JP4909686B2 - Epidermal tissue quantification apparatus and program - Google Patents

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Description

本発明は、被験者の表皮組織を定量化する表皮組織定量化装置及びプログラムに関する。   The present invention relates to an epidermis tissue quantification apparatus and program for quantifying a subject's epidermis tissue.

従来、皮膚の状態を皮膚画像に基づいて定量的に評価することが行われている。   Conventionally, the skin condition has been quantitatively evaluated based on skin images.

特許文献1の皮膚画像処理装置は、皮膚のデジタル画像に基づいて皮膚の表面に存在するしわを3次元モデルにより評価する。上記皮膚画像処理装置は、2つの顔画像に基づいてしわの最も深い部分をプロットし、しわのエッジ幅、最も深い部分とエッジとの間の距離とを画素で数え、移動量に基づいて最大深さを計算する。   The skin image processing apparatus of Patent Document 1 evaluates wrinkles present on the surface of the skin using a three-dimensional model based on a digital image of the skin. The skin image processing apparatus plots the deepest part of the wrinkle based on the two face images, counts the edge width of the wrinkle, the distance between the deepest part and the edge in pixels, and determines the maximum based on the amount of movement. Calculate the depth.

特許文献2の皮膚表面状態評価装置は、標準部位(理想肌)及び評価部位それぞれにおける拡大画像、皮丘の平均面積や皮溝の平均深さの数値、又はそれらの比較結果をモニター画面に表示する。   The skin surface condition evaluation apparatus of Patent Document 2 displays on the monitor screen an enlarged image at each of the standard site (ideal skin) and the evaluation site, the numerical value of the average area of the skin and the average depth of the skin groove, or a comparison result thereof. To do.

特許文献3の皮膚の鑑別法は、皮膚の状態をカラー画像に取り込み、単一色画素画像又は処理画素画像に細線化処理を行い細線のピーク幅間隔を指標とする。
特開2004−321793号公報 特開2005−34424号公報 特開2006−61170号公報
In the skin discrimination method of Patent Document 3, the state of the skin is taken into a color image, thinning processing is performed on a single color pixel image or a processed pixel image, and the peak width interval of the thin line is used as an index.
JP 2004-321793 A JP 2005-34424 A JP 2006-61170 A

しかし、特許文献1及び2技術においては、2つの画像を必要としたり、理想肌を予めモニターしたりして、2つの肌を比較しているに過ぎず、表皮組織を定量化していなかった。また、特許文献3の技術は、輝度ヒストグラムから平均値、標準偏差等を計算しているに過ぎず、詳細に表皮組織を定量化していない。   However, in Patent Documents 1 and 2, the two skins are only compared by requiring two images or monitoring the ideal skin in advance, and the epidermis tissue is not quantified. Moreover, the technique of patent document 3 only calculates an average value, a standard deviation, etc. from a brightness | luminance histogram, and does not quantify an epidermis tissue in detail.

本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、表皮組織を正確に定量化することができる表皮組織定量化装置及びプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been proposed to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an epidermis tissue quantification apparatus and program capable of accurately quantifying epidermis tissue.

本発明に係る表皮組織定量化装置は、表皮組織を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像の輝度値のばらつきが所定値以上になるように、前記画像の各画素の輝度値を変換する輝度値変換手段と、前記輝度値変換手段により変換された各画素の輝度値を二値化する二値化手段と、前記二値化手段により二値化された黒画素と所定の短直線とをマッチングして、マッチングした短直線の連結によって表される皮溝を抽出する短直線マッチング手段と、前記短直線マッチング手段により抽出された皮溝の中から短直線の連結数が所定値以上の皮溝を主要皮溝として抽出する主要皮溝抽出手段と、前記主要皮溝抽出手段により抽出された皮溝に基づいて、表皮組織を定量化した指標として、皮溝の平均太さ、皮溝の間隔、皮溝の平行度の少なくとも1つを算出する定量化指数算出手段と、を備えている。   The epidermal tissue quantification device according to the present invention includes an imaging unit that images epidermal tissue, and a luminance value of each pixel of the image so that a variation in luminance value of the image captured by the imaging unit is equal to or greater than a predetermined value. A luminance value converting means for converting the luminance value, a binarizing means for binarizing the luminance value of each pixel converted by the luminance value converting means, a black pixel binarized by the binarizing means, and a predetermined value Short straight line matching means for matching the short straight lines and extracting the skin grooves represented by the connection of the matched short straight lines, and the number of short straight lines connected from the skin grooves extracted by the short straight line matching means is predetermined. The main skin groove extraction means for extracting the skin groove more than the value as the main skin groove, and the average thickness of the skin groove as an index for quantifying the epidermal tissue based on the skin groove extracted by the main skin groove extraction means , Skin gap distance, skin groove flat And a, and quantification index calculating means for calculating at least one of degree.

