CN102782727B - 用于使用谱图像数据来生成3d rgb模型的皮肤治疗分析的系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于跟踪并分析变化的皮肤状况并在三维虚拟模型上以RGB图像格式显示此类状况以促进研究和消费者沟通的方法。该系统涉及以从包括感兴趣的皮肤状况的谱图像中获取的数据集的形式构建皮肤状况的目录、库或数据库。针对识别感兴趣的皮肤状况的每个谱图像数据集，计算对应的RGB数据集并在数据库中编译。通过分析对象的RGB或谱照片，使用所计算的RGB数据集的数据库来诊断对象的皮肤状况。还可以使用谱或RGB数据集来预测提议治疗的效果，并且可以在被容易地理解的RGB图像中显示结果得到的已改变皮肤状况。

Description

用于使用谱图像数据来生成3D RGB模型的皮肤治疗分析的系统

技术领域

本发明涉及用于经由对象的照片来分析并跟踪对象的皮肤状况的改进系统。特别地，其涉及用于经由对象的谱和/或RGB格式照片来分析和跟踪皮肤状况，并模拟和/或跟踪此类皮肤状况的治疗结果的改进系统和方法。本发明还涉及在三维虚拟模型上以RGB图像格式来显示此类变化和经治疗的状况以促进研究和消费者沟通。

背景技术

已知如例如在授予Kenet等人的被整体地通过引用结合到本文中的美国专利号为5,016,173的美国专利中公开的用于组织分析和诊断的谱成像的使用。Kenet等人公开了用于身体的视觉上可访问表面、包括表皮下形态的活体内监视的装置和方法。Kenet等人讲授了多个数字摄影技术的组合，包括多谱和多视图和/或多分辨率摄影方法，用以表征表面结构组分及其时间-空间分布并将其分类。

现有技术存在的问题是其主要依赖于谱成像设备以进行数据捕捉、分析和显示。这是因为谱成像允许有在RGB格式成像设备和照片的可见光限制内不可能的细节和分析水平。

遗憾的是，谱成像设备在结构和使用方面是相对复杂的，并且具有有限的可用性，例如，其更适合于被受过训练的技术人员实验室或临床使用。因此，在谱成像设备变得以更简单的形式更加广泛地可用之前，诸如Kenet的现有技术参考文献所讲授的装置可能对于更广泛的配销和使用而言是不切实际的，诸如，例如由零售环境中的消费者或由家庭环境中的用户。

同样地，由于其性质，谱图像数据对于未经训练的眼睛而言难以理解、观察和/或分析。谱图像数据通常是在类似于抽象艺术的图像中显示的，具有对于未经训练的眼睛而言充其量是混淆的色彩分离。因此，即使谱图像设备已变得以更加用户友好的方式更加广泛地可用，但由该设备产生的数据和图像不可能充分地对公众有用。因此，现有技术系统在更广的规模上是没用的，诸如作为营销工具在零售环境中。

因此，需要一种简单但有效的系统，即其允许在非实验室或非临床情况下的使用，使用广泛可用的面向消费者的图像设备，诸如，例如常规数字式照相机或一般地在电话、计算机、个人数字助理（PDA）或其它消费类电子设备中提供的数字式照相机。还需要一种产生即使对于未经训练的眼睛而言也容易理解、分析和观察的图像和数据的系统。

发明内容

本发明提供了一种用于跟踪并分析变化的皮肤状况并在三维虚拟模型上以RGB图像格式显示此类状况以促进研究和消费者沟通的方法。该系统涉及以从包括感兴趣的皮肤状况的谱图像获取的数据集的形式构建皮肤状况的目录、库或数据库。针对识别感兴趣的皮肤状况的每个谱图像数据集，计算相应的RGB数据集并在数据库中编译。然后可以使用所计算的RGB数据集的数据库来诊断对象的皮肤状况，例如通过分析对象的RGB或谱照片。还可以使用谱和/或RGB数据集来预测提议治疗的效果，并将结果得到的已改变的皮肤状况在能够被广大观众容易地理解的RGB图像中显示，其在目前单独地用谱图像是不可能的。

附图说明

图1是示出如何使用RGB数据集和谱图像数据集来创建虚拟查找表（LUT）的流程图。

图2是示出如何通过捕捉单独对象的谱或RGB二维照片（“对象谱图像”或对象RGB图像”）并将从照片获取的数据集与（一个或多个）数据库（LUT）中的参考数据集相比较来使用捕捉并编译的信息来分析单独对象的皮肤状况的流程图。

