CN207768366U - 肤质检测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种肤质检测器，其包含基座、光学成像系统、闪光灯模块、电路模块、运算模块以及显示模块。光学成像系统设置于基座上以撷取待测区域影像。闪光灯模块设置于光学成像系统的至少一侧边。电路模块设置于基座内并电性连接光学成像系统与闪光灯模块。运算模块信号连接电路模块。显示模块信号连接运算模块。借此，本实用新型可使影像信号的光波特征不受重叠信号的干扰以提供较佳的影像品质。
Description
本申请是申请日为2016年08月09日、申请号为201620853681.0、实用新型名称为“肤质检测器”的专利申请的分案申请。
技术领域
本实用新型是有关于一种肤质检测器，且特别是有关于一种可使影像信号的光波特征不受信号重叠干扰的肤质检测器。
背景技术
爱美是人的天性，不论是以美观还是健康的角度，人人都希望自己拥有亮丽的外表。脸部的肤质，更是决定一个人美丑的重要指标，也因此脸部的肤质检测变得极为重要。在医美领域中，针对肤质的检测，传统的专业医疗人员仅能利用肉眼观察，并采用主观的经验来分析肤质的状况，其是否能符合真实状况备受考验。
现今因影像科技的发达，对于肤质的检测技术已经发展成可以利用高解析度的相机撷取受测者脸部皮肤的影像。接着，前述影像利用影像辨识演算法，将肤质的状态数据化，进而提供一个客观的诊断方式。举例来说，其中一种方式为独立成份分析方法(Independent component analysis，ICA)，将受测者脸部皮肤中血红素(Hemoglobin)以及黑色素(Melanin)分别视为第一独立成份以及第二独立成份进行分析进而诊断受测者目前的肤质。简而言之，独立成份分析方法是先采用一高解析度相机拍摄受测者的脸部皮肤而得一影像。接着，将影像中红色(R)波段、绿色(G)波长以及蓝色(B)波长的信息带入一数据转换公式，而使原本的RGB三个颜色数据值转换为三种独立成分。此时，转换后的第一独立成份可用来观察血红素的分布，而第二独立成份可用来观察黑色素的分布。然而，在原始RGB数据中，因有蓝色-绿色波段空间的信号重叠以及绿色-红色波段空间的信号重叠的情况，导致转换后的各个独立成份无法有效呈现所拍摄的受测者脸部皮肤的原始影像特征，故无法提供较准确的转换后独立成份影像。
有鉴于此，市面上亟需一种可以提供较佳的转换后影像品质的肤质检测器。
实用新型内容
本实用新型提供一种肤质检测器，其透过带拒滤光片组或带通滤光片的配置，有效排除B-G波段空间以及G-R波段空间的重叠信号，可使影像信号的光波特征不受信号重叠的干扰，进而在经由独立成份分析方法转换后提供较佳的影像品质。
本实用新型一实施方式是在于提供一种肤质检测器，其可包含一基座、一光学成像系统、至少一闪光灯模块、一电路模块、一运算模块以及一显示模块。光学成像系统设置于基座上以撷取待测区域影像，且光学成像系统可包含一成像模块。闪光灯模块设置于光学成像系统的至少一侧边，且闪光灯模块可包含一闪光灯以及一充电与触发电路。电路模块设置于基座内并电性连接光学成像系统与闪光灯模块，且电路模块可包含一电源控制电路、一数据传输电路以及一同步信号控制电路。运算模块信号连接电路模块。显示模块信号连接运算模块，其中显示模块为一移动装置，且移动装置固定于基座上。
依据前述实施方式的肤质检测器，其中基座还可包含一凸块，移动装置固定于凸块上。
依据前述实施方式的肤质检测器，其中移动装置可具有一屏幕，屏幕与光学成像系统朝同一方向。
依据前述实施方式的肤质检测器，其中数据传输电路可包含一无线通讯传输模块。
依据前述实施方式的肤质检测器，其中闪光灯模块的数量可为二，且二闪光灯模块可分别设置于光学成像系统的两侧边。
依据前述实施方式的肤质检测器，其中光学成像系统还可包含一成像偏光片，闪光灯模块还可包含一闪光灯偏光片，且闪光灯偏光片与成像偏光片可为正交配置。