また、本発明に係る表皮組織定量化プログラムは、コンピュータを、撮像手段により撮像された画像の輝度値のばらつきが所定値以上になるように、前記画像の各画素の輝度値を変換する輝度値変換手段と、前記輝度値変換手段により変換された各画素の輝度値を二値化する二値化手段と、前記二値化手段により二値化された黒画素と所定の短直線とをマッチングして、マッチングした短直線の連結によって表される皮溝を抽出する短直線マッチング手段と、前記短直線マッチング手段により抽出された皮溝の中から短直線の連結数が所定値以上の皮溝を主要皮溝として抽出する主要皮溝抽出手段と、前記主要皮溝抽出手段により抽出された皮溝に基づいて、表皮組織を定量化した指標として、皮溝の平均太さ、皮溝の間隔、皮溝の平行度の少なくとも1つを算出する定量化指数算出手段と、して機能させる。   Further, the epidermis tissue quantification program according to the present invention provides a computer with a luminance value for converting the luminance value of each pixel of the image so that the variation in the luminance value of the image captured by the imaging unit is equal to or greater than a predetermined value. Matching a conversion means, a binarization means for binarizing the luminance value of each pixel converted by the luminance value conversion means, and a black pixel binarized by the binarization means and a predetermined short straight line And a short straight line matching means for extracting a skin groove represented by the connection of the matched short straight lines, and a skin groove whose number of short straight lines is greater than or equal to a predetermined value from the skin grooves extracted by the short straight line matching means. The main skin groove extraction means for extracting as the main skin groove, and based on the skin groove extracted by the main skin groove extraction means, as an index quantifying the epidermal tissue, the average thickness of the skin groove, the interval of the skin groove Of the parallelism of the skin groove And quantification index calculation means for calculating one even without, thereby to function.

本発明に係る表皮組織定量化装置及びプログラムは、表皮組織を正確に定量化することができる。   The epidermal tissue quantification apparatus and program according to the present invention can accurately quantify epidermal tissue.

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る表皮組織定量化装置の構成を示すブロック図である。表皮組織定量化装置は、人体の表皮を撮像するカメラ10と、カメラ10で撮像された表皮画像に基づいて表皮を定量化するコンピュータ20と、を備えている。コンピュータ20は、演算処理を行うCPU21、データのワークエリアであるRAM22と、CPU21の制御プログラムを記憶するROM23を備えている。以上のように構成された表皮組織定量化装置は、次の処理を行うことにより、表皮組織の定量化を行う。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an epidermis tissue quantification apparatus according to an embodiment of the present invention. The epidermis tissue quantification apparatus includes a camera 10 that images the human epidermis and a computer 20 that quantifies the epidermis based on the epidermis image captured by the camera 10. The computer 20 includes a CPU 21 that performs arithmetic processing, a RAM 22 that is a data work area, and a ROM 23 that stores a control program for the CPU 21. The epidermal tissue quantification apparatus configured as described above quantifies the epidermal tissue by performing the following processing.

図2は、コンピュータ20のCPU21が実行する表皮組織定量化ルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart showing an epidermis tissue quantification routine executed by the CPU 21 of the computer 20.

ステップS1では、コンピュータ20のCPU21は、カメラ10により撮像された表皮画像を読み込んで、ステップS2に進む。   In step S1, the CPU 21 of the computer 20 reads the skin image captured by the camera 10, and proceeds to step S2.

ステップS2では、CPU21は、表皮画像の各画素の輝度変換処理を実行する。ここでは、次に示す輝度変換ルーチンが実行される。   In step S2, the CPU 21 executes a luminance conversion process for each pixel of the skin image. Here, the following luminance conversion routine is executed.

(輝度変換ルーチン)
図3は、輝度変換ルーチンを示すフローチャートである。
(Brightness conversion routine)
FIG. 3 is a flowchart showing a luminance conversion routine.

ステップS11では、CPU21は、表皮画像の輝度平均値を算出して、ステップS12に進む。なお、本実施形態では、表皮画像を構成する各画素の輝度範囲を0〜255とする。   In step S11, the CPU 21 calculates the average luminance value of the skin image, and proceeds to step S12. In the present embodiment, the luminance range of each pixel constituting the skin image is 0 to 255.

ステップS12では、CPU21は、表皮画像から輝度分布を表すヒストグラムを生成し、輝度平均値が輝度範囲の中心値である128になるようにヒストグラム全体をシフトして、ステップS13に進む。   In step S12, the CPU 21 generates a histogram representing the luminance distribution from the skin image, shifts the entire histogram so that the average luminance value becomes 128, which is the center value of the luminance range, and proceeds to step S13.

