纺织学报 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (09): 186-191.doi: 10.13475/j.fzxb.20181001406

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基于BP神经网络的运动文胸肩带属性与乳房振幅的函数关系

周捷(), 马秋瑞   

  1. 西安工程大学 服装与艺术设计学院, 陕西 西安 710048
  • 收稿日期:2018-10-09 修回日期:2019-06-11 出版日期:2019-09-15 发布日期:2019-09-23
  • 作者简介:周捷(1969—),女,副教授,博士。主要研究方向为功能性内衣、服装结构和人体科学等。E-mail: xianzj99@163.com
  • 基金资助:
    陕西省科技厅国际科技合作计划项目(2018KW-056)

Prediction of relationship between shoulder strap attribute and breast amplitude of sports bra by BP neural network

ZHOU Jie(), MA Qiurui   

  1. School of Apparel and Art Design, Xi'an Polytechnic University, Xi'an, Shaanxi 710048
  • Received:2018-10-09 Revised:2019-06-11 Online:2019-09-15 Published:2019-09-23

摘要:

为确定运动文胸肩带的3种属性在人体跑步时对胸部振幅的影响,选取8名被测人员,在其左胸上标记6个测量点,更换不同的肩带进行人体运动测试,记录这些测量点动态的三维坐标,进而得到乳房运动的振幅;利用BP神经网络模型,通过更换不同的网络模型参数,确定运动文胸肩带的3种属性与乳房振幅之间的权值关系。结果表明,选取BP神经网络的传输函数为tansig函数,隐含层神经元个数为21个,训练函数为traingdm作为网络参数时,网络拟合出的乳房振幅值达到了真实值的99.44%;在该网络参数下,分别求得网络输入层到隐含层和隐含层到输出层的权值和阈值,最终得到肩带的3种属性与胸部振幅的正向推理关系式。

关键词: 运动文胸, 文胸肩带, BP神经网络, 胸部振幅

Abstract:

In order to determine the influence of 3 properties of the sports bras shoulder straps on breast amplitudes during running, the motions of breast markers were attached in 6 different left breast positions of 8 subjects, and different shoulder straps were replaced for the human motion testing. The 3-D coordinates of the breast markers were recorded, and the amplitudes of the breast motion were obtained. The weight relationship between the 3 properties of the shoulder straps and the breast amplitude was determined by using the BP neural network model to replace different model parameters. The results show that when the transmission function of BP neural network is tansig function, the number of implicit layer neurons is 21, and the training function is traingdm as the network parameters, the breast amplitude values of the network fitting is close to the true values of the breast motion to 99.44%. The weights and thresholds of the network input to the hidden layer and the hidden to the output layer are respectively obtained under the network parameters. The positive inference relationship between 3 kinds of properties of the shoulder straps and the breast amplitudes can be obtained.

Key words: sports bra, bra shoulder strap, BP neural network, breast amplitude

中图分类号: 

  • TS941.763.5

图1

肩带"

图2

10个标记点"

表1

标记点的样本测量值"

标记点
序号
距离/
cm
面密度/
(g·m-2)
伸长
率/%
强力/
N
每个标记点整体振幅/cm
x方向 y方向 z方向
1 7.18 66.3 133 0.553 0.45 1.13 0.23
2 4.31 51.3 82 1.036 0.40 0.66 0.23
3 6.20 73.8 80 1.458 0.47 0.77 0.21
? ? ? ? ? ? ? ?
431 5.78 59.4 74 1.462 1.69 1.63 0.96
432 6.68 69.4 81 1.570 1.74 1.91 1.10

图3

BP神经网络结构拓扑图"

表2

60种网络net的均方误差"

隐含层
神经元个数
logsig下的训练函数 tansig下的训练函数
trainbfg函数 traingd函数 traingdm函数 trainbfg函数 traingd函数 traingdm函数
20 net1(0.078) net2(0.053) net3(0.045) net4(0.045) net5(0.033) net6(0.025)
21 net7(0.096) net8(0.066) net9(0.040) net10(0.040) net11(0.036) net12(0.023)
22 net13(0.089) net14(0.077) net15(0.047) net16(0.047) net17(0.037) net18(0.025)
23 net19(0.072) net20(0.087) net21(0.048) net22(0.048) net23(0.037) net24(0.027)
24 net25(0.078) net26(0.055) net27(0.048) net28(0.048) net29(0.045) net30(0.026)
25 net31(0.095) net32(0.059) net33(0.048) net34(0.045) net35(0.039) net36(0.029)
26 net37(0.080) net38(0.062) net39(0.049) net40(0.049) net41(0.030) net42(0.032)
27 net43(0.097) net44(0.088) net45(0.059) net46(0.059) net47(0.038) net48(0.027)
28 net49(0.096) net50(0.082) net51(0.052) net52(0.052) net53(0.032) net54(0.026)
29 net55(0.089) net56(0.083) net57(0.059) net58(0.049) net59(0.038) net60(0.027)

图4

BP神经网络拟合传输图"

表3

网络最终的权值和阈值"

行列序号 输入层到隐含层 隐含层到输出层
权值矩阵iw1 阈值矩阵b1 权值矩阵iw2的转置 阈值矩阵b2
第1列 第2列 第3列 第4列 第1列 第1列 第2列 第3列 第1列
第1行 -26.17 56.67 -2.03 111.23 13.63 -0.47 -0.52 -0.41 1.10
第2行 2.28 -4.50 -0.01 0.66 -12.98 1.21 3.10 2.05 0.95
第3行 2.03 -58.88 0.39 17.01 -15.79 1.11 1.26 0.71 0.42
第4行 -0.41 -14.59 -0.15 -5.35 41.85 5.64 9.81 7.02
第5行 -3.32 -6.20 -0.16 -5.45 47.19 0.97 1.22 0.67
第6行 -6.78 -1.97 -0.59 -15.81 130.42 -0.32 -0.47 -0.34
第7行 -7.00 6.39 -0.15 -7.87 61.04 -0.61 -0.65 -0.48
第8行 0.32 11.22 0.07 1.68 -23.98 -5.09 -9.73 -6.76
第9行 -11.57 31.61 1.77 12.12 -122.90 0.66 0.98 0.53
第10行 -30.91 97.42 0.23 70.22 -63.00 -0.23 -0.32 -0.24
第11行 -1.48 4.75 -0.01 -1.28 8.89 1.93 4.04 2.63
第12行 -4.80 -46.03 0.30 -9.72 68.04 -0.81 -1.03 -0.60
第13行 -6.21 41.80 1.06 34.48 -145.52 -0.88 -1.12 -0.64
第14行 -51.15 -28.91 3.91 -54.67 -6.12 0.48 0.72 0.35
第15行 -0.36 -12.74 -0.10 -3.35 31.93 -10.30 -18.57 -13.07
第16行 -7.53 28.20 -0.20 20.64 -18.45 -0.63 -0.91 -0.45
第17行 -19.96 -11.37 0.33 29.72 46.60 0.59 0.68 0.43
第18行 -5.40 23.37 0.24 4.58 -26.83 0.98 1.37 0.79
第19行 40.27 -3.86 -0.01 -0.17 -225.58 0.09 0.51 0.07
第20行 -18.74 15.71 0.02 1.22 71.45 -1.63 -2.04 -1.21
第21行 7.02 -4.53 0.72 -31.33 -39.55 -0.77 -1.01 -0.58
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