KR102458614B1 - System for diagnosing skin using non-contact type rgb camera and skin diagnosis method thereof - Google Patents

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KR102458614B1
KR102458614B1 KR1020200154494A KR20200154494A KR102458614B1 KR 102458614 B1 KR102458614 B1 KR 102458614B1 KR 1020200154494 A KR1020200154494 A KR 1020200154494A KR 20200154494 A KR20200154494 A KR 20200154494A KR 102458614 B1 KR102458614 B1 KR 102458614B1
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Abstract

실시예에 의한 비접촉식 RGB 카메라를 이용한 피부 진단 시스템 및 그 방법이 개시된다. 상기 피부 진단 방법은 피부 상태를 진단하고자 하는 얼굴을 촬영하여 이미지를 획득하는 단계; 상기 획득된 이미지를 전처리하여 마스킹 이미지를 생성하고 상기 생성된 마스킹 이미지로부터 주름의 정도를 정량화한 주름 점수를 산출하는 단계; 및 상기 검출된 주름 점수를 기초로 얼굴의 피부 영역에 대한 피부 상태를 진단하여 그 진단한 결과로 피부 진단 정보를 생성하는 단계를 포함한다.A skin diagnosis system and method using a non-contact RGB camera according to an embodiment are disclosed. The skin diagnosis method includes: acquiring an image by photographing a face for which a skin condition is to be diagnosed; generating a masking image by pre-processing the obtained image and calculating a wrinkle score quantifying the degree of wrinkles from the generated masking image; and diagnosing the skin condition of the skin region of the face based on the detected wrinkle score, and generating skin diagnosis information as a result of the diagnosis.

Description

비접촉식 RGB 카메라를 이용한 피부 진단 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR DIAGNOSING SKIN USING NON-CONTACT TYPE RGB CAMERA AND SKIN DIAGNOSIS METHOD THEREOF}Skin diagnosis system and method using non-contact RGB camera

실시예는 비접촉식 RGB 카메라를 이용한 피부 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The embodiment relates to a skin diagnosis system and method using a non-contact RGB camera.

글로벌 헬스케어 AI 시장은 해마다 급속히 성장하고 있으며 앞으로도 더욱 크게 성장할 것으로 전망되고 있다 그 중 특히 스마트 뷰티 분야는 시장성이 크고 고 성장산업으로 평가되고 있다 이러한 스마트 뷰티 기술은 크게 디지털 피부 진단 기술과 치료 기술로 나눌 수 있다 디지털 피부 진단 기술은 카메라로 촬영된 영상을 분석하여 피부의 상태를 측정하고 분석하며 주로 접촉식 R GB 카메라 또는 비접촉식 UV 카메라 등이 사용되고 있다.The global healthcare AI market is growing rapidly every year and is expected to grow even more in the future. Among them, the smart beauty field is evaluated as a high-growth industry with great marketability. Smart beauty technology is largely divided into digital skin diagnosis technology and treatment technology. The digital skin diagnosis technology measures and analyzes the condition of the skin by analyzing the image captured by the camera, and a contact type RGB camera or a non-contact UV camera is mainly used.

비접촉식 RGB 카메라를 활용한 피부 진단 기술은 접촉식 카메라 또는 UV 카메라를 활용한 기술에 비하여 분석 가능한 얼굴 영역이 넓고 단가가 저렴하여 시장 가치가 높다. 하지만, 영상 내 피부 영역의 해상도가 상대적으로 낮고, 그 위치 또한 다양하여 이를 활용한 진단 기술의 정확도가 매우 떨어진다. 즉, 낮은 단가로 넓은 얼굴 영역에 대한 피부 진단을 위해서는 저해상도 피부 진단 기술 개발이 필수적이다.Skin diagnosis technology using a non-contact RGB camera has a higher market value than a technology using a contact camera or a UV camera because it has a wider facial area that can be analyzed and has a lower unit price. However, the resolution of the skin region in the image is relatively low and the location thereof is also varied, so the accuracy of a diagnosis technique using the same is very poor. In other words, it is essential to develop a low-resolution skin diagnosis technology for skin diagnosis on a wide face area at a low unit cost.

(특허1) 일본 공개특허공보 특개2019-058641호(Patent 1) Japanese Patent Laid-Open No. 2019-058641 (특허2) 미국 특허출원공개공보 US2017/0270350(Patent 2) US Patent Application Publication US2017/0270350 (특허3) 공개특허공보 제10-2016-0018033호(Patent 3) Patent Publication No. 10-2016-0018033

실시예는, 비접촉식 RGB 카메라를 이용한 피부 진단 시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.The embodiment may provide a skin diagnosis system and method using a non-contact RGB camera.

실시예에 따른 피부 진단 방법은 피부 상태를 진단하고자 하는 얼굴을 촬영하여 이미지를 획득하는 단계; 상기 이미지를 전처리하여 마스킹 이미지를 생성하는 단계; 상기 마스킹 이미지로부터 주름의 정도를 정량화한 주름 점수를 산출하는 단계; 및 상기 검출된 주름 점수를 기초로 얼굴의 피부 영역에 대한 피부 상태를 진단하여 그 진단한 결과로 피부 진단 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.A skin diagnosis method according to an embodiment includes: acquiring an image by photographing a face for diagnosing a skin condition; preprocessing the image to generate a masking image; calculating a wrinkle score quantifying the degree of wrinkles from the masking image; and diagnosing the skin condition of the skin region of the face based on the detected wrinkle score, and generating skin diagnosis information as a result of the diagnosis.

상기 생성하는 단계는 상기 이미지로부터 얼굴 영역을 검출하고, 상기 검출된 얼굴 영역 중 미리 정해진 피부 영역을 검출하고, 상기 검출된 피부 영역을 포함하는 마스킹 이미지를 생성할 수 있다.The generating may include detecting a face region from the image, detecting a predetermined skin region among the detected face regions, and generating a masking image including the detected skin region.

상기 산출하는 단계는 상기 이미지의 색 공간을 HSV 색 공간으로 변환하여 HSV 색 공간의 V를 이용하여 밝기 정보를 추출하고, 상기 추출된 밝기 정보를 기초로 상기 이미지로부터 에지를 검출하여 에지 이미지를 생성하고, 상기 생성된 에지 이미지로부터 윤곽선을 검출하고, 상기 검출된 에지와 윤곽선의 개수를 산출하고, 상기 산출된 에지와 윤곽선의 개수를 기초로 상기 주름의 정도를 정량화한 주름 점수를 산출할 수 있다.The calculating may include converting the color space of the image into an HSV color space, extracting brightness information using V of the HSV color space, and detecting an edge from the image based on the extracted brightness information to generate an edge image. And, a contour line is detected from the generated edge image, the number of the detected edges and contour lines is calculated, and a wrinkle score obtained by quantifying the degree of the wrinkles based on the calculated number of edges and contour lines can be calculated. .

