JPH0755447A - 肌の表面状態の解析システム - Google Patents
肌の表面状態の解析システムInfo
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- JPH0755447A JPH0755447A JP5161871A JP16187193A JPH0755447A JP H0755447 A JPH0755447 A JP H0755447A JP 5161871 A JP5161871 A JP 5161871A JP 16187193 A JP16187193 A JP 16187193A JP H0755447 A JPH0755447 A JP H0755447A
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Abstract
の表面状態を解析するシステムに関し、肌の表面に存在
する毛穴の大きさ(面積)を測定し、評価することの可
能な肌の表面状態の解析システムを提供することを目的
とする。 【構成】 肌の表面を撮影した画像を平滑化し(ステッ
プa,b)、平滑化前の画像を減算し(ステップc)、
ログ変換を施した後(ステップd)、輝度を反転して
(ステップe)、自動2値化を行ない(ステップf)、
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。
Description
像解析の手法により肌の表面状態を解析するシステムに
関する。
塗るファンデーションには様々なタイプがあり、肌の性
質、状態に応じて適切な選択をすることが望ましい。こ
の場合に重要な要素の1つに毛穴の大きさがある。すな
わち、毛穴のサイズが大きい肌の場合にはいわゆる“毛
穴おち”を生じやすく、そうなると毛穴に顔料がつまっ
てしまって仕上りが悪くなるので、ファンデーションと
してはパウダリータイプよりもリキッドタイプが適す
る。また、しみ・そばかすの濃さも重要な要素であり、
濃い場合にはカバー力の強いファンデーションが適す
る。したがって、これらの要素を客観的に評価すること
ができる装置が開発されれば、化粧品のユーザの肌の状
態及びそれに適した化粧品を適確に示すことができ、販
売の促進につながる。
要な目的は、肌の表面に存在する毛穴の大きさ(面積)
を測定し、評価することの可能な肌の表面状態の解析シ
ステムを提供することにある。本発明の他の目的は、毛
穴の大きさとともに色素の濃さの客観的な指標が得ら
れ、それらを総合した形で出力することのできる肌の表
面状態の解析システムを提供することにある。
解析システムは、肌の表面を撮影した画像を出力する撮
像手段と、該撮像手段が出力する画像を構成する各画素
の輝度レベルを2次元的に平滑化する平滑化手段と、該
平滑化した画像を構成する各画素の輝度レベルと平滑化
前の画像の対応する画素の輝度レベルとの差を計算して
差分画像を出力する差分計算手段と、該差分画像を2値
化することによって毛穴の画像を得る第1の2値化手段
とを具備することを特徴とするものである。
化手段が出力する毛穴の画像から毛穴の面積を算出して
第1の指標とする毛穴面積算出手段と、前記撮像手段が
出力する画像を構成する各画素を、高い輝度レベルを有
する画素の第1の集合と低い輝度レベルを有する画素の
第2の集合とに分割する第2の2値化手段と、該第1及
び第2の集合のそれぞれに属する画素の輝度レベルの平
均値を算出し、両者の差を算出して第2の指標とする濃
さ算出手段と、前記毛穴面積算出手段が算出した第1の
指標を一方の軸とし、該濃さ算出手段が算出した第2の
指標を他方の軸として2次元平面上にプロットしたもの
を出力する出力手段とをさらに具備することが好適であ
る。
淡と比べてサイズが小さいので、平滑化により除くこと
ができる。したがって平滑化の前後の画像の差分を2値
化することによって毛穴の2値画像が得られる。さら
に、この2値画像から毛穴の面積を算出して毛穴の状態
を表わす指標とし、しみ・そばかすの領域の画素の輝度
レベルの平均値とその他の領域の平均値の差を算出して
しみ・そばかすの濃さを表わす指標とし、両者から肌の
表面状態を2次元平面状にプロットすることによって、
ファンデーションの最適な選択が容易になる。
るには、画像の2値化が必要とされる。この場合撮像時
に生じるシェーディングを極力防止しないと、ソフト処
理で苦労する。そこで、シェーディングの発生が少なく
なるように、閃光放電管、ミラーの大きさとその形、さ
らにその空間配置のありようを、試作とテストを繰り返
しながら決定した。結果として、ほぼシェーディングが
生じない、かつまた、紫外領域の照明光を確保する防爆
型石英ガラス製リング状閃光放電管(発光量の粗調整
