JP6189808B2 - 毛穴評価指標の作成方法、毛穴評価指標作成システムおよび性能評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、肌表面の毛穴目立ちを評価するための毛穴評価指標の作成方法、毛穴評価指標作成システムに関するものである。また、本発明は、毛穴評価指標を用いた化粧品等の性能評価方法に関するものである。

毛穴目立ちは、女性の肌悩みの一つとなっている。毛穴の目立ちには様々な要因があげられ、その目立ちには立体構造が深く関わっていると考えられる。しかし毛穴は複雑な立体構造が肌の奥深くまで入り組んでいるため、その立体構造を正しく評価し、毛穴目立ちとの関係を解析することが難しかった。そのため、毛穴の収縮作用備えた化粧品等の製品性能目標値を定量的に定め、開発することが非常に困難であった。

特許文献１では、肌の表面を撮影して画像解析により肌の表面状態を解析するシステムが提案されている。特許文献１では、肌の表面を撮影した画像を平滑化し、平滑化前の画像を減算し、ログ変換を施した後、輝度を反転して、自動２値化を行ない、暗領域の総画素数を算出して、毛穴の状態を表わす指標とする方法が開示されている。

特許文献２には、皮膚表面状態を採取したレプリカを採取し、これを共焦点顕微鏡を用いて計測することによりレプリカの三次元形状計測データを求め、画像処理を施し得られた毛穴３Ｄ解析データに基づき、毛穴評価を行なう方法が提案されている。

特許文献３には、共焦点レーザ顕微鏡を用いて、毛穴とその周囲の領域について測定深度の異なる複数の画像を取得し、毛穴周囲の表皮構造における表皮−真皮間の界面形状に関する計測データを毛穴目立ちの評価パラメータとして毛穴目立ちを評価する方法が開示されている。

特許文献４には、可視域で波長の異なる複数の低コヒーレンス光を使用して化粧肌の光干渉断層撮影画像（以下、ＯＣＴ画像という）を各波長について取得し、各波長のＯＣＴ画像に基づいて化粧膜の付着状態および化粧肌内部の深さ方向の光学特性を評価する方法が提案されている。

特開平７−５５４４７号公報 特開２００５−３４５２９７号公報 特開２００４−３３７３１７号公報 特開２０１３−１０８７６６号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、表面画像から評価を行うため、光照射の方角や検出の方角によって見え方（サイズ）が変わりやすく、定量的なデータを取得するのが難しい。また、毛穴の立体構造の評価を行えないため、表面的な毛穴目立ちの評価ができても、毛穴目立ちの原因を考慮するようなデータを取得することはできない。

特許文献２の方法では、レプリカを用いているため、角栓詰まりの毛穴や、毛穴の深い部分の評価ができず、肌の最表面の形状しか評価ができない。

特許文献３の方法では、共焦点レーザ顕微鏡を用いて画像の取得を行うため、皮膚や毛穴の深さ約２００μｍ程度までの浅い部分の構造しか評価ができない。また、水平断面しか得られないので毛穴の特徴的な立体構造を評価するのが困難であるため、毛穴目立ちへの直接的な原因を考察することができない。

特許文献４においては、皮膚モデルに対する評価しかされておらず、生体の毛穴内部構造の可視化については検討されていない。また、光源波長が可視域のため深達度が小さく、浅い領域しか観察ができない。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであって、毛穴の立体構造を正しく評価し、目立ちとの関係を解析するための指標を作成することができる毛穴評価指標の作成方法および毛穴評価指標作成システムを提供することを目的とする。また、本発明は、毛穴評価指標を用いた製品の性能評価方法を提供することを目的とする。

本発明の毛穴評価指標の作成方法は、肌の毛穴の光干渉断層画像を取得し、
光干渉断層画像中の毛穴の輪郭を抽出し、
毛穴の深さ方向において、最もくびれた部分の距離を求め、
その最もくびれた部分の距離を毛穴目立ちの評価指標として作成する方法である。

