JP4285037B2 - Method for forming simulated skin image - Google Patents

Method for forming simulated skin image Download PDF

Info

Publication number
JP4285037B2
JP4285037B2 JP2003078791A JP2003078791A JP4285037B2 JP 4285037 B2 JP4285037 B2 JP 4285037B2 JP 2003078791 A JP2003078791 A JP 2003078791A JP 2003078791 A JP2003078791 A JP 2003078791A JP 4285037 B2 JP4285037 B2 JP 4285037B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
skin
histogram
component
texture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003078791A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004283357A (en
Inventor
伸俊 小島
秀一 赤崎
加代子 佐藤
徳道 津村
洋一 三宅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kao Corp filed Critical Kao Corp
Priority to JP2003078791A priority Critical patent/JP4285037B2/en
Publication of JP2004283357A publication Critical patent/JP2004283357A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4285037B2 publication Critical patent/JP4285037B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Image Analysis (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、肌のテクスチャの解析方法、及びその解析方法を用いた肌のシミュレーション画像の形成方法とそのためのシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
人の肌色は、メラニンの含量とヘモグロビンの含量によって左右されることが知られている。例えば、褐色の肌はメラニン含量が多く、白い肌はヘモグロビン含量が少ない。血色のよい肌はヘモグロビン、特に、酸素分圧の高いヘモグロビン含量が多く、血色の悪い肌はヘモグロビン含量が少ない。また、シミやニキビの見え方には、局所的なメラニン含量やヘモグロビン含量が影響している。
【0003】
肌色に寄与するメラニン成分とヘモグロビン成分の計測方法としては、皮膚の反射光の分光画像データとして、偏光を用いて皮膚の内部反射光成分を検出し、その内部反射光成分に対して成分分析を行い、肌色におけるメラニン成分量とヘモグロビン成分量を求める方法が提案されている(特許文献1参照)。
【0004】
一方、コンピュータグラフィック技術の進展に伴い、皮膚の層構造やそれに基づく反射特性等を考慮し、画像上に人肌を、従前よりも自然なテクスチャで再現することが可能となってきている。
【0005】
しかしながら、実際の肌に見られるシミやニキビ等の肌の空間的分布の再現は手作業で行われているのが実情である。即ち、肌のシミュレーション画像の形成において、肌のメラニン含量やヘモグロビン含量の情報に応じて、肌色を全体として褐色にする、あるいは明るくする等の色の調整は、コンピュータを用いた画像処理により自動的に行うことができるが、シミ等は、手作業で画像上に分布させなくてはならない。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−200050号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、より自然な印象を与えるテクスチャの肌の画像を形成するために有用な肌の画像の解析方法、及びより自然な印象を与えるテクスチャを有する肌のシミュレーション画像の形成方法とそのために用いるシステムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、偏光を用いて形成した肌の内部反射光画像に対して独立成分分析を行うことにより、メラニン、ヘモグロビン等の肌の色素成分の分離画像を形成し、この色素成分画像に画像ピラミッド法を適用することにより空間周波数の異なる複数階層の画像を得、各階層の画像ごとに画素強度のヒストグラムを得ると、このヒストグラムの分布が肌のテクスチャの有効なパラメータとなること、さらに、特定の目標肌についてこのヒストグラムを得ておき、被験者の画像のヒストグラムを目標肌のヒストグラムにマッチングさせ、各階層の画像を再合成することにより、被験者の画像のテクスチャを、全体として色ずれを生じさせることなく、目標肌のテクスチャに近づけたシミュレーション画像を形成できることを見出した。
【0009】
即ち、本発明は、偏光を用いて肌の内部反射光画像を形成し、
該内部反射光画像に対して独立成分分析をすることにより、肌色を構成する少なくとも一つの色素成分の成分画像を抽出し、
該色素成分画像に画像ピラミッド法を適用することにより、空間周波数の異なる複数の画像を形成し、
該空間周波数の異なる画像について画素強度のヒストグラムを得る肌のテクスチャの解析方法を提供する。
【0010】
また、本発明は、上述の解析方法を用いた肌のシミュレーション画像の形成方法として、
偏光を用いて被験者の肌の内部反射光画像を形成し、
