JP4385925B2 - Image forming method - Google Patents
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Description
本発明は、ヒトの肌や歯、大理石、宝石類等半透明物体の微細な表面凹凸状態を制御して表示する画像形成方法に関する。 The present invention relates to an image forming method for controlling and displaying a fine surface irregularity state of a translucent object such as human skin, teeth, marble, and jewelry.
基礎化粧やメイクアップにより毛穴、皺、シミ等が目立たなくなった肌や、日焼け等によりシミができた肌の様子を画像として把握できるようにするため、肌のシミュレーション画像が形成される。 A skin simulation image is formed in order to make it possible to grasp, as an image, the skin in which pores, wrinkles, spots, etc. have become inconspicuous by basic makeup or makeup, and the skin that has been stained by sunburn or the like.
肌のシミュレーション画像の形成方法としては、種々の肌について化粧により変わり得る測色値の変化をデータベース化し、そのデータベースに基づいて当該顧客の素肌の顔画像の測色値を画像処理で変化させる方法が提案されている(特許文献1)。 As a method for forming a skin simulation image, a method for creating a database of changes in colorimetric values that can be changed by makeup for various skins, and changing the colorimetric values of facial images of the customer's bare skin by image processing based on the database Has been proposed (Patent Document 1).
また、データベースの構築にあたり、肌の内部反射光のメラニン成分量とヘモグロビン成分量を使用する方法も提案されている(特許文献2)。 Moreover, in the construction of a database, a method of using the amount of melanin component and the amount of hemoglobin component of the internally reflected light of the skin has been proposed (Patent Document 2).
一方、コンピュータグラフィックス技術の進展に伴い、意図的に画像をぼかしたり、精細化することが可能となっている。例えば、精細化手法の一つとして、点広がり関数(Point Spread Function: 以下、PSFと称する)を用いてデコンボリューション演算することにより、劣化画像を復元する方法が提案されている(特許文献3)。 On the other hand, with the progress of computer graphics technology, it is possible to intentionally blur or refine an image. For example, as one of the refinement methods, a method for restoring a degraded image by performing a deconvolution operation using a point spread function (hereinafter referred to as PSF) has been proposed (Patent Document 3). .
肌画像のテクスチャには、皺、毛穴等の表面凹凸に起因する陰影と、ヘモグロビン、メラニン等の色素成分による色味が影響する。また、肌が半透明物体であることにより、肌画像には表面凹凸に起因するにじみが生じやすい。そのため、従来の肌画像では、メラニンやヘモグロビンによる色むらと表面凹凸に起因する陰影とを判別できず、それ故、肌画像を、小皺や毛穴まで判別できるように高精細化すること、あるいは色味を変えることなく、皺、毛穴等の肌性状を変化させたシミュレーション画像を形成することが困難であった。 The texture of the skin image is affected by shading caused by surface irregularities such as wrinkles and pores, and the color of pigment components such as hemoglobin and melanin. Further, since the skin is a translucent object, the skin image is likely to be blurred due to surface irregularities. For this reason, in conventional skin images, color unevenness due to melanin or hemoglobin and shadows due to surface irregularities cannot be distinguished. Therefore, the skin image can be made high-definition so that even small wrinkles and pores can be distinguished, or color It was difficult to form a simulation image in which skin properties such as wrinkles and pores were changed without changing the taste.
これに対して、本発明は、半透明物体の画像について、微細な表面凹凸状態を制御して表示できるようにすること、特に、肌を測定対象物とする場合には、メラニンやヘモグロビンによる色むらと表面凹凸に起因する陰影とを判別できるようにし、それにより例えば、毛穴の径や深さの測定を可能とする高精細な肌画像を得られるようにすること、また、実際の肌状態から、小じわや毛穴等の肌の表面凹凸状態を変化させたシミュレーション画像を得られるようにすることを目的とする。 On the other hand, the present invention makes it possible to control and display a fine surface irregularity state for an image of a translucent object. In particular, when the skin is a measurement object, the color by melanin or hemoglobin. Make it possible to discriminate unevenness and shading caused by surface irregularities, thereby obtaining, for example, a high-definition skin image that enables measurement of the diameter and depth of pores, and the actual skin condition It is an object of the present invention to obtain a simulation image in which the surface unevenness state of skin such as fine lines and pores is changed.