本発明の毛穴評価指標の作成方法においては、毛穴について、複数の異なる表面位置における互いに平行な断面の光干渉断層画像を取得し、複数の光干渉断層画像のうち、最もくびれた部分の距離が最大となる光干渉断層画像を毛穴の中心画像として選択し、中心画像の最もくびれた部分の距離を毛穴目立ちの評価指標とすることが好ましい。

また、複数の光干渉断層画像を用いて、毛穴の立体構造データを生成し、立体構造データに基づいて三次元画像を評価指標と共に表示手段に表示することが好ましい。

ここで、「三次元画像を評価指標と共に表示手段に表示する」とは、両者を同時に表示するものであってもよいし、随時に表示するものであってもよい。

本発明の性能評価方法は、上記毛穴評価指標の作成方法を用いて、肌の表面に化粧品を塗布する前後において、それぞれ評価指標を求め、
化粧品を塗布する前後の評価指標を比較して化粧品の性能を評価する方法である。

本発明の毛穴評価指標作成システムは、肌の毛穴の光干渉断層画像を取得する光断層画像取得部と、
光断層画像取得部により取得された光干渉断層画像から毛穴の輪郭を抽出する輪郭抽出処理部と、
毛穴の深さ方向において、最もくびれた部分の距離を求める計測処理部とを備えている。

本発明の毛穴評価指標作成システムにおいては、光断層画像取得部が、毛穴の、複数の異なる表面位置における互いに平行な断面の光干渉断層画像を取得するものであり、
複数の光干渉断層画像のうち、最もくびれた部分の距離が最大となる光干渉断層画像を毛穴の中心画像として選択し、中心画像の最もくびれた部分の距離を毛穴目立ちの評価指標とする評価指標決定部を備えていることが好ましい。

さらに、複数の光干渉断層画像から毛穴の立体構造データを生成する三次元データ作成処理部と、三次元データ作成処理部で生成された立体構造データに基づく三次元画像を評価指標と共に表示する表示部とを備えていることが好ましい。

本発明の毛穴評価指標の作成方法および毛穴評価指標作成システムによれば、光干渉断層画像における毛穴のくびれ部を評価指標としているので、毛穴の立体構造を正しく評価し、毛穴目立ちとの関係を解析するための指標を得ることができる。

毛穴のＯＣＴ画像である。 毛穴のＯＣＴ画像から毛穴目立ちの評価指標を作成する方法を説明するための説明図である。 毛穴の連続断層画像の取得方法を説明するための模式図である。 毛穴評価指標作成システムの一例のブロック図である。 毛穴の特定方法を説明するための図である。 位置合わせマーカーの平面図である。 マーカー貼付前後の顔の正面画像である。 マイクロスコープで撮影した毛穴画像である。 毛穴のくびれサイズと褐色領域サイズの関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本発明の毛穴評価指標の作成方法は、肌の毛穴の光干渉断層画像（以下において、ＯＣＴ画像）１を取得し、ＯＣＴ画像１中の毛穴の輪郭（図中破線で示す。）２を抽出し、毛穴の深さ方向（ｚ方向）において、最もくびれた部分の距離（くびれサイズ）Ｃを求め、このくびれサイズＣを毛穴目立ちの評価指標として作成する方法である。図１のＯＣＴ画像において、輝度の高い（白く示される）部分と、輝度の低い（黒く示される）部分との境界が毛穴の輪郭であり、輝度の高い部分同士の間の輝度の低い部分が毛穴である。

肌の毛穴の深さ方向の断面において、毛穴は、肌表面から深さ方向に徐々に毛穴の間隔（水平方向幅）が小さく（狭く）なった後に、広がりを示す形状を有しており、深さ方向において水平方向幅が広がりを示す前の最も狭くなった部分の水平方向幅（くびれサイズ）を毛穴目立ちの指標として用いることができることを本発明者らは新たに見出した。

