CN209122198U - 一种滤镜切换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种滤镜切换装置，包括可旋转圆盘，圆盘上分别设置有第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔，第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔的圆心位于同一圆周上；第一圆孔上设有第一检偏镜，第二圆孔上设有第二检偏镜，其中第一检偏镜的偏振化方向与第二检偏镜的偏振化方向相互垂直。本实用新型与能够提供包括偏振光在内的多种光照条件的照明装置相配合，在照明装置提供其他光照条件时使被检测对象面部皮肤的所有反射光进入用于图像拍摄的相机镜头中，而在提供偏振光光照条件时仅使被检测对象面部皮肤的漫反射光进入相机镜头中，可以有效消除皮肤表面角质和油脂造成的镜面反射光，从而在获取的图像中相对突出皮肤色素和毛细血管的本质。

Description

一种滤镜切换装置

技术领域

本实用新型涉及美容器械技术领域，具体涉及一种滤镜切换装置。

背景技术

随着图像处理技术的发展，通过获取面部皮肤图像，进而对图像进行存储、分析，实现面部皮肤肤质无创检测已成为皮肤医学、皮肤美容学领域的研究热点。基于图像分析实现面部皮肤肤质无创检测时，其关键在于需要获取充分包含面部皮肤肤质特征的标准化面部皮肤图像。

目前，在获取被检测对象的面部皮肤图像时，很难在拍摄时提供统一和标准化的拍摄条件，特别是光照条件。然而，当通过能够提供包括偏振光在内的多种光照条件的照明装置来提供统一和标准化的光照条件时，还缺乏一种与该照明设备相配合的装置。即，该装置能够在照明装置提供其他光照条件时使被检测对象面部皮肤的所有反射光进入用于图像拍摄的相机镜头中，而在照明装置提供偏振光光照条件时仅使被检测对象面部皮肤的漫反射光进入相机镜头中，这样可以消除皮肤表面角质和油脂造成的镜面反射从而在获取的图像中相对突出皮肤色素和毛细血管的本质，便于后续基于该图像对被检测对象的面部皮肤进行色素性皮损、皮沟、皮嵴、皮丘、斑点等肤质指标的分析。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种滤镜切换装置，以解决现有技术中缺乏能够在照明装置提供其他光照条件时使被检测对象面部皮肤的所有反射光进入用于图像拍摄的相机镜头，而在提供偏振光光照条件时仅使被检测对象面部皮肤的漫反射光进入相机镜头的装置的问题。

本实用新型实施例提供一种滤镜切换装置，包括可旋转圆盘，所述圆盘上分别设置有第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔，所述第一圆孔、所述第二圆孔和所述第三圆孔的圆心位于同一圆周上；所述第一圆孔上设有第一检偏镜，所述第二圆孔上设有第二检偏镜，其中所述第一检偏镜的偏振化方向与所述第二检偏镜的偏振化方向相互垂直。

作为本实用新型的优选方式，还包括步进电机，所述步进电机连接有电机驱动器；所述步进电机驱动所述圆盘绕圆心所在直线旋转。

作为本实用新型的优选方式，还还包括双轨磁头，所述双轨磁头连接有检测电路，所述双轨磁头设置在所述圆盘的一侧下方；通过所述双轨磁头检测设置在所述圆盘上的至少一个磁条以及控制所述步进电机的转动角度，来确定所述圆盘在旋转时所述第一圆孔、所述第二圆孔和所述第三圆孔的位置。

作为本实用新型的优选方式，所述磁条设置在所述圆盘边缘的不同位置处。

作为本实用新型的优选方式，所述第一检偏镜和所述第二检偏镜均采用二向色性材料制成的线偏振片。

本实用新型实施例提供的一种滤镜切换装置，通过设置可旋转圆盘，并在圆盘上分别设置了多个圆孔，圆盘旋转时这几个圆孔能够与对应的照明装置相配合，从而能够在照明装置提供其他光照条件时使被检测对象面部皮肤的所有反射光进入用于图像拍摄的相机镜头中，而在提供偏振光光照条件时仅使被检测对象面部皮肤的漫反射光进入相机镜头中。