は、色温度変化が小さいコンデンサー容量の変化で、微
調整は、電圧変化で、任意に調整できるように設計され
ている)を内蔵するエレクトロニックフラッシュを新た
に製作するとともに、3板式CCDカメラ(東芝製・I
K−T30Cを母体に仕様変更したもの)と1体化した
撮像用トリスペクトラルカメラを新規に開発した。カメ
ラ本体の光学系を図1に示す。
なしている。その背後にはリフレクタ12が配置され
る。リフレクタ12も同様に全体としてリング状をなし
ており、その鏡面は閃光放電管10からの光を面14に
むらなく投光するように設計されている。閃光放電管1
0の前方にはやはりリング状のデフューザ16が配置さ
れる。デフューザ16は波長350〜750nmの光を拡
散透過させる。デフューザ16は波長350〜750nm
の光を透過させる2枚のリング状クリアフィルタ18で
挟まれて固定される。クリアフィルタ18は放電管10
が破損したときにガラス片が飛散しないためのプロテク
タの役も果たす。フード20が設けられ、リフレクタ1
2とともに光源10からの光が直接後方へ入射しないよ
うにしている。デフューザ16とクリアフィルタ18は
フード20に固定される。デフューザ16の前方の導光
空間22は徐々に断面が狭くなっており、その導光空間
22を定める内壁24には面14にむらなくフラッシュ
光を当てるために硫酸バリウム塗装されている。内壁2
4は凹面をなしている。リング状放電管10の後方のリ
ングの中心軸上には魚眼レンズ26が配置され、その後
方にCCDカメラ28が配置される。
電させると、その光及びリフレクタ12の反射光はデフ
ューザ16で拡散され、皮膚の表面をむらなく照明す
る。照明された皮膚表面の像を魚眼レンズ26によりC
CDカメラ28内のCCD素子上に結像させることによ
り、シェーディングのない皮膚表面の画像の信号が得ら
れる。
正時にはそれに設けられたピン32と装置の筐体に設け
られた穴34とのはめ合いにより、装置に固定される。
キャリブレーション用キャップ30の内壁には標準灰色
サンプルとしてのタイル36がはめ込まれており、キャ
ップ30を装置に装着したときタイル36の面が面14
に一致する。
ョン用キャップ30を装着した状態で得られるタイル3
6の像の輝度値を用いて校正することにより、しみ、そ
ばかす等の色の濃さの数値による評価が可能になる。図
2は図1のCCDカメラ28の詳細な構成を表わす断面
図である。魚眼レンズ26からの光はIRカットフィル
タ40及びローパスフィルタ42を経てプリズム44へ
入射される。プリズム44の一面にはダイクロイックミ
ラー46が施されており、この面で波長400nm近傍の
光成分が反射されて分離されるように角度が設定されて
いる。ダイクロイックミラー46で反射されなかった光
成分はさらにプリズム48に入射する。プリズム48の
一面にもダイクロイックミラー50が施されており、こ
の面で波長700nm近傍の光成分が反射されて分離され
るように角度が設定されている。ダイクロイックミラー
50で反射されなかった光成分はプリズム52を経て主
波長550nm、半値幅±10nmのバンドパスフィルタ5
4を通過してCCD素子56上に結像する。ダイクロイ
ックミラー46で反射された光成分はプリズム44の他
の面でさらに反射され、主波長400nm、半値幅±10
nmのバンドパスフィルタ58を通過してCCD素子60
上に結像する。ダイクロイックミラー50で反射された
光はプリズム48の他の面でさらに反射され、主波長7
00nm、半値幅±10nmのバンドパスフィルタ62を通
過してCCD素子64上に結像する。
を放電させると、CCD素子56,60,64上にそれ
ぞれ550nm(可視領域の中央)、400nm(紫外領域
の近傍)、及び700nm(赤外領域の近傍)における画
像に対応する電気信号がシェーディングを生じることな
く得られる。図3は各バンドパスフィルタ54,58,
62の通過特性を表わす。図3から明らかなように、本
発明において使用されるトリスペクトラルカメラには、
通常の3板式カメラと異なり、400nm,550nm,7
00nmを主波長とし、半値幅±10nmのバンドパスフィ
ルタが使用されており、帯域の狭い3つの波長帯域にお
ける画像(以下、それぞれ近紫外画像、可視画像、及び
近赤外画像と呼ぶこととする)が同時に得られる。な
お、本発明に関する限り、解析は可視画像のみについて
行なわれる。
テムには、前述のトリスペクトラルカメラ70からの画
像信号のレベルを波長別に変換する波長別レベルコント
ローラ71(後に詳述)と、その出力をアナログ/デジ
タル変換してメモリに一旦格納する画像メモリ72と、
画像メモリ72に格納されたデータを適宜読み出して各
