JPH0126292B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、皮膚表面の微細な形状を検査して、
皮膚の性状や肌質を判定するための指標となる特
徴情報を抽出する装置に関する。この種の装置
は、皮膚の治療、診断、衛生更には美容等のため
の補助手段として有用である。 皮膚表面には、皮溝と呼ばれる多数の細い溝、
皮溝により画成されたほぼ矩形の皮丘と呼ばれる
小丘、毛孔等から形成される微細な起伏模様（皮
紋）が見られ、その形態は、皮膚の代謝その他の
生理学的機能を反映するものである。したがつ
て、皮膚表面の微細形状を検査してその特徴を適
確に識別することは、治療、診断、美容等にとつ
て不可能な皮膚の性状や肌質を知るための指標を
得ることになり、非常に重要である。 従来、皮膚の表面形状そのものを詳細克明に観
察するための工夫は種々なされている。しかしな
がら、その形状がどのような皮膚の性状ないし肌
質を表わすかの評価、判定は、判定者が前記観察
を通じて、毛孔の大きさ及び個数、皮溝の密度、
太さ、深さ及び方向性、皮丘の大きさ及び形状等
（以下皮紋特徴という。）を判読し、それらの所見
を総合して、主観的かつ経験的に行なうほかなか
つた。 もつとも、皮膚表面の微細形状を数値によつて
表現すること自体は、さほど困難ではない。例え
ば、皮膚レプリカ（適当な材料を押圧して皮膚の
表面形状を写し取つたもの）の表面を表面粗さ計
の触針で走査し、得られた一連の起伏値信号をコ
ンピユータで処理することにより皮膚表面の起伏
状態を表わす適当な数値情報を算出することは、
既に実用化されている（例えば「日本化粧品技術
者会誌」第13巻第２号第44〜49頁参照）。この方
法は、起伏状態の詳細なプロフイルを与えはする
けれども、それにとどまり、皮膚の性状や肌質の
判定の指標となる大局的特徴、例えば、前記皮紋
特徴、あるいはそれに密接に関連する情報は、こ
の方法によつて直接得ることはできない。 また、皮膚表面の写真等を適当な光電変換手段
で走査して得られた情報を、本格的なコンピユー
タと長く複雑なパターン処理プログラムとを駆使
して解析することにより、所望の特徴情報を抽出
することも、不可能ではない。しかしながら、こ
のようなシステムは、大型で高価なものとなり、
結果を得るまでの所要時間も長く、その上、その
操作に相当な専門知識を必要とするから、その設
置場所も使用目的も制約を受け、実用的でない。 本発明は、小型、低価格で、操作も簡単であ
り、しかも、判定者の経験の深浅に左右されるこ
との少ない客観的な判定用指標を、短時間で作成
することができるような皮膚表面形状特徴検出装
置を、提供することを目的とする。 本発明の本質的特徴は、撮影用光源の照射方位
を変化させて得られる複数の像のそれぞれについ
ての所定の明暗度範囲にある部分の面積と、それ
らすべての像の前記部分の論理和の面積とを算出
するように構成された点にある。照射方位が変化
すると、皮膚表面の像の明暗パターンに表面形状
の特徴（例えば皮紋特徴）に応じた変化が生じ
る。前記各像ごとの面積は表面形状の方向性を強
く反映する情報であり、それらの像の論理和の面
積は方向性の影響が除かれた情報である。したが
つて、前記２種の面積の算出という簡単な処理に
よつて基本的な特徴が検出できるのである。 次に実施例について説明する。第１図は本発明
による皮膚表面形状特徴検出装置の一実施例をブ
ロツクダイヤグラムで示すものである。図中、１
は検査すべき皮膚の部分又はそのレプリカを表わ
す。２_x，２_y，２_xは照明用光源であつて、それ
らの照射方位は互いに120゜ずつずらされている
が、単一の光源を被検査体のまわりで回転できる
ようにターレツト等に取付けたものでよく、ま
