CN101589290A - 剃刮期间皮肤应变的光学测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了在剃刮期间测量受试者皮肤表面上的应变的非接触光学方法。数字照相机以一系列数字图像形式记录涂敷于皮肤上的图案的挠曲。通过将在作用力下挠曲的皮肤位置与未挠曲的参考状态进行比较可计算皮肤上的应变。对一个行程中剃刀刀片单元的几个位置上的皮肤应变进行平均。可根据应变数据在剃刀之间进行客观比较。

Description

剃刮期间皮肤应变的光学测量方法

发明领域

发明领域本发明涉及在某人在皮肤上执行一种动作例如剃刮皮肤时测量其外皮肤表面上的应变的一种非接触测量方法。

发明背景

利用三维(3D)图像相关照相测量作为全视场、非接触光学检测技术来分析机器零件和剖切组织样品中的应变已为人们所知。这种技术例如描述于Tyson，J.、Schmidt，T.Galanulis，K.在2003年9月的Biophotonics  中发表的文献“Optical Deformation&StrainMeasurement in Biomechanics”第1至7页中和Tyson，J.，Schmidt，T.，Galanulis，K.在2002年9月/10月(ProQuest Science Journals)的Experimental Techniques第26卷第5期第39至42页中发表的“Biomechanics Deformation and Strain measurements with 3D ImageCorrelation Photogrammetry”中。该文献描述了已经从尸体上取下并在拉伸测试下破裂的剖切骨、膝腱和韧带样品、活体解剖青蛙心脏和收缩的人造肌肉样品的应变测试。这种测量系统的已知工业应用是用于航空或机器零件。这些生物样品和工业应用涉及在测试期间将对象保持在夹具中。这种类型的测量系统广泛应用于航空工业和公立大学中(包括堪萨斯州Wichita State的Universities of Maine和俄亥俄州的Akron在内)，其中它们中有至少300个用于欧洲以及40个用于美国。例如，美国航天局NASA采用这种技术来进行整个航天飞机机翼前沿的测量(NASA Johnson Space Flight Center&SouthwestResearch)以及用于外部燃料箱(ET)泡沫冲击(Lockheed MartinManned Space Systems)。这种技术允许非接触测定三维坐标和三维位移、三维速度和加速度、以及平面应变张量和平面应变速率。

商业普遍应用的三维图像相关摄影测量数字照相机系统的实例为由GOM mbh公司所制造并以商品名ARAMIS系统上市的系统。

带图案化的样品制备描述于上面的“Biomechanics Deformation”和“Optical Deformation”文章中，或者可供选择地描述于GOM公司出版(2005)的“ARAMIS User Manual”第26至27页中，作为由覆盖有喷涂的黑色喷涂物(例如，黯黑色喷涂物或者石墨喷涂物)的喷涂的染色渗透剂显影剂(例如白色)组成的高对比度随机(不规则)图案，例如通过轻轻按压商购的喷漆罐上的喷射按钮。借助于描笔或者漏印/喷射技术来施用图案也是已知的。已知光滑的试样表面是优选的。所述图案可为规则或不规则图案。已知对于图案而言避免大块区域具有不变的亮度(例如宽线条)是优选的。已知避免图案发亮并且宁愿图案具有无光或发暗的表面是优选的。

由批准用于食品或化妆品的染料或墨水制成的纹身贴纸用于新用途作为身体饰物或者在已经支付了票价时给人的手做标记是已知的。这些通常涉及图形元件或文本的可辨识的有序排列，例如美国专利5,578,353(Drew，III)、7,011,401(Markey，III)、6,161,554(Dunlap-Harris)5,578,353(Drew，III)、7,011,401(Markey，III)、6,161,554(Dunlap-Harris)和6,457,585(Huffer等人)中已知的那样。一些此类纹身通过纹身所具有的压敏粘合剂层转印到人身上。其它此类纹身用可溶于水的油墨印刷在纸张基质上，并且将所述纸张在存在水分的情况下放置成与皮肤接触并将油墨转印到皮肤上。

点图案在眼睛色盲测试中是已知的，例如Ishihara着色表(以其设计者Dr.Shinobu Ishihara的名字命名，其为University of Tokyo的一名教授，于1917年公布他的测试)，该测试采用具有点背景的彩色板，点背景的中间为通过色彩区分开的可识别的规则图案，通常呈现阿拉伯数字或英语字母形状，也参见美国专利2,937,567(Hardy)和美国专利申请2005/0213039(Ohashi)。这些视力检查表通常印刷在重磅纸上并且小心地保管以防止污损，以便由从事眼睛护理的专业人员用来对患者进行诊断。

存在着以对受试者而言舒适的方式确定与在皮肤上使用的产品交互作用的活体人体皮肤表面上的应变场的需要。

还存在着对于快速和/或便利地将可移除的图案施加到受试者身上的需要。

发明概述

本发明的一个目的是提供一种在一个人采用诸如干式剃刀或湿式剃刀之类的剃刮装置来剃刮皮肤上的毛发时测量活体人皮肤上的应变的方法。湿式剃刀(也称作安全剃刀)为一种器具，其具有与剃刮准备产品(例如通常与剃刮膏、凝胶或洗剂相结合地涂敷于皮肤上的水)共同使用的锋利剃刀刀片(例如在设置在手柄上的刀片架中)，用于剃刮皮肤上的毛发。

本发明的另一个目的是提供一种在将力施加到皮肤上时(例如通过沿着其中已经涂敷了化妆品例如洗剂、霜膏或润肤剂的一部分皮肤拖拉手指或钝的探针物品)测量人体外部皮肤上的皮肤应变的方法。

在一个方面，本发明的特征在于一种用于测量参数的方法，所述参数可指示由在测试期间施加到皮肤表面上的力所导致的活体人的皮肤表面的变形。首先在受试人的皮肤上设置图案，然后用两台数字照相机对皮肤进行成像。照相机然后捕捉图案化的皮肤表面的未变形或参考位置的参考图像数据。在将力施加到皮肤上时，照相机捕捉可指示图案化的皮肤表面的变形位置的第二图像数据。存储和处理参考数据和受力或变形状况数据以确定图案化的皮肤表面相对于其参考位置的移动。确定可指示图案化的皮肤表面相对于其参考位置(“未变形状态”)的这种移动(“变形状态”)的至少一个参数。优选地该参数为可数字量化的参数。更优选地，该参数为应变。所确定的参数可为应变张量或应变速率。所确定的参数可为主应变或次应变。所确定的参数可供选择地为皮肤的位置坐标、位移、速度或加速度。

在所述方法的某些具体实施中，施加到皮肤上的力可来自剃刮或者通过横跨皮肤拖拉的手指或钝探针产生。剃刀的性能特征(例如在使用期间皮肤表面上所产生的应变)可被量化。在各剃刀或开发期间所评价的原型之间可进行比较。可评价涂敷于皮肤上的霜膏或洗剂的功效。