依据前述实施方式的肤质检测器，其中光学成像系统还可包含一带拒滤光片组(Band-stop filter set)，且带拒滤光片组可包含三个以下单一波段带带拒滤光片。再者，前述实施方式的肤质检测器中带拒滤光片组的半峰全幅值小于40nm。具体地，前述实施方式的肤质检测器中带拒滤光片组可包含一第一带拒滤光片以及一第二带拒滤光片，且前述第一带拒滤光片可为蓝色-绿色波段滤光片并可具有一带拒波段上限波长为WL1，前述第二带拒滤光片可为绿色-红色波段滤光片并可具有一带拒波段下限波长为WL2，其满足下列条件：70nm<WL2-WL1<100nm。
依据前述实施方式的肤质检测器，其中光学成像系统还可包含一成像偏光片，带拒滤光片组可位于成像偏光片与影像感测器之间，又或者成像偏光片可位于带拒滤光片组与影像感测器之间。
附图说明
图1绘示本实用新型一实施方式的肤质检测器的架构示意图；
图2A绘示图1实施方式中光学成像系统的架构示意图；
图2B绘示图1实施方式中光学成像系统的另一架构示意图；
图3A绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器的前视图；
图3B绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器的立体示意图；
图3C绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器的右侧视图；
图3D绘示图3B的肤质检测器未配置有移动装置时的立体示意图；
图3E绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器的后视图；
图4A绘示未配置带拒滤光片组的肤质检测器的影像感测器响应图；
图4B绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器中第一带拒滤光片的穿透率数据；
图4C绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器中第二带拒滤光片的穿透率数据；
图4D绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器的影像感测器响应图；
图5A绘示本实用新型第二实施例的肤质检测器的立体示意图；
图5B绘示图5A的肤质检测器未配置有移动装置时的立体示意图；
图5C绘示本实用新型第二实施例的肤质检测器中闪光灯模块位于折叠位置的状态示意图；
图6绘示本实用新型第二实施例的肤质检测器中闪光灯模块的架构示意图；
图7绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器的操作示意图；以及
图8绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器的影像信息分析流程的示意图。
具体实施方式
请参考图1，其是绘示本实用新型一实施方式的肤质检测器的架构示意图。本实用新型旨在于提供一种肤质检测器，用以检测一受测者(图未示)的一待测区域A的肤质，其包含一基座(图未示)、一光学成像系统200、至少一闪光灯模块300、一电路模块400、一运算模块500以及一显示模块600。
虽未图示，基座是用以装载或承载肤质检测器的其他构件，其可为一中空壳体，且其材质可为塑胶，但本实用新型不以此为限。
光学成像系统200设置于基座上以撷取待测区域影像，且其包含成像模块202、成像偏光片204以及带拒滤光片组206。
接着，配合参考图2A与图2B，图2A绘示图1实施方式中光学成像系统200的架构示意图，而图2B绘示图1实施方式中光学成像系统200的另一架构示意图。由图2A可知，成像模块202包含一成像镜头2022、一影像感测器(Image sensor)2024以及图像处理器(Imageprocessor)2026，其中成像镜头2022可包含多片透镜，至于透镜的数目及其设置方式并非本实用新型的主要特征，在此不再赘述。影像感测器2024可为感光耦合元件(Charge-coupled device，CCD)或互补性氧化金属半导体(Complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)。至于图像处理器2026可为一独立显示卡或一整合绘图处理器，本实用新型不以此为限，其主要用以处理进入光学成像系统200的影像，以将与前述影像相关的信息通过电路模块400提供给运算模块500。