这种优选地对照明装置提供的其他光照条件不进行过滤优化，而对照明装置提供的偏振光光照条件进行过滤优化的方式，可以有效消除皮肤表面角质和油脂造成的镜面反射光，从而在获取的图像中相对突出皮肤色素和毛细血管的本质，便于后续基于该图像对被检测对象的面部皮肤进行色素性皮损、皮沟、皮嵴、皮丘、斑点等肤质指标的分析。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种照明装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种照明装置中反光罩和柔光罩结合后的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种滤镜切换装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种滤镜切换装置中圆盘的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种滤镜切换装置与照明装置及组合后的结构示意图。

其中，101、柔光罩，102、940nm红外光源，103、UVA紫外光源，104、第一偏振光光源，105、第二偏振光光源，106、透光孔；

201、反光罩；

301、圆盘，302、步进电机，303、磁条，304、双轨磁头；

401、第一圆孔，402、第二圆孔，403、第三圆孔。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

参照图1和图2所示，本实用新型实施例中所述的能够提供包括偏振光在内的多种光照条件的照明装置，其包括半球形反光罩201和设置在反光罩201内侧的柔光罩101，在反光罩201和柔光罩101之间设有环状的标准白光光源和465nm蓝光光源，柔光罩101内侧沿同一个圆周均匀设置有940nm红外光光源102、第一偏振光光源104、UVA紫外光光源103和第二偏振光光源105，其中第一偏振光光源104的偏振化方向与第二偏振光光源105的偏振化方向相互垂直。

在上述照明装置中，940nm红外光光源102、第一偏振光光源104、UVA紫外光光源103和第二偏振光光源105均分别设置有两个，其中同一类别的光源相对设置。优选地，在柔光罩101上安装这四种光源时，可将柔光罩101投影形成一个圆环，并以圆环的中心作为坐标原点建立坐标系，然后在X轴上位于坐标原点两侧的对称位置各设置两个相同的UVA紫外光光源103，在Y轴上位于坐标原点两侧的对称位置各设置两个相同的940nm红外光光源102，在第一象限内与X轴正方向成45度角并穿越到第三象限的直线上位于坐标原点两侧的对称位置各设置两个相同的第一偏振光光源104，在第二象限内与Y轴正方向成45度角并穿越到第四象限的直线上位于坐标原点两侧的对称位置各设置两个相同的第二偏振光光源105。上述各个光源与坐标原点的距离相同，从而确保各个光源均匀设置在柔光罩101内侧的同一个圆周上。

上述的四种光源均包括一个均匀布设有对应LED的方形线路板，每一个线路板按照统一尺寸规格设计，安装在相同大小的ABS材料制成的外壳内，外壳的出光面设有开口，并在其上分别安装各自对应的滤镜。具体地，940nm红外光光源102是一个均匀分布若干个波长为940nm的红外LED的线路板，并在其外壳出光面的开口位置安装中心波长为940nm的窄带通光滤镜；UVA紫外光光源103是一个均匀分布若干个波长为365nm的UV-LED的线路板，并在其外壳出光面的开口位置安装中心波长为365nm的窄带通光滤镜；第一偏振光光源104和第二偏振光光源105分别是一个均匀分布若干个色温为5500K的标准白光LED的线路板，并在其外壳出光面的开口位置安装起偏镜。其中，第一偏振光光源104的起偏镜的偏振化方向与第二偏振光光源105的起偏镜的偏振化方向相互垂直。

此外，柔光罩101和反光罩201的底部位置还同轴设有透光孔106，各个光源产生的光线以及经过反射等产生的光线可从该透光孔106中穿过，进一步经过滤优化后进入用于获取被检测对象面部皮肤图像的相机镜头中。由于视角原因，图1中未示出反光罩、标准白光光源和465nm蓝光光源。