該内部反射光画像に対して独立成分分析をすることにより、肌色を構成する少なくとも一つの色素成分の成分画像を抽出し、
該色素成分画像に画像ピラミッド法を適用することにより、空間周波数の異なる複数階層の画像を形成し、
該空間周波数の異なる画像について画素強度のヒストグラムを得、
該ヒストグラムを、同様の方法で取得した特定の肌のヒストグラムに対してマッチングさせ、被験者の肌画像の再合成を行い、被験者の画像において肌のテクスチャを前記特定の肌のテクスチャに近づけたシミュレーション画像を形成する方法を提供する。
【0011】
さらに、本発明は、このシミュレーション画像を形成するシステムとして、偏光を用いて肌の内部反射光画像を形成することのできる画像形成手段、
内部反射光画像の色を独立成分分析することにより、肌色を構成する少なくとも一つの色素成分の成分画像を抽出し、該色素成分画像に画像ピラミッド法を適用することにより、空間周波数の異なる複数の画像を形成し、該空間周波数の異なる画像について画素強度のヒストグラムを得、該ヒストグラムを、同様の方法で取得した特定の肌のヒストグラムに対してマッチングさせ、被験者の肌画像の再合成を行い、被験者の画像において肌のテクスチャを前記特定の肌のテクスチャに近づけたシミュレーション画像を形成する演算手段、及び
該シミュレーション画像を表示するディスプレイを備えた肌のシミュレーション画像の形成システムを提供する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。
【0013】
図1は、本発明の肌のシミュレーション画像の形成方法の一態様の工程図であり、図2はそのシミュレーション画像を形成する本発明の一態様のシステムの模式図である。図1には、本発明の肌のテクスチャの解析方法が含まれ、図2は当該肌のテクスチャの解析に用いられるシステムでもある。
【0014】
このシステムは、被験者Pを照明する光源1、被験者Pの画像を撮影するデジタルカメラ4、光源1とデジタルカメラ4の前面にそれぞれ着脱自在に設けられた偏光板2、3、後述する種々の演算機能を備えたパーソナルコンピュータ5、パーソナルコンピュータ5に接続され、被験者Pの肌の通常画像、内部反射光画像、表面反射光画像、シミュレーション画像等を切り替え、あるいは同時に表示することのできるディスプレイ6、及びプリンタ7を備えている。
【0015】
このシステムにおいて、シミュレーション画像の形成は、まず、被験者Pの顔画像の内部反射光画像を、偏光板2、3とデジタルカメラ4を用いて形成する。ここに、内部反射光画像は、デジタルカメラ4の前面の偏光板3を、光源1の前面の偏光板2に対して偏光方向が直交するように装着し、表面反射光成分を除去することにより形成する。この場合、陰影をできる限りキャンセルした内部反射光画像を得るため、光源1は、被験者Pの顔をその全周囲方向から照明するように複数(例えば、上下左右4方向から)配置することが好ましい。
【0016】
なお、内部反射光画像とあわせて、表面反射光画像を得ておけば、シミュレーションにより得られる内部反射光画像と該表面反射光画像とを再合成することにより、より自然なシミュレーション画像を取得することができる。ここに、表面反射光画像は、デジタルカメラ4の前面の偏光板3を、光源1の前面の偏光板2と偏光方向が同じになるように装着して得た画像と、偏光板3を偏光板2と偏光方向が直交するように装着して得た画像との差分から形成することが好ましい。なお、陰影を強調した表面反射光画像を得るため、光源1としては、被験者Pの顔を一方向から(例えば、顔の上方のみから)照明するものが好ましい。
【0017】
また、参考用に、偏光板2、3を用いることなく撮影を行い、通常画像をも得ておくことが好ましい。
【0018】
次に、パーソナルコンピュータ5に組み込まれた演算手段により、内部反射光画像に対して独立成分分析を行い、肌色を構成するメラニン成分とヘモグロビン成分の成分画像を抽出する。
【0019】
ここで、独立成分分析とは、皮膚の層構造を、メラニンを主な色素成分として含有する表皮層と、ヘモグロビンを主な色素成分として含有する真皮層と、その他の色素成分を含有する皮下組織との積層構造であるとモデル化し、各層から独立的に信号が発せられ、それらが混合したものが画像信号になっていると考え、画像信号から各層の信号を分離抽出する分析方法である。
【0020】
より具体的には、画像信号のRGBについて、−log(R)、−log(G)、−log(B)をそれぞれx軸、y軸、z軸に割当て、肌色をそこに色空間マッピングすると図3(a)に示すように、ほぼ平面状に分布することから、肌色には2成分が寄与していることがわかる。この独立的な2成分の信号強度を、それぞれメラニン量あるいはヘモグロビン量に対応するものと考え、図3(b)に示すように、肌色は、メラニンの成分ベクトル(-log(B)に近い方)とヘモグロビンの成分ベクトル(-log(G)に近い方)の合成ベクトルであると考える。そこで、個々の被験者の内部反射光画像の信号から、メラニン量を表す信号あるいはヘモグロビン量を表す信号を抽出し、メラニン成分量の分布画像とヘモグロビン成分量の分布画像を出力する。
【0021】
このような解析処理と画像処理の詳細はVol. 16, No. 9/ September 1999/ J. Opt. Soc. Am. A 2169に記載されており、パーソナルコンピュータに、市販の画像解析ソフト(例えば、AdobePhotoshop)を搭載することにより行うことができる。
【0022】
次に、内部反射光画像から抽出した各色素成分画像に対し、画像ピラミッド法を適用することにより、空間周波数の異なる複数の階層の画像を形成する(D.J.Heeger, J.R.Bergen, COMPUTER GRAPHICS PROCEEDINGS,p229-238(1995)。
【0023】
画像ピラミッド法は、サブバンド変換の一種で、高解像度から低解像度までの解像度の異なる複数のサブバンドの集合に画像を分解し、それぞれのサブバンドを他のサブバンドと独立的に処理し、あるいは分解したサブバンドを再合成する手法である。画像ピラミッドには、ガウシアンピラミッド、ラプラシアンピラミッド、スティーラブルピラミッド等、その基底関数によって様々な種類があるが、本発明においては、シミ等の肌の色素分布に方向性がないと考えられるため、等方的な周波数情報を保持するラプラシアンピラミッドを用いることが好ましい。