ステップS13では、CPU21は、輝度平均値(=128)を中心とした両側のヒストグラムの幅を表すヒストグラム切片幅(W)を所定数(本実施形態では5)減らして、ステップS14に進む。なお、ヒストグラム切片幅の初期値は127とする。したがって、最初は、ヒストグラム切片幅は127から5を引いた122となり、その結果、ヒストグラムの輝度範囲は6〜249となる。   In step S13, the CPU 21 reduces the histogram intercept width (W) representing the width of the histogram on both sides centered on the luminance average value (= 128) by a predetermined number (5 in this embodiment), and proceeds to step S14. Note that the initial value of the histogram intercept width is 127. Therefore, at first, the histogram intercept width is 127 minus 127, and as a result, the luminance range of the histogram is 6 to 249.

ステップS14では、CPU21は、ヒストグラムの新たな輝度範囲で標準偏差を算出し、標準偏差が50以上であるかを判定する。そして、肯定判定のときはステップS15に進み、否定判定のときはステップS13に戻る。   In step S14, the CPU 21 calculates a standard deviation in the new luminance range of the histogram, and determines whether the standard deviation is 50 or more. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S15. If the determination is negative, the process returns to step S13.

ステップS15では、CPU21は、ヒストグラムの輝度範囲が0から255になるように輝度値の線形変換を行って、本ルーチンを終了する。これにより、図2に示すステップS2が終了する。   In step S15, the CPU 21 performs linear conversion of the luminance value so that the luminance range of the histogram is from 0 to 255, and ends this routine. Thereby, step S2 shown in FIG. 2 is completed.

図4から図6は、表皮画像の輝度値のヒストグラムを示す図であり、(A)ヒストグラム切片幅W(新たな輝度範囲)と(B)新たな輝度範囲における標準偏差S.D.を示す図である。これらの図に示すように、ヒストグラム切片幅Wが62(輝度範囲64〜192)になったときに、標準偏差S.D.が50を超えた値(51)になる。そして、CPU21は、輝度範囲が64〜192から0〜255になるように輝度値の線形変換を行う。これにより、当初の表皮画像の輝度値に偏りが合った場合でも、輝度値に適度なばらつきを与えて、高精度の画像処理が可能になる。そして、図2に示すステップS3に進む。   4 to 6 are diagrams showing histograms of luminance values of the skin image. (A) Histogram intercept width W (new luminance range) and (B) standard deviation S.D. in the new luminance range. D. FIG. As shown in these figures, when the histogram intercept width W is 62 (luminance range 64 to 192), the standard deviation S.I. D. Becomes a value exceeding 51 (51). Then, the CPU 21 performs linear conversion of the luminance value so that the luminance range is from 64 to 192 to 0 to 255. As a result, even when the luminance values of the initial skin image are biased, the luminance values are appropriately varied, and high-precision image processing is possible. Then, the process proceeds to step S3 shown in FIG.

(二値化処理)
ステップS3では、CPU21は、二値化処理を実行する。本実施形態では、色ムラを考慮して、二値化処理の対象となる画素毎に閾値を変動させて二値化処理を行う。具体的には、次に示す二値化処理ルーチンが実行される。
(Binarization processing)
In step S3, the CPU 21 executes binarization processing. In the present embodiment, in consideration of color unevenness, the binarization process is performed by changing the threshold value for each pixel to be binarized. Specifically, the following binarization processing routine is executed.

図7は、二値化処理ルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart showing a binarization processing routine.

ステップS21では、CPU21は、二値化処理の対象となる画素(対象画素)に対して十字領域の交点を一致させる。そして、CPU21は、十字領域内の各画素の平均輝度値を計算し、対象画素の輝度値と十字領域内の各画素の平均輝度値との差である輝度差(=輝度平均値−対象画素の輝度値)を計算して、ステップS22に進む。   In step S <b> 21, the CPU 21 matches the intersection of the cross area with the pixel (target pixel) to be binarized. Then, the CPU 21 calculates an average luminance value of each pixel in the cross area, and a luminance difference (= luminance average value−target pixel) that is a difference between the luminance value of the target pixel and the average luminance value of each pixel in the cross area. Brightness value), and the process proceeds to step S22.

図8及び図9は、十字領域の交点に対象画素が設定された状態を示す図である。   8 and 9 are diagrams showing a state in which the target pixel is set at the intersection of the cross areas.