상기 산출하는 단계는 상기 추출된 밝기 정보를 기초로 상기 이미지에 대해 히스토그램 평활화를 수행하되, 상기 이미지를 다수의 영역으로 구분하여 히스토그램 평활화를 수행할 수 있다.The calculating may include performing histogram smoothing on the image based on the extracted brightness information, but dividing the image into a plurality of regions to perform histogram smoothing.

상기 산출하는 단계는 상기 히스토그램 평활화가 수행된 이미지를 가로 방향과 세로 방향에 대하여 각각 블러시켜 노이즈 에지를 제거하여 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지를 생성하고, 상기 생성된 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지 각각으로부터 소벨 에지 검출기(sobel edge detector)를 이용하여 에지 그레디언트(edge gradient)를 획득하고, 상기 에지 그레디언트를 기초로 NMS(Non Maximum Suppression) 알고리즘을 이용하여 강도(magnitude)가 최대인 에지를 후보 에지로 결정하고, 상기 결정된 후보 에지에 임계치를 적용하여 실제 에지인지 아닌지를 판단하고, 상기 가로방향 에지 이미지에 대해 모폴로지 오픈(morphology open) 연산을 수행한 후 상기 실제 에지라고 판단된 에지를 각각 포함하는 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지를 결합하여 상기 에지 이미지를 생성할 수 있다.The calculating includes blurring the image on which the histogram smoothing has been performed in horizontal and vertical directions, respectively, to remove noise edges to generate a horizontal edge image and a vertical edge image, and the generated horizontal edge image and vertical edge image An edge gradient is obtained from each of the directional edge images using a sobel edge detector, and an edge having a maximum magnitude is obtained using a Non Maximum Suppression (NMS) algorithm based on the edge gradient. is a candidate edge, it is determined whether it is an actual edge by applying a threshold to the determined candidate edge, a morphology open operation is performed on the horizontal edge image, and the edge determined to be the actual edge The edge image may be generated by combining each included horizontal edge image and vertical edge image.

실시예에 따른 피부 진단 시스템은 피부 상태를 진단하고자 하는 얼굴을 촬영하여 이미지를 획득하는 피부 진단 장치; 및 상기 획득된 이미지를 전처리하여 마스킹 이미지를 생성하고 상기 생성된 마스킹 이미지로부터 주름의 정도를 정량화한 주름 점수를 산출하고, 상기 산출된 주름 점수를 기초로 상기 얼굴의 피부 영역에 대한 피부 상태를 진단하여 그 진단한 결과로 피부 진단 정보를 생성하는 사용자 단말을 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, a skin diagnosis system includes: a skin diagnosis device that acquires an image by photographing a face for diagnosing a skin condition; and pre-processing the obtained image to generate a masking image, calculate a wrinkle score quantifying the degree of wrinkles from the generated masking image, and diagnose the skin condition for the skin region of the face based on the calculated wrinkle score Thus, the user terminal may include a user terminal that generates skin diagnosis information as a result of the diagnosis.

상기 사용자 단말은 상기 이미지로부터 얼굴 영역을 검출하고, 상기 검출된 얼굴 영역 중 미리 정해진 피부 영역을 검출하고, 상기 검출된 피부 영역을 포함하는 마스킹 이미지를 생성할 수 있다.The user terminal may detect a face region from the image, detect a predetermined skin region among the detected face regions, and generate a masking image including the detected skin region.

상기 사용자 단말은 상기 이미지의 색 공간을 HSV 색 공간으로 변환하여 HSV 색 공간의 V를 이용하여 밝기 정보를 추출하고, 상기 추출된 밝기 정보를 기초로 상기 이미지로부터 에지를 검출하여 에지 이미지를 생성하고, 상기 생성된 에지 이미지로부터 윤곽선을 검출하고, 상기 검출된 에지와 윤곽선의 개수를 산출하고, 상기 산출된 에지와 윤곽선의 개수를 기초로 상기 주름의 정도를 정량화한 주름 점수를 산출할 수 있다.The user terminal converts the color space of the image into an HSV color space, extracts brightness information using V of the HSV color space, detects an edge from the image based on the extracted brightness information, and generates an edge image; , a contour line is detected from the generated edge image, the number of the detected edges and contour lines is calculated, and a wrinkle score obtained by quantifying the degree of the wrinkles based on the calculated number of edges and contour lines can be calculated.

상기 사용자 단말은 상기 추출된 밝기 정보를 기초로 상기 이미지에 대해 히스토그램 평활화를 수행하되, 상기 이미지를 다수의 영역으로 구분하여 히스토그램 평활화를 수행할 수 있다.The user terminal may perform histogram smoothing on the image based on the extracted brightness information, but divide the image into a plurality of regions to perform histogram smoothing.

상기 사용자 단말은 상기 히스토그램 평활화가 수행된 이미지를 가로 방향과 세로 방향에 대하여 각각 블러시켜 노이즈 에지를 제거하여 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지를 생성하고, 상기 생성된 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지 각각으로부터 소벨 에지 검출기(sobel edge detector)를 이용하여 에지 그레디언트(edge gradient)를 획득하고, 상기 에지 그레디언트를 기초로 NMS(Non Maximum Suppression) 알고리즘을 이용하여 강도(magnitude)가 최대인 에지를 후보 에지로 결정하고, 상기 결정된 후보 에지에 임계치를 적용하여 실제 에지인지 아닌지를 판단하고, 상기 가로방향 에지 이미지에 대해 모폴로지 오픈(morphology open) 연산을 수행한 후 상기 실제 에지라고 판단된 에지를 각각 포함하는 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지를 결합하여 상기 에지 이미지를 생성할 수 있다.The user terminal removes noise edges by blurring the image on which the histogram smoothing has been performed in the horizontal and vertical directions, respectively, to generate a horizontal edge image and a vertical edge image, and the generated horizontal edge image and vertical direction An edge gradient is obtained from each of the edge images using a Sobel edge detector, and an edge having a maximum magnitude is obtained using a Non Maximum Suppression (NMS) algorithm based on the edge gradient. It is determined as a candidate edge, it is determined whether or not it is an actual edge by applying a threshold to the determined candidate edge, a morphology open operation is performed on the horizontal edge image, and the edge determined to be the actual edge is applied to each of the edges. The edge image may be generated by combining the included horizontal edge image and the vertical edge image.