本発明者らは、肌画像において、メラニンやヘモグロビンによる色むらと表面凹凸に起因する陰影とを判別できるようにするには、肌が半透明物体であることによる画像のにじみを解消することが効果的であり、そのためには肌の光学物性の計測から求めたPSFを用いてデコンボリューション演算するのが有効であること、さらに、肌の色情報を変化させることなく、小じわや毛穴等の肌の表面凹凸状態を選択的に変化させたシミュレーション画像を形成するためには、肌のPSFを用いて、肌画像にコンボリューション演算あるいはデコンボリューション演算すればよいことを見出した。 In order to be able to discriminate between color unevenness due to melanin and hemoglobin and shadows due to surface irregularities in the skin image, the present inventors can eliminate blurring of the image due to the skin being a translucent object. For this purpose, it is effective to perform deconvolution using PSF obtained from the measurement of optical properties of the skin, and skin such as fine lines and pores without changing the skin color information. It has been found that in order to form a simulation image in which the surface irregularity state of the skin is selectively changed, a convolution calculation or a deconvolution calculation may be performed on the skin image using the skin PSF.
即ち、本発明は、半透明物体の画像を取得すると共に、該物体の光学物性の計測によりPSFを取得し、取得したPSFに基づいて前記画像にデコンボリューション演算又はコンボリューション演算を行い、表面凹凸状態を制御した画像を形成する画像形成方法を提供する。 That is, the present invention acquires an image of a translucent object, acquires a PSF by measuring the optical properties of the object, performs a deconvolution operation or a convolution operation on the image based on the acquired PSF, An image forming method for forming a state-controlled image is provided.
また、本発明は、肌の内部反射光画像と表面反射光画像を取得し、
内部反射光画像を、独立成分分析により色素成分画像と陰影成分画像に分離し、
肌の光学物性の計測により肌の点広がり関数(Point Spread Function: PSF)を取得し、
取得したPSFに基づいて、前記の分離した画像にデコンボリューション演算又はコンボリューション演算を行い、
次いで、各画像を再合成する肌画像形成方法を提供する。
Further, the present invention acquires an internal reflection light image and a surface reflection light image of the skin,
Internal reflection light image is separated into pigment component image and shadow component image by independent component analysis,
Obtain the skin point spread function (PSF) by measuring the optical properties of the skin,
Based on the acquired PSF, a deconvolution operation or a convolution operation is performed on the separated image.
Next, a skin image forming method for recombining each image is provided.
本発明の画像形成方法では、半透明物体の画像を取得すると共に、その物体の光学物性の計測によりPSFを取得し、取得したPSFに基づいて画像にデコンボリューション演算又はコンボリューション演算を行うので、撮影に用いるカメラの光学特性(カメラの開口数、屈折率)等に基づいて算出されるPSFの理論値あるいは実験値を用いてデコンボリューション演算又はコンボリューション演算をする場合に比して、これまで考慮されていなかった対象物体そのものの光のにじみ(入射点以外からの光の出射)を解析できるという利点がある。 In the image forming method of the present invention, an image of a translucent object is acquired, a PSF is acquired by measuring optical properties of the object, and a deconvolution operation or a convolution operation is performed on the image based on the acquired PSF. Compared to the case where deconvolution calculation or convolution calculation is performed using the theoretical value or experimental value of PSF calculated based on the optical characteristics (camera numerical aperture, refractive index), etc. of the camera used for photographing. There is an advantage that it is possible to analyze the blur of light of the target object itself that has not been considered (light emission from other than the incident point).