承上，成像偏光片204位于成像模块202与待测区域A之间，且其可为线偏振、圆偏振或椭圆偏振的偏振片，但本实用新型不以任一实施例为限。
带拒滤光片组206同样位于成像模块202与待测区域A之间，也就是说成像偏光片204可位于带拒滤光片组206与成像模块202之间，如图2A所示；或由图2B可知，带拒滤光片组206可位于成像偏光片204与成像模块202之间，本实用新型不以此为限。
再者，带拒滤光片组206可采用单一片多波段带(Multi-band)的滤光片或多个单一波段带(Single-band)的滤光片。具体地，带拒滤光片组206可包含三个以下的单一波段带滤光片。更具体地，由于在本实用新型中带拒滤光片组206是用以排除B-G波段空间以及G-R波段空间的重叠信号，故带拒滤光片组206可包含第一带拒滤光片2062以及第二带拒滤光片2064如图2A所示，其条件则待后续实施例详述，在此不再赘述。此外，前述单一波段带滤光片可为刻槽滤光片(Notch filter)，但本实用新型不以此为限。
请再参考图1，闪光灯模块300设置于光学成像系统200的至少一侧边，且其包含一闪光灯偏光片302、一闪光灯304以及一充电与触发电路306。其中闪光灯偏光片302位于闪光灯304与待测区域A之间，且其可为线偏振、圆偏振或椭圆偏振的偏振片，但本实用新型不以此为限。闪光灯304则可为氙气闪光灯(Xenon flash lamp)或发光二极管(Light-emitting diode，LED)。虽未图示，充电与触发电路306则可进一步区分为充电电容电路以及触发信号电路。当触发信号电路被触发时可启动充电电容电路放电，以使闪光灯304动作补偿环境光源，进而提升光学成像系统200所可撷取的影像的品质。
电路模块400可设置于基座内并电性连接光学成像模块200与闪光灯模块300，且电路模块400可包含一电源控制电路402、一数据传输电路404以及一同步信号控制电路406。其中电源控制电路402可用以控制前述各构件中所可能包含的电路电源，数据传输电路404可用以将光学成像系统200所撷取的影像的信息传输至运算模块500，而同步信号控制电路406可用以同步控制光学成像模块200与闪光灯模块300。此外，数据传输电路404可包含无线通讯传输模块或有线通讯传输模块，且无线通讯传输模块可为一蓝芽无线通讯传输模块或一红外线无线通讯传输模块，本实用新型不以此为限。
运算模块500信号连接电路模块400以经由电路模块400的数据传输电路404接收影像的信息，且运算模块500对影像的信息进行运算以输出一肤质检测结果信息。具体地，运算模块500旨在于检视光学成像系统200所撷取影像的信息，并经由对前述影像的信息进行分析与运算来输出一肤质检测结果信息，再将前述影像以及肤质检测结果信息回馈至显示模块600，故运算模块500可为任一可完成前述动作的模块，例如微处理器、智能移动装置、个人电脑或服务器等，本实用新型不以此为限。
显示模块600信号连接运算模块500以接收并显示影像与肤质检测结果信息。进一步来说，显示模块600可显示一人机界面(图未示)的互动信息以供受测者或专业医疗人员操作，并在接受到运算模块500传来的影像与肤质检测结果信息后显示之。因此，显示模块600具体地可为一薄膜晶体管液晶显示器(Thin film transistor liquid crystaldisplay，TFT-LCD)、一主动矩阵有激发光二极管(Active-matrix organic light-emitting diode，AMOLED)或一可挠式显示器(Flexible display)。
值得注意的是，在本实用新型中运算模块500与显示模块600可以分属于不同的两个装置。举例来说，运算模块500与显示模块600可分别为另一独立的微处理器、移动装置或个人电脑，且其与电路模块400间可通过采用无线传输通讯技术的数据传输电路404进行影像信息的传送与接收。然而，运算模块500与显示模块600亦可整合于一移动装置或一个人电脑中。又或者，运算模块500与显示模块600可内建于基座中并搭配一显示屏幕显示影像与肤质检测结果信息，本实用新型并不以任一实施方式或实施例为限。