실시예에 따르면, 얼굴을 촬영한 RGB 이미지을 이용하여 얼굴 내 미리 구분된 피부 영역에서 주름을 검출하되, 주름의 정도를 정량화한 주름 점수를 산출하고 산출된 주름 점수를 기초로 피부의 상태를 진단하도록 함으로써, 피부 영역별로 피부 상태를 정확하게 진단하고, 진단 결과를 시각적으로 제공할 수 있다.According to the embodiment, a wrinkle is detected in a pre-classified skin region within the face using an RGB image taken of the face, a wrinkle score is calculated that quantifies the degree of wrinkle, and the skin condition is diagnosed based on the calculated wrinkle score. By doing so, it is possible to accurately diagnose a skin condition for each skin region and provide a diagnosis result visually.

실시예에 따르면, 피부 상태를 정확하게 진단하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment, the reliability of the product may be improved by accurately diagnosing the skin condition.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 진단 방법을 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 실시예에 따른 피부 영역 검출 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주름을 검출하여 수치화하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 진단 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 사용자 단말의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 진단 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 모바일 앱을 통해 피부 진단 결과를 표시하는 화면을 나타내는 도면이다.
1 is a diagram illustrating a skin diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
2A to 2C are diagrams for explaining a skin region detection process according to an embodiment.
3 is a view showing a process of detecting and digitizing wrinkles according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating the configuration of a skin diagnosis system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a detailed configuration of the user terminal shown in FIG. 4 .
6 is a view for explaining a skin diagnosis process according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a screen displaying a skin diagnosis result through a mobile app.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical spirit of the present invention, one or more of the components may be selected between the embodiments. It can be combined and substituted for use.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention may be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, unless specifically defined and described explicitly. It may be interpreted as a meaning, and generally used terms such as terms defined in advance may be interpreted in consideration of the contextual meaning of the related art.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In this specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as “at least one (or more than one) of A and (and) B, C”, it is combined with A, B, and C It may include one or more of all possible combinations.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only for distinguishing the component from other components, and are not limited to the essence, order, or order of the component by the term.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.And, when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include the case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.

또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when it is described as being formed or disposed on “above (above) or under (below)” of each component, the top (above) or bottom (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as “up (up) or down (down)”, the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one component may be included.

실시예에서는, 얼굴을 촬영한 RGB 이미지를 이용하여 얼굴 내 미리 구분된 피부 영역에서 주름을 검출하되, 주름의 정도를 정량화한 주름 점수를 산출하고, 산출된 주름 점수를 기초로 피부의 상태를 진단하도록 한, 새로운 방안을 제안한다.In the embodiment, a wrinkle is detected in a pre-divided skin region within the face using the RGB image taken of the face, a wrinkle score is calculated that quantifies the degree of wrinkle, and the skin condition is diagnosed based on the calculated wrinkle score We propose a new way to do this.

여기서 주름은 일정한 두께를 지니는 부위 사이에서 발생하는 피부의 함몰부를 의미한다.Here, the wrinkle means a dent in the skin that occurs between parts having a certain thickness.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 피부 진단 방법을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a skin diagnosis method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 피부 진단 장치는 피부 진단을 위해 RGB 카메라를 이용하여 사용자의 얼굴을 촬영하여 RGB 이미지를 획득할 수 있다(S110).Referring to FIG. 1 , the skin diagnosis apparatus according to the first embodiment of the present invention may acquire an RGB image by photographing a user's face using an RGB camera for skin diagnosis ( S110 ).

다음으로, 피부 진단 장치를 획득된 RGB 이미지를 사용자 단말에 제공할 수 있다.Next, the skin diagnosis apparatus may provide the obtained RGB image to the user terminal.

다음으로, 사용자 단말은 모바일 어플리케이션을 통해 제공받은 RGB 이미지로부터 얼굴 영역을 검출할 수 있다(S120). 이때, 영상 촬영 환경 또는 개개인의 얼굴 특성에 따라 촬영된 영상 내 얼굴 크기 또는 각도 등이 달라질 수 있다. 영상마다 얼굴의 크기나 각도 등이 다를 경우 피부 영역 검출의 정확도가 떨어지게 되어 시스템의 성능이 저하된다. 따라서 균일한 피부 영역을 검출하기 위해서는 촬영 환경 또는 얼굴 특성이 달라지더라도 얼굴 영역을 정밀하게 찾아낼 필요가 있다. 얼굴 영역을 검출하는 방법으로는 공지된 다양한 기술이 사용될 수 있는데, 예컨대, Harr-like feature 기반의 방법, AlexNet 기반의 방법, Cascade 기반 CNN을 이용한 방법, AutoEncoder를 이용한 방법, FAN(Face Alignment Algorithm) 등이 있다.Next, the user terminal may detect the face region from the RGB image provided through the mobile application (S120). In this case, the size or angle of the face in the captured image may vary according to the image capturing environment or individual face characteristics. If the size or angle of the face is different for each image, the accuracy of detecting the skin region is lowered and the performance of the system is deteriorated. Therefore, in order to detect a uniform skin region, it is necessary to precisely find the face region even if the photographing environment or facial characteristics change. As a method for detecting a face region, various known techniques can be used, for example, a Harr-like feature-based method, an AlexNet-based method, a Cascade-based CNN method, a method using an AutoEncoder, a FAN (Face Alignment Algorithm) etc.

다음으로, 사용자 단말은 검출된 얼굴 영역 중 미리 정해진 피부 영역을 검출할 수 있다(S130). 실시예에서는 얼굴 전체 피부에 대한 진단이 아닌 특정 피부 영역에 한정하여 진단이 이루어지는데, 진단 대상별 관심 피부 영역은 달라질 수 있다.Next, the user terminal may detect a predetermined skin region from among the detected face regions ( S130 ). In the embodiment, the diagnosis is performed by limiting the diagnosis to a specific skin region rather than the entire face skin, but the skin region of interest for each diagnosis object may be different.

예컨대, 주름은 양 볼, 양 눈 옆을 관심 피부 영역으로 한다.For example, for wrinkles, both cheeks and sides of both eyes are skin regions of interest.

도 2a 내지 도 2c는 실시예에 따른 피부 영역 검출 과정을 설명하기 위한 도면이다.2A to 2C are diagrams for explaining a skin region detection process according to an embodiment.

