差异更大，人体侧面轮廓形态差异主要和人体脊椎的弯曲和可活动性有关，其次与胸部和腹部脂肪堆积的程度有关。提出了将人体躯干的立体形态转换为规格化的椭圆傅里叶描述的水平断面模型，并通过计算样本集的各断面的椭圆傅里叶描述子均值获得样本集的三维均值模型的方法。首先分析了人体主要测量特征点的坐标均值与均值模型表面的距离误差。其次分析了各水平断面的周长的平均值与相应的均值模型测量值间的平均误差，且样本的平均值大于均值模型的测量值。提出了应用于服装产业的系列化人台定制方案，描述了从虚拟人台设计到实体人台制作的流程。（4）躯干三维模型的参数化与正、侧面轮廓拟合通过主成分分析法对躯干的水平断面模型进行降维，然后通过回归分析法建立人体主要测量尺寸（如胸、腰、臀）与断面模型主成分间的回归模型，实现了通过输入特征尺寸来拟合躯干三维模型。由于拟合模型的形状受输入特征尺寸的个数和精度影响较大，且需要较专业的人体测量知识，因此本文创新地提出根据躯干正面、侧面轮廓图形数据，来拟合人体模型的方法。通过建立躯干轮廓图形描述的主成分与躯干断面模型描述主成分间的多重线性回归模型，实现了通过人体二维轮廓图形到三维躯干的拟合。通过实验对测试样本的拟合效果进行了验证，从躯干长度和断面周长两个方面分析模型拟合的误差，结果显示拟合效果好、精度高。人体躯干长的拟合误差最大值小于4mm。拟合模型与扫描模型的躯干各断面周长平均误差均值为9.66mm，最大值为18.4mm。本研究不需要测量人体尺寸，便能通过普通照相设备来获取个性化的三维人体模型，可以应用于网络量身定制系统。（5）基于躯干轮廓特征的性别识别人体躯干的正面和侧面轮廓图形能够反映出人体性别差异，将椭圆傅里叶描述躯干轮廓图形采用主成分法进行降维，采用BP人工神经网络，将降维后的主成分作为网络输入，性别作为输出。将本研究的样本数据随机划分出训练样本和测试样本，对三组人体轮廓特征数据进行训练和识别。分别为正面轮廓数据、侧面轮廓数据以及正面和侧面轮廓的组合数据。实验结果显示本文建立的三个识别模型均有较高的识别准确率，均大于98%，其中侧面轮廓比正面轮廓的识别准确率更高，正面和侧面轮廓的组合比单一轮廓图形有更高的识别准确率。本研究适用于躯干模型拟合中为不同性别应用不同拟合模型的需求，以及需要根据人体轮廓形状进行性别识别的其他应用领域。为进一步研究根据轮廓图形进行人体体型识别建立基础。（6）三维原型的定义与平面展开本研究以三维扫描人体为基础，根据原型在着装状态下与人体的立体对应关系，将三维原型定义为包覆人体特定区域的凸包图形，并以人体特征点、特征线为基础，在三维人体上构建三维原型的立体线框模型。根据原型各区域的几何关系，利用原型线框的特征测量尺寸将三维原型进行平面展平，并提出了原型腰省的展开计算方法。采用虚拟缝合的方法对三维扫描人台和不同人体进行展开原型的着装实验和合体性验证。本文提出的原型线框模型构建和近似展平方法，一方面使展开的原型在图形上与目前成熟应用的原型一致，能直接应用到具体服装的结构设计中；另一方面与胸度式原型相比较，从个体扫描数据进行展平的原型更符合个体体型，为服装纸样的量身定制提供基础。（7）三维体型与平面原型的关系研究论文对459名女性三维扫描人体样本分别构建原型线框模型并展平为平面原型。对由特征点构成的原型平面图形各关键部位与胸围尺寸进行回归分析，描述了原型平面图形的胸度法制图；研究了原型胸宽与人体胸宽的对应关系；通过相关性分析，提出了与前浮余量相关性高于胸围的测量指标及回归式；对肩斜角、前后腰节长等原型测量项目的研究为进一步研究原型平面图与人体立体形态的关系提供了参考；相关研究可应用于为消费群体定位的企业原型定制、量身定制系统中个性化原型的快速生成以及特殊体型的平面纸样修改等定量。