【0024】
画像ピラミッド法により得られた複数階層の画像は、テクスチャ構造の識別に関する空間周波数情報を保持している。そこで、本発明においては、被験者の色素成分画像の複数階層の画像のヒストグラム(画素強度を横軸とし、任意の画素強度区間について、その区間に該当する画素数を総画素数で割った確率を縦軸にとったもの)の分布を、肌のテクスチャの評価パラメータとして用いる。例えば、メラニン成分画像に画像ピラミッド法を適用して得られるヒストグラムの分布が、図4(a)に示すように広がっている場合は、同図(b)に示すように狭まっている場合に比して、色ムラが大きいことを意味し、また、同図(c)に示すように、ヒストグラムのピークが画素強度の大きい方にシフトしている場合は、同図(d)に示すように、ヒストグラムのピークが画素強度の小さい方にシフトしている場合に比して、画像中のメラニン色素成分の色が淡いことを意味する。
【0025】
このようなヒストグラムは、画像ピラミッド法により得た各階層の画像について得るが、その場合の階層数は、少なすぎると解析の精度が不十分であり、多すぎると計算時間が長くなるため、3〜7とすることが好ましい。
【0026】
また、本発明においては、画像ピラミッドの各階層の画像について、このヒストグラムを、特定のテクスチャの目標画像のヒストグラムとマッチング(近似化処理)させ、各階層の画像を再合成する。これにより、被験者の画像に色ずれを生じさせることなく、テクスチャだけを、目標画像のテクスチャに近づけたシミュレーション画像を形成することが可能となる。
【0027】
より具体的には、ヒストグラムのマッチングは、まず、被験者の画像のヒストグラムの確率を累積した累積分布関数(画素強度vs確率)と、特定のテクスチャの目標画像の逆累積分布関数(確率vs画素強度)を求め、これらを用いて被験者の画像の画素値を目標画像の画素値で置き換えるという処理を全ての画素で繰り返すことによって行う。例えば、図5(a)に示すように、被験者の画像の累積分布関数と、同図(b)に示すように、目標画像の累積分布関数と、同図(c)に示すように目標画像の逆累積分布関数を求める。そして、同図(a)から被験者の画像の画素強度30の画素は、その累積分布関数から確率0.32であると算出し、次に逆累積分布関数により、確率0.32の画素強度20を算出し、被験者の画像の画素値と置き換える。このような処理を全ての画素で行う。
【0028】
本発明のシミュレーション画像の形成方法において、画像ピラミッド法の適用及びそれに続くヒストグラムのマッチングは、少なくとも、メラニン色素の成分画像とヘモグロビン色素の成分画像の双方について行うことが好ましい。
【0029】
ヒストグラムのマッチング後、各階層の画像を低階層から順次に1階層上の画像に加えていくことにより再合成し、再合成メラニン画像と再合成ヘモグロビン画像をそれぞれ取得し、次にこれらを合成することにより、内部反射光画像のシミュレーション画像を得ることができる。さらに、こうして得られた内部反射光画像のシミュレーション画像と前述の被験者の表面反射光画像とを再合成することにより、偏光を用いないで撮った通常の画像に対して、テクスチャを目標画像に近づけたより自然なシミュレーション画像を得ることができる。
【0030】
以上のようなシミュレーション画像の形成において、マッチング(近似化処理)の対象とする目標画像は、特定の人物のものであってもよいし、複数人の平均顔画像を仮想モデルとして用いてもよい。また、予め、種々の画像について、テクスチャの主観的評価(若々しい張りがある、シミが少ない、滑らか等)とそのヒストグラムとを対応させたデータベースを構築しておき、被験者が望む主観的評価を明示すると、データーベースを用いて、その主観的評価に対応したテクスチャの画像が選択されるようにしてもよい。
【0031】
本発明の肌のテクスチャの解析方法は、例えば、日焼けの程度、あるいは日焼けした肌の元の肌への戻り具合、シミに対する美白化粧料の効果、ファンデーションの塗布による肌のテクスチャの変化等の評価に用いることができる。また、本発明の肌のシミュレーション画像の形成方法は、画像に色ずれを生じさせることなく、皮膚のテクスチャの変化を見るために有用なものとなる。例えば、シミの多い中年の肌からシミ以外の部分の色味を変えることなく、シミを少なく、小さくあるいはシミの色を薄くした、滑らかな張りのある若者のシミュレーション画像を形成できる。
【0032】
【実施例】
実施例1
50代と20代の女性をそれぞれ被験者とし、偏光を用いてそれぞれの肌の内部反射光画像を求め、この画像に独立成分分析をすることにより、メラニン成分画像とヘモグロビン成分画像を求め、さらにこれらについてそれぞれラプラシアンピラミッド法を適用することにより5階層の画像を求め、各階層についてヒストグラムを求めた。そして50代の女性の各階層のヒストグラムを、20代の女性の対応する階層のヒストグラムとマッチングさせ、マッチング後の各階層のヒストグラムを用いて50代の女性のメラニン成分画像とヘモグロビン成分画像をそれぞれ再合成し、さらにこれらを合成した。図6に、メラニン成分画像について、50代の女性の5階層のヒストグラムと、20代の女性の5階層のヒストグラムと、マッチングを行った5階層の画像のヒストグラムを示す。
【0033】
ラプラシアンピラミッド法によって5階層の画像を形成することに代えて2階層の画像を形成した以外は上述の手法を繰り返し、合成画像を得た。
【0034】
50代の女性と20代の女性のそれぞれの当初の内部反射光画像、5階層の画像の再合成により得た合成画像、2階層の画像の再合成により得た合成画像について、肌の自然さとシミの目立ち方を目視観察した。結果を表1に示す。また、50代の女性と20代の女性のそれぞれの当初の内部反射光画像と5階層の再合成画像を用いた合成画像を図7に示す。
【0035】
【表1】