도 2a를 참조하면, 양볼의 경우 사각형으로 영역을 검출 하게 되면 실제 볼 영역과 맞지 않아 볼 이외의 부분 코 경계 또는 입술 경계 등이 포함되거나 실제 볼보다 좁은 영역이 검출 될 수 있다. 이러한 좁은 영역은 주름 검출 시 성능 저하의 원인이 되기 때문에, 볼록 다각형을 구성하여 최대한 볼 영역이 다 포함되도록 해야 한다.Referring to FIG. 2A , in the case of both cheeks, when a rectangular area is detected, it does not match the actual cheek area, so a partial nose boundary or lip boundary other than the cheek may be included, or a narrower area than the actual cheek may be detected. Since such a narrow area causes performance degradation in wrinkle detection, a convex polygon should be configured to include the entire cheek area as much as possible.

도 2b를 참조하면, 양눈 옆은 눈썹과 눈꺼풀 그리고 눈과 같이 직선 형태의 노이즈들이 주름으로 잘못 검출될 수 있다. 따라서 검출된 얼굴 영역 좌표에서 눈썹과 눈 좌표를 이용하여 삼각형의 형태로 양 눈 옆 영역을 지정하면서 노이즈가 포함되지 않도록 한다.Referring to FIG. 2B , on the sides of both eyes, noises in a straight line such as eyebrows, eyelids, and eyes may be erroneously detected as wrinkles. Therefore, by using the eyebrow and eye coordinates from the detected face area coordinates, the area next to both eyes is designated in the form of a triangle and noise is not included.

도 2c를 참조하면, 미간, 양볼, 양눈 옆 영역에 대하여 마스킹 작업을 하여 별도의 이미지 즉, 마스킹 이미지(making image)로 저장하여 주름 검출 시 사용할 수 있다.Referring to FIG. 2C , a masking operation is performed on the area between the forehead, both cheeks, and the sides of the eyes, and it can be stored as a separate image, that is, a masking image, and used when detecting wrinkles.

다음으로, 사용자 단말은 검출된 피부 영역에서 주름을 검출하여 검출된 주름의 정도를 정량화하여 수치화할 수 있다(S160).Next, the user terminal may quantify and quantify the degree of the detected wrinkles by detecting wrinkles in the detected skin region (S160).

다음으로, 사용자 단말은 주름을 검출한 결과를 기초로 피부 영역별 피부 상태를 진단하고(S170), 진단한 피부 상태를 화면에 표시할 수 있다(S180).Next, the user terminal may diagnose the skin condition for each skin region based on the result of detecting the wrinkles ( S170 ), and display the diagnosed skin condition on the screen ( S180 ).

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주름을 검출하여 수치화하는 과정을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a process of detecting and digitizing wrinkles according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 실시예에 따른 사용자 단말은 RGB 이미지의 색 공간을 변환하여 밝기 정보를 추출할 수 있다. 즉, 주름은 주변 피부와의 색 차이가 미미하기 때문에 색 정보가 아닌 밝기 정보를 활용해야 하는데, 밝기 정보를 추출하기 위해서는 RGB 색공간이 아닌 HSV 색공간을 사용해야 한다. 여기서 HSV는 H(Hue, 색조), S(Saturation, 채도), V(Value, 명도)를 나타낸다. 즉, HSV 색 공간에서는 H와 S 값으로 색을 표현하고 V로 밝기를 표현하므로 V를 이용하여 밝기 정보를 추출한다(S410).Referring to FIG. 3 , the user terminal according to the embodiment may extract brightness information by converting the color space of the RGB image. In other words, since the color difference with the surrounding skin is insignificant for wrinkles, brightness information, not color information, must be used. Here, HSV represents H(Hue), S(Saturation), and V(Value, lightness). That is, in the HSV color space, since colors are expressed by H and S values and brightness is expressed by V, brightness information is extracted using V (S410).

다음으로, 사용자 단말은 추출한 밝기 정보를 기초로 이미지에 대해 히스토그램 평활화(Histogram Equalization)를 수행할 수 있다(S412). 히스토그램 평활화를 적용시키면 이미지의 픽셀값이 0~255 범위 내에 골고루 분산되어 이미지의 명암대비가 개선되지만 밝기 분포가 극단적일 경우 일부 영역에서 충분한 명암 대비 개선의 효과를 보기 어렵다. 따라서 실시예에서는 대비 제한 적응 히스토그램 평활화(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization, CLAHE)를 이용하고자 한다. 이때 CLAHE는 지역적 명암대비 향상 기법으로 영상을 여러 개의 블록으로 나누어 CLHE를 수행할 수 있다.Next, the user terminal may perform histogram equalization on the image based on the extracted brightness information (S412). When histogram smoothing is applied, the pixel values of the image are evenly distributed within the range of 0 to 255 and the contrast of the image is improved. Therefore, in the embodiment, Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization (CLAHE) is intended to be used. In this case, CLAHE is a regional contrast enhancement technique, and CLHE can be performed by dividing an image into several blocks.

다음으로, 사용자 단말은 미리 정해진 에지 검출 알고리즘을 이용하여 평활화가 수행된 RGB 이미지로부터 에지를 검출하여 에지 이미지를 생성할 수 있다(S420). 여기서 에지 검출 알고리즘은 공지된 다양한 알고리즘이 사용될 수 있는데, 예컨대, canny edge detection일 수 있다.Next, the user terminal may generate an edge image by detecting an edge from the smoothed RGB image using a predetermined edge detection algorithm ( S420 ). Here, as the edge detection algorithm, various known algorithms may be used, for example, canny edge detection.

구체적으로 설명하면, 사용자 단말은 에지 검출의 성능을 높이기 위하여 가우시안 필터(Gaussian filter)를 사용하여 이미지를 블러(blur) 시킴으로써 노이즈 에지를 제거할 수 있다.Specifically, the user terminal may remove the noise edge by blurring the image using a Gaussian filter in order to improve edge detection performance.

이때, 사용자 단말은 이미지를 가로 방향과 세로 방향에 대하여 각각 블러시켜 노이즈 에지를 제거하여 가로 주름과 세로 주름을 분리 분석하기에 적합한 형태 즉, 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지를 생성할 수 있다.At this time, the user terminal blurs the image in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, to remove the noise edge to generate a shape suitable for separating and analyzing horizontal wrinkles and vertical wrinkles, that is, a horizontal edge image and a vertical edge image. .