接着，请一并参考图3A至图3E，其中图3A绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器的前视图，图3B绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器的立体示意图，图3C绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器的右侧视图，图3D绘示图3B中肤质检测器未配置有移动装置时的立体示意图，而图3E绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器的后视图。本实用新型第一实施例的肤质检测器的架构大致上如图1以及图2A所示，即包含一基座100、一光学成像系统200、至少一闪光灯模块300、一电路模块400、一运算模块500以及一显示模块600。但需注意的是，第一实施例的肤质检测器的运算模块500以及显示模块600是内建于一移动装置700。
由图3A与图3B可知，第一实施例中肤质检测器的基座100可为一概呈半圆形的壳体，其内具有一容置空间(图未示)可容纳相关零组件。此外，基座100可包含有一镜面部102，其位于基座100面向受测者的一侧，用以供受测者检视其是否位于光学成像系统200的视角内。再由图3C可知，基座100呈一薄片，故基座100还可包含有一脚架104，其是与基座100的下端部连接，以使基座100可藉其稳固地置放于一平面(图未示)上并与平面间夹有一角度θ。此外，脚架104为可转动地连接于基座100而使得前述基座100与平面间所夹的角度θ为可调整者。此时，移动装置700可抵靠于基座100的镜面部102上并藉其与镜面部102间的摩擦力而不致滑落。
更具体地，当肤质检测器不使用时，如图3D与图3E所示，可将移动装置700自基座100上取下，且基座100还可包含一第一容置槽106，脚架104可转动并容置于第一容置槽106内，以减少肤质检测器所占的空间而有利于收纳。
再者，光学成像系统200设置于基座100的上端部且还可包含一第一外壳208，以覆盖包围组装完成的前述构件并与基座100耦合，使光学成像系统200中的各个构件在操作中不容易受外在环境的影响。
请进一步参考图4A，其是绘示未配置有带拒滤光片组的肤质检测器的影像感测器响应图。由图4A可知，在未配置带拒滤光片组的情况下，影像感测器的原始RGB数据中因蓝色(B)波段801与绿色(G)波段802间具有重叠信号804，而绿色(G)波段802与红色(R)波段803间具有重叠信号805，致使转换后的各个独立成份无法有效呈现所拍摄的受测者脸部皮肤的原始影像特征。图4A的数据整理如表1所示：
表1
据此，为排除B-G波段空间与G-R波段空间信号重叠的问题，第一实施例中带拒滤光片组206可如图2A所示包含第一带拒滤光片2062以及第二带拒滤光片2064，且第一带拒滤光片2062与第二带拒滤光片2064所欲排除的波段的中心，可设定为图4A中B-G波段的交会点Q1以及G-R波段的交会点Q2。
具体而言，第一带拒滤光片2062为B-G波段滤光片且其具有一带拒波段上限波长为WL1，而第二带拒滤光片2064为G-R波段滤光片且其具有一带拒波段下限波长为WL2，其满足下列条件：70nm<WL2-WL1<100nm。
更具体地，第一带拒滤光片2062可排除光线的波段为471nm至504nm，且其中心波段为488nm，半峰全幅值为15nm，波段误差值为正负2nm。由图4B可知，图4B绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器中第一带拒滤光片2062的穿透率数据，第一带拒滤光片2062于波长482nm至498nm的穿透率确实小于50％。而第二带拒滤光片2064可排除光线的波段为572nm至616nm，且其中心波段为594nm，半峰全幅值为23nm，波段误差值为正负2nm。而由图4C可知，图4C绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器中第二带拒滤光片2064的穿透率数据，第二带拒滤光片2064于波长583nm至603nm之间的穿透率确实小于50％。
