KR101710152B1

KR101710152B1 - 피부 구조 측정 장치

Info

Publication number: KR101710152B1
Application number: KR1020100070850A
Authority: KR
Inventors: 한지연; 남개원; 김명준
Original assignee: (주)아모레퍼시픽
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2017-02-28
Also published as: KR20120009877A

Abstract

피부 구조 측정 장치는, 측정 대상 피부에 대해 서로 상이한 방향에 배열되며, 피부에 순차적으로 광을 조사하도록 구성된 복수 개의 광원; 및 피부를 촬영하여 상기 복수 개의 광원 각각에 대응되는 복수 개의 이미지를 생성하는 촬영부를 포함할 수 있다. 상기 피부 구조 측정 장치를 이용하면, 피부에 존재하는 주름이나 모공 등과 같은 미세 구조에 대응되는 노말 맵을 생성하고, 생성된 노말 맵을 이미지로 표시할 수 있다. 이와 같이 생성된 이미지를 통하여 특정 화장품 제품 사용 전후의 피부 구조 개선 효과 등을 알기 쉽게 가시적으로 확인할 수 있다.

Description

피부 구조 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING SKIN STRUCTURE}

실시예들은 피부 구조 측정 장치에 관한 것이다.

피부에 존재하는 주름 또는 모공 등과 같은 미세 구조를 측정하거나 이를 컴퓨터상의 이미지로 재현하는 기술은 다양한 이미징 시스템(imaging system)에 있어서 중요한 기능으로 여겨져 왔다. 특히 최근에는 전하결합소자(Charge Coupled Device; CCD)가 구비된 이동 장치, 미용 진단 시스템 및 원격 의료 등의 발달과 더불어, 피부의 미세 구조를 정확하게 측정하는 기술은 화상 통신, 피부에 적합한 화장품의 선택 또는 의료 진단 등에 대한 활용도가 증가하고 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 광원의 위치를 변화시켜가면서 피험자의 피부를 촬영하고, 촬영된 이미지를 이용하여 피부에 존재하는 주름 또는 모공 등의 미세 구조에 대한 정보를 얻을 수 있으며 이를 이미지로 나타낼 수 있는 피부 구조 측정 장치를 제공할 수 있다.

일 실시예에 따른 피부 구조 측정 장치는, 측정 대상 피부에 대해 서로 상이한 방향에 배열되며, 피부에 순차적으로 광을 조사하도록 구성된 복수 개의 광원; 및 피부를 촬영하여 상기 복수 개의 광원 각각에 대응되는 복수 개의 이미지를 생성하는 촬영부를 포함할 수 있다.

상기 피부 구조 측정 장치는, 피부의 위치를 고정하도록 구성된 고정부를 더 포함할 수도 있다.

상기 피부 구조 측정 장치는, 상기 촬영부 및 상기 복수 개의 광원을 지지하며, 피부에 대해 이동 가능하도록 구성된 지지부를 더 포함할 수도 있다.

상기 피부 구조 측정 장치는, 상기 복수 개의 이미지를 이용하여 피부의 구조 정보를 산출하는 분석부를 더 포함할 수도 있다.

상기 분석부는, 상기 복수 개의 이미지의 밝기를 이용하여 피부의 법선 정보에 대응되는 제1 노말 맵을 생성하는 법선 산출부를 포함할 수 있다.

상기 분석부는, 상기 제1 노말 맵을 이용하여 피부의 미세 구조 정보에 대응되는 제2 노말 맵을 생성하는 미세 구조 산출부를 더 포함할 수도 있다.

상기 분석부는, 상기 제2 노말 맵을 이용하여 피부의 주름 성분 정보에 대응되는 스칼라 맵을 생성하는 주름 성분 산출부를 더 포함할 수도 있다.

상기 분석부는, 상기 제1 노말 맵으로부터 피부 탄력 정보를 산출하는 탄력도 산출부를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 피부 구조 측정 장치를 이용하면, 광원의 위치를 변화시켜가면서 촬영한 피부 이미지로부터 피부에 존재하는 주름이나 모공 등과 같은 미세 구조에 대응되는 노말 맵(normal map)을 생성하고, 생성된 노말 맵을 이미지로 표시할 수 있다. 이와 같이 생성된 이미지를 통하여 특정 화장품 제품 사용 전후의 피부 구조 개선 효과 등을 알기 쉽게 가시적으로 확인할 수 있다.

