CA1238974A

CA1238974A - Procede pour apprecier les variations, dans le temps, de caracteristiques d'une zone ou de l'ensemble d'une personne, installation pour la mise en oeuvre de ce procede et applications d'un tel procede

Info

Publication number: CA1238974A
Application number: CA000483257A
Authority: CA
Inventors: Pierre Corcuff; Lucien Aubert; Philippe Anthoine
Original assignee: LOreal SA
Current assignee: LOreal SA
Priority date: 1984-06-06
Filing date: 1985-06-05
Publication date: 1988-07-05
Also published as: BE902601A; GB8513096D0; AU4334285A; JPH047219B2; ES8800589A1; FR2565481A1; GB2159943A; IT8567521A1; IT8567521A0; GB2159943B; JPS612840A; US4670781A; NL186061B; NL8501644A; ES8702130A1; FR2565481B1; ES543862A0; AU577123B2; DE3520271A1; NL186061C

Abstract

Le procédé permet d'apprécier les variations, dans le temps, de caractéristiques, notamment les dimensions ou la coloration, ou autre, d'une zone ou de l'ensemble d'une personne. On utilise une caméra video pour prendre une image à un instant donné (T) de la zone ou de l'ensemble de la personne, placée devant un écran éclairé par un système d'éclairage de manière que l'ensemble de la personne apparaisse en ombre par rapport à l'écran; on enregistre cette image sur un analyseur d'images pour la mémoriser; à un instant ultérieur (T - .DELTA. T) on rappelle l'image initiale, et, en s'aidant de cette image rappelée on fait placer la personne dans une position aussi voisine que possible de celle qu'elle occupait lors de la prise de l'image au premier instant (T); on prend une deuxième image à l'instant ultérieur (T + .DELTA. T) de la zone ou de l'ensemble de la personne, encore placée devant l'écran, à l'aide de la caméra vidéo; et on mesure ces images sur l'analyseur d'images.

Description

-` ~;23~4 PROCEDE POUR APPRECIER LE5 VARIATIONS, DANS LE TEMPS, DE
CARACTERISTIQUES D'UNE ZONE OU DE ~'EN.5EMBLE D'UNE PERSONNE, IN5~ALLATION POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE ET APPLI-CATION5 D'UN TEL PROCEDE.
L'invention est relative à un procéde pour apprécier les variations, dans le temps, de caractéris-tiques, notamment les dimensions ou la coloration , ou autre, d'une zone ou de l'ensemble d'une personne.
Le problème d'une telle appréciation de variations de caractér~stiques dimenslonnelles se pose, en particulier, pour suivre les effets de produits ou de traitements amin-cissants destinés à modifier la silhouette d'une personne.
On effectue, par exemple, la mesure directe des dimensions de la périphérie de certaines zones. Il arrive également d'effectuer une mesure directe du pli cutané.
Toutefois, l'exactitude de ces mesures est critiquable car elles ne sont pas toujours effectuées au même endroit et dans des conditions semblables.
On a proposé, également, d'utiliser l'échographie pour mesurer, ~ l'aide d'ondes ultrasonores, la distance entre l'os et la peau et pc~ur suivre les variations de cette distance ; on a également proposé d'utiliser les rayons X
pour effectuer cette mesure de distance entre l'os et la peau. Mais ces systèmes de mesure sont lourds et ne peuvent être, en général, effectués qu'en établissements spécialisés. De plus, là encore, la comparaison de mesures effectuées à des moments différents ne perme ~ pas toujours d'apprécier avec exactltude les variations possibles. Les résultats de chaque mesure dépendent, en effet, de l'endroit où est effectu~e la mesure et des conditions dans lesquelles cette mesure est effectuee; cet endroit et ces condltions peuvent varier,d'une mesure à l'autre, dans des proportions ~elles que le~ inc~rtitudes dues au positionnement sont du même ordre de grandeur que la précision de la ~esure elle-même.
Ce prob~me de l'appr~ciation des variations de ~ `