上述照明装置可以提供标准白光和465nm蓝光、940nm红外光、第一偏振光、UVA紫外光和第二偏振光这六种光照条件，其中第一偏振光和第二偏振光是通过在标准白光前加一个起偏镜后产生的。在这几种光照条件下获取的面部皮肤图像，能够比较充分地包含面部皮肤肤质特征，能够全面反映被检测对象面部皮肤的肤质状况，尤其是处于皮肤基底层的肤质特征。

当照明装置提供偏振光光照条件时，光线投射到面部皮肤表面时将形成镜面反射光和漫反射光，其中镜面反射光仍然为偏振光，而漫反射光为非偏振光。镜面反射光是由皮肤表面角质和油脂产生镜面反射后形成的，因此在镜面反射光下获取的图像无法相对突出皮肤色素和毛细血管的本质。

为获得上述各种光照条件的最佳状态下的面部皮肤图像，基于上述照明装置，本实用新型实施例提供了一种滤镜切换装置，能够对照明装置提供的其他光照条件不进行过滤优化，而对照明装置提供的偏振光光照条件进行过滤优化，可以有效消除皮肤表面角质和油脂造成的镜面反射光，从而在获取的图像中相对突出皮肤色素和毛细血管的本质，便于后续基于该图像对被检测对象的面部皮肤进行色素性皮损、皮沟、皮嵴、皮丘、斑点等肤质指标的分析。

参照图3、图4和图5所示，本实用新型实施例公开了一种滤镜切换装置，包括可旋转圆盘301，圆盘301上分别设置有第一圆孔401、第二圆孔402和第三圆孔403，第一圆孔401、第二圆孔402和第三圆孔403的圆心位于同一圆周上；第一圆孔401上设有第一检偏镜，第二圆孔402上设有第二检偏镜，其中第一检偏镜的偏振化方向与第二检偏镜的偏振化方向相互垂直。

本实施例中，设置了一个可旋转的采用非金属材料制成的圆盘，并在圆盘上分别设置了第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔三个圆孔，同时确保第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔的圆心位于同一圆周上。具体安装时，该圆盘需要设置在照明装置的反光罩的底部一侧，在圆盘的另一侧设置用于获取被检测对象面部皮肤图像的相机镜头。圆盘在旋转时，这三个圆孔能够分别对准反光罩上的透光孔从而使相应光线进入相机的镜头中，同时还要确保透光孔、圆盘上的圆孔与镜头三者光学同轴。

进一步地，在第一圆孔和第二圆孔上以嵌入方式分别固定第一检偏镜和第二检偏镜，并使第一检偏镜的偏振化方向与照明装置的第一偏振光光源的偏振化方向相互垂直，第二检偏镜的偏振化方向与照明装置的第二偏振光光源的偏振化方向相互垂直。

当照明装置提供第一偏振光光照条件时，圆盘旋转使第一圆孔对准反光罩上的透光孔；当照明装置提供第二偏振光光照条件时，圆盘旋转使第二圆孔对准反光罩上的透光孔；当照明装置提供其他光照条件时，圆盘旋转使第三圆孔对准反光罩上的透光孔；当图像获取过程完成后，照明装置不提供任何光照条件时，圆盘旋转使不开孔的位置对准反光罩上的透光孔，从而圆盘阻挡了光线和灰尘进入相机的镜头中，实现对镜头的物理保护。

需要说明的是，第一圆孔、第二圆孔及第三圆孔的直径均需大于相机的镜头的光学入瞳直径，这样确保可以完全对偏振光光照条件中的偏振光进行过滤优化，以及保证其他光照条件中的光线完全通过。此外，第一圆孔、第二圆孔及第三圆孔的直径与透光孔的直径保持一致。