Figure 0004285037
【0036】
表1及び図7から、5階層の再合成画像も2階層の再合成画像も、自然なテクスチャを有し、色ズレもなかったことから、本発明によれは、自然なテクスチャの肌画像を形成できることがわかる。さらに、5階層の再合成画像は2階層の再合成画像よりもシミが少なく、20代の女性の当初の画像と同様のテクスチャとなっていたことから、5階層の再合成画像は、50代の女性の画像からシミを目立たなくしたシミュレーション画像となることがわかる。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、より自然なテクスチャの肌の画像を形成するために有用な画像の解析方法が提供され、また、色ズレを生じさせることなく、より自然なテクスチャを有する肌のシミュレーション画像を形成することが可能となる。したがって、例えば、シミを大きく、濃く、あるいは小さく、薄くしたり、色ムラのパターンを自然に変化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 肌のシミュレーション画像の形成方法の工程図である。
【図2】 肌のシミュレーション画像の形成システムの模式図である。
【図3】 独立成分分析の説明図である。
【図4】 ヒストグラムの説明図である。
【図5】 ヒストグラムのマッチングの説明図である。
【図6】 実施例で形成した50代女性と20代女性と再合成画像のヒストグラムである。
【図7】 50代の女性と20代の女性のそれぞれの内部反射光画像と5階層の再合成画像である。
【符号の説明】
1 光源
2、3 偏光板
4 デジタルカメラ
5 パーソナルコンピュータ
6 ディスプレイ
7 プリンタ
P 被験者[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a skin texture analysis method, a skin simulation image forming method using the analysis method, and a system therefor.
[0002]
[Prior art]
It is known that human skin color depends on melanin content and hemoglobin content. For example, brown skin has a high melanin content and white skin has a low hemoglobin content. Ruddy skin has a high hemoglobin content, particularly a high oxygen partial pressure hemoglobin content, and poor ruddy skin has a low hemoglobin content. In addition, local melanin content and hemoglobin content affect the appearance of spots and acne.
[0003]
As a method for measuring the melanin and hemoglobin components that contribute to the skin color, as the spectral image data of the reflected light from the skin, the internal reflected light component of the skin is detected using polarized light, and component analysis is performed on the internal reflected light component. A method has been proposed in which the amount of melanin component and the amount of hemoglobin component in skin color are obtained (see Patent Document 1).
[0004]
On the other hand, with the progress of computer graphic technology, it is possible to reproduce human skin on an image with a more natural texture than before, taking into consideration the layer structure of the skin and the reflection characteristics based on it.
[0005]
However, the actual situation is that reproduction of the spatial distribution of skin, such as spots and acne, found in actual skin is performed manually. That is, in the formation of a simulation image of the skin, color adjustment such as making the skin color brown or lightening as a whole according to the information on the melanin content and hemoglobin content of the skin is automatically performed by image processing using a computer. However, spots and the like must be manually distributed on the image.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-200050 gazette
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention provides a skin image analysis method useful for forming an image of a skin having a texture that gives a more natural impression, and a method for forming a simulation image of a skin having a texture that gives a more natural impression, and therefore It aims at providing the system used for.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor forms an isolated image of skin pigment components such as melanin and hemoglobin by performing independent component analysis on the internally reflected light image of the skin formed using polarized light. By applying the pyramid method to obtain images of multiple layers with different spatial frequencies, and obtaining a histogram of pixel intensity for each image of each layer, the distribution of this histogram becomes an effective parameter of the skin texture, By obtaining this histogram for a specific target skin, matching the histogram of the subject's image with the histogram of the target skin, and recombining the images of each layer, the texture of the subject's image is totally misaligned. It was found that a simulation image close to the texture of the target skin can be formed without causing it to occur.
[0009]
That is, the present invention forms an internally reflected light image of the skin using polarized light,
By performing independent component analysis on the internally reflected light image, a component image of at least one pigment component constituting the skin color is extracted,
By applying an image pyramid method to the dye component image, a plurality of images having different spatial frequencies are formed,
A skin texture analysis method for obtaining a histogram of pixel intensities for images having different spatial frequencies is provided.
[0010]
In addition, the present invention provides a method for forming a simulation image of skin using the analysis method described above.
Form an internal reflection image of the subject's skin using polarized light,
By performing independent component analysis on the internally reflected light image, a component image of at least one pigment component constituting the skin color is extracted,
By applying an image pyramid method to the dye component image, multiple layers of images having different spatial frequencies are formed,
Obtain pixel intensity histograms for images with different spatial frequencies,
A simulation image in which the histogram is matched with a histogram of a specific skin acquired by the same method, the skin image of the subject is re-synthesized, and the skin texture in the subject image is close to the specific skin texture Provide a method of forming.
[0011]
Furthermore, the present invention provides, as a system for forming this simulation image, an image forming means capable of forming an internal reflected light image of skin using polarized light,
A component image of at least one pigment component constituting the skin color is extracted by performing independent component analysis on the color of the internally reflected light image, and an image pyramid method is applied to the pigment component image, so that a plurality of different spatial frequencies can be obtained. Forming an image, obtaining a histogram of pixel intensities for images with different spatial frequencies, matching the histogram against a histogram of a specific skin acquired in a similar manner, and re-synthesize the skin image of the subject, Provided is a calculation means for forming a simulation image in which a skin texture is close to the specific skin texture in a subject image, and a skin simulation image forming system including a display for displaying the simulation image.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same numerals indicate the same or equivalent components.
[0013]
FIG. 1 is a process diagram of an embodiment of a method for forming a simulation image of skin according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a system according to an embodiment of the present invention for forming the simulation image. FIG. 1 includes the skin texture analysis method of the present invention, and FIG. 2 is also a system used to analyze the skin texture.
