專利名稱：測量皮膚上的瑕點的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量皮膚上的瑕點的方法，以及更具體地涉及一 種測量和跟蹤如亞洲人等的深色皮膚的人的瑕點的方法。
背景技術(shù)：
人的皮膚具有許多缺陷。如面部、頸部和手部等皮膚外露的部分 由于曝露在陽光和像污染物等的空氣刺激物中而更加容易有缺陷。缺 陷可能是由于局部皮膚色素沉著，例如曬斑、雀斑等而造成，或者可 能是由于長青春痘之后導致局部變暗而造成。
評定用于修護皮膚缺陷的成分的功效是護膚品開發(fā)活動中非常 重要的一部分。
一種常用的用于評定瑕點的方法是通過使用專業(yè)的臨
床分級人員(grader)。在該方法中，經(jīng)訓練的臨床醫(yī)師將經(jīng)過不斷 使用該產(chǎn)品的皮膚外觀的改善進行分級。該評定是主觀的且昂貴的。 因此，存在許多嘗試來使用基于儀器的圖像分析方法客觀地將皮膚外 觀分級。
EP 516 457 ( Unilever, 1992 )描述了 一種用于測量皮膚色素沉著 方面的變化的設(shè)備，其測量了以兩種波長的光被皮膚的反射， 一種波 長在800至1500nrn范圍內(nèi)，以及第二種波長在600至750nm范圍內(nèi)。 該現(xiàn)有技術(shù)要求使用 一個以上范圍的光波長。需要開發(fā)出更簡單的方 法，其中使用正常光照條件的皮膚的圖像可用于測量皮膚上的缺陷。
US6571003 (Procter&Gamble， 2003)描述了一種用于確定人體 部位上一個或多個可見的皮膚缺陷的位置的方法，包括獲得人體部 位的第 一數(shù)字圖像；電子分析該人體部位的該第 一數(shù)字圖像以確定包 含皮膚缺陷的區(qū)域的位置；確定與該包含皮膚缺陷的區(qū)域關(guān)聯(lián)的第一 數(shù)值嚴重程度；以及生成該第 一數(shù)值嚴重程度與和人種族有關(guān)的閾定值之間的比較值。
US 6761697 (L，Oreal， 2004)描述了 一種用于預計主體的身體外 部部位的至少一個狀況(condition)的演變，該方法包括接收第一 數(shù)據(jù)，其中該第一數(shù)據(jù)表示對象的身體外部部位在第一時間幀中的至 少一個狀況；接收第二數(shù)據(jù)，其中該第二數(shù)據(jù)表示對象的身體外部部 位在第二時間幀中的該至少一個狀況，該第二時間幀出現(xiàn)在該第一時 間幀之后；基于該第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)生成該對象的身體外部部位的 該至少一個狀況的預測演變；以及將該預測演變傳送給該主體。
上面提到的現(xiàn)有技術(shù)公布描述了用于跟蹤皮膚的總體美麗狀況 并且基于該跟蹤數(shù)據(jù)比較/預計可能的情景?，F(xiàn)有技術(shù)中沒有專門涉及 提供針對分析皮膚上瑕點的圖像并且以高度代表性且可復制方式提 供關(guān)于瑕點數(shù)量的分數(shù)的問題的解決方案。而且，仍然存在著需要提 供一種針對跟蹤瑕點以測量瑕點嚴重程度是增加還是減少的問題的 解決方案。這對于測量和跟蹤例如亞洲人、特別是南亞地區(qū)中膚色在 以10為標度(IO為最深)的6至9范圍內(nèi)的人等的深色皮膚的人的瑕點 特別需要。
因此本發(fā)明目的在于提供一種用于使用在正常光照條件下取得 的數(shù)字圖像來測量皮膚上的瑕點的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明另 一個目的在于提供一種用于使用在正常光照條件下取 得的數(shù)字圖像來跟蹤皮膚上的瑕點隨時間的發(fā)展變化的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明再一個目的在于提供一種特別適用于測量和跟蹤深色皮 膚的人的瑕點的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供一種用于測量皮膚瑕點的方法，包括 以下步驟