다음으로, 사용자 단말은 노이즈 에지가 제거된 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지 각각으로부터 소벨 에지 검출기(sobel edge detector)를 이용하여 에지 그레디언트(edge gradient)를 획득할 수 있다. 이때, 가로 방향과 세로 방향의 그레디언트를 각각 Gx, Gy라고 할 때, 에지 그레디언트는 다음의 수학식 1과 같다.Next, the user terminal may obtain an edge gradient from each of the horizontal edge image and the vertical edge image from which the noise edge is removed using a Sobel edge detector. At this time, assuming that the horizontal and vertical gradients are Gx and Gy, respectively, the edge gradient is expressed by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020123710303-pat00001
,
Figure 112020123710303-pat00002
Figure 112020123710303-pat00001
,
Figure 112020123710303-pat00002

다음으로, 사용자 단말은 에지 그레디언트를 기초로 NMS(Non Maximum Suppression) 알고리즘을 이용하여 강도(magnitude)가 최대인 에지를 후보 에지로 결정할 수 있다. 이때 모든 이웃에 대해서 최대인지 판별하는 것이 아니라 에지의 방향을 고려해서 탐색 방향을 결정한다.Next, the user terminal may determine an edge having a maximum magnitude as a candidate edge using a Non Maximum Suppression (NMS) algorithm based on the edge gradient. In this case, the search direction is determined by considering the direction of the edge, rather than determining whether it is the maximum for all neighbors.

다음으로, 사용자 단말은 결정된 후보 에지가 실제 에지인지 아닌지를 판단할 수 있다. 즉, 에지의 강도가 상위 임계치(upper threshold)보다 크면 에지로 지정하고 하위 임계치(lower thereshold)보다 작으면 에지들을 합성 연결할 때 활용한다.Next, the user terminal may determine whether the determined candidate edge is an actual edge. That is, if the strength of an edge is greater than an upper threshold, it is designated as an edge, and if it is smaller than a lower thereshold, the edge is used when synthetically connecting the edges.

다음으로, 사용자 단말은 가로방향 에지 이미지에 대해 모폴로지 오픈(morphology open) 연산을 수행할 수 있다. 모폴로지는 영상의 기하학적 형태를 분석하는 기법이다. 기본적인 모폴로지 연산으로는 침식(erosion)과 팽창(dilation) 연산이 있다. 침식은 관심 영역의 크기가 줄어드는 대신 미미한 노이즈가 제거되는 효과가 있다. 팽창은 관심 영역의 크기가 늘어나지만 노이즈의 크기도 같이 늘어날 수 있다. 이때 침식 연산 후 팽창 연산을 하게 되면 물체의 형상과 크기가 보존됨과 동시에 미미한 노이즈를 제거할 수 있다. 이와 같이 침식 연산과 팽창 연산을 순서대로 하는 과정을 오픈 연산이라 하며 작은 노이즈를 제거하는데 많이 사용된다. 가로 방향의 주름은 특히 노이즈가 많기 때문에 실시예에서는 가로방향 에지 이미지에 대해서만 모노폴로지 오픈 연산을 수행하려 한다.Next, the user terminal may perform a morphology open operation on the horizontal edge image. Morphology is a technique to analyze the geometric shape of an image. The basic morphological operations are erosion and dilation operations. Erosion has the effect of removing slight noise at the cost of reducing the size of the region of interest. Dilation increases the size of the region of interest, but the size of noise may also increase. In this case, if the expansion calculation is performed after the erosion calculation, the shape and size of the object are preserved and at the same time, the slight noise can be removed. The process of performing erosion and dilation operations in this order is called an open operation and is often used to remove small noise. Since wrinkles in the horizontal direction are particularly noisy, in the embodiment, a monopolistic open operation is performed only on horizontal edge images.

다음으로, 사용자 단말은 실제 에지라고 판단된 에지를 각각 포함하는 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지를 결합하여 에지 이미지를 생성할 수 있다.Next, the user terminal may generate an edge image by combining a horizontal edge image and a vertical edge image each including edges determined to be actual edges.

다음으로, 사용자 단말은 미리 정해진 윤곽선 검출 알고리즘을 이용하여 에지 이미지로부터 윤곽선을 검출할 수 있다(S430). 윤곽선은 동일한 강도를 갖는 모든 연속된 점을 연결하는 곡선이며 형태 분석과 물체 감지 및 인식에 유용한 도구로 사용된다. 이때, 윤관석 검출 알고리즘은 공지된 다양한 알고리즘이 사용될 수 있다.Next, the user terminal may detect the outline from the edge image using a predetermined outline detection algorithm ( S430 ). A contour is a curve connecting all consecutive points with the same intensity and is used as a useful tool for shape analysis and object detection and recognition. In this case, various known algorithms may be used as the Yun Kwan-seok detection algorithm.

다음으로, 사용자 단말은 검출된 에지, 윤곽선을 기초로 정량화한 수치를 산출할 수 있다(S440). 즉, 피부 진단 장치는 검출된 에지와 윤곽선의 개수를 산출하고, 산출된 에지와 윤곽선의 개수를 기초로 주름의 정도를 정량화한 수치 또는 점수를 산출할 수 있다.Next, the user terminal may calculate a quantified value based on the detected edge and contour (S440). That is, the skin diagnosis apparatus may calculate the number of detected edges and contours, and may calculate a number or score obtained by quantifying the degree of wrinkles based on the calculated number of edges and contours.

먼저, 검출된 에지와 윤곽선 각각의 개수는 다음의 수학식 2, 3과 같이 나타낸다.First, the number of each detected edge and contour is expressed by Equations 2 and 3 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112020123710303-pat00003
,
Figure 112020123710303-pat00004
Figure 112020123710303-pat00003
,
Figure 112020123710303-pat00004

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112020123710303-pat00005
Figure 112020123710303-pat00005

여기서, w는 이미지의 너비, h는 이미지의 높이, n은 검출된 윤곽(contour)의 개수, (xk,1, yk,1)은 k번째 윤곽의 시작점, (xk,2, yk,2)은 k번째 윤곽의 끝점을 나타낸다.where w is the width of the image, h is the height of the image, n is the number of detected contours, (x k,1 , y k,1 ) is the starting point of the kth contour, (x k,2 , y k,2 ) denotes the end point of the kth contour.

선 형태의 주름은 모든 주름 선을 분석하는 것으로 수학식 2와 같이 검출된 에지들의 개수를 카운트하여 정량화가 가능하고, 굵은 주름(Rhytid)은 주름이 형성하는 영역을 분석하는 것으로 수학식 3과 같이 검출된 윤곽선의 길이의 총 합을 계산하여 정량화가 가능하다.Line-shaped wrinkles are analyzed by all wrinkle lines, and can be quantified by counting the number of detected edges as in Equation 2, and thick wrinkles (Rhytid) are analysis of the area where wrinkles are formed, as shown in Equation 3 It can be quantified by calculating the total sum of the detected contour lengths.