最后，请参考图4D，其是绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器的影像感测器响应图，且图4D数据整理如表2所示：
表2
由图4D与表2可知，配置有带拒滤光片组后，蓝色波段806与绿色波段807间以及绿色波段807与红色波段808间信号重叠的问题已见改善。此外，影像感测器的红色波段的顶峰(Peak)量子效率(Quantum efficiency)小于绿色波段或蓝色波段的顶峰量子效率，而带拒滤光片组的半峰全幅值小于40nm。
此外，在本实用新型第一实施例中虽是采用带拒滤光片组206来排除B-G波段间与G-R波段间信号重叠的问题，但也可以利用带通滤光片来达到相同的效果，本实用新型不以此为限。具体而言，前述带通滤光片可选用可通过光线波段为400nm至471nm、504nm至572nm以及616nm至700nm的滤光片。
闪光灯模块300亦可包含一第二外壳308。接着，如图1所示，闪光灯模块300的前述构件组装后可被第二外壳308覆盖包围并与基座100耦合，以使闪光灯模块300中的各个构件在操作中不容易受外在环境的影响。
再者，在第一实施例中，肤质检测器中所包含闪光灯模块300的数量为二，且二闪光灯模块300分别设置于光学成像系统200的两侧边，再加上闪光灯模块300的第二外壳308为一概呈三角形的壳体，而使本实用新型中第一实施例的肤质检测器的外观呈猫型设计。此外，闪光灯模块300通过其第二外壳308固定于基座100上而与基座100为一体成形的结构，但本实用新型不以此为限。此外，闪光灯偏光片302位于闪光灯304与待测区域A之间，且可调整闪光灯偏光片302与成像偏光片204为正交配置，而仅允许单一方向的光线通过。
第一实施例的肤质检测器的其他构件如电路模块400、运算模块500以及显示模块600则已如前文所述，在此不再赘述。
接着，请参考图5A、图5B、图5C以及图6，其中图5A绘示本实用新型第二实施例的肤质检测器的立体示意图，图5B绘示图5A的肤质检测器未配置有移动装置700a时的立体示意图，图5C绘示本实用新型第二实施例的肤质检测器中闪光灯模块300a位于折叠位置的状态示意图，而图6绘示本实用新型第二实施例的肤质检测器中闪光灯模块300a的架构示意图。由图5A可知，本实用新型第二实施例的肤质检测器包含一基座100a、一光学成像系统200a、二闪光灯模块300a、一电路模块(图未示)、一运算模块(图未示)以及一显示模块(图未示)，其中第二实施例的肤质检测器的运算模块以及显示模块亦内建于移动装置700a。第二实施例中，光学成像系统200a、闪光灯模块300a、电路模块、运算模块及显示模块间的连接关系以及信号传输等配置皆与第一实施例相同，在此不再赘述。
特别的是，第二实施例的肤质检测器的基座100a为上窄下宽的结构而毋须额外设置脚架，且其上具有一凸块108a，可将移动装置700a固定于其上。
再者，基座100a具有一第二容置槽106a，第二容置槽106a是对应闪光灯模块300a而设置于基座100a的一侧边。且由图6可知，第二实施例与第一实施例主要的不同之处在于闪光灯模块300a还可包含一可动件310a(图未示)于基座100a内部，以使闪光灯模块300a位于一展开位置(如图5A或图5B所示)或一折叠位置(如图5C所示)。进一步来说，当肤质检测器不使用时，可将移动装置700a取下，如图5B所示，再经由移动装置500a的人机界面的操作启动闪光灯模块300a的充电与触发电路306a，进而驱动可动件310a使闪光灯模块300a由展开位置移动至折叠位置而容置于第二容置槽106a中。
至于第二实施例的肤质检测器的光学成像系统200a，其带拒滤光片组的选择条件与第一实施例相同，故在此不再赘述。