種の解析処理を行なうコンピュータ74が具備されてい
る。コンピュータ74にはオペレータからの指示を入力
するためのキーボード76と、解析結果の出力のための
モニタ78とそのハードコピーを出力するためのビデオ
プリンタ80と、画像データ及び解析結果等を格納する
ための光磁気ディスク82が接続されている。
画像とも各8ビットでデジタル化され、メモリに記録さ
れる。本システムを使って同一対象の画像を長期にわた
って継時撮像する場合に発生する、管理し得ない変動に
よる画像入力データのバラツキを補正し、継時比較にた
えうる定量的な画像データが常に得られるようにすると
いう目的と、波長によってきまる肌色の分光反射率の存
在範囲内に8ビットを割り振り、検出力をあげることを
狙いとして、以下のようを操作を行う。
本人女性826人(16才〜59才)を対象にした肌色
(頬)測定結果から得られた400nm,550nm,70
0nmにおける分光反射率の平均値と標準偏差は、次に示
す通りである。 波長 反射率の平均値 標準偏差(σ) 400nm 16.0% 2.9 550nm 29.9% 3.5 700nm 59.4% 2.4 従って、400nmでは、25%(平均値+3σ)以上の
反射率を持つ測定対象はほとんどないので、0%〜25
%に対して8ビットを割り当てることとした。この場
合、反射率と出力される輝度とに線形関係があるとする
と1輝度は、反射率に直すと0.10%に相当し、きわ
めて高い分解能が得られることになる。
方でビットを割り当てることとした。この割り当てのた
めの装置として、400nm,550nm,700nmにおけ
る撮像対象の反射率に対応する入力電圧を、上記したビ
ット割りに対応した出力電圧に変換する波長別レベルコ
ントローラを新規に設計・製作した。濃いしみ・そばか
すといっても反射率が0%ということはないわけで、下
限の切り上げが考えられるが、ここでは特に配慮しな
い。上記した波長別レベルコントローラ71(図4)を
介在させることによって得られた入出力条件における撮
像対象の反射率と本システムにおける出力輝度との関係
を、無光沢の灰色塗装紙(村上色彩技術研究所に作製を
依頼)を対象にして測定した。無光沢灰色塗装紙の反射
率は、日立カラーアナライザー607で測定した。図
5、図6、図7に得られた結果を示す。
係は、右上りの関係を示しているが、完全な直線関係で
はない。また、反射率が小さいところでは、線形性がよ
りわるくなる。前記したように、濃いしみ・そばかすと
いっても反射率が0%ということはないこと、低反射率
領域でのCCDカメラの感度がわるいこと、さらには、
多数の校正用灰色サンプルを用意して非線形の輝度校正
を行うのは、実用的でないことから、なるべく少数の校
正用灰色サンプルを用い、線形関係を仮定して校正を行
うこととした。この校正方法は画像入力データの定量的
継時比較のための校正という目的に対して必要十分な操
作であると考えられる。
ルは、劣化の心配がなく、汚れてもふき取り可能なもの
ということで、“EVER−COLORS”(米田硝子工芸製、測
光・測色用常用反射標準板)に#3000の金剛砂をか
け、無光沢面としたものを作製し、使用することにし
た。最終的に選定した“EVER−COLORS”は、GRAY No.1
000,GRAY No.3000,GRAY No.6000である。
近紫外画像と可視画像の校正値を求めるために、GRAY N
o.1000とGRAY No.3000を用い、近赤外画像の校
正値を求めるためには、GRAY No.1000とGRAY No.6
000を用いた。
的条件の再現の確保を狙いとして、図8に示したような
校正用標準板セット(上記した校正用“EVER−COLORS”
を3組、各2枚づつ、計6枚セットしたもの)を製作し
た。2枚1組とし、図8のように配置したのは、“EVER
−COLORS”の工作・加工上の制限で、広い面積の切り出
しが不可能であること、従って、なるべく広い面積を対
象にして、撮像領域内に存在するかもしれない照度むら
に対応しようとすると2枚とせざるをえないことによ
る。
にピン32をガイドにして装着し、シャッターを1度押
すだけで自動的に校正が行えるようにした。校正は、図
8に実線で示した各ウィンドウ(50×100画素、ま
たは、100×50画素)内の平均輝度を計算すること
で得られた値を、その時点のシステムの状態を示す値と
することで実行される。
立カラーアナライザー607)と前述した波長別レベル
コントローラをかいして設定した輝度値を表1に示す。
して以下に示す。表1に示したようにGRAY No.1000
の近紫外画像における輝度が、38、分光光度計で求め
た400nmの分光反射率が、7.4%であり、GRAY No.