具体实施方式

使用从谱照相机以及数字式照相机从许多人类对象捕捉的面部图像来编译数据库。该图像被链接到特定皮肤状况，并且是在标准照明条件下获得的且在内部被校准。

更具体地，从多种人类对象捕捉多个二维数字谱图像（一个“谱图像”或多个“谱图像”）并存储在数据库中。每个谱图像定义皮肤的靶区域（一个“靶”或多个“靶”）。捕捉相应的多个二维数字RGB（红色、绿色、蓝色）彩色模型图像（一个“RGB图像”或多个“RGB图像”）并存储在同一个或又一个数据库中。每个RGB图像至少部分地对应于定义靶的谱图像中的至少一个。分析所述多个谱图像中的至少某些以在相应谱图像内识别一个或多个谱图像数据集。本文所使用的“一个谱图像数据集”或“多个谱图像数据集”是唯一地定义皮肤的状况（“皮肤状况”）所需的谱图像数字数据的最小量，其例如与特定皮肤类型、血液或黑色素水平、氧饱和度、血红蛋白百分比、deral散射效应、水或水分含量百分比等相关联。定义的皮肤状况可以是不需要治疗或修正的皮肤状况（出于讨论的目的在本文中称为‘正常’皮肤状况），或者定义的皮肤状况可以是可治疗或可修正皮肤状况，诸如，例如干燥、油性、开裂或其它可治疗、可修正皮肤状况。在任何情况下，每个谱图像数据集定义至少一个皮肤状况。

针对图像上的像素坐标、像素的RGB值或像素的谱含量以及该像素处的皮肤状况的类型来记录每个数据库内的每个图像内的每个元素并编索引。因此，每个皮肤状况被“映射”在相应图像中。

更具体地，每个谱图像数据集被映射到相应谱图像内的位置。被映射位置在本文中被称为“谱位置”，即用于谱图像数据集的谱图像内的像素坐标位置。在对应于相应谱图像的RGB图像中，映射了对应于每个谱位置的位置。RGB图像中的位置在本文中被称为“RGB位置”，即对应于相应谱图像中的谱位置的RGB图像内的像素坐标位置。针对每个谱位置，使用标准函数（例如，如在Berns的Roy.BillmeyerandSaltzman'sPrinciplesofColorTechnology.ThirdEdition.NewYork,NY:JohnWiley&Sons,2000.201-203.Print.中公开的，其被整体地通过引用结合到本文中）来确定RGB数据集。本文所使用的“一个RGB数据集”或“多个RGB数据集”指的是唯一地识别与该相应位置相关联的RGB色彩配置文件所需的数字RGB数据的最小量。这样，谱图像数据集与对应于由所述谱图像数据集定义的至少一个已知皮肤状况的RGB数据集有效地相关。

这样，通过使该谱数据通过具有在每个结果得到的曲线下面的被加和以提供RGB数据集的区域的转换函数，从每个谱数据集逐个像素地创建RGB数据集。该转换函数被根据在RGB中的测量的RGB值与根据谱数据集的变换RGB计算的那些值之间的差的最小化被最优化。

这样，建立了RGB数据集与谱图像数据集之间的虚拟查找表（LUT），其跨越数据库内的所有谱图像数据集是典型的。可以预期这种求平均方法将是充分的，因为给定皮肤色彩类型内的表示是彩色空间中的小变化。然而，可以将其扩展至以从而表示所经历的皮肤色彩类型的连续统的方式来求平均。

这样，在谱数据集中对不同的皮肤状况编目录且其对应于可确定的‘参考’RGB数据集。在计算机存储介质中的一个或多个数据库中连同表示皮肤状况的谱图像数据集、谱位置、RGB位置和参考RGB数据集一起编译所捕捉的谱图像和相应的捕捉的RGB图像。可以将参考RGB数据集视为‘非最优化’，因为其在与用于相同像素坐标的谱数据集相比时在数量上和在质量上都包含相对不那么精确的数据。然而，其被针对由广泛可用的面向消费者的图像设备捕捉的对象RGB图像数据的分析中的后续使用充分地最优化，所述图像设备诸如，例如为常规数字式照相机或一般地在电话、计算机、个人数字助理（PDA）或其它消费类电子设备中提供的数字式照相机。

通过捕捉单独对象的谱或RGB二维照片（“对象谱图像“或对象RGB图像”）并将从照片获取的数据集与（一个或多个）数据库中的参考数据集相比较来使用捕捉并编译的信息来分析单独对象的皮肤状况。可以使用结果得到的分析来推荐用于各种皮肤状况的治疗。所捕捉的单独对象的二维图像还在三维框架上被合成地组装以产生可交互、可旋转的虚拟三维RGB图像或模型，其在对应于对象上的实际位置的模型上的位置显示‘正常’且可治疗的已识别皮肤状况。数据库信息还被用来在三维RGB图像上生成从治疗的应用得到的所显示皮肤状况的改变。

本发明的优点是能够单独地使用RGB图像作为用于对象分析的基础。由于RGB摄影设备是无所不在的，可便宜地且容易地获得，所以几乎能够在任何地方获取被用于分析的图像，例如，在柜台处的零售位置上、在沙龙处、在家里或个人数字助理或蜂窝电话中的便携式照相机。不存在对于在实验室环境中的昂贵的专业化谱成像照相机的需要。