特に本発明の画像形成方法において、半透明物体として肌を対象とし、肌の内部反射光画像と表面反射光画像を取得し、内部反射光画像を、独立成分分析により色素成分画像と陰影成分画像に分離し、一方、肌の光学物性の計測により肌のPSFを取得し、取得したPSFに基づいて、前記陰影成分画像にデコンボリューション演算又はコンボリューション演算を行い、また、必要に応じて色素成分画像にもPSFに基づいてデコンボリューション演算又はコンボリューション演算を行い、各画像を再合成することにより肌画像を形成すると、メラニンに起因するシミ等の色ムラや、ヘモグロビンに起因するニキビの発疹、鬱血等の色むらによる肌のテクスチャを損なうことなく、実際の肌状態から、専ら小じわや毛穴等の肌の表面凹凸状態を変化させたシミュレーション画像を得ることが可能となる。 In particular, in the image forming method of the present invention, skin is targeted as a translucent object, an internal reflection light image and a surface reflection light image of the skin are obtained, and a dye component image and a shadow component image are obtained by independent component analysis. On the other hand, the skin PSF is acquired by measuring the optical properties of the skin, and the deconvolution operation or the convolution operation is performed on the shadow component image based on the acquired PSF. When the skin image is formed by performing deconvolution operation or convolution operation on the image based on PSF and recombining each image, color unevenness such as a stain caused by melanin, acne rash caused by hemoglobin, Without sacrificing skin texture due to color irregularities such as congestion, skin surface irregularities such as fine lines and pores, from actual skin condition Simulation image is varied and it is possible to obtain.
以下、図面を参照しつつ、半透明物体としてヒトの肌を測定対象とする場合を中心に、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。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, focusing on the case where human skin is a measurement object as a translucent object. In each figure, the same numerals indicate the same or equivalent components.
本発明の画像形成方法は、素肌、化粧肌、シリコーン樹脂等で形成されたモデル皮膚、歯、あるいは大理石や宝石類などの半透明物体の画像において、これらが半透明物体であることにより生じる画像のにじみをデコンボリューション演算又はコンボリューション演算で制御することにより、種々の表面凹凸状態のテクスチャに形成する方法である。 The image forming method of the present invention is a model skin, teeth, or semitransparent objects such as marble or jewelry formed with bare skin, makeup skin, silicone resin, etc. This is a method of forming a texture having various surface irregularities by controlling blurring by deconvolution calculation or convolution calculation.
ここで、コンボリューション(Convolution)は、畳み込み積分とも言われ、入力関数に対して重みづけを行い、出力関数を求める操作である。一方、デコンボリューション(Deconvolution)はコンボリューションの逆操作、即ち出力関数と重み関数とから入力関数を求める操作であり、前述のように劣化画像の復元に応用されている。 Here, convolution is also referred to as convolution integration, and is an operation of obtaining an output function by weighting an input function. On the other hand, deconvolution is an inverse operation of convolution, that is, an operation for obtaining an input function from an output function and a weight function, and is applied to restoration of a degraded image as described above.