caractéristiques, dans le temps, n'est pas limi-té au cas de caractéristiques dimensionnelles. On peut citer, en esthétique, l'étude des filtres solaires et leur influence sur l'évolution de la coloration de zones du corps d'une personne.
L'invention a pour but, surtout, de fournir un procédé du genre défini précédemment tel qu'il réponde mieux que jusqu'à présent aux diverses exigences de la pra-tique, et notamment tel qu'il permette d'effectuer d'une maniere plus simple et plus rapide, et avec une précision améliorée, une appréciation des variations, dans le temps, des caractéristiques d'une zone ou de l'ensemble d'une personne.
Selon l'invention, il est prévu un procédé pour apprécier des variations, dans le temps, de caractéristiques, notamment les dimensions ou la coloration, ou autre, d'une zone ou de l'ensemble d'une personne, caractérisé par le fait que l'on utilise une caméra vidéo pour prendre une image à
un instant donné (T) de la zone ou de l'ensemble de la personne, placée devant un écran éclairé par un systeme d'éclairage de manière que l'ensemble de la personne appa-raisse en ombre par rapport à l'écran; que l'on enregistre cette image sur un analyseur d'images pour la mémoriser;
qu'à un instant ultérieur (T ~ ~ T) on rappelle l'image prise à l'instant donné (T) et, en s'aidant de cette image rappelée, on fait placer la personne dans une posi-tion aussi voisine que possible de celle qu'elle occupait lors de la prise de l'image au premier instant (T); que l'on prend une deuxième image à l'instant ultérieur (T +~ T) de la zone ou de l'ensemble de la personne, encore placée devant l'écran, à l'aide de la caméra vidéo; et que l'on mesure ces images sur ledit analyseur d'images.
Dans le cas de l'ensemble d'une personne, on forme avantageusement quatre images de la personne corres-i .. .
-i s .~ . .

pondant à une position de face, une position de dos, et deux positions de profil.
L'invention est également relative à une installation pour apprécier des variations, dans le temps, de caractéristiques, notamment les dimensions ou la colo-ration, ou autre, d'une zone ou de l'ensemble d'une personne, comportant un plateau tournant ayant un ou plusieurs reperes pour la position de la personne destinée à se tenir sur ce plateau, et une caméra vidéo ayant une position fixe par rapport audit plateau, ainsi qu'un écran ayant également une position fixe par rapport au plateau et devant lequel ladite personne est placée, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens pour éclairer l'écran de maniere que l'ensemble de la personne apparaisse en ombre par rapport audit écran, et par le fait que la caméra vidéo est combi-née avec un analyseur d'images permettant d'enregistrer, de mémoriser et de mesurer des images de ladite personne prises par ladite caméra vidéo.
~es moyens d'éclairage comprennent de préfé-: 20 rence des moyens, prévus de chaque côté de l'écran, pour émettre de la lumiere dirigée vers la surface de l'écran, la lumière étant diffusée et réfléchie par l'écran vers l'avant, de manière qu'une personne située en avant de l'écran apparaisse en ombre par rapport à l'écran.
Une premiere application d'un procédé selon l'invention concerne l'appréciation des effets d'un trai-tement, notamment au niveau de zones telles que le visage, les cuisses ou les seins.
Une autre application d'un procédé selon l'invention concerne l'appréciation des variations de coloration d'une zone de la surface de la peau d'une personne.
Une autre application d'un procédé selon : l'invention concerne l'appréciation de l'évolution de cicatrices, notamment de personnes brulées.

; ~

- 3a -Une autre application d'un procédé selon l'invention concerne l'appréciation de l'évo].u-tion des vergetures, cette appréciation ayan-t lieu à la fois en dimensions et en coloration.
L'invention consiste, mises à part les dispo-sitions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-apres à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence aux dessins ci-annexés, mais qui n'est nullement limitatif.
La figure 1 de ces dessins illustre sché-matiquement une installation pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention.
La figure 2 est un schéma illustrant la détermination des axes de la section d'une zone.
La figure 3 est un organigramme simplifié
résumant les étapes de l'acquisition e-t de la mesure d "lne image.