ステップS22では、CPU21は、輝度差が二値化閾値以上であるかを判定し、肯定判定のときはステップS23に進み、否定判定のときはステップS24に進む。   In step S22, the CPU 21 determines whether or not the luminance difference is equal to or greater than the binarization threshold. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S23. If the determination is negative, the process proceeds to step S24.

ステップ23では、CPU21は、対象画素は黒画素であると判定して、ステップ25に進む。また、ステップ24では、CPU21は、対象画素は白画素であると判定して、ステップ25に進む。   In step 23, the CPU 21 determines that the target pixel is a black pixel, and proceeds to step 25. In step 24, the CPU 21 determines that the target pixel is a white pixel, and proceeds to step 25.

ステップ25では、CPU21は、対象画素周囲の黒画素を同一グループと認識して、ステップ26に進む。   In step 25, the CPU 21 recognizes black pixels around the target pixel as the same group, and proceeds to step 26.

ステップ26では、CPU21は、ノイズによる黒画素を除去すべく、グループ内の黒画素数が領域閾値以上であるかを判定して、肯定判定のときはステップ27に進み、否定判定のときはステップ28に進む。   In step 26, the CPU 21 determines whether or not the number of black pixels in the group is equal to or greater than the region threshold value in order to remove black pixels due to noise. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 27. Proceed to 28.

ステップ27では、CPU21は、対象グループは黒画素であると判定する。また、ステップ28では、CPU21は、対象グループは白画素であると判定する。そして、ステップ27またはステップS28が終了すると、本ルーチンを終了して、図2に示すステップS4に進む。   In step 27, the CPU 21 determines that the target group is a black pixel. In step 28, the CPU 21 determines that the target group is a white pixel. When step 27 or step S28 ends, this routine ends and the process proceeds to step S4 shown in FIG.

(短直線マッチング)
つぎに、ステップS4では、CPU21は、短直線マッチング処理を行う。具体的には、次に示す短直線マッチングルーチンが実行される。
(Short straight line matching)
Next, in step S4, the CPU 21 performs short straight line matching processing. Specifically, the following short straight line matching routine is executed.

図10は、短直線マッチング処理ルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 10 is a flowchart showing a short straight line matching processing routine.

ステップS31では、CPU21は、二値化された表皮画像の例えば左上からスキャンを開始して新たな黒画素を探索し、探索した黒画素をマッチング開始画素として設定して、ステップS32に進む。   In step S31, the CPU 21 starts scanning from, for example, the upper left of the binarized skin image to search for a new black pixel, sets the searched black pixel as a matching start pixel, and proceeds to step S32.

ステップS32では、CPU21は、図11に示すように、所定の短直線(例えば、幅t=1画素、基本長さl=20画素)の一端をマッチング開始画素上に設定する。そして、CPU21は、マッチング開始画素を軸にして、所定の短直線を所定角度Δθ(例えば5度)ずつ回転させて、短直線の70%以上の画素が黒画素になるか否かを判定する。そして、肯定判定のときはステップS33に進み、否定判定のときはステップS31に戻る。なお、本実施形態では、「70」%の数値を用いたが、これに限定されるものではないのは勿論である。   In step S32, as shown in FIG. 11, the CPU 21 sets one end of a predetermined short straight line (for example, width t = 1 pixel, basic length l = 20 pixels) on the matching start pixel. Then, the CPU 21 rotates a predetermined short straight line by a predetermined angle Δθ (for example, 5 degrees) with the matching start pixel as an axis, and determines whether or not 70% or more of the short straight lines are black pixels. . If the determination is affirmative, the process proceeds to step S33. If the determination is negative, the process returns to step S31. In this embodiment, a numerical value of “70”% is used, but it is needless to say that the present invention is not limited to this.

ステップS33では、CPU21は、マッチング開始画素の位置における皮溝(黒画素部分)の太さを計算して、ステップS34に進む。なお、このステップS33については、詳しくは後述する(ステップS5の(平均太さ)の算出を参照。)。   In step S33, the CPU 21 calculates the thickness of the skin groove (black pixel portion) at the position of the matching start pixel, and proceeds to step S34. This step S33 will be described later in detail (see (Calculation of (average thickness) in step S5).

ステップS34では、CPU21は、図12に示すように、ステップS33で計算された皮溝の太さに応じて所定の短直線の長さを延長する。例えば、皮溝が太いほど、短直線の延長率が高くなる。そして、CPU21は、延長直線の70%以上の画素が黒画素であり、かつ、所定の短直線の反対側の画素(マッチング開始点と異なる端部の画素)がマッチング未処理の画素であるか否かを判定し、肯定判定のときはステップS35に進み、否定判定のときはステップS31に戻る。   In step S34, as shown in FIG. 12, the CPU 21 extends the length of the predetermined short straight line according to the thickness of the skin groove calculated in step S33. For example, the thicker the skin groove, the higher the extension rate of the short straight line. Then, the CPU 21 determines whether 70% or more of the extended straight line is a black pixel, and whether the pixel on the side opposite to the predetermined short straight line (the pixel at the end different from the matching start point) is an unprocessed pixel. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S35. If the determination is negative, the process returns to step S31.