상기 수학식 2, 3을 이용하여 주름 점수를 구하면, 다음의 수학식 4와 같이 나타낸다.When the wrinkle score is calculated using Equations 2 and 3, it is expressed as Equation 4 below.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112020123710303-pat00006
,
Figure 112020123710303-pat00007
Figure 112020123710303-pat00006
,
Figure 112020123710303-pat00007

여기서, pm은 해당 화소 위치(i, j)의 마스크를 나타낸다.Here, p m represents a mask at the pixel position (i, j).

상기 수학식 4와 같이 마스크의 면적을 구하고, 값의 강도를 보정하기 위하여 log를 취한 뒤 마스크 면적 대비 Scorew-line과 Scorew-rhytid의 상대적인 값을 계산한다.As in Equation 4 above, the area of the mask is obtained, log is taken to correct the intensity of the value, and the relative values of Score w-line and Score w-rhytid are calculated with respect to the mask area.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 진단 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating the configuration of a skin diagnosis system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 진단 시스템은 피부 진단 장치(100), 사용자 단말(200), 서비스 서버(300), 데이터베이스(database, 400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , a skin diagnosis system according to an embodiment of the present invention may include a skin diagnosis apparatus 100 , a user terminal 200 , a service server 300 , and a database 400 .

피부 진단 장치(100)는 비접촉식 RGB 카메라를 이용하여 얼굴을 촬영하여 RGB 이미지를 획득하고, 획득한 RGB 이미지를 사용자 단말(200)에 제공할 수 있다.The skin diagnosis apparatus 100 may obtain an RGB image by photographing a face using a non-contact RGB camera, and may provide the obtained RGB image to the user terminal 200 .

사용자 단말(200)은 제공받은 RGB 이미지를 이용하여 얼굴 영역을 검출하고 얼굴 영역 내 미리 구분된 피부 영역에서 주름을 검출하되, 주름의 정도를 정량화한 수치를 산출하여 피부 상태를 진단할 수 있다.The user terminal 200 detects a face region using the provided RGB image and detects wrinkles in a skin region divided in advance within the face region, and calculates a numerical value quantifying the degree of wrinkles to diagnose the skin condition.

사용자 단말(200)은 서비스 서버(300)와 연동하고, 진단한 결과를 서비스 서버에 업로드하여 관리함으로써, 사용자의 얼굴 피부 상태의 이력을 확인할 수 있다.The user terminal 200 may check the history of the user's facial skin condition by interworking with the service server 300 and uploading and managing the diagnosis result to the service server.

서비스 서버(300)는 피부 진단 장치(100)와 연동하고, 피부 진단 장치(100)로부터 주름의 정도를 정량화한 수치, 피부 상태에 대한 정보를 제공받아 관리할 수 있다.The service server 300 may interwork with the skin diagnosis apparatus 100 , and may receive and manage a numerical value obtained by quantifying the degree of wrinkles and information on a skin condition from the skin diagnosis apparatus 100 .

서비스 서버(300)는 현재 날짜의 이미지와 이전 날짜의 이미지를 비교하여 사용자의 얼굴 피부 상태가 개선되었는지를 사용자가 확인할 수 있도록 정보를 제공할 수 있다.The service server 300 may provide information so that the user can check whether the user's facial skin condition is improved by comparing the image of the current date with the image of the previous date.

데이터베이스(400)는 사용자별로 제공받은 피부 상태에 대한 정보를 저장할 수 있다. 데이터베이스(400)는 피부 상태뿐 아니라 주름의 정도를 정량화한 수치에 대한 정보도 함께 저장하고, 이러한 정보들은 날짜나 시간별로 순차적으로 저장될 수 있다.The database 400 may store information on skin conditions provided for each user. The database 400 also stores information about a numerical value quantifying the degree of wrinkles as well as a skin condition, and such information may be sequentially stored by date or time.

도 5는 도 4에 도시된 사용자 단말의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a detailed configuration of the user terminal shown in FIG. 4 .

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말(200)은 제1 통신부(111), 제2 통신부(112), 입력부(113), 제어부(114), 출력부(115), 저장부(116), 표시부(117)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the user terminal 200 according to an embodiment of the present invention includes a first communication unit 111 , a second communication unit 112 , an input unit 113 , a control unit 114 , an output unit 115 , It may include a storage unit 116 and a display unit 117 .

제1 통신부(111)는 피부 진단 장치(100)와 연동하고 RGB 이미지를 제공받을 수 있다.The first communication unit 111 may interwork with the skin diagnosis apparatus 100 and receive an RGB image.

제2 통신부(112)는 서비스 서버(300)와 연동하여 각종 데이터를 송수신할 수 있다.The second communication unit 112 may transmit/receive various data in conjunction with the service server 300 .

입력부(113)는 사용자의 메뉴 또는 키 조작에 따른 정보를 입력 받을 수 있다.The input unit 113 may receive information according to a user's menu or key manipulation.

제어부(114)는 RGB 이미지를 이용하여 얼굴 영역을 검출하고, 검출된 얼굴 영역을 미리 정해진 다수의 피부 영역으로 구분하고, 구분된 다수의 피부 영역에서 주름을 검출할 수 있다.The controller 114 may detect a face region using the RGB image, divide the detected face region into a plurality of predetermined skin regions, and detect wrinkles in the plurality of divided skin regions.

제어부(114)는 다수의 피부 영역에서 주름의 정도를 정량화한 수치를 산출하여 피부 상태를 진단할 수 있다.The controller 114 may diagnose a skin condition by calculating a numerical value quantifying the degree of wrinkles in a plurality of skin regions.

출력부(115)는 피부 진단 및 피부 상태를 안내하기 위한 오디오를 출력할 수 있다.The output unit 115 may output audio to guide skin diagnosis and skin condition.

저장부(116)는 날짜별 RGB 이미지, 피부 영역, 주름의 정도를 정향화한 수치, 피부 상태 등 피부 진단에 관련된 정보를 저장할 수 있다.The storage unit 116 may store information related to skin diagnosis, such as RGB images by date, skin regions, orthogonalized values of wrinkles, and skin conditions.

표시부(117)는 사용자의 얼굴을 촬영한 RGB 이미지, RGB 이미지를 이용한 주름의 정도를 정향화한 수치, 피부 상태 등을 화면에 표시할 수 있다.The display unit 117 may display an RGB image of the user's face, a numerical value obtained by orthogonalizing the degree of wrinkles using the RGB image, a skin condition, and the like on the screen.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 진단 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 모바일 앱을 통해 피부 진단 결과를 표시하는 화면을 나타내는 도면이다.6 is a view for explaining a skin diagnosis process according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a view showing a screen displaying a skin diagnosis result through a mobile app.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 진단 장치는 비접촉식 RGB 카메라를 이용하여 얼굴을 촬영하여 RGB 이미지를 획득할 수 있다(S610).Referring to FIG. 6 , the skin diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention may acquire an RGB image by photographing a face using a non-contact RGB camera (S610).