有利的是，在所述方法的某些具体实施中，在用剃刀剃刮期间的移动量例如应变量可在剃刮行程的几个不同的测量区域上进行确定。对于每个测量区域可确定平均应变。这有利地允许在其预期用途的代表性范围内量化剃刀的性能。可由几个测量区域确定总体平均应变量。

本发明的优点包括光学测量系统对使用者不具有侵害性，它不接触测试者的皮肤，不干涉利用将力施加到皮肤上的产品时的正常运动。本具有创造性方法的另一优点是允许受试者自由地移动他或她的身体并以正常不受限制的方式行动，因此更逼真地复制正常使用的状态，因为平移或所谓的刚体移动已被除去并且不使测量失真。受试者可自行剃刮或者将手指(或钝探针)拖拉过皮肤，或者另一个试验管理者可将力施加到受试者身上。

施加到皮肤上的图案可为规则图案或不规则图案。不规则图案也称作随机图案。可将所述图案作为众多的“点”施加到受试者的皮肤上。

在另一方面，本发明的特征在于所制备的图案容易施加到受试者的皮肤上并且在光学测量后也可移除。可移除纹身具有基质和图案，所述图案具有随机分布的多个标记以形成约40％至约60％的图案密度。在有利的实施方案中，所述标记呈点的形式。

在另一方面，本发明提供了一种用于在皮肤上形成图案以进行光学测量的纹身，其具有基质和具有多个分布点的不规则图案(45)。所述点用基本上水不溶性的但基本上可溶于醇的油墨或者染料制成。所述基质可为湿气可渗透的，例如可渗透醇。

在有利的实施方案中，构成标记或者点的各个元件具有两种不同的尺寸。在另一个实施方案中，图案中存在有三种或更多种不同的尺寸。

在另一个有利的实施方案中，可移除纹身具有约50％的图案密度。在其它目前仍然更优选的实施方案中，图案密度为约42.5％。

在另一个实施方案中，纹身可通过用醇润湿而转印到皮肤上。基质可为纸张，例如通常称作吸墨纸或卷烟纸的纸张。纹身可用油基油墨或染料进行印刷。

优选地，通过去除在纹身上的图案上所形成的覆盖层而将纹身制作得很方便，因此避免了在将它施加到皮肤上之前剥离这样一个层的必要。也通过去除粘合剂层而将纹身既便利又经济地制成。

在附属的从属权利要求中公开了进一步的实施方案。

通过以举例方式参照下面的发明详述和附图，将会更好地理解本发明及其优点。

附图概述

图1显示现有技术图像分析系统的示意图；

图2显示依照本发明的一个实施方案的应用于测量皮肤的方法的图1照相系统的示意图；

图3显示图1图像系统的透视图；

图4显示数字光学图像的示意图，其图示说明处于未变形状态的像素和面元；

图5显示数字光学图像的示意图，其图示说明处于变形状态的像素和面元；

图6显示光学图像分析步骤的流程图；

图7显示可供用于图2的方法的可转印到皮肤上的优选随机图案；

图8显示依照本发明的一个实施方案应用于测量皮肤的方法中的在皮肤上的参考图案的光学图像；

图9显示在中间行程剃刮位置处皮肤应变灰色样卡中的示意图；

图10显示在行程末端剃刮位置处皮肤应变灰色样卡中的示意图；

图11显示与图9相对应的在皮肤应变的交叉影线样卡中的示意图；

图12显示在与图10相对应的皮肤应变的交叉影线样卡中的示意图；

图13显示靠近行程起点的应变测量区域的示意图；

图14显示靠近中间行程的应变测量区域的示意图；

图15显示靠近行程末端的应变测量区域的示意图；

图16显示依照本发明的另一个实施方案的应用于测量皮肤的方法的钝探针；

图17显示描述线条元件平移和应变的参考图；

图18显示描述中心投影的几何模型的参考图；

图19显示描述变形梯度张量的解析计算的参考图；

图20显示描述用于应变计算的3x3邻域的参考图；

图21显示描述用于四边形面元的邻域的参考图；和

图22显示描述具有相邻点的四边形面元的参考图。

本发明的优选实施方案的详细说明

照像系统

参见图1至3。

对于三维变形和应变测量而言，应当被施加力的样本35(图1中示意性所示)(根据本发明，如图2所示，其例如为在剃刮期间的活体人40的外部皮肤表面)用一对高分辨率的数字CCD照相机10、20进行观察，这些照相机测量样本的三维坐标和三维变形。所述照相机对简单地以工作距离30放在待测试对象的前面。典型的工作距离为1米至2米。三维图像相关摄影测量技术为两台照相机同步的图像相关性和摄影测量的组合。将具有良好对比度的规则图案或不规则图案45施加到在试验期间变形的测试对象表面上，例如施加到皮肤表面上。尽管可利用规则图案，例如以重复的列和行对齐的点阵列(例如矩阵点阵)，然而不规则图案是优选的，以避免对于周期性重复或规则图案而言在理论上可能发生的这样一种情况：即变形以整数个图案的形式出现，使得照相机将此种变形错认为是大的平移或刚体平移。不规则图案并不必在严格意义或数学意义上为绝对不规则的(例如来自随机数值生成器)，图案看不出来是周期性重复图案即可。这种图案在外加载荷状态下(根据本发明的一个实施方案，其为剃刮动作)的变形通过CCD照相机被记录下来并进行评估。初始图像处理限定了唯一的相关性区域(称作宏图像面元)，其通常5至25个像素见方，横跨图案化的照像区域。每个面元中心为测量点，可将其看成变形点和应变花。在每个连续的图像中用子像素精度(达到像素的百分之一)追踪这些面元。接着，采用传统的摄影测量原理(例如在John Wiley andSons出版社2001年出版的Mikhail，E.、Betel，J.和McGlone，J.所著的Introduction to Modern Photogrammetry中所讨论的，其全文以引用方式并入本文)，计算出样品有图案表面的三维坐标。结果得到在对象的有图案表面上的组件的三维形状(轮廓)、每点的三维位移和平面应变张量。

三维图像相关性追踪所施用的微图案(随机图案)而不是投影图案上的变化，并采用普通白光而不是相干激光。系统以子像素精度追踪施加到测量表面上的图案。这意味着只要对象保持在照相机的视场内，就可追踪所有的局部变形。因此，可以单一测量值分析大变形。刚体移动不影响测量值，并且也可由原始像素重合进行计算。当然，在照相机视区内部所研究的对象已经被移除、处理和置换之后，可继续测量。

对于三维图像相关性的灵敏度是1/30,000视场。例如，对于一个3cm的视场，灵敏度是1微米。对于一个30cm的视场，灵敏度是10微米。只要存在几十微米的变形，几米见方的视场也不是问题。系统固有地测量三维形状，并因此同时地而不是顺序地测量三维变形。