た、被検査体そのものを回転させるようにしても
よい。更に、光量や俯角なども調節可能にしてお
けば、被検査体の状況や環境に応じて最適照明条
件を選ぶことができるばかりでなく、れらも画像
処理上の可変パラメータとして使用できる。な
お、光フアイバーで光を導くようにすれば、光源
自体は任意の位置に設けることができる。３は光
源２_xないし２_xの点灯を制御するスイツチであつ
て、この実施例では後記情報処理装置７からの信
号により自動的に切替えられるようになつている
が、手動で操作するものであつても差支えない。
４は拡大光学系で、低倍率顕微鏡又は接写レンズ
などを用い、適当な倍率の像が得られるようにす
る。５は光学像を走査して像の各部の明暗の程度
に従つて振幅が変化する電気信号を発生する走
査・変換装置であつて、ビジコンカメラCCDカ
メラなど任意の撮像装置を使用できる。なお、そ
の前段に画像蓄積装置を置けば、被検者の拘束時
間が短縮できる。６はアナログ―デジタル変換装
置であるが、最も単純な場合には単なる閾値回路
であればよく、その場合にはその閾値を手動又は
情報処理装置７からの信号により変更できるよう
にしておくのがよい。なお、必要に応じてサンプ
リング装置を付属させる。鎖線で囲まれたブロツ
ク７は情報処理装置を示し、それは、映像メモリ
８、算術・論理演算ユニツト９、ワーキングメモ
リ１０及び制御ユニツト１１を少なくとも備えて
いる。映像メモリ８は、光源２_x，２_y，２_xに対
応して領域M_x，M_y，M_xに分割されている。算
術・論理演算ユニツト９は、普通のコンピユータ
の演算ユニツトと実質上同じものであつて、デー
タ処理に必要な算術演算及び論理演算を制御ユニ
ツト１１の制御の下に選択的に遂行する。ワーキ
ングメモリ１０は、演算の中間結果と最終結果と
を一時的に記憶する。制御ユニツト１１は、コン
ピユータの分野で周知のプログラム制御式のもの
が適しており、システムの各部に必要な制御信号
を所要時点で供給する。必要に応じて、各種の制
御情報や演算上必要な定数などを記憶するための
メモリを別に設けてもよい。１２ないし１４は出
力装置の数例を示し、１２はCRT表示装置、１
３はドツトプリンタ、１４はフロツピーデイスク
である。 次に動作について、最も単純な場合、すなわ
ち、照射方位のみを変化させ、かつ各画素の明暗
度が所定値より大きいか小さいかにのみ着目して
処理する場合を説明する。この場合、アナログ―
デジタル変換装置６は、前記のように、単なる閾
値回路で充分である。 まず、映像情報入力動作が開始される。スイツ
チ３の動作により光源２_xが点灯され、皮膚又は
皮膚レプリカ１の像は拡大光学系４により適当に
拡大される。走査・変換装置５はこの像を走査し
て、各部の明暗度に比例して振幅が変化する電気
信号を発生する。この信号は、前記のように構成
されたアナログ―デジタル変換装置６により、各
画素ごとにその明るさが所定値以下ならば“１”
でそれを越えれば“０”の値をとる１ビツトの２
値情報に変換され、この２値情報ビツトは、次い
で、映像メモリ８の領域M_xにおける各画素に割
当てられたロケーシヨンに書込まれる。かくて、
領域M_x内には、皮膚表面の明暗像の写像として、
“１”と“０”のパターンが記憶される。すなわ
ち、“０”は光の当たる部分であるから凸部に対
応し、“１”は陰になつた部分であるから凹部に
対応する。全画素の情報の入力が終ると、制御ユ
ニツト１１は制御信号を発生してスイツチ３を切
換え、光源２_xを消灯して代りに２_yを点灯する。
以後は前記と同様にして、光源２_yで照射された
ときの皮膚表面の明暗像に対応する“１”と
“０”のパターンが領域M_yに記憶され、最後に、