[0014]
This system includes a light source 1 that illuminates the subject P, a digital camera 4 that captures an image of the subject P, a polarizing plate 2 and 3 that are detachably provided on the front surface of the light source 1 and the digital camera 4, respectively, and various operations that will be described later. A personal computer 5 having a function, a display 6 connected to the personal computer 5 and capable of switching or simultaneously displaying a normal image, an internal reflection light image, a surface reflection light image, a simulation image, etc. of the skin of the subject P; A printer 7 is provided.
[0015]
In this system, the simulation image is formed by first forming an internally reflected light image of the face image of the subject P using the polarizing plates 2 and 3 and the digital camera 4. Here, the internally reflected light image is obtained by attaching the polarizing plate 3 on the front surface of the digital camera 4 so that the polarization direction is orthogonal to the polarizing plate 2 on the front surface of the light source 1 and removing the surface reflected light component. Form. In this case, in order to obtain an internally reflected light image in which shading is canceled as much as possible, it is preferable to arrange a plurality of light sources 1 (for example, from four directions, up, down, left, and right) so as to illuminate the face of the subject P from all around. .
[0016]
If a surface reflected light image is obtained together with the internally reflected light image, a more natural simulation image is obtained by recombining the internally reflected light image obtained by simulation and the surface reflected light image. be able to. Here, the surface reflected light image is obtained by polarizing the polarizing plate 3 on the front surface of the digital camera 4 with the polarizing plate 3 mounted so that the polarizing direction of the polarizing plate 2 on the front surface of the light source 1 is the same. It is preferably formed from the difference between the plate 2 and the image obtained by mounting so that the polarization directions are orthogonal. In order to obtain a surface reflected light image in which the shadow is emphasized, the light source 1 preferably illuminates the face of the subject P from one direction (for example, only from above the face).
[0017]
For reference, it is preferable to take a picture without using the polarizing plates 2 and 3 and obtain a normal image.
[0018]
Next, an independent component analysis is performed on the internally reflected light image by a calculation unit incorporated in the personal computer 5 to extract component images of the melanin component and the hemoglobin component constituting the skin color.
[0019]
Here, independent component analysis refers to the skin layer structure, the epidermal layer containing melanin as the main pigment component, the dermis layer containing hemoglobin as the main pigment component, and the subcutaneous tissue containing other pigment components. This is an analysis method that separates and extracts the signals of each layer from the image signal, considering that the signal is emitted independently from each layer and the mixture of them is an image signal.
[0020]
More specifically, for RGB of the image signal, -log (R), -log (G), and -log (B) are assigned to the x-axis, y-axis, and z-axis, respectively, and skin color is mapped to the color space there. As shown in FIG. 3 (a), it is found that two components contribute to the skin color because it is distributed in a substantially planar shape. This independent two-component signal intensity is considered to correspond to the amount of melanin or hemoglobin, respectively, and the skin color is closer to the component vector of melanin (-log (B), as shown in Fig. 3 (b). ) And the hemoglobin component vector (the one closer to -log (G)). Therefore, a signal representing the amount of melanin or a signal representing the amount of hemoglobin is extracted from the signal of the internally reflected light image of each subject, and a distribution image of the melanin component amount and a distribution image of the hemoglobin component amount are output.
[0021]
Details of such analysis processing and image processing are described in Vol. 16, No. 9 / September 1999 / J. Opt. Soc. Am. A 2169, and commercially available image analysis software (for example, This can be done by installing Adobe Photoshop).
[0022]
Next, an image pyramid method is applied to each dye component image extracted from the internally reflected light image to form multiple layers of images with different spatial frequencies (DJHeeger, JRBergen, COMPUTER GRAPHICS PROCEEDINGS, p229-238). (1995).
[0023]
The image pyramid method is a type of subband transformation, which decomposes an image into a set of subbands with different resolutions from high resolution to low resolution, and processes each subband independently of the other subbands. Alternatively, it is a method of recombining the decomposed subbands. There are various types of image pyramids depending on their basis functions, such as Gaussian pyramid, Laplacian pyramid, steerable pyramid, etc. It is preferable to use a Laplacian pyramid that holds square frequency information.
[0024]
Images of a plurality of hierarchies obtained by the image pyramid method hold spatial frequency information related to texture structure identification. Therefore, in the present invention, a histogram of a plurality of layers of the pigment component image of the subject (with the pixel intensity as the horizontal axis, for any pixel intensity interval, the probability of dividing the number of pixels corresponding to that interval by the total number of pixels) Distribution on the vertical axis) is used as an evaluation parameter for the skin texture. For example, when the distribution of the histogram obtained by applying the image pyramid method to the melanin component image is widened as shown in FIG. 4A, the distribution is narrower than when it is narrowed as shown in FIG. When the peak of the histogram is shifted to the higher pixel intensity as shown in FIG. 6C, the color unevenness is large, as shown in FIG. This means that the color of the melanin pigment component in the image is lighter than when the peak of the histogram is shifted to the smaller pixel intensity.
[0025]
Such a histogram is obtained for each layer image obtained by the image pyramid method. In this case, if the number of layers is too small, the accuracy of analysis is insufficient, and if it is too large, the calculation time becomes long. It is preferable to set it to ~ 7.
[0026]
In the present invention, the histogram of each layer of the image pyramid is matched (approximation processing) with the histogram of the target image of a specific texture, and the image of each layer is recombined. Thereby, it is possible to form a simulation image in which only the texture is brought close to the texture of the target image without causing color shift in the subject's image.