다음으로 피부 진단 장치는 획득된 RGB 이미지를 사용자 단말에 제공할 수 있다(S620).Next, the skin diagnosis apparatus may provide the obtained RGB image to the user terminal (S620).

다음으로, 사용자 단말은 획득한 RGB 이미지를 분석하여 그 분석한 결과로 얼굴 영역을 검출하고 얼굴 영역 내 미리 구분된 피부 영역에서 주름을 검출할 수 있다(S630).Next, the user terminal may analyze the obtained RGB image, detect a face region as a result of the analysis, and detect a wrinkle in a skin region divided in advance within the face region (S630).

다음으로, 사용자 단말은 주름의 정도를 정량화한 수치를 산출하고, 이를 기초로 피부 상태를 진단하여 피부 진단 정보를 생성할 수 있다(S640).Next, the user terminal may calculate a numerical value quantifying the degree of wrinkles, diagnose the skin condition based on this, and generate skin diagnosis information ( S640 ).

다음으로, 사용자 단말은 생성된 피부 진단 정보를 화면에 표시할 수 있다(S650). 도 7의 (a)과 같이 사용자 단말은 모바일 어플리케이션을 통해 피부 진단 정보를 시각적으로 표시하되, (b), (c)와 같이 피부 영역별 주름 점수를 보여주고 있다.Next, the user terminal may display the generated skin diagnosis information on the screen (S650). As shown in (a) of FIG. 7 , the user terminal visually displays skin diagnosis information through a mobile application, but shows wrinkle scores for each skin region as shown in (b) and (c).

다음으로, 피부 진단 장치는 피부 진단 정보를 서비스 서버에 제공하면(S660), 서비스 서버는 제공받은 피부 진단 정보를 데이터베이스에 저장할 수 있다(S670).Next, when the skin diagnosis apparatus provides the skin diagnosis information to the service server ( S660 ), the service server may store the received skin diagnosis information in the database ( S670 ).

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.The term '~ unit' used in this embodiment means software or hardware components such as field-programmable gate array (FPGA) or ASIC, and '~ unit' performs certain roles. However, '-part' is not limited to software or hardware. '~unit' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to refresh one or more processors. Thus, as an example, '~' denotes components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, and procedures. , subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided in the components and '~ units' may be combined into a smaller number of components and '~ units' or further separated into additional components and '~ units'. In addition, components and '~ units' may be implemented to play one or more CPUs in a device or secure multimedia card.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it can be done.

100: 피부 진단 장치
200: 사용자 단말
300: 서비스 서버
400: 데이터베이스
100: skin diagnosis device
200: user terminal
300: service server
400: database

Claims (10)