本発明において、デコンボリューション演算又はコンボリューション演算で使用するPSFは、測定対象物の光学物性の計測及び解析により取得したものとする。より具体的には、例えば、次の方法でPSFを取得する。
(1)集光した光を測定対象物に照射し、その光の広がりからPSFを取得する。
(2)測定対象物の等価散乱係数μs'(あるいは散乱係数μsと非等方散乱係数g)及び吸収係数μaを取得し、モンテカルロシミュレーション(Lihong Wang, Steven L. Jacques; http://omlc.ogi.edu/pubs/pdf/man_mcml.pdf)により、PSFを求める。
(3)測定対象物を構成する散乱粒子径、粒子および媒体の屈折率を取得し、Mie散乱計算(Scott Prahl;http://omlc.bme.ogi.edu/software/mie/)により、等価散乱係数μs'(あるいは散乱係数μsと非等方散乱係数g)及び吸収係数μaを求め、(2)と同様にPSFを求める。
(4)測定対象物の等価散乱係数μs'(あるいは散乱係数μsと非等方散乱係数g)及び吸収係数μaを取得し、解析解(S. L. Jacques, A. Gutsche, J. A. Schwartz, L. H. Wang and F. K. Tittel: ゛Video-reflectometry to extract optical properties of tissue in vivo," Medical Optical Tomography: Functional Imaging and Monitoring, IS11 of SPIE Institute Series (SPIE, Bellingham, 1993) pp. 211-226)により、PSFを求める。
In the present invention, it is assumed that the PSF used in the deconvolution calculation or the convolution calculation is acquired by measuring and analyzing the optical properties of the measurement target. More specifically, for example, the PSF is acquired by the following method.
(1) Irradiate the collected light to the measurement object, and obtain the PSF from the spread of the light.
(2) Obtain the equivalent scattering coefficient μs' (or scattering coefficient μs and anisotropic scattering coefficient g) and absorption coefficient μa of the measurement object, and Monte Carlo simulation (Lihong Wang, Steven L. Jacques; http: // omlc. ogi.edu/pubs/pdf/man_mcml.pdf) to obtain the PSF.
(3) Obtain the scattering particle size, the refractive index of the particles and the medium that make up the measurement object, and obtain the equivalent by Mie scattering calculation (Scott Prahl; http://omlc.bme.ogi.edu/software/mie/) The scattering coefficient μs ′ (or the scattering coefficient μs and the anisotropic scattering coefficient g) and the absorption coefficient μa are obtained, and the PSF is obtained in the same manner as (2).
(4) Obtain the equivalent scattering coefficient μs' (or scattering coefficient μs and anisotropic scattering coefficient g) and absorption coefficient μa of the measurement object, and analyze the solution (SL Jacques, A. Gutsche, JA Schwartz, LH Wang and FK Tittel: “Video-reflectometry to extract optical properties of tissue in vivo,” Medical Optical Tomography: Functional Imaging and Monitoring, IS11 of SPIE Institute Series (SPIE, Bellingham, 1993) pp. 211-226).
こうして取得したPSFに基づいて画像にデコンボリューション演算又はコンボリューション演算を行う手法において、測定対象物を肌とし、その表面凹凸を精細化した画像を形成する場合、肌の撮影画像とその肌のPSFとでデコンボリューション演算を行うことにより、撮影画像からPSFの影響を取り除く。このデコンボリューション演算は、撮影画像をI、撮影画像のPSFをPSF0、合成画像をOとし、フーリエ変換をFで表すと次式で表される。 In the method of performing deconvolution calculation or convolution calculation on an image based on the PSF acquired in this way, when a measurement object is skin and an image in which the surface unevenness is refined is formed, a photographed image of the skin and the PSF of the skin By performing the deconvolution calculation, the influence of PSF is removed from the photographed image. This deconvolution operation is expressed by the following equation, where I is a captured image, PSF of the captured image is PSF 0 , O is a combined image, and F is Fourier transform.
一方、撮影画像から肌の透明性を考慮して、肌の表面凹凸をぼかしたシミュレーション画像を形成する場合、PSFの影響を取り除いた前述の画像と、前述のPSFと内部散乱特性の異なるPSFとでコンボリューション演算する。この内部散乱特性の異なるPSFは、前述のPSF取得と同様に対象物体の光学物性の計測及び解析により得たものを使用する。 On the other hand, in the case of forming a simulation image in which the skin surface unevenness is blurred in consideration of the transparency of the skin from the photographed image, the above-mentioned image from which the influence of the PSF is removed, and the above-mentioned PSF and the PSF having different internal scattering characteristics The convolution operation is performed with. As PSFs having different internal scattering characteristics, those obtained by measurement and analysis of the optical properties of the target object are used in the same manner as the PSF acquisition described above.