(a) 獲得該皮膚的彩色數(shù)字圖像；
(b) 根據(jù)皮膚的平均膚色選擇該圖像的藍色或者綠色通道；(C )使所選擇的顏色通道經(jīng)高斯濾波運算以獲得每個像素的亮度
值；
(d) 使用預定閾值亮度值將該圖像二值化為黑色或白色像素；
(e) 計數(shù)黑色像素的數(shù)量。
特別優(yōu)選地，該方法包括測量平均膚色在以10為標度的6至9 范圍內(nèi)的深色皮膚的人皮膚上的瑕點，其中IO為最深。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于實施本發(fā)明的該方法的系 統(tǒng)，包括用于獲得該皮膚的數(shù)字圖像的部件，其工作時與用于實施圖 像處理的部件連接。
本發(fā)明的詳細說明
本發(fā)明主要針對用于測量和分析皮膚上的瑕點的方法。該測量可 以針對該皮膚的任何部分，主要針對如手部、頸部和面部等的外露部 分。該方法涉及使用簡單彩色數(shù)字相機和如個人計算機等的圖像分析 部件。本發(fā)明提供對瑕點大小、形狀以及生長的客觀測量。本發(fā)明的 測量和分析已經(jīng)與經(jīng)訓練的臨床分級人員的分級非常相關(guān)，同時使涉 及的主觀性最小化并且降低了成本和這種經(jīng)訓練人員的可用性的不 確定性。
本發(fā)明的該目的以及其他目的、其優(yōu)點和使用方法現(xiàn)將借助以下 詳細描述和圖來描述。所繪制且在本文描述的圖形成了本發(fā)明的一些 實施例并且僅為了說明目的被包含。這些不應當被當成是要以任何方 式限制本發(fā)明，因為對閱讀者來說，很明顯許多這樣的實施例都是可 能的且不偏離本發(fā)明的范圍。鑒于此，對于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員來說， 將提出各種變化和修改，所有這些變化和修改都在本發(fā)明的精神和保 護范圍內(nèi)。


圖1是用于測量皮膚上的瑕點的過程的示意圖。
6圖2描繪了具有許多瑕點且平均膚色為7 (以10為標度)的亞洲 人臉的數(shù)字圖像；
圖2a示出了經(jīng)本發(fā)明的過程的圖2，即其中選擇綠色通道用于圖 像處理。
圖2b示出了經(jīng)本發(fā)明以外的過程的圖2，即其中選擇藍色通道用 于對深色皮膚的亞洲人皮膚類型的圖像處理。
圖2c示出了經(jīng)本發(fā)明以外的過程的圖2，即其中選擇紅色通道用 于對深色皮膚的亞洲人皮膚類型的圖像處理。
具體實施例方式
圖l是用于量化皮膚上瑕點數(shù)量的過程的示意圖。本發(fā)明的方法 涉及以下主要步驟。
首先取得皮膚的數(shù)字圖像。這通過使用彩色數(shù)字相機來獲得無噪 聲且分辨度良好的數(shù)字圖像來實現(xiàn)。調(diào)整相機的位置，使得在固定光 照條件下獲得所有的圖像。圖像一般數(shù)字化為2048 x 1536矩陣，其 中矩陣中的每個像素具有顏色亮度值。然后優(yōu)選地將數(shù)據(jù)傳遞給用于 圖像分析的部件，例如個人計算機。然后通過計算圖片的亮度來確定 皮膚圖像的平均顏色。這可以使用圖像分析軟件中的任何標準算法來 完成。
圖像主要由三種顏色通道、紅色、綠色和藍色通道組成。通過對 各種皮膚類型的廣泛實驗已經(jīng)確定，當選擇藍色通道用于亮膚色的分 析而當皮膚呈較深色時選擇綠色通道，對于皮膚上瑕點數(shù)量的量化是 最佳的。因此根據(jù)發(fā)明的本實施例，當平均膚色小于4(標度為1-10, IO為最深)時，選擇藍色通道。藍色通道因此主要適用于白種人膚色。 當平均膚色大于5 (標度為1-10， IO為最深)時選擇綠色通道。綠色 通道因此主要適用于亞洲人膚色，特別是南亞地區(qū)人膚色。
數(shù)字圖像在離散域內(nèi)，其中每個像素具有與其相關(guān)聯(lián)的亮度值。 亮度值可能有大的不連續(xù)性，特別是在具有瑕點的區(qū)域內(nèi)。為了在量