前記と同様にして、光源２_xで照射されたときの
皮膚表面の明暗像に対応する“１”と“０”のパ
ターンが領域M_xに記憶される。 次に解析処理動作に移り、まず、領域M_xの内
容を順次読出して、算術・論理演算ユニツト９に
より、“１”の個数を計数する。この計数値は、
光源２_xで照射されたときの像における所定値以
下の明暗度の部分の面積であり、原理上はこの値
をそのまま以後の処理に利用してもよいが、この
実施例では、便宜上、この値を全画素数で除算
し、その商をワーキングメモリ１０の所定のロケ
ーシヨン（ｘ）に格納する。この値は、光源２_x
で照射されたときの像における所定値以下の明暗
度の部分（陰になつた部分）の面積率であるか
ら、観点を変えれば、凹部のうちで光源２_xの照
射方位と直交する方向の成分の割合を表わすもの
と考えられる。この値を「ｘ方向占有率」と呼ぶ
ことにする。 次いで、前記と同様にして、ｙ方向占有率を算
出して、ロケーシヨン（ｙ）に格納し、続いて、
ｘ方向占有率を算出して、ロケーシヨン（ｘ）に
格納する。 他の指標を作成するため、次の処理として、領
域M_x，M_y，M_xのそれぞれから同一画素に対応
するビツトを読出し、それらのうちで少なくとも
１個が“１”である場合に計数値に１を加えると
いう処理を、全画素に対して繰返して、その最終
計数値を全画素数で除した商をワーキングメモリ
１０の他の所定のロケーシヨン（ｎ）に格納す
る。この値は、各照射方位における陰の部分のい
わば論理和の面積率であるから、全凹部の正味の
面積率である。これを「正味占有率」と呼ぶ。 以上で映像データから直接抽出すべき基本デー
タが得られたから、後は、これら基本データを加
工して利用に便利な諸データを誘導する。例え
ば、まず、ｘ，ｙ，ｘの各方向占有率をそれらの
総和で除した商として、各方向占有率相互間の比
率を得る。また、各方向占有率の総和から前記正
味占有率を引いた値は、少なくとも二つの照射方
位に対して共通に陰になつた部分の面積率であ
る。ただし、三つの照射方位に対してすべて陰に
なつた部分は重複して計上されている。これを
「共有度」と呼ぶことにする。更に、各方向占有
率の均一度ないしは相違度を表わす量として、各
方向占有率の標準偏差を算出するのも有用であ
る。これら数値の算出のための制御手順は当業者
には自明であるから、その詳細な説明は省略す
る。 以上のようにして得られた映像データ及び数値
データは、メモリ８及びワーキングメモリ１０か
ら、必要に応じて適当な出力装置、例えばCRT
表示装置１２、ドツトプリンタ１３、フロツピー
デイスク１４などに出力する。CRT表示装置が
カラー表示式である場合には、例えば、領域M_x
からの出力でブルー、M_yからの出力でレツド、
M_xからの出力でグリーンの各輝度信号を変調す
ることにより、異なる照射方位における陰の部分
とそれらの重複部分とが色別けされて表示される
ので便利である。 次に、以上のようにして得られた諸データと皮
膚表面の形状の特徴、ひいては皮膚の性状との関
連性を、次の表に示すいくつかのサンプルについ
ての実測値と対比しつつ説明する。

【表】 サンプルNo.１は毛孔が大きく、皮紋が鮮明なも
の、No.２は毛孔が小さく、皮紋が細かくて鮮明な
もの、No.３は毛孔が非常に少なく、皮紋が消失し
ているもの、No.４は毛孔がほとんどなく、皮紋は
平板でかつ一方向に流れているものである。 前にも述べたように、ｘ，ｙ，ｘの各方向占有
率は、それぞれの照射方位と直交する方向の凹部
の成分を表わしている。したがつて、これらの占
有率が互に同一に近い（標準偏差が小さい）ほ
ど、皮溝が縦横に走つていることを示し（サンブ
ルNo.１及び３）、逆に、これらの差が大きい（標
準偏差が大きい）ことは皮溝（皮紋）が一方向に