ステップS35では、CPU21は、延長された短直線を黒画素部分にマッチングさせて、ステップS36に進む。   In step S35, the CPU 21 matches the extended short straight line to the black pixel portion, and proceeds to step S36.

ステップS36では、CPU21は、マッチングされた短直線の終点の画素を新たなマッチング開始画素に設定して、ステップS37に進む。   In step S36, the CPU 21 sets the end pixel of the matched short straight line as a new matching start pixel, and proceeds to step S37.

ステップS37では、CPU21は、新たなマッチング開始画素を基準にして更にマッチング処理可能であるかを判定し、肯定判定のときはステップS38に進み、否定判定のときはステップS33に戻る。   In step S37, the CPU 21 determines whether further matching processing can be performed with reference to the new matching start pixel. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S38. If the determination is negative, the process returns to step S33.

ステップS38では、CPU21は、マッチング開始画素が探索終点(例えば二値化された表皮画像を左上からスキャンした場合では右下の画素)に達したかを判定し、肯定判定のときは本ルーチンを終了し、否定判定のときはステップS31に戻る。短直線マッチングルーチンの実行の結果、例えば図13に示すように、9本の短直線が連結される。そして、図2に示すステップS5に進む。   In step S38, the CPU 21 determines whether or not the matching start pixel has reached the search end point (for example, the lower right pixel when the binarized skin image is scanned from the upper left). When the determination is negative, the process returns to step S31. As a result of the execution of the short straight line matching routine, for example, nine short straight lines are connected as shown in FIG. Then, the process proceeds to step S5 shown in FIG.

(主要部抽出処理)
ステップS5では、CPU21は、ステップS4で抽出された多くの皮溝の中から主要な皮溝を抽出する。具体的には、次に示す主要皮溝抽出ルーチンが実行される。
(Main part extraction process)
In step S5, the CPU 21 extracts main skin grooves from the many skin grooves extracted in step S4. Specifically, the following main skin groove extraction routine is executed.

図14は、主要皮溝抽出ルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 14 is a flowchart showing a main skin groove extraction routine.

ステップS41では、CPU21は、ステップS4で抽出された皮溝の各々のグループにおいて短直線の連結数を計算して、ステップS42に進む。   In step S41, the CPU 21 calculates the number of short straight lines in each group of skin grooves extracted in step S4, and proceeds to step S42.

ステップS42では、CPU21は、短直線の連結数が連結閾値以上であるか否かを判定し、肯定判定のときはステップS43に進み、否定判定のときはステップS44に進む。   In step S42, the CPU 21 determines whether or not the number of short straight lines is equal to or greater than the connection threshold. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S43. If the determination is negative, the process proceeds to step S44.

ステップS43では、CPU21は、短直線の連結数が連結閾値以上であるグループの皮溝を主要皮溝と判定する。また、ステップS44では、CPU21は、短直線の連結数が連結閾値以上ではないグループの皮溝を非主要皮溝と判定する。そして、ステップS43又はステップS44を経て、ステップS45に進む。   In step S43, the CPU 21 determines that the skin groove of the group in which the number of short straight lines is equal to or greater than the connection threshold is the main skin groove. In step S44, the CPU 21 determines that the skin groove of the group whose short straight line connection number is not equal to or greater than the connection threshold is a non-main skin groove. And it progresses to step S45 through step S43 or step S44.

ステップS45では、CPU21は、主要皮溝のみを抽出して、本ルーチンを終了する。そして、図2に示すステップS6に進む。   In step S45, the CPU 21 extracts only the main skin groove and ends this routine. Then, the process proceeds to step S6 shown in FIG.

(定量解析)
ステップS6では、CPU21は、表皮組織の定量解析を行う。CPU21は、具体的には、皮溝の平均太さ、間隔、平行度を計算する。
(Quantitative analysis)
In step S6, the CPU 21 performs a quantitative analysis of the epidermal tissue. Specifically, the CPU 21 calculates the average thickness, interval, and parallelism of the skin grooves.