具体的には、図２の左図のような毛穴のＯＣＴ画像５を取得した後、ＯＣＴ画像５の輝度データを用い、低輝度領域と高輝度領域の境界を抽出する画像処理を行い、図２の右図のような輪郭抽出処理済画像６を得る。この処理済画像６に対して、毛穴１２を含む肌表面１０に対して水平線７定め、この水平線７に対して垂直、かつ毛穴１２のくびれ境界に接する直線８ａ、８ｂ間の距離であるくびれサイズＣを求める。

得られたＯＣＴ画像の輝度データから毛穴内部の輪郭の抽出は、公知の画像処理ソフトを用いて行うことができる。例えば、フリーソフトであるImage Jを用いることができる。
具体的には、ＯＣＴ画像にはノイズが重畳されているため、画像データに対して、まず、メディアンフィルタ処理や加算平均化処理、周波数空間フィルタ処理などのノイズ低減処理を施した後に、エッジ強調化処理などにより毛穴の輪郭を鮮明化し、毛穴内部の輪郭抽出を行う。

ＯＣＴ画像５では、毛穴の深さ方向１ｍｍ程度までのデータを取得することができるので、共焦点顕微鏡などにおける深さ方向の限界２００μｍ程度と比較してより深い部分での構造を観察することができる。毛穴がくびれ構造を有するものであることは、ＯＣＴ画像を用い初めて確認することができる。また、マイクロスコープ等の表面画像から毛穴の評価指標を取得する方法に比べて、画像撮影時の照明角度、検出角度などの撮影条件に寄らず定量的な指標とすることができる。
さらに、角栓のつまりがあっても、毛穴の構造データを得ることができ、くびれサイズを取得することが可能である。

なお、毛穴は表面から観察すると略楕円状であり、ＯＣＴ画像を取得する際には、毛穴の長軸方向を特定した上でその長軸方向に平行な断面の画像を取得する。

また、毛穴の連続断層画像を取得することにより、より精度の高い指標を作成することができる。毛穴の連続断層画像とは、例えば、図３に示すように肌１０の表面の一つの毛穴１２を対象とし、毛穴の長軸方向に略平行な図３中仮想線１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…で示す表面位置におけるＯＣＴ画像５ａ、５ｂ、５ｃ…である。画像取得位置をＸ方向にスキャンさせて、連続断層画像を取得することにより、毛穴の３次元データを求めることが可能となる。

一つの毛穴について、複数の互いに平行なＯＣＴ画像を取得した場合、複数のＯＣＴ画像のうち、毛穴のくびれが観察でき、かつくびれサイズが最大であるＯＣＴ画像を毛穴の中心画像として選択し、この中心画像のくびれサイズを毛穴目立ちの評価指標とすることで、評価指標としての定量性をより向上させることができる。

なお、毛穴の評価に際しては、ＯＣＴ画像を取得する対象の毛穴を含む顔画像を観察した際の毛穴目立ち官能評価と上記方法により求めたくびれサイズとを比較し、相関を確認した上で、相関が高ければ毛穴のくびれサイズを毛穴目立ち指標として採用し、相関が低いと判断された場合には、指標として採用しないようにしてもよい。

図４は、本発明の毛穴目立ちの評価指標を作成する毛穴評価指標作成方法を実施するための毛穴評価指標作成システムの一例のブロック図である。
本システム２０は、肌の毛穴の光干渉断層画像（以下において、画像）を取得する断層画像取得部であるＯＣＴ撮像装置２１、パーソナルコンピュータにより構成される所定の演算処理ソフトを搭載した演算処理装置２２および表示部であるディスプレイ２４から構成されている。