3000の輝度が、240、分光反射率が27.0%で
あるときを基準状態とすると、基準状態における分光反
射率Xと輝度Yとの関係は
000の輝度が40であり、GRAY No.3000の輝度が
250であったとする。この場合、分光反射率Xと輝度
の測定値Y1との関係は
Xを消去すればYとY1 の関係が得られ、これによっ
て、校正前の輝度値Y1 から基準状態における輝度の校
正値Yが計算される。以上の手続きで、校正対象画素の
輝度0〜255について、対応する校正値を求めてお
き、これを校正用テーブルとして参照することで、すべ
ての画素について、校正を行う。可視画像、近赤外画像
についても、同じ方法で校正している。
化できるか否か知るために92年6月に143人から採
取した(n=143)原画像中の可視画像から切り出し
た192×192画素内の最低輝度、自動2値化の輝度
と最高輝度の頻度分布を求めてみた。
れ、同一のしきい値を採用できないことがわかった。そ
こで、個々の画像ごとに2値化することにした。2値化
の方法については、いくつかの提案があるが、与えられ
た濃度の分布の中で最も良い分離度で2分する値をスラ
イスレベルとする大津が提案している方法(大津展之、
電子通信学会誌、63,4,349(1980))で、
処理したところ、すべての採取画像において、やや高め
の輝度で2値化されることがわかった。即ち、しみ・そ
ばかすの面積が大きく抽出された。
よって求めた2値化のためのしきい値から、どのくらい
しきい値を下げたところで2値化すれば、肉眼で認識で
きるしみ・そばかすと形態上よく似た2値画像が得られ
るかしらべ、しきい値をきめた。後述するように、しみ
・そばかすの濃度は、可視画像が持つ輝度データを用い
て数値化している。可視画像における最適2値化レベル
は、以下のようにして決定した。
3)を、次の8ツの条件で2値化した。 自動2値化 (自動2値化
値−3)で2値化 (自動2値化値−6)で2値化 (自動2値化
値−8)で2値化 (自動2値化値−9)で2値化 (自動2値化
値−10)で2値化 (自動2値化値−11)で2値化 (自動2値化
値−12)で2値化 次いで、それぞれの2値画像のハードコピーをビデオプ
リンタをつかって、出力し、どの条件で処理した画像
が、肉眼で色素沈着していると感じる領域を最も忠実に
抽出しているか、設定者(3名)に評価させた。
%)については、の条件で処理した画像が、最適であ
ると評価された。また、14例は、減数が−6より小さ
い条件、12例は、大きい条件で処理した画像が2値画
像として最適と評価された。この結果から可視画像につ
いては、(自動2値化のためのしきい値−6)を2値化
のためのスライスレベルとした。
の一例を示す。図9に示すように、“大津の方法による
自動2値化値−6”の閾値が決定されたら、その値より
も輝度値の高い画素の集合(地肌部分に相当)と低い画
素の集合(色素沈着部分に相当)のそれぞれについて輝
度の平均値を算出し、それらの差を色素沈着部の濃さの
指標とする。
度差が大きいとそのしみは目立つ(すなわち濃いと感じ
る)し、差が小さいと目立たない(すなわち淡いと感じ
る)という考え方にもとづき、指標化したものである。毛穴の大きさの評価 図10に毛穴の状態の評価の処理の手順をフローチャー
トにより示す。画像データを画像メモリ72(図4)か
ら入力し(ステップa)、8近傍型平滑化フィルタ(1
1×11)を2回実行して平滑化する(ステップb)。
8近傍型平滑化フィルタとは着目する画素を中心とする
正方形の領域内の画素の輝度を単純平均してその画素の
輝度とするものであり、本実施例では11×11の正方
形についてこれを行なった。なお11画素は、撮像対象
物において1.14mmに相当する。次に、平滑化処理後
の各画素の輝度から平滑化前の対応する画素の輝度を引
き算し、差分画像を得る(ステップc)。差分画像にお
いては、毛穴に対応する画素の輝度が正の小さい値で残
り、それ以外は輝度がほぼ0となる。この差分画像は変