このコンボリューション演算は、新たに適用するPSFをPSF1 、合成画像をOとし、フーリエ変換をFで表すと次の演算式となる。 This convolution operation is expressed as follows when PSF 1 to be newly applied is PSF 1 , the synthesized image is O, and the Fourier transform is represented by F.
本発明において、PSFを用いてデコンボリューション演算又はコンボリューション演算を行う肌画像としては、通常の肌の撮影画像をそのまま用いても良いが、肌の内部反射光画像と表面反射光画像を分離して取得し、内部反射光画像を、独立成分分析により色素成分画像と陰影成分画像に分離し、こうして得られる陰影成分画像を、デコンボリューション演算又はコンボリューション演算を行う肌画像として使用することが好ましく、陰影成分画像にデコンボリューション演算又はコンボリューション演算した後は、その陰影成分画像と、先に分離した他の成分画像とを合成することにより、所期の表面凹凸状態を有する肌のシミュレーション画像を形成することができる。 In the present invention, as a skin image to be subjected to deconvolution calculation or convolution calculation using PSF, a photographed image of normal skin may be used as it is, but a skin internal reflection image and a surface reflection image are separated. It is preferable that the internal reflection light image is separated into a pigment component image and a shadow component image by independent component analysis, and the shadow component image thus obtained is used as a skin image for performing a deconvolution operation or a convolution operation. After deconvolution calculation or convolution calculation on the shadow component image, the simulation image of the skin having the desired surface irregularity state is synthesized by synthesizing the shadow component image and the other component images previously separated. Can be formed.
図1は、こうした画像処理の工程図である。
図1の画像処理を行うシステムは、PSF計測手段1、光を用いて肌の内部反射光画像と表面反射光画像を形成することのできる画像形成手段10、画像形成手段10により取得した画像に演算処理を行う演算手段20、及びシミュレーション画像を表示するディスプレイ30から構成することができる。
FIG. 1 is a process diagram of such image processing.
The system for performing image processing in FIG. 1 includes a
PSF計測手段1は、後述する実施例の光学系により被写体に光を集光照射し、その光の広がりからPSFを求めるものである。
The PSF measuring
画像形成手段10は、例えば、照明用の光源11、デジタルカメラ12、光源11とデジタルカメラ12の前面にそれぞれ着脱自在に設けられた偏光板13、14から構成することができる。
The image forming means 10 can be composed of, for example, an illumination light source 11, a digital camera 12, and polarizing
また、演算手段20としては、画像処理機能を備えたパーソナルコンピュータを使用することができる。パーソナルコンピュータには、肌の通常画像、内部反射光画像、表面反射光画像、合成シミュレーション画像等を適宜切り替え、あるいは同時に表示することのできるディスプレイ30を接続し、さらに、プリンタを接続してもよい。 As the calculation means 20, a personal computer having an image processing function can be used. The personal computer may be connected to a display 30 capable of appropriately switching or simultaneously displaying a normal image of skin, an internal reflection light image, a surface reflection light image, a composite simulation image, and the like, and may further be connected to a printer. .
このシステムにおいて、肌のシミュレーション画像の形成には、まず、被写体とする肌について、内部反射光画像と表面反射光画像を取得する。 In this system, in order to form a skin simulation image, first, an internal reflection light image and a surface reflection light image are acquired for the skin as a subject.