//

. -, , ~, :
.` :

. ~
, , La figure 4 est un organi9ramme ~implifi~ ~sumant les ~tapes de la comparaison de deux images et de la ~esure de leurs di.fférences.
La figure 5, enfin, est un organigramme si~plifié
résu~ant les ~tapes du calcul du p~rimètre d'une section.
En se reportant ~ la figure 1 des dessins, on peut voir une personne 1 qui se tient debout sur un plate~u 2 dont le plan ~oyen est horizontal, et qui peut tourner autour d'un axe vertical passant par son centre. Ce pl~teau

2 comporte des repères formés par exemple par des contours 3 pour le positionnement des pieds de la personne 1. Le pla-teau 2 est en outre ~quip~, à ~a partie arriere, d'une ~orte de portique 2~ réglable en hauteur suivant la double flèche h. Ce portique 2a comporte une barre transversale supérieure 2b horizontale sur laquelle est ~onté un appui 2~l notamment un appuie-nuque, r~glable suivant une direc-tion orthogonale au plan moyen du portique 2a repr~sent~e par la double flèche l. Les deux montants verticaux du por-tique 2~ sont parallèles et suffisamment écartés pour ne pas gêner la prise de vue de la personne l.
` Des moyens d'éclairage 4, 5 sont pr~vus de chaque cote d'un ~cran 6, la lu~i~re ~mise ~tant dirig~e vers la surface de cet ~cran. La lumière est diffus~e et réfléchie par l'~cran h vers l'avant, c'est-à-dire vers la droite selon la représentation du dessin. La personne 1 est située en ava~t de l',écran 6 qui, yén~r~lement, est blanc.
Pour un o~servateur, ou un appareil de prises d'i~ages 7 situé encore plus avant ~ue la personne 1 par rapport à l'~cran 6 (la personne 1 se trouvera donc entre l'écran 6 et cet appareil 7) et tourn~ vers l'écran 6, la personne 1 appara~tra en ombre, ou en silhouette sombre, par rapport à l'~cran 6 qui constitue un fond clair.
L'appareil de pri~e d'i~ages 7 prévu comporte au moins une cam~ra vid~o 8 ayant une position fixe par rapport au plateau 2 et ~ l'écran 6. Des moyens de support Ba sont prQpres ~ ~aintenir cette cam~ra 8 dans une position fixe.

Ces ~oyens de ~upport 8a sont agenc~s pour permettre un r~glage en hauteur et en direction de la cam~ra B qui est ensuite bloquée dans la position régl~e. L'~cran S est maintenu dans une position fixe par rapport au plateau 2, ainsi que les moyens d'~clairage 4l 5 La caméra vid~o 8 est reliée à des moyens de mémorisation ou d'enregistrement des images. ~ Ces ~oy-ens sont formés par un analyseur d'images 9, par exemple du type connu commercialement sous la dé5ignation QTM 900 de Cambridge Instruments. Ce sys~ème d'analyse d'images comprend des moyens de calcul (ordinateur notamment) et a des possibilites automatiques de prise d'informationsl de ~ise en ~émoirel de rappel de la mémoire, de manipulation et d'affichage des images d'origine variée pour la xecon-naissancel la modification et la mesure des particulescomprises dans ces images. Il permet l'identification de ces particules par combinaison des ~esures densitométriques de taille et de forme. Les images détect~es en niveau de gris (64 niveaux de qris) sont transformées en images binaires et ~émorisées.
Le système permet de visualiser sur un ~cran ~ideo lO deux images binaires simultanement superposées et de distinguer de l'ima~e originale les details ajoutés ou soustraits sans perte de détails de l'image d'origine. Sur la figure 1, on a repxésenté
schematiquement une partie de5 contours 11 (krait plein~, 12 Stirets) de deux images superposées.
A un instant donné T on prend une i~age, à l'aide de la caméra 8, d'une zone ou de l'ensemble de la personne 1. Par exemple, on prend une image d'une zone de la personne comprise entre la taille et les genoux ; ~ette zone forme une silhouette se détachant en ombre par rapport à l'écran 6.
A un instant ult~rieur T + ~ T, l'expression ~ T
correspon~ant à plusieurs jours, semaines ou ~eme plusieurs ~ois, on rappelle l'image initiale (prise à l'instant T~ qui ~23~