化範囲が狭いのでログ変換をかけて輝度0〜255の範
囲で広く分布するようにする(ステップd)。この画像
は毛穴の位置が明るく背景が暗い画面であるので、見易
くするために輝度を反転する処理を行なっている(ステ
ップe)が、本質的にはこの処理は不要である。次に反
転した画面について自動2値化処理を行なう(ステップ
f)。ここでも、前述と同様に、大津の方法で得られた
2値画像はやや毛穴を大きく表現しすぎる傾向がみられ
たので、(自動2値化値−60)により2値化を行な
う。最後に毛穴と判定された画素について総画素数を算
出し(ステップg)、毛穴の状態を表わす指標とする。
毛穴の総面積を0〜4000のスケールでとり、縦軸に
は地肌部分の濃さの平均値と色素沈着部分の濃さの平均
値との差を0〜255のスケールでとって、両者の交点
に「○」印で表示している。なお、上記の数値“400
0”は約400採取したデータの中から肉眼判定で最も
毛穴の目立つものを選び出して算出した指標から決定し
た最大値である。
「毛穴の様子」の2つを軸とした平面上に被験者の肌が
位置づけられるので、肌がどのような状態にあるのか、
さらにはどのようなお手入れの方向が考えられるかを示
唆するための参考とすることができる。
肌の毛穴の状態及び色素沈着の状態を自動的に評価する
ことのできるシステムが提供される。
メラの断面図である。
の詳細な断面図である。
る。
すブロック図である。
輝度の関係を表わす図である。
輝度の関係を表わす図である。
輝度の関係を表わす図である。
ムの一例を表わす図である。
ートである。
す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 肌の表面を撮影した画像を出力する撮像
手段と、 該撮像手段が出力する画像を構成する各画素の輝度レベ
ルを2次元的に平滑化する平滑化手段と、 該平滑化した画像を構成する各画素の輝度レベルと平滑
化前の画像の対応する画素の輝度レベルとの差を計算し
て差分画像を出力する差分計算手段と、 該差分画像を2値化することによって毛穴の画像を得る
第1の2値化手段とを具備することを特徴とする肌の表
面状態の解析システム。 - 【請求項2】 前記減算手段が出力する差分画像を構成
する各画素の輝度レベルに対数変換を施して前記第1の
2値化手段へ差分画像として供給する対数変換手段をさ
らに具備する請求項1記載のシステム。 - 【請求項3】 前記第1の2値化手段が出力する毛穴の
画像から毛穴の面積を算出して第1の指標とする毛穴面
積算出手段と、 前記撮像手段が出力する画像を構成する各画素を、高い
輝度レベルを有する画素の第1の集合と低い輝度レベル
を有する画素の第2の集合とに分割する第2の2値化手
段と、 該第1及び第2の集合のそれぞれに属する画素の輝度レ
ベルの平均値を算出し、両者の差を算出して第2の指標
とする濃さ算出手段と、 前記毛穴面積算出手段が算出した第1の指標を一方の軸
とし、該濃さ算出手段が算出した第2の指標を他方の軸
として2次元平面上にプロットしたものを出力する出力
手段とをさらに具備する請求項1または2記載のシステ
ム。
Priority Applications (1)
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JP16187193A JP3219550B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 肌の表面状態の解析システム |
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JP3219550B2 JP3219550B2 (ja) | 2001-10-15 |
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ID=15743560
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