内部反射光画像は、デジタルカメラ12の前面の偏光板14を、光源11の前面の偏光板13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とができる。
The internally reflected light image is formed by mounting the polarizing
表面反射光画像は、デジタルカメラ12の前面の偏光板14を、光源11の前面の偏光板13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14を偏光板13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できる。
The surface reflected light image is obtained by attaching the polarizing
なお、画像形成手段10では、参照用の元画像として、偏光板13、14を用いることなく通常の撮影を行い、画像を取得することが好ましい。
Note that the image forming unit 10 preferably obtains an image as a reference original image by performing normal photographing without using the polarizing
画像形成手段10で内部反射光画像を得た後は、その内部反射光画像に対して演算手段20で独立成分分析を行い、内部反射光画像からメラニン成分画像、ヘモグロビン成分画像といった色素成分画像と、陰影成分画像とを分離する。そして、陰影成分画像に対して、PSF計測手段1で求めたPSFを用いてデコンボリューション演算又はコンボリューション演算を行い、シミュレーション画像における肌の表面凹凸状態の見えを制御する。
After obtaining the internally reflected light image by the image forming means 10, an independent component analysis is performed on the internally reflected light image by the computing means 20, and from the internally reflected light image, a dye component image such as a melanin component image and a hemoglobin component image, The shadow component image is separated. Then, a deconvolution calculation or a convolution calculation is performed on the shadow component image using the PSF obtained by the
また、必要に応じて、肌内部散乱特性を考慮した肌の色ムラを評価する場合には、メラニン成分画像、ヘモグロビン成分画像にも、デコンボリューション演算又はコンボリューション演算を行ってもよい。このとき使用するPSFは、肌のメラニン成分、ヘモグロビン成分を日焼け試験等で変化させた肌から、メラニン成分あるいはヘモグロビン成分に対応するPSFとして求めたものを使用できる。 In addition, when evaluating skin color unevenness in consideration of internal skin scattering characteristics, deconvolution calculation or convolution calculation may be performed on a melanin component image or a hemoglobin component image as necessary. As the PSF used at this time, those obtained as PSF corresponding to the melanin component or the hemoglobin component from the skin in which the melanin component and the hemoglobin component of the skin are changed by a sunburn test or the like can be used.
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。 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.
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、肌の平坦部分の肌色をそこに色空間マッピングすると図2(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2(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、被写体とする肌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。但し、起伏や照明ムラのある場合には、あらかじめ取得した光源成分のベクトルの方向に沿って、メラニン、ヘモグロビン両ベクトルを含む平面上に射影して陰影成分を除去したメラニン、ヘモグロビン両成分量を得る。また、内部反射光画像から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差し引くことにより、内部反射光画像の陰影成分画像を得る。 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 the skin color of the flat portion of the skin is there. When the color space mapping is performed, the distribution is almost flat as shown in FIG. 2A, so that it is understood that two components contribute to the skin color. This independent two-component signal intensity is considered to correspond to the amount of melanin or hemoglobin, respectively, and as shown in FIG. 2B, the skin color is closer to the component vector of melanin (-log (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 the skin as the subject, and a distribution image of the amount of melanin component and a distribution image of the amount of hemoglobin component are output. However, if there is unevenness or uneven illumination, the amount of both melanin and hemoglobin components obtained by projecting onto the plane containing both the melanin and hemoglobin vectors and removing the shadow component along the direction of the vector of the light source component acquired in advance is used. obtain. Further, a shadow component image of the internally reflected light image is obtained by subtracting the distribution image of the melanin component amount and the distribution image of the hemoglobin component amount from the internally reflected light image.
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。 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).
陰影成分画像に、デコンボリューション演算又はコンボリューション演算を行い、さらに必要に応じてメラニン成分画像、ヘモグロビン成分画像を修正した後は、これら各成分画像を合成し、さらに合成した内部反射光画像と、表面反射光画像とを合成することにより表面凹凸状態を制御したシミュレーション画像を形成する。こうして得られた肌のシミュレーション画像は、元画像の肌の色や色ムラを保持しつつ、表面凹凸が増加して皺や毛穴が強調された肌画像となるか、あるいは表面凹凸が減少して滑らかな性状の肌画像となる。 After performing the deconvolution operation or the convolution operation on the shadow component image, and further correcting the melanin component image and the hemoglobin component image as necessary, these component images are combined, and the combined internal reflected light image and By combining the surface reflected light image, a simulation image in which the surface unevenness state is controlled is formed. The skin simulation image obtained in this way maintains the skin color and color unevenness of the original image, and the surface unevenness increases to become a skin image in which wrinkles and pores are emphasized, or the surface unevenness decreases. A smooth skin image is obtained.