用于获得前述结果的商业上广泛利用的三维图像相关性摄影测量数字照相机系统的一个实例为由GOM mbh公司严(“Gesellschaft fuerOptische Messtechnik”)(地址：Mittelweg 7-8，D-38106Braunschweig，Germany；网址www.gom.com)制造的以商品名称ARAMIS系统上市并描述于它们的出版物“ARAMIS User Manual v5.4.1”(2005年)的系统，其全文以引用方式并入本文；这种ARAMIS系统例如通过Trilion Quality Systems公司(地址：Four Tower Bridge，200BarrHarbor Drive，Suite 400，West Conshohocken，Pennsylvania 19428；网址：www.trilion.com)广泛分布于美国，其为在以上“发明背景”章节中例如用于航天工业、大学和NASA的以及在本文的技术文献中所描述的系统。这种系统允许大测量区域，因为利用相同的传感器，大的及小的物体(例如尺寸从1mm至2米的那些物体)以及在0.05％至百分之几百范围内的应变均可进行测量。图1示意性地示出了这样一种系统。

左边的照相机10具有左照相机透镜11，右边的照相机20具有右照相机透镜21。照相机各连接到照相机转接板13上并固定到照相机支撑件15(例如照相机三角架16所支撑的轨道)上。为调节起见，照相机可绕它们的照相机转动轴线12转动，这些照相机转动轴线12彼此分隔开基距25。将照相机10、20分别放置到由激光分度仪28所生成的角平分线24的左右，角平分线24对分在照相机对准待测量样品(35、40)时的照相机角度α。激光分度仪28仅用于校正以对准照相机10、20，而在应变测量期间例如在受试者正在剃刮时不使用。

待测对象35放置在由宽度W、高度H和长度L限定的测量体积内部的近似中心34处。

在操作时，所述系统为非接触式光学三维变形测量系统，如图1或图2中所示。它分析、计算和记录皮肤表面的变形。测量结果的图示提供对待测量皮肤表面行为的了解。所述系统识别出数字摄影图像中待测量对象的表面结构并将坐标分配给图像像素。当记录代表皮肤表面的未变形(例如，在剃刮动作前的无应力皮肤状况)状态的参考状态时，第一坐标就已经被收集。在待测量的皮肤表面变形之后或期间，记录下进一步的图像。然后，系统比较数字图像并计算相对于参考图像的皮肤表面特性的位移和变形。系统适于在静态和动态载荷下的三维变形测量以便分析真实组件的变形和应变。

图3示出了硬件组件的典型设置。用于运行测量系统的一种适用的硬件和软件组件配置包括：一对1.3M照相机(10，20)，具有通过“Firewire”接头(Apple Computer，Inc.的广泛有售的IEEE-1394接口的商品命名，IEEE-1394界面是一种计算机和数字视频串行总线接口标准)连接到计算机上的50mm透镜(11，21)；和一个具有Linux操作系统和6.0.0-4版Aramis应用软件(软件由其供应商GOM mbH定期更新)的64位双处理器计算机(18)。照相机由GOM公司采用商购自Schneider(Jos.Schneider Optische Werke GmbH of BadKreuznach，Germany)的50mm透镜进行组装和销售，但是也可采用其它50mm透镜。命名“1.3M”表示名义1.3兆像素，例如每个图像为1280x1024像素的照相机分辨率。

照相机系统的典型帧速率为10fps(“帧/每秒”，是指静止帧每秒)。这种帧速率被确定为对于所有或几乎所有受试者均足够，除了剃刮特别快的受试者之外。应当理解，典型的视频具有约30fps的帧速率，并且名称“高速”可处在480fps至80,000fps范围内。可用于所述系统的其它照相机是分辨率较高(4M)但帧速率较低(最大7fps)或速度较高(480fps)的系统。也可用Hz表示帧速率“fps”，例如，12fps＝12Hz。

为进行测量，选定了测量体积。对于人脸40或者腿部，本文所用的照相机和透镜构型的适用的选定体积为近似135mmx108mmx108mm。根据选定体积，系统的校准利用标准校准板。体积处在10mm³至1000mm³范围内均有可能，并且根据要测量的皮肤区域的大小进行选择。

适用的一组系统组件显示于下面的表中：

系统	1.3M照相机
		面部测量体积，使用50mm透镜	135mmx108mmx108mm
照相机分辨率	1280x1024像素
		照相机芯片	2/3英寸CCD
最大帧速率	12fps
		快门时间	0.1ms，最多2s
应变测量范围	0.05％，最大100％

应变精确度	最高0.02％
		位移灵敏度	6微米

也可采用合适的CMOS照相机取代CCD照相机，CMOS照相机据信具有类似的参数。

尽管上述照相机速度处于10至12fps范围是优选的，但照相机速度并不是关键性的。本领域的技术人员将会理解，也可采用为几千帧每分钟例如70,000fps的照相机速度，并且只需要足够的速度来捕集足够的应变图像。本领域的技术人员应当理解，帧速的实际限制由计算机内存(RAM)和“Firewire”接口所决定，使得像素数目随着帧速增加而降低，并且存在的像素越少，那么分辨率可能就越低。

进行测量的一种典型步骤包括以下步骤：

1.将随机图案施加到感兴趣的皮肤区域的表面上，例如通过纹身贴纸设计(下文进一步描述)；

2.捕获呈同步立体数字图像形式的参考图像；

3.将剃刮准备品(例如剃刮膏)涂敷于感兴趣的区域(以备剃刮应用)。剩下成图案的点中的一些没有剃刮准备品，以便计算机可与参考图案联系起来；

4.捕捉囊括剃刀的行程运动的呈同步立体数字图像的一系列帧；和

5.利用Aramis系统软件的评估模式分析所述系列的捕捉图像，所述软件识别在参考图像和随后的应变图像上的外部施加的图案。利用摄像测量评估计算出三维坐标、三维位移和平面应变张量，并用图形显示出结果。

为了分析图像，操作者在图像上确定开始点。在摄影图像中直接定义待评估的区域(计算屏框)和开始点。软件然后计算在图案化的区域上的正方形或矩形图像细部或者框，将其称为面元。优选地，施加到要观察的表面上的图案小于面元尺寸。可选择每个面元由例如约15像素x15像素构成。为提高分辨率，面元可具有重叠区域，例如2像素重叠区域可适于静止的对象例如被固定的那些对象。已经确定，为分析剃刮动作，适合于选择具有25像素见方(25x25像素)的面元。对于这种尺寸的面元，采用近似半个面元尺寸重叠是优选的，即重叠区域为13像素。这在剃刮期间在受试者进行移动的场合有助于精确度，以便用面元覆盖更多的点。在图6的简明流程图中，这些步骤被引用在操作块1和2中。

将参照图4和5解释面元。图4显示限定矩形面元的像素50的一个实例，每个像素50为最小单元并表示成正方形或盒形。像素具有不同的灰阶。图4显示了左照相机10和右照相机20的示例性面元对(15x15像素)。图4反映了无应力状态下的外部施加的图案，因此形成未变形参考状态的图案。图5显示了图4中所示面元的一个实例，其在通过逐次的中间变形阶段(未示出)直到最后的变形状态(阶段F)拍摄图案化的对象之后已经变形。图4和图5中的在像素50上所叠加的黑四边形示出了处于未变形状态的面元。如在处于未变形状态的图4中所见，左照相机10提供其中构造面元52L的左图案，以及右照相机20提供其中构造面元52R的右图案。来自左照相机10的面元显现成正方形，而来自右照相机20的面元显现为倾斜的、与梯形相像，因为相对于左照相机10，右照相机20聚焦在对象的同一区域例如脸部40上、但与左照相机10成某一角度α拍摄图片。