流れていることを示す（サンプルNo.４）。正味占
有率は毛孔と皮溝の総面積を表わすが、これは、
毛孔と皮溝の深さを示す指標として利用すること
もできる。また、共有度は、一応、少くとも二方
向から見て陰になる部分の広さを表わし、したが
つて、丸い凹部である毛孔及び皮溝相互の交差部
の広さを表わすが、前者の方が後者よりも圧倒的
に大きいと考えられ、しかも、前記のように、三
方向から見ていずれも陰になる部分が重複計上さ
れて強調されているので、共有度は毛孔の大小を
示す指標となりうる。すなわち、この値が大きけ
れば毛孔が大きく（サンプルNo.１）、小さければ
毛孔が小さいかあるいは極端な場合消失している
（サンプルNo.３及び４）と判定してよい。 以上の処理に加えて、アナログ―デジタル変換
装置の閾値を種々変えて得られるそれぞれの映像
データに対しても以上と同様な処理を行ない、そ
の結果を加味すれば、より適確妥当な特徴情報を
得ることもできるし、中間の明暗度の部分の面積
率も、異なる閾値における面積率の差として容易
に求まる。また、アナログ―デジタル変換装置に
多ビツト多レベルのものを用いてもよいことはい
うまでもない。その場合には、前記の閾値を変化
させて行なう処理や中間明暗度部分の処理を情報
処理装置７の内部処理として行なうことができる
ので、所要時間の短縮ができ、また、処理内容の
多様性や融通性も増すという利点もある。 また、情報処理装置７に市販の小型コンピユー
タ、例えばいわゆるマイクロコンピユータを用い
れば、特別なハードウエアを作製する困難がない
上に、コンピユータとしての多彩なデーータ処理
能力を活用して、更に複雑精密な解析、識別が可
能となり、更に、他の測定器からの入力（皮膚面
の電気抵抗、酸性度等）、問診データ、視察デー
タなども入力して、それらの総合により最終診断
を直接出力することも可能である。なお、マイク
ロコンピユータ等を用いる場合には、アナログ―
デジタル変換装置の出力を編集してコンピユータ
の語長と等しいビツト数の転送単位を形成するた
めのバツフア手段を付加すれば効果的である。 前記のように、本発明の装置は、小型、低価格
で操作も簡単であり、客観的な指標情報を誰でも
短時間で得ることができるものであるから、小規
模な医院や、薬局、化粧品店等の店頭において手
軽に使用するのに好適である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例のブロツクダイヤグラ
ムである。 １は皮膚又は皮膚レプリカ、２_x〜２_xは照明用
光源、３はスイツチ、４は拡大光学系、５は走
査・変換装置、６はアナログ―デジタル変換装
置、８は映像データ用メモリ、９は算術・論理演
算ユニツト、１０はワーキングメモリ、１１は制
御ユニツト、１２〜１４は出力装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 皮膚又は皮膚レプリカの表面を照明するため
   の照明装置、前記照明装置の照射条件中少なくと
   も照射方位を変更するための手段、前記照明装置
   で照明された皮膚又は皮膚レプリカの表面の明暗
   像を表わす一群のデジタル信号を発生する装置、
   及び複数の相異なる照射方位からの照明の下で得
   られたそれぞれの群の前記デジタル信号を各照射
   方位に対応して割当てられたそれぞれの領域に記
   憶する記憶手段と、前記領域のそれぞれに記憶さ
   れた各群のデジタル信号を用いて少なくともそれ
   ぞれの照射方位に対する像中所定の明暗度範囲に
   ある部分の面積及びすべての像の前記部分の論理
   和の面積を算出する演算手段とを含む情報処理装
   置を有する皮膚表面形状特徴検出装置。