本发明的另一优点是其使用实时数据来显示结果得到的图像，其为从治疗得到的“真实”或“实际”投影—即将是结果的东西的虚拟呈现。这与仅仅在没有底层实际数据的情况下估计结果的当前系统相反。

本发明的另一优点是可以使用对象的RGB或谱图像作为用于对象分析的基础。

一旦建立了与RGB数据集相关的谱数据集的LUT和数据库，则该系统要求三个基本步骤：1）获取RGB图片，2）经由标准ICC色彩配置软件对RGB图像进行归一化（标准化）以跨越各种设备对色彩、强度等进行校准，以及3）将RGB图像的归一化数据集与LUT相比较以确定相应的谱图像数据集，并且随后确定与该谱图像数据集相关联的皮肤状况。

Claims (6)

1.一种用于跟踪并分析变化的皮肤状况并在三维虚拟模型上以RGB图像格式显示此类状况以促进研究和消费者沟通的方法，所述方法包括以下步骤：

捕捉人类皮肤的多个数字谱图像，每个数字谱图像定义靶；

捕捉多个数字RGB图像，每个数字RGB图像至少部分地对应于定义靶的所述数字谱图像中的至少一个；

分析所述多个数字谱图像中的至少一些谱图像以在相应数字谱图像内识别一个或多个数字谱图像数据集，每个数字谱图像数据集定义至少一个皮肤状况；

在所述相应数字谱图像内映射用于所述一个或多个数字谱图像数据集中的每一个的一个或多个谱位置；

在对应于所述相应数字谱图像的每个数字RGB图像内映射对应于所述一个或多个数字谱图像数据集中的每一个的相应的一个或多个谱位置的一个或多个RGB位置；

校准对应于与该相应谱位置相关联的数字谱图像数据集的数字RGB图像数据集，并将其映射到所述RGB位置，从而使得能够经由相应的数字RGB图像数据集以RGB格式来再现由所述数字谱图像数据集定义的所述至少一个皮肤状况；

编译所述多个数字谱图像、所述数字谱图像数据集、对应皮肤状况、所述谱位置、所述多个数字RGB图像、所述数字RGB图像数据集和所述RGB位置的数据库；

捕捉一个或多个数字RGB图像，每个数字RGB图像捕捉单独对象的皮肤区域；

分析每个数字RGB图像以对来自所述数据库的任何预定数字RGB图像数据集进行定位；

在数字RGB彩色图像内映射数字RGB彩色图像数据集的RGB位置；以及

将数字RGB彩色图像覆盖到单独对象的三维虚拟框架上以创建所述单独对象的虚拟三维模型，其示出对应于所述单独对象上的实际位置的模型上的位置中的实际皮肤状况。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个数字谱图像中的至少一些是二维图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个数字谱图像中的至少一些是三维图像。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个数字RGB图像中的至少一些是二维图像。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个数字RGB图像中的至少一些是三维图像。

6.一种用于跟踪并分析变化的皮肤状况并在三维虚拟模型上以RGB图像格式显示此类状况以促进研究和消费者沟通的设备，所述设备包括以下装置：

用于捕捉人类皮肤的多个数字谱图像的装置，每个数字谱图像定义靶；

用于捕捉多个数字RGB图像的装置，每个数字RGB图像至少部分地对应于定义靶的所述数字谱图像中的至少一个；

用于分析所述多个数字谱图像中的至少一些谱图像以在相应数字谱图像内识别一个或多个数字谱图像数据集的装置，每个数字谱图像数据集定义至少一个皮肤状况；

用于在所述相应数字谱图像内映射用于所述一个或多个数字谱图像数据集中的每一个的一个或多个谱位置的装置；

用于在对应于所述相应数字谱图像的每个数字RGB图像内映射对应于所述一个或多个数字谱图像数据集中的每一个的相应的一个或多个谱位置的一个或多个RGB位置的装置；

用于校准对应于与该相应谱位置相关联的数字谱图像数据集的数字RGB图像数据集，并将其映射到所述RGB位置，从而使得能够经由相应的数字RGB图像数据集以RGB格式来再现由所述数字谱图像数据集定义的所述至少一个皮肤状况的装置；

用于编译所述多个数字谱图像、所述数字谱图像数据集、对应皮肤状况、所述谱位置、所述多个数字RGB图像、所述数字RGB图像数据集和所述RGB位置的数据库的装置；

用于捕捉一个或多个数字RGB图像的装置，每个数字RGB图像捕捉单独对象的皮肤区域；

用于分析每个数字RGB图像以对来自所述数据库的任何预定数字RGB图像数据集进行定位的装置；

用于在数字RGB彩色图像内映射数字RGB彩色图像数据集的RGB位置的装置；以及

用于将数字RGB彩色图像覆盖到单独对象的三维虚拟框架上以创建所述单独对象的虚拟三维模型，其示出对应于所述单独对象上的实际位置的模型上的位置中的实际皮肤状况的装置。