도 1a 내지 1f는 일 실시예에 따른 피부 구조 측정 장치를 나타내는 도면들이다.
도 2a 및 2b는 피험자의 위치를 고정하기 위하여 사용될 수 있는 고정부를 나타내는 도면들이다.
도 3a 내지 3c는 일 실시예에 따른 피부 구조 측정 장치에 의해 피험자의 피부를 촬영한 이미지를 나타내는 사진이다.
도 4는 일 실시예에 따른 피부 구조 측정 장치에서 분석부를 나타내는 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 피부 구조 측정 장치에서 제1 노말 맵의 생성 과정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6a 및 6b는 일 실시예에 따른 피부 구조 측정 장치에 의해 생성된 제1 노말 맵에 대응되는 이미지이다.
도 7은 일 실시예에 따른 피부 구조 측정 장치에 따라 제1 노말 맵으로부터 산출된 저주파수 맵에 대응되는 이미지이다.
도 8a 및 8b는 일 실시예에 따른 피부 구조 측정 장치에 따라 제1 노말 맵으로부터 생성된 제2 노말 맵에 대응되는 이미지이다.
도 9는 일 실시예에 따른 피부 구조 측정 장치에 따라 제2 노말 맵으로부터 생성된 스칼라 맵에 대응되는 이미지이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.

도 1a 내지 1f는 일 실시예에 따른 피부 구조 측정 장치를 나타내는 도면들이다. 도 1a는 상기 장치의 사시도이며, 도 1b 및 1c는 각각 상기 장치의 좌측면도 및 우측면도이다. 또한 도 1d는 상기 장치의 평면도이며, 도 1e 및 1f는 각각 상기 장치의 정면도 및 배면도이다.

도 1a 내지 1f를 참조하면, 일 실시예에 따른 피부 구조 측정 장치는 복수 개의 광원(10) 및 촬영부(20)를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서 피부 구조 측정 장치에는 광원(10) 및 촬영부(20)를 지지하기 위한 지지부(40)가 더 포함될 수도 있다.

복수 개의 광원(10)은 피험자의 피부에 광을 조사하기 위한 장치이다. 일 실시예에서, 각각의 광원(10)은 카메라 등에 주로 사용되는 플래시(flash) 장치일 수 있다. 일 실시예에서, 광원(10)은 메탈할라이드(metal halide) 램프일 수 있다. 메탈할라이드 램프는 태양광에 가까운 색상을 가지며, 크기가 작아 점광원에 가까운 효과를 가질 수 있다. 메탈할라이드 램프를 광원(10)으로 이용함으로써, 암실이 아닌 일반 환경에서도 용이하게 피부 이미지를 촬영할 수 있다. 따라서, 화장품 제품의 판매처등에서 상기 피부 구조 측정 장치를 이용하여 소비자들의 피부 이미지를 촬영함으로써 제품의 효능 등을 확인하도록 할 수 있는 이점이 있다.

그러나 이는 예시적인 것으로서, 광원(10)은 메탈할라이드 램프 외에 발광 다이오드(Light Emitting Diode) 또는 다른 상이한 광 조사 수단일 수도 있다. 또한, 광원(10)과 함께 반사판(미도시) 및/또는 편광 필터(미도시) 등이 함께 사용될 수도 있다.

복수 개의 광원(10)은 서로 상이한 방향으로부터 피부에 광을 조사하도록 배열될 수 있다. 또한, 복수 개의 광원(10)은 피험자를 중심으로 대칭적으로 또는 비대칭적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 1a 내지 1f에서는 12개의 광원(10)이 피험자의 위치를 중심으로 하는 반구 형상으로 배열되었다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 복수 개의 광원(10)은 반드시 반구 형상으로 배열되어야 하는 것은 아니며, 피험자를 완전히 둘러싸는 구 형상으로 배열되거나 또는 다른 상이한 배열 형태에 따라 배열될 수도 있다. 또한, 광원(10)의 개수, 광원(10) 사이의 거리, 및 광원(10)과 피험자 사이의 거리 역시 도면에 도시된 것과 상이할 수 있다.