(平均太さ)
平均太さの計算は、上述したステップS33で行うことができる。最初に、CPU21は、マッチング開始画素を中心に短直線を5°ずつ回転させ、図15に示すように、各角度における中心から皮溝縁までの長さ(連続した黒画素数)t(θ)を測定する。そして、t(θ)とt(θ+180)の和をT(θ)とし、図16に示すように、T(θ)の最小値Tminをマッチング開始画素における皮溝太さT[pixel]とする。CPU21は、これを短直線マッチングする毎に繰り返し、図17に示すように、各マッチング開始画素(T〜T)における太さを積算する。最後に、CPU21は、積算太さを短直線の本数で割ることにより、その画像における皮溝の平均太さTl[pixel]を算出する。よって、マッチングの短直線の総本数をNとすると、CPU21は、次の式(1)に従って、皮溝の平均太さTlを計算する。
(Average thickness)
The average thickness can be calculated in step S33 described above. First, the CPU 21 rotates the short straight line by 5 ° around the matching start pixel, and as shown in FIG. 15, the length from the center to the skin groove edge at each angle (number of continuous black pixels) t (θ ). Then, the sum of t (θ) and t (θ + 180) is T (θ), and the minimum value Tmin of T (θ) is the skin groove thickness T [pixel] at the matching start pixel as shown in FIG. . The CPU 21 repeats this every time the short straight line matching is performed, and as shown in FIG. 17, integrates the thicknesses at the respective matching start pixels (T 1 to T 5 ). Finally, the CPU 21 calculates the average thickness Tl [pixel] of the skin groove in the image by dividing the integrated thickness by the number of short straight lines. Therefore, when the total number of matching short straight lines is N, the CPU 21 calculates the average thickness Tl of the skin groove according to the following equation (1).

Figure 0004909686
(間隔LI)
一般に、皮溝の長さに注目すると、皮溝の全長が大きいほど、皮溝間隔が狭くなる傾向がある。ここで、皮溝の太さは間隔に対して微小であるので、無視することができる。よって、皮溝の平均太さは考慮せず、皮溝全長が皮溝間隔を表す指標となる。すなわち、CPU21は、次の式(2)に従って、皮溝間隔Ll[×10pixel]を計算する。
Figure 0004909686
(Interval LI)
In general, when attention is paid to the length of the skin groove, the gap length tends to become narrower as the overall length of the skin groove increases. Here, since the thickness of the skin groove is minute with respect to the interval, it can be ignored. Therefore, the average thickness of the skin groove is not taken into consideration, and the overall length of the skin groove is an index representing the skin groove interval. That is, the CPU 21 calculates the skin groove interval Ll [× 10 4 pixels] according to the following equation (2).

Figure 0004909686
なお、Slは、短直線マッチング画像の皮溝の面積であり、短直線マッチング画像におけるマッチング画素数とする。
Figure 0004909686
Note that Sl is the area of the skin groove of the short straight line matching image, and is the number of matching pixels in the short straight line matching image.

(平行度、変動係数)
皮溝の方向性を表す指標として、皮溝の平行度を用いる。
(Parallelity, coefficient of variation)
The parallelism of the skin groove is used as an index representing the directionality of the skin groove.

図18及び図19は、(A)平行度の異なる2枚の表皮画像と(B)角度毎の短直線本数と表したヒストグラムを示す図である。図18(A)に示す平行度が高い表皮画像では、同図(B)に示すようにヒストグラムのピークが明確であり、皮溝の方向を示す角度にピークが生じている。これに対して、図19(A)に示す平行度が低い画像では、同図(B)に示すようにヒストグラムはなだらかな形状となり、ピーク位置が不明確である。よって、ヒストグラムのピークの明確さをヒストグラム高さの標準偏差σで表し、それを平行度の指標とする。そこで、CPU21は、次の式(3)に従って、ヒストグラム高さの標準偏差σを算出する。 18 and 19 are diagrams showing histograms representing (A) two skin images having different degrees of parallelism and (B) the number of short straight lines for each angle. In the skin image having a high degree of parallelism shown in FIG. 18A, the peak of the histogram is clear as shown in FIG. 18B, and the peak is generated at the angle indicating the direction of the skin groove. In contrast, in the image with low parallelism shown in FIG. 19A, the histogram has a gentle shape as shown in FIG. 19B, and the peak position is unclear. Therefore, the clarity of the peak of the histogram is represented by the standard deviation σ n of the histogram height, which is used as an index of parallelism. Therefore, the CPU 21 calculates the standard deviation σ n of the histogram height according to the following equation (3).

Figure 0004909686
σが大きいほど平行度が高いことを示す。なお、n[θ]は角度θでの短直線本数、AVE[n[θ]]はn[θ]の平均値、Mはθの数(ヒストグラムの階級数)である。
Figure 0004909686
It shows that parallelism is so high that (sigma) n is large. Note that n [θ] is the number of short straight lines at the angle θ, AVE [n [θ]] is the average value of n [θ], and M is the number of θ (the number of classes in the histogram).