7化瑕點數(shù)量方面作出決定的過程中，便于圖像處理計算而且同時增強 顏色對比度，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當所選顏色通道經(jīng)高斯濾波運算，獲得了最佳 結(jié)果。下面說明該濾波運算。
假設(shè)將圖像數(shù)字化為以20x20矩陣格式的圖像。高斯模糊基本 上是用于將選擇性地在圖像內(nèi)的數(shù)字圖像的精細細節(jié)模糊的工具。這 還是基于矩陣的濾波。因此，如果對20x20圖像矩陣應用半徑為3、 即3 x 3高斯濾波，則20 x 20圖像矩陣的行和列中每第三個像素中的 細微圖像元可能會被模糊化。因此，采用的半徑越大，將被去除的精 細細節(jié)等級就越大。^f氐半徑值僅去除非常精細細節(jié)，而高半徑值會去 除較大級別的細節(jié)。當應用于二維時，這產(chǎn)生了其輪廓為同心圓的表 面，這些同心圓具有從中心點的高斯分布。其中該分布為非零的像素 用于建立巻積矩陣，將該巻積矩陣應用于原始圖像。每個像素的值設(shè) 為該像素的相鄰像素的加權(quán)平均值。原始像素的值得到最大權(quán)重(具 有最高高斯值)，并且相鄰像素隨著它們離原始像素距離增加而得到
更小權(quán)重。該高斯濾波運算產(chǎn)生比其他模糊濾波運算要好的保護邊界 和邊緣的模糊。
高斯濾波運算是唯一的，其中除了完全圓形對稱，其可作為兩個 獨立的一維計算用于二維圖像。即，通過在水平方向上應用一系列單 維高斯矩陣然后在垂直方向上重復該過程也可獲得應用二維矩陣的 效果。
已經(jīng)觀察到，當使原始圖像經(jīng)兩次選擇的高斯濾波運算獲得了最 佳結(jié)果并且作為結(jié)果的圖像為使原始圖像經(jīng)兩次選擇的高斯濾波運 算之后獲得的圖像之間的差。用于較精細濾波運算的半徑優(yōu)選地在 20-40范圍內(nèi)，更加優(yōu)選地在20-30的范圍內(nèi)，最佳為25。用于粗濾 波運算的半徑在20-50范圍內(nèi)，更加優(yōu)選地在20-40范圍內(nèi)，最佳為 30。
因此根據(jù)應用于亞洲人皮膚類型的發(fā)明的本實施例，制作了原始 圖像的所選的綠色通道的兩個副本，并且命名為圖像1和圖像2。圖像1經(jīng)f半徑20的精細高斯濾波運算以制作圖像la。然后圖像2經(jīng) 半徑R = 30的粗略高斯濾波運算(gross Gausian filter)以制作圖像2a。 從圖像2a減去圖像la以制作圖像3。
然后將圖像3 二值化以制作圖像4。該運算涉及選擇閾值顏色亮 度值。將所有的顏色亮度值在所選閾值以上的像素賦予黑色而將顏色 亮度值在所選閾值以下的像素賦予白色。則圖像4為最后的圖像，其 以定量方式描繪瑕點。瑕點數(shù)量可描述為通過計數(shù)黑色像素數(shù)量而得 到的lt目。
圖2描繪了亞洲人面部的彩色圖像。圖2a、 2b和2c分別描繪了 使用綠色、藍色和紅色通道的圖2中面部的圖像。圖2的圖像也由經(jīng) 訓練的臨床醫(yī)師根據(jù)瑕點程度被分級。來自臨床分級的數(shù)據(jù)與來自圖 2a的數(shù)據(jù)最相關(guān)。
本發(fā)明還適于作為比較皮膚瑕點數(shù)量隨時間的變化的方法。本發(fā) 明的方法還包括跟蹤特定感興趣的瑕點的發(fā)展變化的方法。該方法包 括以下步驟(i)選擇獲得的數(shù)字圖像上感興趣的瑕點；(ii)測量 感興趣的瑕點的平均灰度值、最大灰度值和最小灰度值；(iii)計算 瑕點的標準偏差；以及(iv)比較隨時間的標準偏差。將像素的灰度 級定義為函數(shù)f(x,y)在任意坐標對(x，y)處的幅度，其中f(x，y)為表示 圖像的二維函數(shù)。
隨時間的標準偏差值的比較表示瑕點的發(fā)展變化。如果標準偏差 降低，其表示瑕點在減少，而如果標準偏差增大，則表示瑕點大小在 增力口。
本發(fā)明還提供了 一種用于實施本發(fā)明方法的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用 于獲得皮膚的數(shù)字圖像的部件，其工作時與用于實施圖像處理的部件 連接。