촬영부(20)는 피험자의 정면에 위치하여 복수 개의 광원(10)에 의해 광이 조사되는 상태에서 피험자의 피부 이미지를 촬영하도록 구성될 수 있다. 이때 복수 개의 광원(10)은 순차적으로 광을 조사할 수 있으며, 촬영부(20)는 각각의 광원(10)과 동기화되어 각각의 광원(10)에 의해서 광이 조사되는 상태에서 이미지를 촬영하도록 구성될 수 있다. 결과적으로 촬영부(20)에서는 복수 개의 이미지가 생성되며, 각 이미지는 상이한 광원(10)에 의하여 광이 조사된 상태의 피부를 나타낸다. 즉, 광 조사 방향이 서로 상이한 복수 개의 피부 이미지를 얻을 수 있다.

일 실시예에서, 광원(10) 및 촬영부(20)는 이동 가능한 지지부(40)에 고정될 수도 있다. 예를 들어, 지지부(40)는 바퀴가 달려있는 구조물일 수 있으며, 바퀴를 이용하여 지지부(40)를 움직임으로써 피험자에 대한 광원(10) 및 촬영부(20)의 위치를 변경할 수 있다.

한편, 피부 구조를 측정하기 위해서는 동일한 위치를 촬영한 복수 개의 이미지가 필요하다. 따라서, 일 실시예에서, 피부 구조 측정 장치는 피험자의 위치를 고정하기 위하여 별도의 고정부를 더 포함할 수도 있다. 도 2a는 이와 같은 고정부(30)를 나타내는 사시도이며, 도 2b는 도 2a의 고정부(30)의 정면도이다.

도 2a 및 2b를 참조하면, 고정부(30)를 이용하여 피부를 촬영하고자 하는 피험자의 신체 일부(예컨대, 피험자의 머리 부분)를 고정할 수 있다. 예를 들어, 피험자가 자신의 턱을 고정부(30)위에 올려둔 상태에서 피험자의 얼굴 피부를 촬영할 수 있다. 그러나 도 2a 및 2b에 도시된 고정부(30)의 형태는 단지 예시적인 것으로서, 고정부(30)는 피험자의 위치를 고정시키기 위한 다른 상이한 수단으로 구성될 수도 있다. 또는, 별도의 고정부를 사용하지 않은 채로 피험자의 피부 이미지를 촬영할 수도 있다.

이상에서 설명한 피부 구조 측정 장치를 이용하여, 서로 상이한 광 조사 방향으로부터 광을 조사하면서 피부를 측정한 복수 개의 이미지를 얻을 수 있다. 도 3a 내지 3c는 도 1에 도시된 피부 구조 측정 장치에 의하여 측정된 피부의 이미지를 나타내는 사진들로서, 도 3a 내지 3c는 각각 상이한 광 조사 방향으로부터 피부에 광을 조사하면서 측정된 피부 이미지를 나타낸다.

일 실시예에서, 피부 구조 측정 장치에는 이러한 복수 개의 이미지를 이용하여 피부의 구조 정보를 산출하기 위한 분석부가 더 포함될 수도 있다. 본 명세서에서 분석부는 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 또는 소프트웨어 등 컴퓨터 관련 엔티티(entity)를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 분석부(50)에는 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램 및/또는 컴퓨터가 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨터에서 실행중인 애플리케이션(application) 및 컴퓨터의 양쪽이 모두 분석부에 해당될 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 피부 구조 측정 장치에 포함되는 분석부를 나타내는 블록도이다.

도 4를 참조하면, 분석부(50)는 법선 산출부(51), 미세 구조 산출부(52) 및 주름 성분 산출부(53)를 포함할 수 있다. 법선 산출부(51)는 광 조사 방향이 상이한 복수 개의 이미지를 이용하여 피부 표면의 법선 정보를 포함하는 제1 노말 맵(normal map)을 생성할 수 있다. 본 명세서에서 노말 맵이란, 피부 표면을 촬영한 이미지에서 각 픽셀(pixel)의 밝기 정보를 이용하여 각 픽셀에 대응되는 영역의 피부 표면의 법선(normal) 정보를 산출함으로써 얻어지는 피부 구조 정보를 지칭한다. 이러한 노말 맵은 각 픽셀에서의 법선 정보에 대응되는 색상 및/또는 음영을 갖는 이미지의 형태로 표시될 수도 있다.

이하에서, 법선 산출부(51)에서 복수 개의 이미지를 이용하여 피부 표면의 법선 정보에 대응되는 제1 노말 맵을 생성하는 과정에 대해 상세히 설명한다.