为便于对应上述照明装置中各个光源的位置设置各个圆孔，在一种可能的实施方式中，可将以圆盘的圆心作为坐标原点建立坐标系，然后分别在第一象限、第二象限和第三象限中设置圆孔，并分别作为第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔，在第四象限中不设置圆孔。其中，这三个圆孔的圆心与坐标原点的距离相同，且第一圆孔的圆心和第三圆孔的圆心设置在第一象限内与X轴正方向成45度角并穿越到第三象限的直线上，并位于坐标原点两侧的对称位置上，第二圆孔的圆心设置在第二象限内与Y轴正方向成45度角的直线上。

在上述实施例的基础上，还包括步进电机302，步进电机302连接有电机驱动器；步进电机302驱动圆盘301绕圆心所在直线旋转。

本实施例中，通过设置步进电机来驱动圆盘绕圆心所在直线旋转，使圆盘上不同的圆孔对准透光孔和相机镜头的前端，并使圆孔与镜头光学同轴。步进电机进由与其相连的电机驱动器驱动，而电机驱动器可进一步与外部的控制设备连接，能够根据上述照明装置提供的光照条件而使圆盘进行相应的旋转，从而使对应的圆孔位置或者不开孔位置对准透光孔和相机镜头的前端，实现对步进电机的自动化控制。

在上述实施例的基础上，还包括双轨磁头304，双轨磁头304连接有检测电路，双轨磁头304设置在圆盘301的一侧下方；通过双轨磁头304检测设置在圆盘301上的至少一个磁条303以及控制步进电机302的转动角度，来确定圆盘301在旋转时第一圆孔401、第二圆孔402和第三圆孔403的位置。

本实施例中，在圆盘的不同位置处设置了至少一个磁条，同时还在圆盘的一侧下方对应设置了用于检测磁条的双轨磁头，从而圆盘在旋转时通过双轨磁头检测磁条以及控制步进电机的转动角度来确定圆盘在旋转时其上各个圆孔的位置，以确保在照明装置提供不同的照明条件时，可以准确地使第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔能够分别对准透光孔从而使相应光线进入相机的镜头中。

此外，双轨磁头还包括有一个检测电路，双轨磁头和该检测电路被设计在同一个线路板上，双轨磁头通过该检测电路还可进一步与外部的控制设备连接，实现对双轨磁头的自动化控制。

在上述实施例的基础上，磁条303设置在圆盘301边缘的不同位置处。

本实施例中，将磁条设置在了圆盘边缘的不同位置处。一般地，磁条设置在圆盘边缘距离各个圆孔最近的位置处，即各个圆孔的圆心与圆盘的圆心的连线延伸后与圆盘边缘的交接处，这样可以确保各个圆孔与透光孔和镜头三者光学同轴。

在一种可能的实施方式中，可将以圆盘的圆心作为坐标原点建立坐标系，在第一象限内与X轴正方向成45度角并穿越到第三象限的直线，其在第一象限和第三象限与圆盘的边缘的交接处均分别设置一个磁条；在第二象限内与Y轴正方向成45度角并穿越到第四象限的直线，其在第二象限与圆盘的边缘的交接处设置两个磁条，其在第四象限与圆盘的边缘的交接处设置一个磁条。

具体地，步进电机驱动圆盘旋转时，当同时检测到两个磁条时，则判定圆盘第四象限不开孔的位置已对准相机的镜头前端，并将此位置定义为圆盘的初始位置。以初始位置为起点控制步进电机驱动圆盘转动的角度，以及通过双轨磁头的检测信号，实现圆盘上的不同圆孔与相机镜头的同轴定位。举例来说，从初始位置开始，步进电机驱动圆盘顺时针旋转90°时，且双轨磁头同时检测到一个磁条时，则可确定此时圆盘上的第一圆孔已对准相机的镜头前端。