本發(fā)明還提供一種用于使用在正常光照條件下取得的數(shù)字圖像 測量和跟蹤皮膚上的瑕點隨時間發(fā)展變化的方法和系統(tǒng)，尤其針對深 色皮膚的人。
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權(quán)利要求
1. 一種用于測量皮膚瑕點的方法，包括以下步驟(a)獲得所述皮膚的彩色數(shù)字圖像；(b)根據(jù)所述皮膚的平均膚色選擇所述圖像的藍色或者綠色通道；(c)使所選擇的顏色通道經(jīng)高斯濾波運算以獲得每個像素的亮度值；(d)使用預定閾值亮度值將所述圖像二值化為黑色或白色像素；(e)計數(shù)黑色像素的數(shù)量。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中如果所述平均膚色低于預定膚色則選擇所述藍色通道，如果所述平均膚色高于所述預定膚色則選擇所述綠色通道。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中針對白種人皮膚選擇所述藍色而針對亞洲人皮膚則選擇綠色通道。
4. 如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的方法，其中每個像素的亮度值為將所述圖像經(jīng)兩次預定半徑的高斯濾波所獲得的亮度值的差值。
5. —種用于跟蹤隨時間的皮膚瑕點數(shù)量的方法，其包括如權(quán)利要求i_4中任一權(quán)利要求所述的測量皮膚瑕點的方法和以下的附加步驟(a) 在稍后時刻重復之前的步驟；以及(b) 比較皮膚瑕點數(shù)量隨時間的變化。
6. —種用于跟蹤瑕點發(fā)展變化的方法，其包括如權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的測量皮膚瑕點的方法和以下附加步驟(a) 選擇所獲得的數(shù)字圖像中感興趣的瑕點；(b) 測量所述感興趣的瑕點的平均灰度值、最大灰度值和最小灰度值；(c) 計算所述瑕點的標準偏差；以及(d) 比較隨時間的標準偏差。
7. —種用于實施如權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的方法的系統(tǒng)，其包括用于獲得所述皮膚的數(shù)字圖像的部件，所述部件工作時與用于實施圖像處理的部件連接。
8. —種如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中用于獲得數(shù)字圖像的所述部件為數(shù)字相才幾。
9. 一種如權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其中用于實施圖像處理的所述部件為個人計算機。
全文摘要
對用于修護皮膚缺陷的成分的功效的評定是護膚品開發(fā)活動中非常重要的一部分。一種常用的用于評定瑕點的方法是通過使用專業(yè)的臨床分級人員。在該方法中，經(jīng)訓練的臨床醫(yī)師將經(jīng)過不斷使用該產(chǎn)品的皮膚外觀的改善進行分級。該評定是主觀的且昂貴的。因此提供了一種測量皮膚，特別是深色皮膚上的瑕點的方法，其包括步驟(a)獲得皮膚的彩色數(shù)字圖像；(b)根據(jù)皮膚的平均膚色選擇該圖像的藍色或者綠色通道；(c)使所選擇的顏色通道經(jīng)過高斯濾波運算以獲得每個像素的亮度值；(d)使用預定閾值亮度值將該圖像二值化為黑色或者白色的像素；以及(e)計數(shù)黑色像素的數(shù)量。
文檔編號A61B5/103GK101511267SQ200780032953
公開日2009年8月19日 申請日期2007年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月7日
發(fā)明者J·S·潘亞姆, V·S·伊耶 申請人:荷蘭聯(lián)合利華有限公司