[0027]
More specifically, histogram matching is performed by first accumulating the probability of the histogram of the subject image (pixel strength vs probability) and the inverse cumulative distribution function (probability vs pixel strength) of the target image of a specific texture. ) And using these, the process of replacing the pixel value of the subject image with the pixel value of the target image is repeated for all the pixels. For example, as shown in FIG. 5A, the cumulative distribution function of the subject's image, as shown in FIG. 5B, the cumulative distribution function of the target image, and as shown in FIG. Find the inverse cumulative distribution function of. Then, from the figure (a), the pixel having a pixel intensity of 30 in the subject's image is calculated from the cumulative distribution function to have a probability of 0.32, and then the inverse cumulative distribution function is used to calculate a pixel intensity of 20 having a probability of 0.32. Is calculated and replaced with the pixel value of the subject's image. Such processing is performed on all pixels.
[0028]
In the simulation image forming method of the present invention, it is preferable that the application of the image pyramid method and the subsequent matching of the histogram are performed for at least both the component image of the melanin pigment and the component image of the hemoglobin pigment.
[0029]
After matching the histograms, re-synthesize the images in each layer by adding them to the image on the next layer in order from the lower layer, obtain a re-synthesized melanin image and a re-synthesized hemoglobin image, and then synthesize them Thus, a simulation image of the internally reflected light image can be obtained. Furthermore, by recombining the simulation image of the internally reflected light image thus obtained and the above-mentioned surface reflected light image of the subject, the texture is brought closer to the target image with respect to a normal image taken without using polarized light. A more natural simulation image can be obtained.
[0030]
In forming a simulation image as described above, a target image to be matched (approximation processing) may be that of a specific person, or an average face image of a plurality of persons may be used as a virtual model. . In addition, a database that associates subjective evaluations of texture (with youthful tension, few spots, smoothness, etc.) and histograms for various images in advance and subjective evaluation desired by the subject , A texture image corresponding to the subjective evaluation may be selected using the database.
[0031]
The skin texture analysis method of the present invention is, for example, an evaluation of the degree of sunburn, how the suntanned skin returns to the original skin, the effect of the whitening cosmetic on the stain, the change of the skin texture due to the application of the foundation, etc. Can be used. The skin simulation image forming method of the present invention is useful for viewing changes in skin texture without causing color shift in the image. For example, it is possible to form a simulation image of a young man with a smooth tension that has few spots, small spots, or lighter spots, without changing the color tone of the skin other than the spots from middle-aged skin with many spots.
[0032]
【Example】
Example 1
Females in their 50s and 20s were used as subjects, and internal reflection light images of each skin were obtained using polarized light, and independent image analysis was performed on these images to obtain melanin component images and hemoglobin component images. By applying the Laplacian pyramid method, images of 5 layers were obtained, and histograms were obtained for each layer. Then, the histogram of each layer of women in their 50s is matched with the histogram of the corresponding layer of women in their 20s, and the melanin component image and the hemoglobin component image of each woman in their 50s are respectively matched using the histogram of each layer after matching. They were re-synthesized and further synthesized. FIG. 6 shows, for a melanin component image, a five-layer histogram of a woman in her 50s, a five-layer histogram of a woman in her twenties, and a histogram of a five-layer image that has been matched.
[0033]
A synthetic image was obtained by repeating the above-described method except that a two-layer image was formed instead of forming a five-layer image by the Laplacian pyramid method.
[0034]
The original internal reflection image of a woman in her 50s and a woman in her 20s, a composite image obtained by recombining images of five layers, and a composite image obtained by recombining images of two layers, The appearance of the spots was visually observed. The results are shown in Table 1. Further, FIG. 7 shows a composite image using the initial internally reflected light images and the five-layer recombined images of the women in their 50s and 20s.
[0035]
[Table 1]
Figure 0004285037
[0036]
From Table 1 and FIG. 7, since the re-synthesized image of 5 layers and the re-synthesized image of 2 layers had a natural texture and there was no color shift, according to the present invention, a skin image having a natural texture was obtained. It can be seen that it can be formed. Furthermore, the 5th layer re-synthesized image has fewer spots than the 2nd layer re-synthesized image and has the same texture as the original image of women in their 20s. It turns out that it becomes a simulation image which made the stain inconspicuous from the image of women.
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, an image analysis method useful for forming an image of a skin having a more natural texture is provided, and a simulation image of a skin having a more natural texture can be obtained without causing a color shift. It becomes possible to form. Therefore, for example, it is possible to make the stain large, dark, small, thin, or to change the color unevenness pattern naturally.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram of a method for forming a simulation image of skin.
FIG. 2 is a schematic diagram of a system for forming a simulation image of skin.
FIG. 3 is an explanatory diagram of independent component analysis.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a histogram.
FIG. 5 is an explanatory diagram of histogram matching.
FIG. 6 is a histogram of a recombined image of a woman in her 50s and a woman in her 20s formed in the example.
FIG. 7 is an internally reflected light image and a five-layer recomposed image of women in their 50s and 20s.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2, 3 Polarizing plate 4 Digital camera 5 Personal computer 6 Display 7 Printer P Subject