est une image binaire m~morisée par le système de ~esure, sur l'écran de contrale de l'analyseur d'images 9. Dans ces conditions, lorsque, à l'instant T ~ ~T on rappelle cette image binaire, on peut faire placer la personne 1 dans une positisn aussi voisine que possible de celle qu'elle occu-pait au premier instant T. On superpose en quelque sorte la deuxième image Uvivante'' qui apparait en temps réel sur l'écran 10 et la première image ~émoris~e, rappelée sur cet écran 10. Il y a donc une sorte d'autopositionnement de la personne 1 qui permet de diminuer considérabement les sources d'inexactitudes évoquées précédemment, qui se glissent dans une comparaison effectuée à des intervalles de temps différents.
La deuxième image, en niveau de gris, obtenue à
l'instant T + ~ T est transformée également en image binaire et enregistrée. Un rappel des deux images (instant T et T + ~ T) avec leur superposition sur l'écran de l'analyseur 9 permet d'apprécier directement les varia-tions telles que la différence entre les contours. Les zones de différences que l'on peut photographier peuvent ressortir de façon hachurée sur l'écran de l'appareil, différences qui sont calculées quantitativement par l'ordinateur.
On pourra donc, à un autre instant ultérieur, effectuer une nouvelle comparaison avec les images prises lors d'instants précédents.
Le plateau 2 peut, par exemple, être placé dans quatre positions angulaires successives differentes, décalées de 90- l'une par rapport ~ l'autre, de telle sorte que l'on puisse obtenir, a un instant donné, quatre images de la personne 1 correspondant à quatre positions : une position de face, une position de dos, et deux positions de profil.
Le procéd~ peut être appliqué à l'~tude de zones particulières de }a personne 1, telles que le visage, les cuisses ou les seins. Les appréciations de variations, notamment, les mesures, peuvent porter non plus sur des :

~3~

caract~ristiques dimensionnelles, ~ais sur la colorakion d'un~ r~gion de la peau (appr~ciation de l'~xyth~me, de l'efficacité de filtres solaires, etc...) Dans ce cas, on tr~vaille avec des images directes de la personne l, sans utiliser une silhouette en o~bre sur ~cran 6. Les iDageS peuvent être observ~es sur écran vidéo.
On peut ~gale~ent utiliser le proc~dé pour suivre l'évolution de cicatrices, notamment de personnes brûl~es, ou l'~volution de vergetures auquel cas l'appréciation se fait à la fois en dimension (surface) et en couleur.
Le procédé et l'installation de l'invention sont particulièrement intéressants pour ~uivre l'~volution de la silhouette d'une personne suivant un traitement ou utilisant des produits amincissants.
Plus précisement, on fait une analyse tridimen-sionnelle ~ l'aide de quatre mesures ~voquées précédemment.
Par exemple si on considère une section fictive C
(figure 2) d'une cuisse à une hauteur donnée, elle peut être considérée comme sensiblement elliptique. Les deux mesures de face et de dos permettront de déterminer, par leur moy-enne, l'a~e ~ de cette section ; les deux mesures de profil per~ettent de déterminer par leur moyenne, l'autre axe b de cette section C, orthogonal à l'axe a.
Un progra~me de calcul est prévu pour faire cal-culer, par l'ordinateur, la longueur du périmètre de la sec-tion C.
La mê~e methode peut être appli~uée ~ une section à un niveau quelconque. Au lieu d'effectuer des mesures décalées angulaire~ent de 90-, on pourrait effectuer des mesures plus nombreuses, par exemple décal~es successivement de 10', par rotation appropxi~e du plateau 2. On déterminerait successivement les distances telles que 91, g2 ... représentées sur la figure 2, permettant de calculer avec une precision plus grande le p~ ètre C ' par détermination d'un nombre plus élevé de points de ce p~rimètre.