如图5中比较所见，在变形的图案化的对象上，面元52L、52R已经经受变形并且分别用虚线显示成变形的面元54L、54R。为便于比较，将未变形的面元52L、52R也显示在图5上。

为了计算主应变、次应变而在图像处理过程中采取的步骤概括于图6的流程图中。

将参考状态与一系列变形状态进行比较。Aramis系统软件由面元的拐角点和每个面元的所得中心确定面元的二维坐标。采用摄影测量方法，由左照相机10观察到的面元的二维坐标和由右照相机20观察到的同一面元的二维坐标形成每个面元的每个拐角和中心的普通三维坐标。(这引用于图6的流程图的操作块3中)。对于每个后来的图像对(左-右)，测量表面产生应变时这些坐标的变化，并计算相对于参考图像的变形。报告这些数值作为各种位移和应变值。对于剃刮的测量，以百分比变化(变化％)形式报告“主应变”是优选的。当剃刀从皮肤上面经过时，主应变方向随剃刀而动，所以据信这是研究剃刮的最相关的参数。

面元起到虚拟应变仪的作用。可将每个面元看成是虚拟三维伸长仪。大量面元起到虚拟应变花的作用；这是近似类似物，因为应变花通常被认为是二维的，而面元是三维的。对于处于其未变形和变形状态下的面元，通过检查变形状态和参考状态之间腿部长度上的变化来计算张量长度上的差别，并表示成百分比(％)变化。因为所确定的坐标呈来自曲面的三维形式，首先用转换式(例如样条模型，如图6中的流程图的操作块4所引用的那样)将它们转换成二维，然后进行工程应变计算。再次参见图6的流程图，如操作块5中所示，根据已知关系计算变形梯度张量：

p_v＝u+F·p_u，

其中p_u＝参考点的坐标

p_v＝变形点的坐标

u代表刚体平移。

如操作块6中所述，主应变、次应变由变形梯度张量推导而来。主方向是主应变。作为背景信息，在本专利申请的说明书结尾处的附录中讨论了基本应变关系。

因为根据上述关系去掉了两个照相机所见的刚体移动，因此在剃刮时受试者的任何非有意的运动例如在照相机的视场内移动他的头部或身体(乃至在视场内走动)均不会有损于由于剃刀剃刮动作的缘故而对皮肤应变进行的成像。这种分析技术非常适合于测量皮肤上的应变，因为这些应变发生在正常使用中自行剃刮时，而不必不自然地限制受试者。

如果某人具有很粗的发毛，也可通过成像系统作为图案进行识别；其不是一种缺点，因为发毛按不规则图案生长。

比较剃刮特性

图8显示了一幅参考图像，其示出了剃刮前图案45的数字图像(黑色的稍微锯齿状的线围住的图案45是裁切图像以增强可视性的人工产物)。所述图像显示剃刮表面的基本无应变的、未负载状态。

图9至12中示意性地示出了被剃刮皮肤上的应变图案。图11为图9中灰度色标图像的交叉影线型式。图12为图10中灰度色标图像的交叉影线型式。在剃刀后面区域上的应变用类似大小的带或区域表示，如用类似的阴影区域描述，其中样卡“主应变％”显示用于阴影区域的对应样卡。Aramis成像系统提供带颜色的这些带，并且将它们重叠在图8中所示的参考图像的黑点上。然而，本文在图9和10中以灰度色标并在图11和图12中以交叉影线示意性地渲染应变带(并且其中黑色的参考点被移除)以便于照相复制并印刷在纸张上。在图9至12中的图例上也指示了对应的颜色。

图9显示了在具有图案45的皮肤上剃刮的面部的图像，其中刀片单元77位于约中间行程。图9显示在已经被剃刮的相应皮肤表面部分中存在于带(100、101、102、103、104)中的最大应变。在图11中，应变带(100、101、102、103、104)用不同的交叉影线进行描绘以指示几种应变水平。例如，在带101中，由交叉的垂直和水平线所形成的网格指示约6％至8％的应变水平。在得自Aramis系统的彩色图像上，将用例如浅黄色颜色指示所述带。应当注意，越接近于剃刀后面，所见的应变水平就越高，例如在应变带104中。应当理解，可商购获得的Aramis系统生成彩色图像，其中彩色的带或区域容易彼此混合，例如用例如浅绿色指示稍微高的应变区域，以及淡黄色较低应变区域以略微分散的边界混合到下一较高应变区域中，并且也存在着图8所示的黑色参考点。这样一个浅绿色较高应变区域在图11中与用来表示约8％至10％应变带102的下倾的交替实线和虚线相对应。在图9至12中，灰色色标或交叉影线示意性地指示各种应变区域彼此相邻放置，并且如其所述，图8的黑色参考点也已经被去除以更加清晰。如图9(或图11)所见，有约五个(5)易于识别的不同应变大小的带(100、101、102、103、104)。图9和图11每个均显示在剃刀正后面的一个区域(其应变水平介于约12％但不到14％主应变之间)为该图像上的最高应变带104，在图11中用上倾的交替实线和虚线的交叉影线加以指示(代表来自Aramis系统的图像上的绿蓝色，如图例上所示)。

图10显示了在具有图案45的皮肤上进行剃刮的面部的图像，其中刀片单元77位于约行程末端。图10中所示型式的图像为在图9图像之后约十个(10)图像。如图10所示，由于图像捕捉是动态的，存在于图9所示区域中的先前应变已经减小，因为剃刀已经移动到更加远离图9区域并不再同样扯动它，因为该区域(“中间行程”，在图10中用括号60近似表示)现在在剃刀后面更远，因为剃刀已经在面部上朝着下颌向下前进。如图10所见，具有八个(8)易于识别的不同应变大小的带(100、101、102、103、104、105、106、107)。图10示出了在带107中应变在18.5％主应变以上的位于刀片单元77正后面的区域。这在图10中用比图9中所见的灰度色调更深的带来显示。在图12中，用垂直虚线指示与图10中所见的最高应变带(在18.5％以上)相对应的应变带107(代表来自Aramis系统的图像上的紫色)。

参见图13至15说明图像分析。应当理解，相对于图13至15所描述的分析是在完成剃刮行程时在例如图10或等同地在图12中所示的图像上执行。为便于显示用于确定代表性空间区域的技术，图13至15删掉了应变带和参考点图案45的描绘。在分析图像时，选择一组图像，它们刚好在剃刮行程已经开始之后开始并大约靠近从唇部往回延伸的线结束(对于剃刮面部时所采集的图像)。有时，将一对图像(其为来自左右照相机10、20的图像)称作“阶段”或“渲染的图像”，因为它反映由左右照相机各个数字图片所计算的三维渲染，但为简便起见，将每个“阶段”称作“图像”。在该组图像内，选择刚好在剃刀后面的区域，并记录下在该区域中的平均应变。“在剃刀后面的区域”是指在它落后于剃刀的意义上，因为该区域已经刚刚被剃刮并且剃刀已经移动过它，暴露出它进行成像。