도 5는 제1 노말 맵의 생성 과정을 설명하기 위한 개략도이다. 도 5를 참조하면, 광원(10)으로부터 조사되어 피부(1) 표면로부터 반사된 빛의 세기는 퐁(Phong) 반사 모델(reflection model)을 이용하면 다음 수학식 1과 같이 나타내어질 수 있다.

상기 수학식 1에서 I_L은 광원(10)으로부터의 입사광의 세기를 나타내고, I는 피부(1) 표면로부터 반사된 빛의 세기를 나타낸다. K_D는 피부(1)의 확산 반사 상수(diffuse reflection constant)를 나타내고, K_S는 피부(1)의 경면 반사 상수(specular reflection constant)를 나타낸다. N은 피부(1) 표면의 법선을 나타내는 벡터이며, V는 관찰 방향을 나타내는 벡터로서 피부(1)에 대한 촬영부(20)의 방향에 대응된다. 또한, L은 피부(1) 표면에 대한 입사광의 방향을 나타내는 벡터이고, R은 법선 방향에 대해 입사광과 대칭적인 위치에 있는 반사광의 방향을 나타내는 벡터이다. 즉, 입사광의 방향(L) 및 반사광의 방향(R)은 법선 벡터(N)와 동일한 각도(θ)를 이룬다.

피부를 측정한 이미지에서 각 픽셀의 밝기는 수학식 1에서 I에 대응된다. 또한, 수학식 1에서 I 및 N을 제외한 나머지 항들은 사전에 값을 구할 수 있다. 예를 들어, 피부(1) 표면에 대한 입사광의 방향(L)은 피험자 근처에 반사구를 위치시키고 피부 촬영시 반사구를 같이 촬영하여, 반사구에 비친 광원의 모습을 통하여 얻을 수도 있다.

한편, 전술한 바와 같이 광원의 위치를 변화시켜가면서 피부를 촬영한 복수 개의 이미지가 얻어진다. 이러한 복수 개의 이미지에서 각 픽셀의 밝기(I)를 전술한 수학식 1에 대입함으로써, 각 픽셀에 대응되는 영역에서 피부 표면의 법선을 나타내는 벡터 N을 산출할 수 있다. 본 명세서에서 제1 노말 맵이란, 피부를 촬영한 이미지의 전체 픽셀에 대해 이상과 같은 방식으로 법선 정보를 산출하여 얻어지는 피부 구조 정보를 지칭한다.

도 6a 및 6b는 전술한 과정에 의하여 생성된 제1 노말 맵에 대응되는 이미지이다. 도 6a의 이미지는 제1 노말 맵을 표현하기 위하여 람베트르 셰이딩(Lambertian shading)을 이용하여 렌더링한 결과로서, 법선 벡터의 x축, y축 및 z축의 성분의 값을 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)에 대응시킨 결과를 나타낸다. 한편, 도 6b의 이미지는 제1 노말 맵에 색상을 적용하지 않고 음영만을 이용하여 렌더링한 결과를 나타낸다.

미세 구조 산출부(52)는, 법선 산출부(51)에서 생성된 제1 노말 맵을 이용하여 피부에 존재하는 주름 및/또는 모공과 같은 미세 구조에 대응되는 제2 노말 맵을 생성할 수 있다. 법선 산출부(51)에서 생성된 제1 노말 맵은 피부 표면의 법선 정보에 대응된다. 그러나 피험자의 얼굴은 3차원의 곡면이므로, 제1 노말 맵에서 피부의 법선 정보에는 주름 및/또는 모공 등의 미세구조뿐만 아니라 피험자 얼굴의 전체적인 윤곽이 포함된다. 따라서, 제1 노말 맵만으로는 피험자의 피부에 존재하는 주름 및/또는 모공과 같은 미세 구조에 대한 정보를 알기 어렵다.

이를 해결하기 위하여, 미세 구조 산출부(52)는 저주파수(low-frequency) 맵 생성부(521) 및 제2 노말 맵 생성부(522)를 포함할 수 있다. 저주파수 맵 생성부(521)는 제1 노말 맵으로부터 피부의 윤곽 정보에 대응되는 저주파수 맵을 산출할 수 있다. 상기 저주파수 맵은, 제1 노말 맵에 가우시안 필터(Gaussian filter)를 적용하여 저주파수 성분을 구하고 이를 다시 정규화(normalization)하는 과정을 통하여 산출할 수 있다. 이때 적용되는 가우시안 필터의 폭은 피부의 주름 및/또는 모공과 같은 미세 구조가 저주파수 맵에서 보이지 않을 정도로 적절하게 결정될 수 있다.