ここで、皮溝の平行度が等しい場合でも、短直線本数n[θ]が異なるとσが大きく異なることがある。そこで、短直線本数n[θ]の違いを正規化するために、標準偏差σを短直線本数の平均値で割った値、すなわち変動係数Cを皮溝の平行度としてもよい。このとき、CPU21は、次の式(4)に従って変動係数Cを計算すればよい。 Here, even when the parallelism of the skin grooves is equal, σ n may be greatly different if the number of short straight lines n [θ] is different. Therefore, in order to normalize the difference in the number of short straight lines n [θ], a value obtained by dividing the standard deviation σ n by the average value of the number of short straight lines, that is, the coefficient of variation C v may be used as the parallelism of the skin groove. In this case, CPU 21 may be calculated variation coefficient C v according to the following equation (4).

Figure 0004909686
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計上の変更をされたものにも適用可能であるのは勿論である。
Figure 0004909686
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the present invention can also be applied to a design modified within the scope of the claims.

本発明の実施の形態に係る表皮組織定量化装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the epidermis tissue quantification apparatus which concerns on embodiment of this invention. コンピュータのCPUが実行する表皮組織定量化ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the epidermis tissue quantification routine which CPU of a computer performs. 輝度変換ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a brightness | luminance conversion routine. 表皮画像の輝度値のヒストグラムを示す図であり、(A)ヒストグラム切片幅W(新たな輝度範囲)と(B)新たな輝度範囲における標準偏差S.D.を示す図である。It is a figure which shows the histogram of the luminance value of an epidermis image, (A) Histogram intercept width W (new luminance range) and (B) standard deviation S.D in new luminance range. D. FIG. 表皮画像の輝度値のヒストグラムを示す図であり、(A)ヒストグラム切片幅W(新たな輝度範囲)と(B)新たな輝度範囲における標準偏差S.D.を示す図である。It is a figure which shows the histogram of the luminance value of an epidermis image, (A) Histogram intercept width W (new luminance range) and (B) standard deviation S.D in new luminance range. D. FIG. 表皮画像の輝度値のヒストグラムを示す図であり、(A)ヒストグラム切片幅W(新たな輝度範囲)と(B)新たな輝度範囲における標準偏差S.D.を示す図である。It is a figure which shows the histogram of the luminance value of an epidermis image, (A) Histogram intercept width W (new luminance range) and (B) standard deviation S.D in new luminance range. D. FIG. 二値化処理ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a binarization process routine. 十字領域の交点に対象画素が設定された状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the object pixel was set to the intersection of a cross area. 十字領域の交点に対象画素が設定された状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the object pixel was set to the intersection of a cross area. 短直線マッチング処理ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a short straight line matching process routine. 所定の短直線の一端をマッチング開始画素上に設定して回転させる状態を示す図である。It is a figure which shows the state which sets and rotates one end of a predetermined | prescribed short straight line on a matching start pixel. 所定の短直線の長さを延長する状態を示す図である。It is a figure which shows the state which extends the length of a predetermined | prescribed short straight line. 9本の短直線が連結された状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which nine short straight lines were connected. 主要皮溝抽出ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a main skin groove extraction routine. 中心から皮溝縁までの長さ(連続した黒画素数)t(θ)を測定する状態を示す図である。It is a figure which shows the state which measures the length (number of continuous black pixels) t ((theta)) from a center to a skin groove edge. マッチング開始画素における皮溝太さT[pixel]を示す図である。It is a figure which shows the skin groove thickness T [pixel] in a matching start pixel. 各マッチング開始画素(T〜T)における太さを積算する状態を示す図である。It is a diagram showing a state of accumulating the thickness of each matching start pixel (T 1 ~T 5). (A)表皮画像と(B)角度毎の短直線本数と表したヒストグラムを示す図である。It is a figure which shows the histogram which represented (A) skin image and (B) the number of the short straight lines for every angle. (A)表皮画像と(B)角度毎の短直線本数と表したヒストグラムを示す図である。It is a figure which shows the histogram which represented (A) skin image and (B) the number of the short straight lines for every angle.