当获取以消除红眼方式点燃标准白光光照条件下被检测对象“睁眼”状态的面部皮肤图像，以及拍摄标准白光、UVA紫外光、940nm红外光、465nm蓝光光照条件下被检测对象“闭眼”状态的面部皮肤图像时，步进电机驱动圆盘旋转，将圆盘上的第三圆孔对准相机镜头前端。在上述光源的光照条件下，来自被检测对象面部皮肤的所有反射光将通过圆盘上的第三圆孔进入相机的镜头，相机拍摄时得到上述各光照条件下的面部皮肤图像。

当获取第一偏振光光照条件下被检测对象“闭眼”状态的面部皮肤图像时，步进电机驱动圆盘旋转，将圆盘上的第一圆孔对准相机镜头前端。由于该第一圆孔处设置的第一检偏镜的偏振化方向与照明装置中的第一偏振光光源的偏振化方向相互垂直，在第一偏振光光照条件下，来自被检测对象面部皮肤的镜面反射光被第一检偏镜完全阻挡，仅使来自被检测对象面部皮肤的漫反射光通过第一检偏镜，进入相机的镜头中，相机拍摄时得到第一偏振光光照条件下的面部皮肤图像。

当获取第二偏振光光照条件下被检测对象“闭眼”状态的面部皮肤图像时，步进电机驱动圆盘旋转，将圆盘上的第二圆孔对准相机镜头前端。由于该第二圆孔处设置的第二检偏镜的偏振化方向与照明装置中的第二偏振光光源的偏振化方向相互垂直，在第二偏振光光照条件下，来自被检测对象面部皮肤的镜面反射光被第二检偏镜完全阻挡，仅使来自被检测对象面部皮肤的漫反射光通过第二检偏镜，进入相机的镜头中，相机拍摄时得到第二偏振光光照条件下的面部皮肤图像。

在上述实施例的基础上，第一检偏镜和第二检偏镜均采用二向色性材料制成的线偏振片。

本实施例中，第一检偏镜和第二检偏镜采用二向色性材料制成的线偏振片。经过多次实验证明，这两个检偏镜采用圆偏振或椭圆偏振片与采用线偏振片在效果上无明显差异，但采用线偏振片时，整个装置的复杂性和成本都会降低很多。

本实用新型实施例提供的一种滤镜切换装置，通过设置可旋转圆盘，并在圆盘上分别设置了多个圆孔，圆盘旋转时这几个圆孔能够与对应的照明装置相配合，从而能够在照明装置提供其他光照条件时使被检测对象面部皮肤的所有反射光进入用于图像拍摄的相机镜头中，而在提供偏振光光照条件时仅使被检测对象面部皮肤的漫反射光进入相机镜头中。

这种优选地对照明装置提供的其他光照条件不进行过滤优化，而对照明装置提供的偏振光光照条件进行过滤优化的方式，可以有效消除皮肤表面角质和油脂造成的镜面反射光，从而在获取的图像中相对突出皮肤色素和毛细血管的本质，便于后续基于该图像对被检测对象的面部皮肤进行色素性皮损、皮沟、皮嵴、皮丘、斑点等肤质指标的分析。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种滤镜切换装置，其特征在于，包括可旋转圆盘，所述圆盘上分别设置有第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔，所述第一圆孔、所述第二圆孔和所述第三圆孔的圆心位于同一圆周上；所述第一圆孔上设有第一检偏镜，所述第二圆孔上设有第二检偏镜，其中所述第一检偏镜的偏振化方向与所述第二检偏镜的偏振化方向相互垂直。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括步进电机，所述步进电机连接有电机驱动器；所述步进电机驱动所述圆盘绕圆心所在直线旋转。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括双轨磁头，所述双轨磁头连接有检测电路，所述双轨磁头设置在所述圆盘的一侧下方；通过所述双轨磁头检测设置在所述圆盘上的至少一个磁条以及控制所述步进电机的转动角度，来确定所述圆盘在旋转时所述第一圆孔、所述第二圆孔和所述第三圆孔的位置。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述磁条设置在所述圆盘边缘的不同位置处。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一检偏镜和所述第二检偏镜均采用二向色性材料制成的线偏振片。