도 7은 저주파수 맵 생성부에 의하여 제1 노말 맵으로부터 산출된 저주파수 맵에 대응되는 이미지이다. 도시되는 바와 같이, 기존의 피부 이미지에서 주름이나 모공 등과 같이 미세한 구조는 저주파수 맵에서는 관찰되지 않으며, 코와 입술 부분이 돌출되고 눈 주변이 함몰된 것과 같이 얼굴의 전체적인 윤곽에 대응되는 성분만이 저주파수 맵에서 관찰되는 것을 확인할 수 있다.

다음으로, 제2 노말 맵 생성부(522)는 저주파수 맵 생성부(521)에서 산출된 저주파수 맵을 원래의 제1 노말 맵에서 제거함으로써 피부의 미세 구조에 대응되는 제2 노말 맵을 생성할 수 있다. 제2 노말 맵은, 먼저 피부의 윤곽 정보가 포함되어 있는 저주파수 맵을 평면상의 맵으로 변환하기 위한 회전 연산을 산출하고, 다음으로 산출된 회전 연산을 원래의 제1 노말 맵에 적용하는 방법으로 생성될 수 있다. 그 결과 제1 노말 맵의 각 픽셀에 대응되는 법선 벡터에서 피부의 전체적인 윤곽에 대응되는 성분은 회전 연산에 의하여 제거된다. 따라서 최종적으로 생성된 제2 노말 맵에는 피부의 전체적인 윤곽을 제외하고 피부에 존재하는 주름 및/또는 모공 등과 같은 미세 구조에 대응되는 성분만이 남게 된다.

일 실시예에서, 미세 구조 산출부(52)는 스케일링(scaling)부(53)를 더 포함할 수도 있다. 스케일링부(53)는 제2 노말 맵 생성부(522)에 의하여 생성된 제2 노말 맵에서 미세 구조를 더욱 강조하기 위하여 일 방향으로 스케일링을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 피부의 미세 구조가 z = f(x, y)의 곡면으로 표현된다고 가정할 경우, 법선 벡터 N은 하기 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.

이때, 곡면 z=f(x, y)을 z축 방향으로 스케일링함으로써 미세 구조를 강조할 수 있다. 예를 들어 스케일 팩터(scale factor) s로 스케일링된 곡면은 z=sf(x, y)가 되며, 그 결과 법선 벡터 N은 하기 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

이는 법선 벡터에서 xy 성분의 크기를 조절함으로써 미세 구조를 강화 및/또는 약화시킬 수 있음을 의미한다. 전술한 실시예에서는 곡면을 z축 방향으로 스케일링하는 예를 설명하였으나, 스케일링 방향은 미세 구조에서 강조하여 관찰하고자 하는 성분의 방향에 따라 수직 및/또는 수평 방향 등으로 적절하게 결정될 수 있다.

도 8a 및 8b는 미세 구조 산출부에서 생성된 제2 노말 맵에 대응되는 이미지이다. 도 8a는 제1 노말 맵으로부터 생성된 제2 노말 맵을 나타내며, 도 8b는 도 8a의 제2 노말 맵에서 수평 방향의 성분을 강조하는 스케일링을 수행한 결과를 나타낸다. 도시되는 바와 같이, 제2 노말 맵에서는 얼굴의 전체적인 윤곽을 제외하고 주름 및 모공과 같은 미세 구조만이 두드러지게 표현되는 것을 확인할 수 있다.

주름 성분 산출부(53)는, 미세 구조 산출부(52)에서 생성되며 피부의 미세 구조에 대응되는 제2 노말 맵으로부터 다시 피부의 주름 성분에만 대응되는 스칼라 맵을 생성할 수도 있다. 본 명세서에서 주름 성분이란, 피부의 미세 구조 중에서도 소정의 크기 이상의 구조만을 지칭하는 것이다. 예를 들어, 주름 성분이란 제2 노말 맵에서 모공이나 잔주름과 같이 상대적으로 크기가 작은 부분을 제외하고 상대적으로 크기가 큰 굵은 주름 부분만을 분리한 것을 지칭할 수도 있다. 이때, 굵은 주름으로 구분되는 미세 구조의 크기는 피부 구조 측정의 목적 등에 따라 적절하게 정의될 수 있으며, 어느 하나의 수치에 한정되는 것은 아니다.