~Z~3~7~L

La quantification essur~e avec l'appareil de l'invention est particulièrement fine puisque la zone généralement étudiée, comprise entre la taille et le genou, est découpée en 700 lignes.
Les ~ariations qualitatives (repérage d'endroits où se trouvent les variations de périmètre) sont rapidement appréci~es et enregistr~es.
Des ~éries de mesures effectuées avec l'appareil de l'invention ont permis de constater que la précision de mesure du périmètre C est de l'ordre de 1 mm. Ces mesures présentent une excellente corrélation avec des tests cliniques (mesures effèctuées avec un mètre souple).
Des séries de mesures, telles que celles évoquées, ont permis de tester l'efficacité d'un produit amincissant après 10 jours et 20 jours d'application du produit.
L'enregistrement de la silhouette du sujet, se détachant sur le fond blanc, est réalisé dans les 4 posi-tions tprofils droit et gauche, face et dos) au temps To puis est répété dans les mêmes conditions apr~s 10 jours et 20 jours d'application du produit. L'image est enregistrée dans la mémoire centrale de l'analyseur d'images g et peut ainsi être rappelée aux deuxième et troisième examens pour superposition et comparaison des silhouettes.
D'une part, l'expression des résultats se fait sous forme qualitative : la différence observée entre les silhouettes au temps To et 10 et 20 jours plus tard peut être visualisée directement sur l'écran de ~ontrôle 10 et photographi~e. Sous forme schématique, sur la figure 1, le trait plein 11 représente une partie du contour de la silhouette au temps To et le trait en pointillé 12 représente le contour de cette silhouette après 20 jours de traitement par exemple.
D'autre part, l'expression des résultats s'effectue sous forme quantitative. Chaque silhouete au temps To, et 10 et 20 ~ours plus tard, peut être mesurée au millim~tre pres et traitée mathématiquement.

~33!~9~9L

~ par~ir du dia~è~re enre~i~tr~ pour cha~ue zone (hanches, haut des cuisses, ~ilieu de la cuisse~, le péri~ètre moyen e~t calcul~ en tenant compte du diamè~re ~oyen mesur~ sous les 4 positions (profils droit et gauche, dos et face).
En se reportant à la fiyure 3, on peut suivre schematiquement les ét~pes de l'acquisition et de la me.~ure d'une image selon l'invention, à l'aide d'u~ programme introduit dans l'ordinateur danc ce but.
Dans une premi~re ~tape appel~e ~calibration~
l'étalonnage du systè~e est assuré notamment pour permettre une bonne correspondance entre les dimensions sur l'image et les dimensions réelles.
Une deuxième ~tape ~repérage sujet~ a pour but de repérer l'image sur l'~écran.
Une troisième étape "détection nettoyage image"
permet de détecter l'image et de supprimer les points aber-rants de cette image, dus par exemple à des parasites.
La quatrième étape ~acquisition image~ consiste en une analy5e de l'i~age par balayage et une d~termination des coordonn~es des points de l'i~age.
L'imaqe est ensuite mesurée ("~esure image") et ~émorisée (~mémorisation image").
L'image est visualis~e sur l'écran ~Uvisualisation image") et une etape ui~pIession~ peut etre prévue pour donner l'i~age sous forme imprimée.
~ a figure 4 permet de suivre schématiquement les étapes de la comparaison de deux images, ~A l'instant ~ ~ T, alors qu'une premi~re image a ét~ m~morisée à
l'instant T. On retrouve, pour la deuxième image prise a l'instant T ~ ~ T, les premières etapes de la igure 3 qui ne seront pas commentées à nouveau. Après l'acquisition de l'i~age (la deuxième image), on effectue un ~rappel de l'i~age ~morisée~ puis une superposition de cette premi~xe imaqe rappel~e et de l'image en cours de prise (~tape ~superposition d'images~.