本発明の肌画像形成方法においては、肌を異なる角度から複数回撮影し、3次元処理することにより、肌の表面凹凸状態を立体的に表してもよい。具体的には、ステレオ法により、まず、複数のカメラで被写体とする肌の対応点に対する視差を求め、形状を計算する。このとき、各カメラで取得した画像を、PSFを用いてデコンボリューション演算し、陰影の境界を明瞭にすることにより、対応点を見つける。これにより、従来、半透明の物体では対応点が画像上でぼやけてしまい、正確に特定するのが困難なために、正確な3次元処理をすることが困難であったのに対し、対応点を正確に容易に見つけることができ、3次元画像の形成精度を向上させることができる。なお、異なる角度からの複数回の撮影に基づく3次元処理自体は、公知の方法によることができ、例えば、特開2002−27495号公報に記載のPixel-basedマッチング、Area-basedマッチング、Feature-basedマッチングなどをあげることができる。 In the skin image forming method of the present invention, the skin surface unevenness state may be three-dimensionally represented by photographing the skin a plurality of times from different angles and performing three-dimensional processing. Specifically, first, the parallax with respect to corresponding points of the skin as a subject is obtained with a plurality of cameras by the stereo method, and the shape is calculated. At this time, the image acquired with each camera is deconvolved using PSF, and the corresponding point is found by clarifying the boundary of the shadow. As a result, the corresponding points are conventionally blurred on the image in a semi-transparent object, and it is difficult to accurately specify the corresponding points. Can be found accurately and easily, and the formation accuracy of the three-dimensional image can be improved. The three-dimensional processing itself based on a plurality of shootings from different angles can be performed by a known method, for example, Pixel-based matching, Area-based matching, Feature- based matching and the like.
実施例1(デコンボリューション演算による画像の精細化)
まず、シリコーン樹脂に肌色顔料を0.5wt%含有させたモデル皮膚を作製した。このモデル皮膚には、深さ0.5mm、幅0.5mmの溝を形成した。
Example 1 (Image refinement by deconvolution calculation)
First, a model skin in which 0.5 wt% of skin color pigment was contained in a silicone resin was prepared. A groove having a depth of 0.5 mm and a width of 0.5 mm was formed in the model skin.
次に、モデル皮膚のPSFを、図3に示す光学系を用いて求めた。即ち、白色光源2で発せられた光を光ファイバー3で導光し、アクロマートレンズ4、絞り5、ペリクルハーフミラー6を通して各モデル皮膚Sにシャッタースピードを1/50秒〜5秒の範囲で変えて集光照射し、その光の広がる様子をデジタルカメラ7で撮影し、PSFを2次元座標と輝度の値から求めた。ただし、デジタルカメラのダイナミックレンジの関係からシャッタースピードを変えた複数枚の画像を使うのが望ましい。
Next, the PSF of the model skin was determined using the optical system shown in FIG. That is, the light emitted from the
また、図4に示すように、モデル皮膚Sの内部反射光画像を、光源11から偏光板13を通して入射角45°で照明し、0°で偏光板14を通してデジタルカメラ12で撮影した。そして、この内部反射光画像と、前述のモデル皮膚のPSFを用いてデコンボリューション演算した画像を形成した。図5Aにこの内部反射光画像と、この画像の輝度を、画像の中心から横軸方向にプロットしたグラフを示し、図5Bにデコンボリューション演算した画像と、この画像の輝度をプロットしたグラフを示す。図5Bのデコンボリューション演算した画像はにじみがなく、溝が明瞭にわかり、図5Aの内部反射光画像に比して不透明な質感に観察された。
Further, as shown in FIG. 4, the internally reflected light image of the model skin S was illuminated from the light source 11 through the
実施例2(コンボリューション演算とデコンボリューション演算によるシミュレーション画像と元図との対比)
肌色顔料の濃度が0.05wt%、0.1wt%、0.15wt%、及び0.2wt%のモデル皮膚を実施例1と同様に作製し、各モデル皮膚に実施例1と同様の溝を形成し、各モデル皮膚について、PSFを求めた。
Example 2 (Contrast between simulation image and original drawing by convolution calculation and deconvolution calculation)
Model skins with skin color pigment concentrations of 0.05 wt%, 0.1 wt%, 0.15 wt%, and 0.2 wt% were prepared in the same manner as in Example 1, and grooves similar to those in Example 1 were formed in each model skin. The PSF was determined for each model skin formed.