주름 성분에 대응되는 스칼라 맵을 생성하기 위하여, 주름 성분 산출부(53)는 벡터 맵 생성부(531) 및 스칼라 맵 생성부(532)를 포함할 수 있다. 먼저 벡터 맵 생성부(531)는 제2 노말 맵에서 각 법선 벡터의 x축 및 y축 방향의 성분만을 추출하고 정규화하여 2차원 벡터 맵을 생성할 수 있다.

다음으로, 스칼라 맵 생성부(532)는 벡터 맵 생성부(531)에서 생성된 2차원 벡터 맵을 타원형 가우시안 필터(oriented Gaussian filter)를 이용하여 필터링(filtering)할 수 있다. 타원형 가우시안 필터의 출력값은 2차원 벡터 맵에서 벡터의 방향이 필터의 방향과 일치하는 경우 높은 값을 갖는다. 이를 이용하여, 각 벡터에서 타원형 가우시안 필터의 방향을 바꾸어가면서 출력값을 산출하고 그 결과 산출되는 최대 출력값을 해당 벡터에 대응되는 스칼라 값으로 할 수 있다.

일 실시예에서, 스칼라 맵 생성부(532)는 타원형 가우시안 필터의 방향을 360° 전방위로 회전시켜가면서 각 벡터에 대응되는 스칼라 값을 산출할 수 있다. 또는, 스칼라 맵 생성부(532)는 타원형 가우시안 필터의 회전 각도를 미리 설정된 각도로 조절함으로써 해당 각도에 대응되는 주름 성분만을 추출할 수도 있다. 피험자의 피부는 각 영역에 따라 주름의 방향이 상이하다. 따라서, 타원형 가우시안 필터를 전방위로 회전시키는 대신 측정 영역에서의 주름 방향을 포함하는 소정의 각도 범위로 회전시키면서 스칼라 값을 산출함으로써, 목적하는 방향의 주름 성분만을 추출할 수 있다.

또한, 스칼라 맵 생성부(532)에서 타원형 가우시안 필터의 회전 간격은 피부 구조 측정의 목적 등에 기초하여 적절히 결정될 수 있다. 예를 들어, 타원형 가우시안 필터를 5° 간격으로 회전시키면서 각 벡터에 대응되는 스칼라 값을 산출할 수 있으며, 또는 타원형 기우시안 필터의 회전 간격은 0.1° 또는 10° 등 다른 상이한 임의의 값으로 결정될 수도 있다.

이상의 과정을 2차원 벡터 맵의 모든 벡터에 대하여 수행함으로써 스칼라 맵을 생성할 수 있다. 이상과 같이 생성된 스칼라 맵은 굵은 주름 등과 같이 상대적으로 크기가 큰 미세 구조가 위치하는 영역에서 높은 스칼라 값을 갖게 된다. 따라서, 스칼라 맵을 이용하여 피부의 미세 구조 중 모공이나 잔주름 등을 제외하고 굵은 주름만을 관찰할 수 있다. 일 실시예에서, 주름 성분 산출부(53)는 스칼라 맵에서 주름 성분을 더 확실하게 구분하기 위하여 스칼라 값이 미리 결정된 임계치(threshold)를 넘어서는 픽셀만을 추출하는 임계치 적용부(533)를 더 포함할 수도 있다.

도 9는 주름 성분 산출부에 의해 생성된 스칼라 맵에서 특정 임계치를 넘는 값을 갖는 픽셀만을 추출한 결과에 대응되는 이미지이다. 도시되는 바와 같이, 상대적으로 크기가 작은 모공이나 잔주름 등은 제외되고 상대적으로 크기가 큰 굵은 주름만이 관찰되는 것을 확인할 수 있다.