피부 진단 장치가 피부 상태를 진단하고자 하는 얼굴을 촬영하여 이미지를 획득하는 단계;
사용자 단말이 상기 이미지를 전처리하여 마스킹 이미지를 생성하는 단계;
상기 사용자 단말이 상기 마스킹 이미지로부터 주름의 정도를 정량화한 주름 점수를 산출하는 단계; 및
상기 사용자 단말이 상기 산출된 주름 점수를 기초로 얼굴의 피부 영역에 대한 피부 상태를 진단하여 그 진단한 결과로 피부 진단 정보를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 산출하는 단계는,
상기 마스킹 이미지에 대해 히스토그램 평활화를 수행하고,
상기 히스토그램 평활화가 수행된 마스킹 이미지를 가로 방향과 세로 방향에 대하여 각각 블러시켜 노이즈 에지를 제거하여 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지를 생성하고,
상기 생성된 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지 각각으로부터 소벨 에지 검출기(sobel edge detector)를 이용하여 에지 그레디언트(edge gradient)를 획득하고,
상기 에지 그레디언트를 기초로 NMS(Non Maximum Suppression) 알고리즘을 이용하여 강도(magnitude)가 최대인 에지를 후보 에지로 결정하고,
상기 결정된 후보 에지에 임계치를 적용하여 실제 에지인지 아닌지를 판단하고,
상기 가로방향 에지 이미지에 대해 모폴로지 오픈(morphology open) 연산을 수행한 후 상기 실제 에지라고 판단된 에지를 각각 포함하는 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지를 결합하여 상기 에지 이미지를 생성하고,
상기 생성된 에지 이미지로부터 상기 주름의 정도를 정량화한 주름 점수를 산출하는, 피부 진단 방법.
acquiring, by a skin diagnosis apparatus, an image by photographing a face for which a skin condition is to be diagnosed;
generating, by the user terminal, a masking image by pre-processing the image;
calculating, by the user terminal, a wrinkle score quantifying the degree of wrinkles from the masking image; and
and diagnosing, by the user terminal, a skin condition for a skin region of the face based on the calculated wrinkle score, and generating skin diagnosis information as a result of the diagnosis,
The calculating step is
performing histogram smoothing on the masking image,
By blurring the masking image on which the histogram smoothing has been performed in the horizontal and vertical directions, respectively, to remove noise edges to generate a horizontal edge image and a vertical edge image,
Obtaining an edge gradient using a Sobel edge detector from each of the generated horizontal edge image and vertical edge image,
Determining an edge having a maximum magnitude as a candidate edge using a Non Maximum Suppression (NMS) algorithm based on the edge gradient,
It is determined whether or not it is an actual edge by applying a threshold to the determined candidate edge,
After performing a morphology open operation on the horizontal edge image, the edge image is generated by combining the horizontal edge image including the edge determined to be the actual edge and the vertical edge image,
A skin diagnosis method for calculating a wrinkle score quantifying the degree of the wrinkle from the generated edge image.
제1항에 있어서,
상기 생성하는 단계는,
상기 이미지로부터 얼굴 영역을 검출하고, 상기 검출된 얼굴 영역 중 미리 정해진 피부 영역을 검출하고,
상기 검출된 피부 영역을 포함하는 마스킹 이미지를 생성하는, 피부 진단 방법.
According to claim 1,
The generating step is
detecting a face region from the image, and detecting a predetermined skin region among the detected face regions;
and generating a masking image including the detected skin region.
제1항에 있어서,
상기 산출하는 단계는,
상기 마스킹 이미지의 색 공간을 HSV 색 공간으로 변환하여 HSV 색 공간의 V를 이용하여 밝기 정보를 추출하고,
상기 추출된 밝기 정보를 기초로 상기 마스킹 이미지에 대해 히스토그램 평활화를 수행하는, 피부 진단 방법.
The method of claim 1,
The calculating step is
Converting the color space of the masking image into an HSV color space and extracting brightness information using V of the HSV color space,
and performing histogram smoothing on the masking image based on the extracted brightness information.
제3항에 있어서,
상기 산출하는 단계는,
상기 추출된 밝기 정보를 기초로 상기 마스킹 이미지에 대해 히스토그램 평활화를 수행하되, 상기 마스킹 이미지를 다수의 영역으로 구분하여 히스토그램 평활화를 수행하는, 피부 진단 방법.
4. The method of claim 3,
The calculating step is
Histogram smoothing is performed on the masking image based on the extracted brightness information, and the histogram smoothing is performed by dividing the masking image into a plurality of regions.
제4항에 있어서,
상기 산출하는 단계는,
상기 생성된 에지 이미지로부터 윤곽선을 검출하고,
상기 검출된 에지와 윤곽선의 개수를 산출하고,
상기 산출된 에지와 윤곽선의 개수를 기초로 상기 주름의 정도를 정량화한 주름 점수를 산출하는, 피부 진단 방법.
5. The method of claim 4,
The calculating step is
Detecting an outline from the generated edge image,
calculating the number of the detected edges and contours,
A skin diagnosis method for calculating a wrinkle score quantifying the degree of the wrinkle based on the calculated number of edges and contours.
피부 상태를 진단하고자 하는 얼굴을 촬영하여 이미지를 획득하는 피부 진단 장치; 및
상기 획득된 이미지를 전처리하여 마스킹 이미지를 생성하고 상기 생성된 마스킹 이미지로부터 주름의 정도를 정량화한 주름 점수를 산출하고, 상기 산출된 주름 점수를 기초로 상기 얼굴의 피부 영역에 대한 피부 상태를 진단하여 그 진단한 결과로 피부 진단 정보를 생성하는 사용자 단말을 포함하고,
상기 사용자 단말은,
상기 마스킹 이미지에 대해 히스토그램 평활화를 수행하고,
상기 히스토그램 평활화가 수행된 마스킹 이미지를 가로 방향과 세로 방향에 대하여 각각 블러시켜 노이즈 에지를 제거하여 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지를 생성하고,
상기 생성된 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지 각각으로부터 소벨 에지 검출기(sobel edge detector)를 이용하여 에지 그레디언트(edge gradient)를 획득하고,
상기 에지 그레디언트를 기초로 NMS(Non Maximum Suppression) 알고리즘을 이용하여 강도(magnitude)가 최대인 에지를 후보 에지로 결정하고,
상기 결정된 후보 에지에 임계치를 적용하여 실제 에지인지 아닌지를 판단하고,
상기 가로방향 에지 이미지에 대해 모폴로지 오픈(morphology open) 연산을 수행한 후 상기 실제 에지라고 판단된 에지를 각각 포함하는 가로방향 에지 이미지와 세로방향 에지 이미지를 결합하여 상기 에지 이미지를 생성하고,
상기 생성된 에지 이미지로부터 상기 주름의 정도를 정량화한 주름 점수를 산출하는, 피부 진단 시스템.
a skin diagnosis apparatus for acquiring an image by photographing a face for which a skin condition is to be diagnosed; and
Pre-processing the obtained image to generate a masking image, calculate a wrinkle score that quantifies the degree of wrinkles from the generated masking image, and diagnose the skin condition for the skin region of the face based on the calculated wrinkle score and a user terminal that generates skin diagnosis information as a result of the diagnosis,
The user terminal is
performing histogram smoothing on the masking image,
By blurring the masking image on which the histogram smoothing has been performed in the horizontal and vertical directions, respectively, to remove noise edges to generate a horizontal edge image and a vertical edge image,
Obtaining an edge gradient using a Sobel edge detector from each of the generated horizontal edge image and vertical edge image,
Determining an edge having a maximum magnitude as a candidate edge using a Non Maximum Suppression (NMS) algorithm based on the edge gradient,
It is determined whether or not it is an actual edge by applying a threshold to the determined candidate edge,
After performing a morphology open operation on the horizontal edge image, the edge image is generated by combining the horizontal edge image including the edge determined to be the actual edge and the vertical edge image,
and calculating a wrinkle score quantifying the degree of the wrinkle from the generated edge image.
제6항에 있어서,
상기 사용자 단말은,
상기 이미지로부터 얼굴 영역을 검출하고, 상기 검출된 얼굴 영역 중 미리 정해진 피부 영역을 검출하고,
상기 검출된 피부 영역을 포함하는 마스킹 이미지를 생성하는, 피부 진단 시스템.
7. The method of claim 6,
The user terminal is
detecting a face region from the image, and detecting a predetermined skin region among the detected face regions;
and generating a masking image including the detected skin region.
제6항에 있어서,
상기 사용자 단말은,
상기 마스킹 이미지의 색 공간을 HSV 색 공간으로 변환하여 HSV 색 공간의 V를 이용하여 밝기 정보를 추출하고,
상기 추출된 밝기 정보를 기초로 상기 마스킹 이미지에 대해 히스토그램 평활화를 수행하는, 피부 진단 시스템.
7. The method of claim 6,
The user terminal is
Converting the color space of the masking image into an HSV color space and extracting brightness information using V of the HSV color space,
and histogram smoothing on the masking image based on the extracted brightness information.
제8항에 있어서,
상기 사용자 단말은,
상기 추출된 밝기 정보를 기초로 상기 마스킹 이미지에 대해 히스토그램 평활화를 수행하되, 상기 마스킹 이미지를 다수의 영역으로 구분하여 히스토그램 평활화를 수행하는, 피부 진단 시스템.
9. The method of claim 8,
The user terminal is
The histogram smoothing is performed on the masking image based on the extracted brightness information, and the histogram smoothing is performed by dividing the masking image into a plurality of regions.
제9항에 있어서,
상기 사용자 단말은,
상기 생성된 에지 이미지로부터 윤곽선을 검출하고,
상기 검출된 에지와 윤곽선의 개수를 산출하고,
상기 산출된 에지와 윤곽선의 개수를 기초로 상기 주름의 정도를 정량화한 주름 점수를 산출하는, 피부 진단 시스템.
10. The method of claim 9,
The user terminal is
Detecting an outline from the generated edge image,
calculating the number of the detected edges and contours,
and calculating a wrinkle score quantifying the degree of the wrinkle based on the calculated number of edges and contours.
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