図5Bの肌色顔料0.5wt%のデコンボリューション演算した画像に対して、各肌色顔料濃度のモデル皮膚について求めたPSFを使用し、コンボリューション演算することにより、各肌色顔料濃度のシミュレーション画像を形成し、各肌色顔料濃度のモデル皮膚の内部反射光画像と対比した。 A simulation image of each skin color pigment concentration is formed by using the PSF obtained for the model skin of each skin color pigment concentration and performing the convolution on the skin color pigment 0.5 wt% deconvolution image of FIG. 5B. The contrast was compared with the internally reflected light image of the model skin of each skin color pigment concentration.
その結果、各肌色顔料濃度のモデル皮膚について、内部反射光画像とコンボリューション演算した画像は同様の溝の深さと質感に観察され、肌色顔料濃度が低いほど溝が目立たなくなっていた。これにより、PSFを制御してコンボリューション演算又はデコンボリューション演算することにより、肌画像において、表面凹凸状態を制御した画像を形成できることが確認できた。 As a result, for the model skin of each skin color pigment concentration, the internally reflected light image and the image subjected to the convolution calculation were observed in the same groove depth and texture, and the groove became less noticeable as the skin color pigment concentration was lower. Thus, it was confirmed that by controlling the PSF and performing the convolution calculation or the deconvolution calculation, it is possible to form an image in which the surface unevenness state is controlled in the skin image.
本発明の画像形成方法は、半透明物体の微細な表面凹凸状態を制御して画像表示する際に使用することができ、例えば、肌を測定対象物とし、特定の化粧品を使用することにより改善される小皺や毛穴の目立ち具合をシミュレーション画像として提示し、その化粧品を推奨するといった化粧品の推奨、販売に役立てることができる。 The image forming method of the present invention can be used when displaying an image by controlling the fine surface irregularity state of a semi-transparent object. For example, the improvement can be achieved by using skin as a measurement object and using a specific cosmetic. It can be used for recommending and selling cosmetics, such as showing the conspicuousness of small wrinkles and pores as simulation images and recommending the cosmetics.
1 PSF計測手段
2 白色光源
3 光ファイバー
4 アクロマートレンズ
5 絞り
6 ペリクルハーフミラー
7 デジタルカメラ
10 画像形成手段
11 光源
12 デジタルカメラ
13、14 偏光板
20 演算手段
30 ディスプレイ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
内部反射光画像を、独立成分分析により色素成分画像と陰影成分画像に分離し、
肌の光学物性の計測により肌の点広がり関数(Point Spread Function: PSF)を取得し、
取得したPSFに基づいて、前記陰影成分画像にデコンボリューション演算又はコンボリューション演算を行い、
次いで、各画像を再合成する肌画像形成方法。 Acquire internal reflection image and surface reflection image of skin,
Internal reflection light image is separated into pigment component image and shadow component image by independent component analysis,
Obtain the skin point spread function (PSF) by measuring the optical properties of the skin,
Based on the acquired PSF, a deconvolution operation or a convolution operation is performed on the shadow component image,
Next, a skin image forming method for recombining each image.
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