ＯＣＴ撮像装置２１は、０．７５μｍ〜１．４μｍ程度の近赤外光を用いて毛穴のＯＣＴ画像を取得する装置である。本実施形態においては、特に１．３μｍ波長を用いるものとする。１．３μｍ波長の近赤外光を用いると、深さ１ｍｍという一般的な共焦点顕微鏡と比較して十分に深い領域までデータを取得することができる。
なお、ＯＣＴ撮像装置２１は、毛穴の、複数の異なる表面位置における互いに平行な断面の光干渉断層画像（連続断層画像）を取得することができる。すなわち、この連続断層画像を取得することにより毛穴の立体構造（３次元情報）のデータを得ることができる。

演算処理装置２２は、ＯＣＴ撮像装置２１に接続され、ＯＣＴ撮像装置２１により撮像されたＯＣＴ画像データを取り込み、光干渉断層画像から毛穴の輪郭を抽出する輪郭抽出処理部、毛穴の深さ方向において、最もくびれた部分の距離を求める計測処理部とを含み、光干渉断層画像、処理済み画像、あるいは毛穴のくびれサイズをディスプレイ２４に表示させるものである。ディスプレイ２４には、対象の毛穴を含む顔画像や、対象の毛穴をマイクロスコープで撮影した画像などを同時に、もしくは随時表示させてもよい。また、処理演算部２２は、互いに平行な複数のＯＣＴ画像に基づいて、毛穴の立体構造データを生成する三次元データ作成処理部を備え、作成された立体構造データに基づく毛穴の立体画像をディスプレイ２４に表示させるようにしてもよい。このとき、毛穴の立体画像と併せて毛穴くびれサイズを表示させれば、毛穴の立体構造と毛穴目立ちとの関連を考察するのに有用である。
なお、輪郭抽出処理やくびれサイズの計測、三次元データの生成は、公知の画像処理ソフトを用いて行うことができる。

[評価指標の検証]
上述の本発明の毛穴評価指標の作成方法により作成された評価指標の、毛穴目立ちとの関連を検証するため、マイクロスコープによる毛穴サイズの測定結果との相関、および官能評価との相関を調べた。検証は、次の手順で行った。

まず、肌表面の同一毛穴を異なる測定器（ＯＣＴ撮像装置とマイクロスコープ）で測定するための事前準備として、図５に示すように、毛穴を特定する位置合わせマーカー３１を顔面３０に貼りつける。マーカー３１は、図６に示す円形の穴３２の空いたテープであり、穴３２に毛穴が一つだけ収まるように貼る。狙った毛穴が穴３２収まるようにマーカー３１を貼る場合、マーカー３１の穴以外の領域も確認できた方が容易に貼れるため、テープは透明であることが好ましい。なお、毛穴の密度やサイズを考慮し、毛穴を一つのみ上手く収めるには穴３２のサイズは直径約１．５ｍｍ程度とするのが最適である。

毛穴の向きを記録するために、マーカー３１の穴３２の外側に赤・黒の線３３、３４を入れる。図５、図６において、赤の線３３を白抜きの線で、黒の線３４を塗りつぶした線で示している。このとき、赤、黒の線３３、３４は円の中心を通る一本の直線上にある。マーカー３１を顔面３０に貼る際には、毛穴部位をレンズで拡大し、ピンセットなどを用いて貼りつける。

なお、この位置合わせ手段としてのマーカー３１を添付する前後の顔写真を取得しておく。位置合わせマーカー３１を貼りつける前後の顔画像取得によりどの毛穴を対象に観察しているか特定することができる。ここでは、顔測定器としてインテグラル社製のＶＩＳＩＡ（登録商標）を用いて、顔の正面画像を取得した。図７の上図にマーカー３１貼り付け前、下図にマーカー３１貼り付け後の撮影画像を示す。ＶＩＳＩＡにはポジショニング機能が付いているため、前後の２枚の画像を重ね合わせることで容易に毛穴を特定できる。
マーカー貼付画像取得は、ＯＣＴによる評価指標の作成対象とした毛穴について、その毛穴選出の際のサイズ、特長に偏りがないか、などを一般的な毛穴認識方法（顔全体をある程度離れた照明下で視認する方法）で確認するために行う。