~.~3~

On procède ensuite à une ~comparaison des imagesU~
à une ~visualisation des différences~ ainsi qu'à la ~mesure des différences", ~ventuellement suivie d'une "impress.ion"
des résultats des mesures.
La figure 5 permet de suivre, sommairement, les étapes du calcul du périmètre d'une section.
Après l'étape d'étalonnage ("calibration"), on procède au rappel des 4 images (de face, de dos, et deux de profil) de la personne.
On effectue, sur chaque image, la recherche de la zone à étudier (par exemple taille, haut de la cuisse...).
On effectue ensuite la mesure de la zone (~détermination mesure zone~). On met en mémoire les résultats des mesures.
On rappelle ensuite les résultats stockés ("rappel mémoire zone examinée et résultats"), puis on calcule le périmètre ("calcul reconstruction périmètxiquP") et on imprime les résultats du calcul.

Claims

Les réalisations de l'invention au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Procédé pour apprécier des variations, dans le temps, de caractéristiques, notamment les dimensions ou la coloration, ou autre, d'une zone ou de l'ensemble d'une personne, caractérisé par le fait que l'on utilise une caméra vidéo pour prendre une image à un instant donné
(T) de la zone ou de l'ensemble de la personne, placée devant un écran éclairé par un système d'éclairage de ma-nière que l'ensemble de la personne apparaisse en ombre par rapport à l'écran; que l'on enregistre cette image sur un analyseur d'images pour la mémoriser; qu'à un instant ultérieur (T - .DELTA. T) on rappelle l'image prise à l'instant donné (T), et, en s'aidant de cette image rappelée on fait placer la personne dans une position aussi voisine que possible de celle qu'elle occupait lors de la prise de l'image au premier instant (T); que l'on prend une deuxième image à l'instant ultérieur (T - .DELTA. T) de la zone ou de l'ensemble de la personne, encore placée devant ledit écran, à l'aide de la caméra vidéo; et que l'on mesure ces images sur ledit analyseur d'images.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
par le fait que l'on forme quatre images de la personne correspondant à une position de face, une position de dos, et deux positions de profil.

3. Procédé selon la revendication 2, caracté-risé par le fait que l'on détermine deux axes orthogonaux d'une section, à l'aide des quatre images, et que l'on calcule le périmètre de la section.

4. Installation pour apprécier des variations, dans le temps, de caractéristiques, notamment les dimen-sions ou la coloration, ou autre, d'une zone ou de l'ensem-ble d'une personne, comportant un plateau tournant (2) ayant un ou plusieurs repères (3) pour la position de la personne (1) destinée à se tenir sur ce plateau, et une caméra vidéo (8) ayant une position fixe par rapport audit plateau, ainsi qu'un écran (6) ayant également une position fixe par rapport au plateau et devant lequel ladite personne est placée, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens pour éclairer l'écran de manière que l'ensemble de la personne apparaisse en ombre par rapport audit écran, et par le fait que la caméra vidéo (8) est combinée avec un analyseur d'images (9) permettant d'enregistrer, de mémoriser et de mesurer des images de ladite personne prises par ladite caméra vidéo.

5. Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait que lesdits moyens d'éclairage comportent des moyens (4, 5), prévus de chaque côté de l'écran, pour émettre de la lumière dirigée vers la surface de l'écran, la lumière étant diffusée et réfléchie par l'écran (6) vers l'avant, de manière qu'une personne (1) située en avant de l'écran, apparaisse en ombre par rapport à l'écran.

6. Application d'un procédé selon l'une quel-conque des revendications 1, 2 ou 3, à l'appréciation des effets d'un traitement, notamment au niveau de zones telles que le visage, les cuisses ou les seins.

7. Application d'un procédé selon l'une quel-conque des revendications 1, 2 ou 3, à l'appréciation des variations de coloration d'une zone de la surface de la peau d'une personne.

8. Application d'un procédé selon l'une quel-conque des revendications 1, 2 ou 3, à l'appréciation de l'évolution de cicatrices, notamment de personnes brûlées.

9. Application d'un procédé selon l'une quel-conque des revendications 1, 2 ou 3, à l'appréciation de l'évolution de vergetures, cette appréciation ayant lieu à la fois en dimensions et en coloration.