符号の説明Explanation of symbols

10 カメラ
20 コンピュータ
21 CPU
22 RAM
23 ROM
10 Camera 20 Computer 21 CPU
22 RAM
23 ROM

Claims (4)

表皮組織を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像の輝度値のばらつきが所定値以上になるように、前記画像の各画素の輝度値を変換する輝度値変換手段と、
前記輝度値変換手段により変換された各画素の輝度値を二値化する二値化手段と、
前記二値化手段により二値化された黒画素と所定の短直線とをマッチングして、マッチングした短直線の連結によって表される皮溝を抽出する短直線マッチング手段と、
前記短直線マッチング手段により抽出された皮溝の中から短直線の連結数が所定値以上の皮溝を主要皮溝として抽出する主要皮溝抽出手段と、
前記主要皮溝抽出手段により抽出された皮溝に基づいて、表皮組織を定量化した指標として、皮溝の平均太さ、皮溝の間隔、皮溝の平行度の少なくとも1つを算出する定量化指数算出手段と、
を備えた表皮組織定量化装置。
Imaging means for imaging epidermal tissue;
Luminance value conversion means for converting the luminance value of each pixel of the image so that the variation of the luminance value of the image captured by the imaging means is a predetermined value or more;
Binarization means for binarizing the luminance value of each pixel converted by the luminance value conversion means;
Short line matching means for matching a black pixel binarized by the binarization means and a predetermined short straight line, and extracting a skin groove represented by a connection of the matched short straight lines;
Main skin groove extracting means for extracting, as a main skin groove, a skin groove in which the number of short straight lines is not less than a predetermined value from the skin grooves extracted by the short straight line matching means;
Quantification for calculating at least one of the average thickness of the skin groove, the space between the skin grooves, and the parallelism of the skin groove as an index for quantifying the epidermal tissue based on the skin groove extracted by the main skin groove extracting means. Chemical index calculation means,
An epidermis tissue quantification apparatus comprising:
前記短直線マッチング手段は、前記黒画素をマッチング開始画素として前記短直線の一端をマッチング開始画素に設定し、マッチング開始画素を軸にして短直線を所定角度ずつ回転させて短直線の所定割合以上の画素が黒画素になるときに、黒画素と所定の短直線とがマッチングしたと判定する
請求項1に記載の表皮組織定量化装置。
The short straight line matching means sets the black pixel as a matching start pixel, sets one end of the short straight line as a matching start pixel, and rotates the short straight line by a predetermined angle around the matching start pixel as a predetermined ratio or more of the short straight line. The epidermal tissue quantification apparatus according to claim 1, wherein when the pixel becomes a black pixel, it is determined that the black pixel matches a predetermined short straight line.
コンピュータを、
撮像手段により撮像された画像の輝度値のばらつきが所定値以上になるように、前記画像の各画素の輝度値を変換する輝度値変換手段と、
前記輝度値変換手段により変換された各画素の輝度値を二値化する二値化手段と、
前記二値化手段により二値化された黒画素と所定の短直線とをマッチングして、マッチングした短直線の連結によって表される皮溝を抽出する短直線マッチング手段と、
前記短直線マッチング手段により抽出された皮溝の中から短直線の連結数が所定値以上の皮溝を主要皮溝として抽出する主要皮溝抽出手段と、
前記主要皮溝抽出手段により抽出された皮溝に基づいて、表皮組織を定量化した指標として、皮溝の平均太さ、皮溝の間隔、皮溝の平行度の少なくとも1つを算出する定量化指数算出手段と、
して機能させる表皮組織定量化プログラム。
Computer
Luminance value conversion means for converting the luminance value of each pixel of the image so that the variation of the luminance value of the image captured by the imaging means is equal to or greater than a predetermined value;
Binarization means for binarizing the luminance value of each pixel converted by the luminance value conversion means;
Short line matching means for matching a black pixel binarized by the binarization means and a predetermined short straight line, and extracting a skin groove represented by a connection of the matched short straight lines;
Main skin groove extracting means for extracting, as a main skin groove, a skin groove in which the number of short straight lines is not less than a predetermined value from the skin grooves extracted by the short straight line matching means;
Quantification for calculating at least one of the average thickness of the skin groove, the space between the skin grooves, and the parallelism of the skin groove as an index for quantifying the epidermal tissue based on the skin groove extracted by the main skin groove extracting means. Chemical index calculation means,
Epidermis tissue quantification program to function.
前記短直線マッチング手段は、前記黒画素をマッチング開始画素として前記短直線の一端をマッチング開始画素に設定し、マッチング開始画素を軸にして短直線を所定角度ずつ回転させて短直線の所定割合以上の画素が黒画素になるときに、黒画素と所定の短直線とがマッチングしたと判定する
請求項3に記載の表皮組織定量化プログラム。
The short straight line matching means sets the black pixel as a matching start pixel, sets one end of the short straight line as a matching start pixel, and rotates the short straight line by a predetermined angle around the matching start pixel as a predetermined ratio or more of the short straight line. The epidermal tissue quantification program according to claim 3, wherein when the pixel becomes a black pixel, it is determined that the black pixel matches a predetermined short straight line.
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