位置を特定した毛穴について、上述した本発明の手法による毛穴目立ち評価指標を作成する。
具体的には、マーカー３１内の毛穴の連続断層画像を取得し、各ＯＣＴ画像についてＯＣＴ信号強度（上述の輝度データ）から毛穴の輪郭を抽出し、くびれサイズを求め、くびれサイズが最大となる画像を毛穴の中心画像として選択し、その中心画像のくびれサイズを毛穴目立ち評価指標とした。

次に、位置を特定した毛穴について、マイクロスコープを用いて表面画像を取得する。ここでは、スカラ社製のマイクロスコープを用い、反射モードで毛穴の表面画像を撮影した。図８に撮影した毛穴の表面画像を示す。図８の破線円形で示す穴３２内に毛穴が一つ位置している。

得られたマイクロスコープ画像の輝度データから毛穴である褐色領域の輪郭３５を抽出する。図８の画像においては、周囲と比較して若干濃く見える程度であるが、実際のカラー画像においては褐色領域が視認できる。この褐色領域の輪郭３５の抽出には、フリーソフトImage Jなどの汎用の画像処理ソフトを用いることができる。褐色領域を楕円近似してその長軸の長さＤを表面画像から抽出された褐色領域サイズとする。

上記のようにして求めた本手法による毛穴のくびれサイズＣと、マイクロスコープによる表面画像の褐色領域から求めた毛穴の褐色領域サイズＤとを比較した。

毛穴のくびれサイズＣと、毛穴の褐色領域サイズＤを比較した結果を図９に示す。対象数Ｎ＝２５である。図９に示す通り両者には相関がみられた。両サイズはほぼ１：１の関係にあることが図９からは読み取れる。

他方、官能評価による毛穴目立ちと本手法で求めたくびれサイズとの関係について検証した結果を表１に示す。

官能評価および平均くびれサイズの取得は以下の通り行った。
まず、２０代から５０代の女性計１０名の顔写真を上述のＶＩＳＩＡで取得する。被験者１０名の顔写真を３名の評価者により、穴目立ちの観点から３評価値（目立つ・やや目立つ・目立たない）に分けた。その３グループの中から代表者を各１名ずつ選ぶ。その後、その３名（被験者Ａ、Ｂ、Ｃ）に対して本発明の手法により、毛穴の評価指標を作成した。各被験者について、複数個所の毛穴のくびれサイズを取得し平均値（平均くびれサイズ）を算出した。
表１に示すように、官能評価と平均くびれサイズにも相関がみられた。

以上の通り、本発明の手法により作成される評価指標は、従来、毛穴目立ちの評価指標として利用されていたマイクロスコープによる画像から取得される褐色領域サイズとほぼ同等であり、また、官能評価の毛穴目立ちとも相関が認められ、毛穴目立ちの評価指標として有効であることが証明された。

既述の通り、マイクロスコープによる表面画像から取得された評価指標は、測定条件によって大きくばらつきが生じることがあるが、ＯＣＴ画像は内部構造であるため、照明角度や検出角度による影響を受けず、本発明の方法で作成された評価指標は測定条件によるばらつきが少なく、精度の高い指標として用いることができる。また、角栓のつまりや毛穴内部構造などの生化学情報が得られるため、現在は目立たないが将来的に目立つシミとなりうる潜在シミのように、今後目立ちうる毛穴を予想できる可能性がある。角栓詰まりも毛穴目立ちに影響するだけでなく、健全な肌状態に深く関わっているため、角栓詰まりの評価を行い肌改善につなげるための研究にも適用可能である。さらには、毛穴目立ちの評価指標と併せて毛穴の３Ｄデータを得ることができるので、毛穴目立ちなどの見え方と毛穴の立体構造との関係、毛穴目立ちの原因究明に有用なデータを得て、毛穴目立ちを改善するための研究を推進することができる。