일 실시예에서, 분석부(50)에는 제1 노말 맵을 이용하여 피부 탄력 정보를 산출하기 위한 탄력도 산출부(54)가 더 포함될 수도 있다. 이는 제1 노말 맵을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션에 의하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 노말 맵의 각 픽셀에 가상의 공을 위치시키고, 해당 픽셀의 법선 벡터에 따라 공의 움직임을 시뮬레이션할 수 있다. 그 결과, 법선 벡터의 방향에 따라 공의 이동 방향이 결정될 수 있다. 또한, 법선 벡터의 기울기가 큰 위치에서는 공의 움직임의 속도가 상대적으로 큰 반면, 법선 벡터의 기울기가 작은 위치에서는 공의 움직임의 속도가 작게 나타나게 된다.

이상과 같이 제1 노말 맵의 각 픽셀에서 공의 움직임을 시뮬레이션하고, 공의 시간에 따른 위치를 이용하여 피부의 탄력 정보를 산출할 수 있다. 예를 들면, 제1 노말 맵의 각 픽셀로부터 움직이기 시작한 공의 움직임을 일정한 시간 간격으로 측정하고, 이와 같이 측정된 공의 위치를 각 시간 단계별로 연결함으로써 등고선과 유사한 형태의 피부 탄력 정보를 산출할 수도 있다.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims

측정 대상 피부에 대해 서로 상이한 방향에 배열되며, 피부에 순차적으로 광을 조사하도록 구성된 복수 개의 광원;
피부를 촬영하여 상기 복수 개의 광원 각각에 대응되는 복수 개의 이미지를 생성하는 촬영부; 및
상기 복수 개의 이미지를 이용하여 피부의 구조 정보를 산출하는 분석부를 포함하며,
상기 분석부는, 상기 복수 개의 이미지의 밝기를 이용하여 피부의 법선 정보에 대응되는 제1 노말 맵을 생성하는 법선 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 구조 측정 장치.
제 1항에 있어서,
상기 광원은 플래시 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 구조 측정 장치.
제 2항에 있어서,
상기 광원은 메탈할라이드 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 구조 측정 장치.
제 1항에 있어서,
피부의 위치를 고정하도록 구성된 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 구조 측정 장치.
제 1항에 있어서,
상기 촬영부 및 상기 복수 개의 광원을 지지하며, 피부에 대해 이동 가능하도록 구성된 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 구조 측정 장치.
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제 1항에 있어서,
상기 분석부는, 상기 제1 노말 맵을 이용하여 피부의 미세 구조 정보에 대응되는 제2 노말 맵을 생성하는 미세 구조 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 구조 측정 장치.
제 8항에 있어서,
상기 미세 구조 산출부는,
상기 제1 노말 맵에 가우시안 필터를 적용함으로써 피부 윤곽 정보에 대응되는 저주파수 맵을 생성하는 저주파수 맵 생성부; 및
상기 제1 노말 맵으로부터 상기 저주파수 맵을 제거함으로써 상기 제2 노말 맵을 생성하는 제2 노말 맵 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 구조 측정 장치.
제 9항에 있어서,
상기 미세 구조 산출부는, 상기 제2 노말 맵을 일 방향으로 스케일링하는 스케일링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 구조 측정 장치.
제 8항에 있어서,
상기 분석부는, 상기 제2 노말 맵을 이용하여 피부의 주름 성분 정보에 대응되는 스칼라 맵을 생성하는 주름 성분 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 구조 측정 장치.
제 11항에 있어서,
상기 주름 성분 산출부는,
상기 제2 노말 맵으로부터 수평 방향의 성분을 추출하여 2차원 벡터 맵을 생성하는 벡터 맵 생성부; 및
상기 2차원 벡터 맵에 타원형 가우시안 필터를 적용하여 상기 스칼라 맵을 생성하는 스칼라 맵 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 구조 측정 장치.
제 12항에 있어서,
상기 스칼라 맵 생성부는, 상기 타원형 가우시안 필터를 미리 설정된 각도로 회전시키면서 상기 타원형 가우시안 필터의 출력값을 산출하는 것을 특징으로 하는 피부 구조 측정 장치.
제 12항에 있어서,
상기 주름 성분 산출부는, 상기 스칼라 맵에서 미리 설정된 임계치 이상의 값을 갖는 영역을 추출하는 임계치 적용부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 구조 측정 장치.
제 1항에 있어서,
상기 분석부는, 상기 제1 노말 맵을 이용하여 피부 탄력 정보를 산출하는 탄력도 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 구조 측정 장치.