本实用新型的肤质检测器中各个构件及其连结关系已大致说明如前文，后续将以第一实施例的肤质检测器为例并搭配图7与图8进一步说明本实用新型的肤质检测器的操作与其分析肤质检测流程。其中图7绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器的操作示意图，图8绘示本实用新型第一实施例的肤质检测器的影像信息分析流程的示意图，且前述影像信息分析流程包含步骤S700、步骤S702、步骤S704、步骤S706以及步骤S708。
如图7所示，当受测者S欲进行脸部皮肤的肤质检测时，先将肤质检测器置放于一平面P上，并可通过脚架104调整基座100与平面P间所夹有的角度，以使光学成像系统200的视角R可大致涵括受测者的脸部肌肤(即待测区域A)。接着，透过操作移动装置700所提供的人机界面而使显示模块发出一控制信号至电路模块的同步信号控制电路，以触发闪光灯模块300与光学成像系统200。随后，透过成像偏光片与带拒滤光片组撷取待测区域A的影像信息，再通过电路模块的数据传输电路将影像信息传送至运算模块。
此时，由图8可知，运算模块在取得影像信息(步骤S700)后先进行影像信息的前处理(步骤S702)。接着，执行步骤S704的训练程序，进而分析而得受测者S脸部皮肤的肤质的基底元素(步骤S706)，如独立成份分析方法中第一独立成份与第二独立成份的信号强度与分布，以估算肤质的客观量化指标并将肤质检测结果回馈至显示模块(步骤S708)。最后，由显示模块显示待测区域A的影像信息与肤质检测结果。
综上所述，本实用新型透过带拒滤光片组或带通滤光片的配置，有效排除B-G波段空间以及G-R波段空间的重叠信号，可使影像信号的光波特征不受信号重叠的干扰，进而在经由独立成份分析方法转换后提供较佳的影像品质。
虽然本实用新型已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (12)
1.一种肤质检测器，其特征在于，包含：
一基座；
一光学成像系统，设置于该基座上以撷取一待测区域影像，且该光学成像系统包含一成像模块；
至少一闪光灯模块，设置于该光学成像系统的至少一侧边，且该闪光灯模块包含一闪光灯以及一充电与触发电路；
一电路模块，设置于该基座内并电性连接该光学成像系统与该闪光灯模块，且该电路模块包含一电源控制电路、一数据传输电路以及一同步信号控制电路；
一运算模块，信号连接该电路模块；以及
一显示模块，信号连接该运算模块；
其中该显示模块为一移动装置，且该移动装置固定于该基座上。
2.根据权利要求1所述的肤质检测器，其特征在于，该基座还包含一凸块，该移动装置固定于该凸块上。
3.根据权利要求1所述的肤质检测器，其特征在于，该移动装置具有一屏幕，该屏幕与该光学成像系统朝同一方向。
4.根据权利要求1所述的肤质检测器，其特征在于，该数据传输电路包含一无线通讯传输模块。
5.根据权利要求1所述的肤质检测器，其特征在于，该闪光灯模块的数量为二，且该二闪光灯模块分别设置于该光学成像系统的两侧边。
6.根据权利要求1所述的肤质检测器，其特征在于，该光学成像系统还包含一成像偏光片，该闪光灯模块还包含一闪光灯偏光片，且该闪光灯偏光片与该成像偏光片为正交配置。
7.根据权利要求1所述的肤质检测器，其特征在于，该光学成像系统还包含一带拒滤光片组。
8.根据权利要求7所述的肤质检测器，其特征在于，该带拒滤光片组包含三个以下单一波段带带拒滤光片。
9.根据权利要求7所述的肤质检测器，其特征在于，该带拒滤光片组的半峰全幅值小于40nm。
10.根据权利要求7所述的肤质检测器，其特征在于，该带拒滤光片组包含一第一带拒滤光片以及一第二带拒滤光片，该第一带拒滤光片为蓝色-绿色波段滤光片且其具有一带拒波段上限波长为WL1，该第二带拒滤光片为绿色-红色波段滤光片且其具有一带拒波段下限波长为WL2，其满足下列条件：
70nm<WL2-WL1<100nm。
11.根据权利要求7所述的肤质检测器，其特征在于，该光学成像系统还包含一成像偏光片，该带拒滤光片组位于该成像偏光片与一影像感测器之间。
12.根据权利要求7所述的肤质检测器，其特征在于，该光学成像系统还包含一成像偏光片，该成像偏光片位于该带拒滤光片组与一影像感测器之间。
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