本発明の毛穴評価指標の作成方法により作成された評価指標を用いた化粧品の性能評価方法について説明する。
評価したいスキンケア商品、あるいはメイクアップ商品などの化粧品について、その塗布前後で毛穴目立ちの評価指標を作成し、それらを比較することにより、化粧品の毛穴引き締め効果や角栓づまり解消効果などを評価することができる。

化粧品の塗布前後とは、塗布直前、直後であってもよいし、複数回使用した前後であってもよい。化粧品の即効性のある効果を評価する場合には、塗布の直前、直後で評価指標を取得して比較すればよく、長期間の使用による効果を評価する場合には、１週間、１カ月間などの所定の期間を定めた上で、化粧品を使用する前、および所定の期間後で評価指標を取得して比較すればよい。

また、化粧品の性能評価のみならず、本発明の毛穴評価指標の作成方法を用いて年代毎に多数の女性の毛穴を対象として評価指標を取得することにより、年代による毛穴構造の変化などの毛穴に関する一般的な知見を得ることができる。これにより毛穴目立ちのメカニズム解明といった美肌研究のための基礎データ取得が可能となる。

１、５ 光干渉断層画像
２ 毛穴の輪郭線
６ 輪郭抽出処理済画像
１０ 肌表面
１２ 毛穴
２０ 毛穴評価指標作成システム
２１ ＯＣＴ撮像装置
２２ 演算処理装置
２４ ディスプレイ
Ｃ くびれサイズ

Claims (7)

1. 肌の毛穴の光干渉断層画像を取得し、
   該光干渉断層画像中の前記毛穴の輪郭を抽出し、
   前記毛穴の深さ方向において、最もくびれた部分の距離を求め、
   該最もくびれた部分の距離を毛穴目立ちの評価指標とする毛穴評価指標の作成方法。
2. 前記毛穴について、複数の異なる表面位置における互いに平行な断面の光干渉断層画像を取得し、
   該複数の光干渉断層画像のうち、前記最もくびれた部分の距離が最大となる光干渉断層画像を前記毛穴の中心画像として選択し、
   該中心画像の前記最もくびれた部分の距離を前記毛穴目立ちの評価指標とする請求項１記載の毛穴評価指標の作成方法。
3. 前記複数の光干渉断層画像を用いて、前記毛穴の立体構造データを生成し、
   該立体構造データに基づいて三次元画像を前記評価指標と共に表示手段に表示する請求項２記載の毛穴評価指標の作成方法。
4. 請求項１から３いずれか１項記載の毛穴評価指標の作成方法を用いて、肌の表面に化粧品を塗布する前後において、それぞれ前記評価指標を求め、
   前記化粧品を塗布する前後の前記評価指標を比較して前記化粧品の性能を評価する性能評価方法。
5. 肌の毛穴の光干渉断層画像を取得する光断層画像取得部と、
   該光断層画像取得部により取得された光干渉断層画像から毛穴の輪郭を抽出する輪郭抽出処理部と、
   前記毛穴の深さ方向において、最もくびれた部分の距離を求める計測処理部とを備えた毛穴評価指標作成システム。
6. 前記光断層画像取得部が、毛穴の、複数の異なる表面位置における互いに平行な断面の光干渉断層画像を取得するものであり、
   該複数の光干渉断層画像のうち、前記最もくびれた部分の距離が最大となる光干渉断層画像を前記毛穴の中心画像として選択し、該中心画像の前記最もくびれた部分の距離を前記毛穴目立ちの評価指標とする評価指標決定部を備えた請求項５記載の毛穴評価指標作成システム。
7. 前記複数の光干渉断層画像から前記毛穴の立体構造データを生成する三次元データ作成処理部と、
   該三次元データ作成処理部で生成された立体構造データに基づく三次元画像を前記評価指標と共に表示する表示部とを備えた請求項６記載の毛穴評指指標作成システム。