Claims (4)

偏光を用いて被験者の肌の内部反射光画像を形成し、
該内部反射光画像に対して独立成分分析をすることにより、肌色を構成する少なくとも一つの色素成分の成分画像を抽出し、
該色素成分画像に画像ピラミッド法を適用することにより、空間周波数の異なる複数階層の画像を形成し、
該空間周波数の異なる画像について画素強度のヒストグラムを得、
該ヒストグラムを、同様の方法で取得した特定の肌のヒストグラムに対してマッチングさせ、被験者の肌画像の再合成を行い、被験者の画像において肌のテクスチャを前記特定の肌のテクスチャに近づけたシミュレーション画像を形成する方法。
Form an internal reflection image of the subject's skin using polarized light,
By performing independent component analysis on the internally reflected light image, a component image of at least one pigment component constituting the skin color is extracted,
By applying an image pyramid method to the dye component image, multiple layers of images having different spatial frequencies are formed,
Obtain pixel intensity histograms for images with different spatial frequencies,
A simulation image in which the histogram is matched with a histogram of a specific skin acquired by the same method, the skin image of the subject is re-synthesized, and the skin texture in the subject image is close to the specific skin texture How to form.
色素成分が、メラニン成分又はヘモグロビン成分である請求項記載の肌のシミュレーション画像を形成する方法。How the dye component forms a skin simulation image according to claim 1, wherein the melanin component or hemoglobin component. 偏光を用いて肌の内部反射光画像を形成することのできる画像形成手段、
内部反射光画像の色を独立成分分析することにより、肌色を構成する少なくとも一つの色素成分の成分画像を抽出し、該色素成分画像に画像ピラミッド法を適用することにより、空間周波数の異なる複数の画像を形成し、該空間周波数の異なる画像について画素強度のヒストグラムを得、該ヒストグラムを、同様の方法で取得した特定の肌のヒストグラムに対してマッチングさせ、被験者の肌画像の再合成を行い、被験者の画像において肌のテクスチャを前記特定の肌のテクスチャに近づけたシミュレーション画像を形成する演算手段、及び
該シミュレーション画像を表示するディスプレイを備えた肌のシミュレーション画像の形成システム。
Image forming means capable of forming an internally reflected light image of the skin using polarized light;
A component image of at least one pigment component constituting the skin color is extracted by performing independent component analysis on the color of the internally reflected light image, and an image pyramid method is applied to the pigment component image, so that a plurality of different spatial frequencies can be obtained. Forming an image, obtaining a histogram of pixel intensities for images with different spatial frequencies, matching the histogram against a histogram of a specific skin acquired in a similar manner, re-synthesizing the skin image of the subject, A calculation system for forming a simulation image in which a skin texture is close to the specific skin texture in a subject image, and a skin simulation image forming system including a display for displaying the simulation image.
複数の肌画像について、テクスチャの主観的評価と前記ヒストグラムとを対応させたデータベースを備え、マッチングのモデルとするヒストグラムを該データベースから取り出せるようにした請求項記載の肌のシミュレーション画像の形成システム。The skin simulation image forming system according to claim 3 , further comprising: a database in which subjective evaluation of texture and the histogram are associated with each other for a plurality of skin images, and a histogram as a matching model can be extracted from the database.
JP2003078791A 2003-03-20 2003-03-20 Method for forming simulated skin image Expired - Fee Related JP4285037B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003078791A JP4285037B2 (en) 2003-03-20 2003-03-20 Method for forming simulated skin image