如图13所示，从鼻子到耳朵构造一条假想的开始线75。图13描绘近似的开始剃刮位置。近似平行于开始线75构造从嘴唇往回延伸的假想结束线76。当将剃刀刀片单元77拖拉过开始线75时，在图12所见的图像上选择第一测量区域80。选择测量区域80接近刀片单元77大小，并且位于刀片单元正后方(“在后面”意思是在剃刮期间与剃刀行进方向相反)。应当理解，假想线75和76和参考测量区域80被构造在例如图11或12所产生的应变带图像上，本文删掉以便于描绘。因为测量区域80被构造在例如图11中的应变带上，Aramis系统中的软件选择和平均在该界定的测量区域80内的应变并记录在那个测量区域80中的平均主应变。应当理解，在测量区域内，可选择指示剃刮性能的其它参数取代平均应变；例如，可代之以计算最小应变或最大应变和标准偏差。

如图14所示，使用者已经将剃刀朝着下颌进一步拉下，并且刀片单元77近似处在中间行程位置。为说明起见，前面的图13中的开始位置用假想线刀片单元77′来指示。图14示出了如何在该位置在刀片单元77后方选择第二测量区域81，计算出其内部的平均应变。

如图15所示，使用者已经将剃刀进一步拉下使得刀片单元77近似处在行程结束位置，在使用者开始抬起刀片单元远离皮肤之前。在该位置在刀片单元77后方选择第三测量区域82，计算出其内部的平均应变。在行程开始和行程结束之间可提供任何所需数目的测量区域；利用四个这样的测量区域目前是优选的。所选择的测量区域可彼此相邻并且如果它们有点重叠也是容许的。

从该组图像选择四个所选测量区域(如示例性测量区域80、81、82)以在整个剃刮行程的合理的距离量上进行分布，然后将它们的各自平均数进行平均。使四个这样的测量区域分布成覆盖使用者开始将刀片单元77抬离皮肤前在合理的行程长度上从行程开始到行程结束的距离是优选的。例如，在介于剃刮开始和结束之间的整个剃刮行程上，可具有八(8)至二十(20)个的图像，其中十二(12)个图像是常见的；这根据行程速度而变化。近似根据总共12个图像每三个或四个图像选择了包括总面积上剃刀正后方应变的四(4)个图像，并选择了对应的测量区域以及计算出它们的平均应变。应当理解，在剃刮行程的开始和结束之间可能已经选择另一数目的测量区域例如超过四个的数目。

对比剃刀测试：这些图像提供用于比较不同剃刀性能特性的量化工具。当比较剃刀时，检查在整个行程区域范围内平均主应变百分比的差别。也应当理解，如果在测量区域80、81中，已经评估了最大应变或最小应变或标准偏差代替主应变，那么将检查最大应变或最小应变或标准偏差上的差别。通过这种方式，可比较由两个不同剃刀刀片单元产生的施加在皮肤上的应变。也可评估测试刀片单元和在刀片单元上具有不同部件(例如不同防护件)的对照刀片单元之间、甚至安装在不同手柄上的相同刀片单元之间的差别，以测试由于手柄人类工程学的原因而可能引起的性能差别。此类测试可评估现有剃刀之间的差别或者有利于原型剃刀的研发测试。

在由本专利申请的受让人The Gillette Company，(Boston，Mass.，USA)所生产的两种剃刀之间进行了比较，这两种剃刀即面向男性消费者的以商品名“Fusion”和“Fusion Power”上市的剃刀，每种自从2005年后期可在美国市场以及其它市场上普遍商购获得。“Fusion”和“Fusion Power”剃刀中的每一种均是安全剃刀，其刀片架具有设置在前面的防护件和后面的顶盖之间的在其主剃刮表面上的五个刀片。在受让者的美国专利7,131,202(Pennell等人)中，具体地讲在其中的图1至3中，显示了这种剃刀刀片架，该专利以引用方式并入本文。

手动“Fusion”剃刀描述于例如受让者的美国外观设计专利D534,313(Provost等人)(本文以引用方式并入)以及美国专利7,131,202的图1至2中，并且也见于本专利申请的图9至15中(其不以任何方式限制测量程序的一般性)。在因将剃刀拖拉过皮肤的手工动作而引起移动以及它在剃刀上不具有激励附加刀片运动的马达的意义上，将这款“Fusion”剃刀称作“手动的”。

“Fusion Power”剃刀描绘于例如美国外观设计专利D534,315(Provost等人)和在2005年9月6日提交的未决的美国专利申请序列号11/220,008(Schnak等人)(公布为US 2007/_______A1)中，二者均以引用方式并入本文。这种“Fusion Power”剃刀被称作一种“power”型剃刀，因为具有电源(例如电池)以及位于手柄中的用于驱动偏心重物(也称作飞块)的马达，所述马达在通电时用于在剃刮期间引起连接到手柄上的剃刀刀片架的小幅摆动。

进行比较以确定“Fusion Power”剃刀在剃刮应用时是否表现出比“Fusion Manual”剃刀小的阻力。以其正常的预期操作方式使用每种剃刀，也就是说，在剃刮期间使“Fusion Power”剃刀通电以便它振动。在x、y和z轴上测量皮肤主应变。在24小时毛发生长期之后，二十五个测试小组成员剃刮，并在剃刮期间测量行程。确定这两种剃刀之间主应变上的差别。对于手动“Fusion”剃刀，所测量的平均主应变为约14.3％。对于“Fusion Power”剃刀，所测量的平均主应变为约13％。这显示在使用“Fusion Power”剃刀时应变至少低9％。

其它皮肤应用

应当理解，前述分析技术可应用于其它在皮肤上施用应力的应用场合以确定在皮肤上的响应特性。例如，作为测试脱毛产品的实例，当用粘合带抬起或者蜡脱毛带拔出毛发时，可测量皮肤上的应变。

据推理，将清洁剂施加到皮肤上会弄干皮肤，皮肤从而将变得更硬或换句话讲不柔软。因此假设在施加到皮肤上的外力一样的情况下，已经用清洁剂处理过的皮肤与未用清洁剂处理过的皮肤相比，在清洁剂处理过的皮肤上将有更小的应变，因为皮肤更硬。如果施用保湿剂使皮肤更柔软，那么在存在相同外力的情况下，此类保湿剂处理过的皮肤将屈服更多并显示更高的应变。

在对施用保湿产品例如洗剂、霜膏或润肤剂对皮肤的影响的光学图像测试中，建议在测试期间沿着皮肤的一部分拖拉人的手指或者如图16所示的钝探针物体90(其模拟手指)以便将力传递到皮肤上。探针90在其尖端具有合适的半径以基本平滑地拖拉过皮肤。所施加的力可不仅来自外部施加的力例如手指或探针90，而且也来自内部引起的力；例如，可请求受试者收缩一块肌肉例如微笑、皱眉或者做面部表情，以便将力施加到皮肤上并测量皮肤变形。

纹身贴纸图案

本领域技术人员应当理解，为在剃刮时对皮肤成像，图案理想地不应当由于暴露于剃刮环境(通常包括水和剃刮准备品例如皂或者剃刮膏或凝胶)而损坏，并且同样希望图案不是永久的而是在完成测试时基本上容易从皮肤上去除。同样，一般而言，如果作为测试和成像的一部分将皮肤暴露于洗剂例如保湿剂中，则应当施用将不容易被进行测试的材料弄脏的图案。

为在皮肤表面上形成图案以具有合适的目标来供产生参考和变形图像，用手用窄漆刷将油漆点画到脸颊上涂画受试者的皮肤以产生“点”。选择水不溶性的颜料例如可商购自五金店的颜料，例如以黑色按商品名称“Rustoleum”在美国销售的油基釉质颜料。用细尖漆刷的点将颜料涂到皮肤上会给出在成像和分析期间能给出合适结果的高对比度的随机点图案。这种用颜料施用皮肤图案的方法然而具有以下缺点：气味大、易脏乱、使人暴露于过量的颜料中、要求费时仔细制备且不便从皮肤上去除。尽管可采用喷漆技术(例如喷漆罐)通过间歇按压罐的按钮或采用气刷技术来更快地给出合适的不规则图案，然而为了充分保护人的眼睛、鼻子、头发和衣服，在这样一种施用期间将要求精心屏蔽那些区域，并仍可将人暴露于过量颜料射流或烟气中，因此也是不方便的。

为了提供可快速地施加到待剃刮和成像的面部或身体表面上的图案45，开发了一种转印图案，如图7所示。可将图案45制备成用标准FDA批准的油墨印刷的如图7所示的身体纹身贴纸并容易转印到皮肤表面上。纹身图案45是可移除的或暂时性的(如本文所用的那些词语)，因为图案45可从其中已经施用它的皮肤上擦除或移除，例如用醇或者用强力、用水和传统的皂正常清洗、化妆或卸妆组合物(例如石油基洗剂)等。尽管本纹身贴纸可通过用皂和水反复清洗而去除，但利用醇进行移除更快。该纹身贴纸与不能通过清洗而擦除或去除并可只能通过医疗干预等去除(例如通过激光或外科手术方法)的永久纹身形成对比。

首先用例如70％异丙醇清洁皮肤，并将转印纸73施加到要形成图案的皮肤区域。用醇润湿转印纸73以转印油墨图案45。已经确定所用的油墨能耐受用水去除、耐受所用的剃刮准备品(例如，剃刮皂、泡沫或凝胶)以及耐受剃刮本身的动作(例如，在皮肤上刮擦刀片架或在皮肤上移动刀片的动作)，并且所转印的图案可在试验结束时有利地用醇容易地去除。

据发现，采用可商购获得的桌面印刷软件例如Adobe Photoshop方便地产生图7所示的图案45作为计算机数据文件。图案45具有以不规则图案分布的标记。所述标记为大致随机分布的三种不同大小的点。各个点的直径为：直径1.6mm(0.063in)的小点70、2.1mm(0.083in)的中点71和2.6mm(0.103in)的大点72。不要求点为具有数学上真实直径的精确圆，点可为非圆形的或任意形状，例如卵形或椭圆形，甚至包括矩形在内的小多边形。点大小在整个图案中的分布为近似每种尺寸三分之一。图案45可由只是两种不同点大小构成。然而，三种不同的点尺寸是优选的。图案45可包括三种以上不同的点尺寸。具有这种分布的图案45应足够小以使评估期间计算面元栅格良好，并且它也应足够大以被照相机分辨。(图7的图像被印刷成5英寸x5英寸见方)。

图案45的密度处在约40％至约60％范围内是优选的。下限接近“40％密度”意思是例如对于给定正方形面积的图案45，较深的图像(例如，点集合)占据约40％并且背景空间占据60％。为了给出足够的对比度，背景为中性的或所谓的“白色”空间。上限接近“60％密度”意思是例如对于给定正方形面积的图案45，较深的图像(例如，点集合)占据约60％以及中性(“白色”)空间占据40％。约50％图案密度的近似中间范围值据信给出良好的结果。在优选的实施方案中，图7中所示的图案45实际上具有约42.5％的图案密度是适合的(因此，剩下的“白色”空间包括约57.5％)。图案45优选地为在其范围内图案密度一致，因此有利于将它施加到皮肤表面例如脸颊或大腿上。

将图案45印刷在基质73上。基质73也可被称作纤维网或释放纤维网，因为在转印纹身领域中，纤维网释放印刷图案45以将它转印到皮肤上是已知的。基质73优选地为湿气可渗透的(吸收湿气，例如吸收醇)；这有助于在将基质放抵皮肤并用醇(例如，异丙醇或变性醇)润湿时释放印刷的图案。优选地，基质73由纸张或纤维素材料制成。已经发现，在造纸领域被称作“吸墨纸”或通常销售的用于自己卷烟的卷烟纸种类适宜于用作基质73。其它基质可包括诸如牛皮纸之类的纸张、塑料或它们的复合材料。可将图案45以类似于壁纸或礼品包装纸的长卷产生在基质73上，优选地图案45在至少脸颊大小(至少约4英寸(近似10cm))的长度尺寸上具有一致的图案密度，此有利于施加到脸颊上。

图案45的点用油墨进行印刷。应当理解，所用的油墨适于皮肤接触并且无毒，如在美国批准用于食品、药品和/或化妆品用途的那些油墨(“FD&C”或“D&C”级别)。此类油墨在美国联邦法规规程(U.S.Code of Federal Regulations)中在21C.F.R.第73和74部分提到。这些一般是食品级和/或化妆品级油墨，为按照FDA规定的化妆品所制造的相同着色剂。适用的油墨进行染色并且是溶剂基的。优选的油墨不是水溶性的。常用的黑油墨为包含氧化铁(其为一种颜料)的油墨。深色油墨是优选的，例如称作D&C Black#2的黑油墨。此类油墨是可广泛商购获得的；一个这样的供应商是地址在纽约州(10011)NewYork的West Seventeenth Street 26号的Temptu公司(网址www.temptu.com)。采用被称作“经认证的”的油墨是优选的，此意味着被认证为不含毒素。也可采用蓝油墨。也可采用其它深色的油墨或油墨混合物。油墨通常由在载体上的油染料或颜料构成，并且可溶解于低级醇中，但具有很低的水溶解度。油墨或染料优选地基本上不溶于水，而溶于醇。这样一种油基油墨在具有足够的耐水性的同时满足作为纹身贴纸的标准，以满足以上目标，从而在经受剃刮动作的同时提供图案给皮肤。在医药和化妆品领域很多此类油墨被认为是适于与人的皮肤接触。很多此类染料公开于美国专利4,169,169(Kitabatake)中，其教导内容以引用方式并入本文，包括其中的第3栏，第36至68行。将一种油溶染料配制成油墨组合物；除了染料以外，油墨通常还将包含粘合剂、溶剂、增塑剂以及任选地其它粘合剂。点70、71、72的油墨层厚度通常将为大约10微米或更薄。应当理解，沉积到皮肤上的图案45的油墨层极其薄，并且不影响皮肤的特性、剃刮性能或剃刮动作，并且不干涉取测量值。

可采用常规的计算机打印机印刷包含图案45的电子数据文件，如普遍商业实施的那样，并且例如得自纽约州(10011)纽约WestSeventeenth Street 26号Temptu公司。可用任何已知的印刷方法例如胶版、丝网或凹版印刷将图案45印刷到基质73纸张上以形成纹身贴纸。同样，为了印刷纹身，可从计算机将包含图案45的数字化图像或电子文件输出到其墨盒已经装满D&C或FDA批准的油墨的常规喷墨打印机或激光喷墨打印机并印刷到纸基质上，如本领域所知的那样。这种便利的印刷形式大体根据所述教导内容中涉及印刷到基质上的部分进行描述，如美国专利6,042,881(Ewan)中所讨论的那样，其整个内容以引用方式并入本文。本领域已知其它印刷到基质上的纹身印刷技术，例如在美国专利6,596,118(Bailey)中，其教导内容以引用方式并入本文。

因为去掉了粘合剂，不需要保护性的防粘片来覆盖加工完的纹身。因此，图案45的标记在存储期间可暴露于空气中，并且这进一步改善了受试者可使其皮肤图案化的便利性、简单性和速度，因为不存在需要被移除和丢弃的保护或者覆盖层。此外，因为所用的油墨不是水溶性的，其为不需要保护性防粘片的另一个原因。

前述的说明书描述了众多的实施方案和变型，显示很多的可能构造和具体体现本发明的技术。本领域的技术人员在前述公开内容的基础上将容易想到进一步的变型和实施方案。所有此类实施方案和变型均被认为是在权利要求所限定的本发明的范围之内。

附录：应变基础

本节说明应变基础和应变计算，认真遵循从Hibbitt等人、Becker等人、Hahn和Kopp等人的著作(列于下面的书目中)中得到的AramisUser Guide(v5.4.1)。

A.1.术语“应变”

应变是线素变形的量度并可定义如下：

$\mathrm{\λ}=\underset{l\→0}{\lim }\left(\frac{l+\mathrm{\Δl}}{l}\right)$

延伸比λ为无限小线素的相对伸长。应变值ε可定义为延伸比λ的函数：

下面的已知函数经常用于应变量度：

·技术应变：

ε^T＝f(λ)＝λ-1

·对数或自然应变：

·格林应变：

${\mathrm{\ϵ}}^G=f\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{1}{2}({\mathrm{\λ}}^2-1)$

A.2变形梯度张量

上一章节定义一维情况下的延伸比和应变量度的一般说明。下面将其扩展到二维情况。

A.2.1变形梯度张量定义

为了定量地显示表面元素的变形，引入了变形梯度张量F。变形梯度张量将线素dX转换成线素dx。在两种情况下，线素连接同一材料坐标。理论上，它是无限小的线素。图17示出了这种情况。

因此，变形梯度张量定义为：

dx＝F·dX

A.2.2将变形梯度张量分解到极坐标中

变形梯度张量的缺点是采用仅一个矩阵建立转动和延伸模型。这可通过将变形梯度分解成两个张量来补偿：纯转动矩阵和纯延伸张量。矩阵可按两种不同方式进行分解：

·分解成转动和右延伸张量。数学上，变形梯度张量分解如下：

F＝R·U

图18示出了该模型。

·分解成左延伸张量和转动。数学上，变形梯度张量分解如下：

F＝VR

A.2.3从变形梯度张量推导主、次应变

可直接从延伸张量U读出值ε_x，ε_y和ε_xy＝1/2γ_xy。它具有以下形式：

$U=\left(\begin{array}{cc}{U}_{11}& U_{12}\\ U_{21}& U_{22}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}1+{\mathrm{\ϵ}}_x& {\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{xy}}\\ {\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{xy}}& 1+{\mathrm{\ϵ}}_y\end{array}\right)$

应变量度ε_x和ε_y具有被定义为与坐标系相关的缺点。这个缺点可通过计算主、次应变而消除。对称矩阵U可转换到主对角形式。两个特征值λ₁和λ₂可计算如下：

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{1,2}}=1+\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}\±\sqrt{{\left(\frac{{\mathrm{\ϵ}}_x+{\mathrm{\ϵ}}_y}{2}\right)}^2-({\mathrm{\ϵ}}_x\·{\mathrm{\ϵ}}_y-{{\mathrm{\ϵ}}^2}_{\mathrm{xy}})}$

根据应变量度的选择，延伸比λ₁和λ₂可被转换成相应的应变值。较大的特征值称为主应变¹ε₁，较小的特征值称作次应变²ε₂。对应的特征值确定主应变和次应变的两个方向。由此所确定的应变值与坐标系无关并普遍适用。

如果材料厚度相对于整个表面很小，则需要频繁由表面的变形推导材料厚度。因为所用的光学测量技术不能获得处于这种尺度的任何数据，可从主应变和次应变ε₁和ε₂计算第三主应变ε₃，假设体积不变。不用确定应变值，可更一般地表达延伸比之间的关系。体积恒定性可定义如下：

λ1^·λ2^·λ3＝1

经常地，需要有效应变。可得到根据von Mises和von Tresca的有效应变。根据von Mises的有效应变由以下公式得到：

根据von Tresca的有效应变由以下公式得到：

A.3由二维位移场计算变形梯度张量

由点的给定二维位移场计算变形梯度张量F。为此，必须知道每个点处于其未变形状态和变形状态的二维坐标。变形梯度张量F的定义解释如何将未变形的线素转换成变形的线素。为了计算一个点的变形梯度张量，需要与所观察点相邻的很多点。对于这个计算模型，对于这组相邻点假设均匀的应变状态。

变形梯度张量产生变形点的坐标P_v.i与未变形点的坐标P_u，i的函数关系(i为不同点的指数)。函数关系如下：

p_v＝u+F^·p_u

其中：

p_u  未变形点的坐标

p_v  变形点的坐标

u   刚体平移

参见图19。

该公式描述了一个线性方程组，其未知量是变形梯度张量F的四个参数。变形梯度张量F可被解释为将单位正方形变换为平行四边形的仿射变换。该方程组可对于三个点进行解析计算。如果选择了三个点以上，则结果为超定方程组，其通常是矛盾的。在这种情况下，必须采用允许以超过三个点进行计算的方法。因此，采用高斯最小二乘调整法。

可调节相邻点的数目以计算对于一点的变形梯度张量。因此这设定了在其中进行差分的长度。二次地布置一个点的邻域。最小的邻域为一个3x3环境，其可以2为递增量而增加。图20显示了一个3x3邻域。

对于更高的分辨率，变形梯度张量可对于一个四边形面元进行计算。面元由四个点组成。对于虚拟重心S，计算所计算的变形梯度张量。图21示意性地示出了四边形面元。

这种计算模型假设纯刚体位移，其中除了其变形以外所接纳的各个线素不能通过变形梯度张量F同样建立模型。这意味着对于计算变形梯度张量F，所有邻域的点可经受平移。对于未变形和变形状态，这种平移可不同。选择平移使得其中要计算的变形梯度张量的点被移动到原点。

A.4由三维位移场计算变形梯度张量

本说明书到现在为止详细论及了二维应变的计算。然而，测量数据由样品表面的三维高斯坐标组成。为了能够采用以上计算模型，三维数据必须被转换到二维空间中。

A.4.1相切模型

第一模型假设点的局部邻域可通过切平面很好地接近。由于表面的任意变形的缘故，切平面需要对于变形和未变形状态单独进行计算。局部邻域中的点然后被垂直投影到切平面上。结果在二维空间中得到针对变形和未变形状态的两组点，现在即可在该二维空间中计算应变。概言之，这种方法由下列任务组成：

·计算切平面

·将三维邻域转换到切平面中

·将切平面坐标转换到二维空间中

·由二维点组计算变形梯度张量

A.4.2样条模型

上述的相切模型提供了良好的结果，只要假设点的局部邻域的线性化是正确的。在深冲中，变形材料为几乎连续的曲面。然后问题是将待测量的特性以仍能给出局部直线度假设的频率应用到各自的对象上。然而，在现实中几乎不能提供这种特性。因此，采用更精确地模拟表面真实形状的其它模型更好一些。样条是连续曲线的良好模型。

为了不仅根据线性模型计算边长，需要具有一条边上多于两个点的信息。这意味着四边形面元的相邻点必须要包含在计算中。图22显示了交叉影线面元的相邻点。

在面元中，可用所形成的样条计算边长。所得到的长度可用来在二维空间中构造四边形。然后可采用上述的应变计算。

A.5应变理论的书目

1)Aramis User Manual v5.4.1(GOM mbH)，第129至135页。

2)Hibbitt、Karlsson和Lorensen，Inc.ABAQUS-TheoryManual，5.7版。

3)Becker und Burger。Kontinuumsmechanik。[ContinuumMechanics]Teubner-Verlag，1975。

4)Malvern。Introduction to the Mechanics of a ContinuousMedium。Prentice-Hall，1969。

5)Hahn。Elastizitatstheorie。Teubner-Verlag，1984。

6)Kopp und Wiegels。Einfuhrung in die Umformtechnik。[”Introduction to Transformation Technique“]Verlag der AugustinusBuchhandlung，1998。

下面列出的以下参考编号用于说明书中：

参考编号 含义                 参考编号     含义

L        长度                 80           测量区

H        高度                 81           测量区

W        宽度                 82           测量区

α       照像机夹角(α)       90           钝探针

1        操作块               100          应变带

2        操作块               101          应变带

3        操作块               102          应变带

4        操作块               103          应变带

5        操作块               104          应变带

6        操作块               105          应变带

10       照相机，左           106          应变带

11       照相机透镜，左

12       照相机转动轴线

13       照相机转接板

15       照相机支撑件

16       三角架

18       计算机

20       照相机，右

21       照相机透镜，右

24       激光分度仪所生成的角平分线

25       基距

28       激光分度仪

30       测量距离

34       测量体积的中心

35       待测样品

40     人的面部

45     图案

50     像素

52L    初始面元，左照相机

52R    初始面元，右照相机

54L    变形面元，左照相机

54R    变形面元，右照相机

60     中间行程区域

70     小点

71     中点

72     大点

73     转印纸

75     假想的鼻-耳线

76     假想的唇线

77     刀片单元

77′   移动的刀片单元

本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲均是指所引用数值和围绕那个数值的功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。

在发明详述中引用的所有文件都在相关部分中以引用方式并入本文中；对于任何文件的引用不应当解释为承认其是有关本发明的现有技术。当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。

虽然已经举例说明和描述了本发明的特定实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明实质和范围的情况下可以做出各种其他改变和变型。因此，权利要求书意欲包括在本发明范围内的所有这样的改变和变型。

Claims (12)

1.一种测量可指示由施加到活体人的皮肤表面上的力所导致的所述皮肤表面变形的参数的方法，所述方法包括以下步骤：

提供第一数字照相机(10)和第二数字照相机(20)，

在人的所述皮肤表面上提供图案(45)以产生图案化的皮肤表面，

从所述第一和第二数字照相机采集可指示所述图案化的皮肤表面的参考位置的第一数据输出，

存储所述第一数据作为参考位置数据，

将力施加到所述图案化的皮肤表面上，

在将力施加到所述图案化的皮肤表面上期间，从所述第一和第二数字照相机采集可指示所述图案化的皮肤表面的第二数据输出，

存储所述第二数据作为所施加的力的位置数据，

处理所述所施加的力的位置数据和所述参考位置数据，以确定所述图案化的皮肤表面相对于所述参考位置的移动。

2.如权利要求1所述的方法，其中将力施加到所述图案化的皮肤上的所述步骤包括剃刮所述图案化的皮肤表面的步骤。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述剃刮步骤包括用具有一个或多个锋利刀片的安全剃刀剃刮。

4.如前述任一项权利要求所述的方法，所述方法还包括润湿所述图案化的皮肤表面的步骤，并且所述施加力的步骤包括将力施加到所述润湿的图案化的皮肤表面上。

5.如前述任一项权利要求所述的方法，其中确定所述图案化的皮肤表面相对于所述参考位置的移动的所述处理步骤包括确定定量参数。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述处理步骤确定所述图案化的皮肤表面上的应变或者与多个皮肤区域相对应的多个应变数据。

7.如权利要求6所述的方法，其中确定皮肤表面上的应变的所述步骤包括计算所述多个应变数据的平均值。

8.如前述任一项权利要求所述的方法，其中检测所述图案化的皮肤表面相对于所述参考位置的移动的所述步骤包括在使用第一剃刮工具期间确定所述皮肤表面上的第一组定量参数数据，

其中用第二剃刮工具重复所述剃刮步骤，由此检测所述图案化的皮肤表面相对于所述参考位置的移动的所述步骤包括在使用所述第二剃刮工具期间确定所述皮肤表面上的第二组定量参数数据，并且

包括比较所述第一组定量参数数据和所述第二组定量参数数据的另一步骤。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述第一和第二定量参数数据为应变数据。

10.如前述任一项权利要求所述的方法，其中提供图案的所述步骤包括在所述皮肤表面上提供随机图案(45)或规则图案。

11.如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述第一和第二数字照相机中的至少一个或两个为CCD照相机或CMOS照相机。

12.如前述任一项权利要求所述的方法，其中将力施加到所述图案化的皮肤上的所述步骤包括将手指或探针(90)拖拉过所述图案化的皮肤表面，或者所述人收缩肌肉以使所述图案化的皮肤表面变形。

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