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003078791A JP4285037B2 (en) 2003-03-20 2003-03-20 Method for forming simulated skin image

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009003115A Division JP4692786B2 (en) 2009-01-09 2009-01-09 How to analyze skin texture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004283357A JP2004283357A (en) 2004-10-14
JP4285037B2 true JP4285037B2 (en) 2009-06-24

Family

ID=33293166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003078791A Expired - Fee Related JP4285037B2 (en) 2003-03-20 2003-03-20 Method for forming simulated skin image

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4285037B2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4862999B2 (en) * 2005-09-16 2012-01-25 花王株式会社 Method for forming simulated skin image
AU2007317180A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 National Ict Australia Limited Texture feature extractor
CN101000651B (en) * 2006-12-28 2010-05-19 上海电力学院 Method for recognizing multiple texture image
JP2010515489A (en) * 2007-01-05 2010-05-13 マイスキン インコーポレイテッド System, apparatus and method for imaging skin
JP4683247B2 (en) * 2009-07-21 2011-05-18 花王株式会社 Image forming method
JP5399874B2 (en) * 2009-12-03 2014-01-29 花王株式会社 Image processing apparatus and image processing method
EP2538841A2 (en) 2010-02-26 2013-01-02 Myskin, Inc. Analytic methods of tissue evaluation
WO2011162050A1 (en) 2010-06-21 2011-12-29 ポーラ化成工業株式会社 Age estimation method and gender determination method
JP2015154194A (en) * 2014-02-13 2015-08-24 株式会社リコー Image processing apparatus, image processing system, image processing method, program, and recording medium
CN111066060B (en) * 2017-07-13 2024-08-02 资生堂株式会社 Virtual facial makeup removal and simulation, fast face detection and landmark tracking

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004283357A (en) 2004-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5146667B2 (en) Evaluation method of skin smoothness
EP1768060B1 (en) Image processing method and apparatus for modification of images of skin
Jimenez et al. A practical appearance model for dynamic facial color
US20080304736A1 (en) Method of estimating a visual evaluation value of skin beauty
KR20120132383A (en) Method for characterizing the tone of the skin or integuments
JP3351958B2 (en) Skin evaluation method
JP4285037B2 (en) Method for forming simulated skin image
JPH0775629A (en) Method and device for observing surface of skin
JP2009075109A (en) Methods and apparatus for measuring collagen thickness
JP4692786B2 (en) How to analyze skin texture
JP4506245B2 (en) Skin simulation image forming method
JP5035524B2 (en) Facial image composition method and composition apparatus
JP2004166801A (en) Evaluation method for luster of skin
JP2010198382A (en) Simulation apparatus, simulation method and computer program
JP2007179517A (en) Image generation method and device, and makeup simulation method and device
JP4098542B2 (en) Skin color measuring device
JP5399874B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
JP4506243B2 (en) Skin simulation image forming method
JP4756398B2 (en) Skin simulation image forming method
JP4347615B2 (en) Image simulation method
JP3857157B2 (en) Makeup simulation apparatus and method
JP2011059960A (en) Image processor, simulation device, image processing method, simulation method, and program
US20050004475A1 (en) Method of comparing the appearance of a region of the human body at at least two different instants
JP3729692B2 (en) Surface state analysis method
JP4775602B2 (en) Skin simulation image forming method

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20050124

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051205

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080408

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081111

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090105

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090303

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090316

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120403

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120403

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120403

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130403

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130403

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140403

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees