KR101930851B1

KR101930851B1 - 3d 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템

Info

Publication number: KR101930851B1
Application number: KR1020160076993A
Authority: KR
Inventors: 정병삼
Original assignee: (주)옵토바이오메드
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2018-12-19
Also published as: KR20170143164A

Abstract

본 발명은 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템에 관한 것으로 그 구성은 주변 역광을 차단하기 위해 차폐막이 구비되어 조명상태에 따라 빛을 차단하여 균일한 영상 획득을 위하여 최적의 광원을 제공하는 광원부 및 피사체 촬영시 균일한 영상을 확보할 수 있는 광 필터부가 구비된 CCD 카메라를 통해 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 시점에서 정량적인 3차원 얼굴 형상의 피사체를 촬상하여 3D 피부 분석장치로 전송하는 3D 촬영장치, 상기 3D 촬영장치를 통해 촬상된 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 영상을 취득하여 2차원 영상들을 합성한 후 3D 맵핑 프로그램을 활용하여 얼굴의 3차원 형태 좌표와 피부 텍스처 매핑을 통해 얼굴 형태를 구현한 후, 피부의 특징 및 이상 상태를 피부분석 알고리즘을 활용하여 3D 피부를 분석하는 3D 피부 분석장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 카메라를 활용한 촬영부에서 촬영한 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 영상을 취득하여 2차원 영상들을 합성한 후 얼굴의 3차원 형태 좌표와 피부 텍스처 매핑을 활용하여 얼굴 형태를 구현한 후, 피부분석 알고리즘을 활용하여 다양한 피부의 3D분석 영상을 활용하여 피부의 특징 및 이상 상태가 정확히 표현할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템{A skin analysis and diagnosis system for 3D face modeling}

본 발명은 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 카메라를 활용한 촬영부에서 촬영한 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 영상을 취득하여 2차원 영상들을 합성한 후 얼굴의 3차원 형태 좌표와 피부 텍스처 매핑을 활용하여 얼굴 형태를 구현한 후, 피부분석 알고리즘을 활용하여 다양한 피부의 3D 분석 영상을 활용하여 피부의 특징 및 이상 상태가 정확히 표현할 수 있는 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템에 관한 것이다.

현재 다수의 2D-피부분석장치는 디지털 카메라를 활용하여 얼굴의 정면 및 좌우측면을 촬영한 후 촬영부에서 촬영된 얼굴의 정면, 좌측면, 우측면 영상을 불러와서 취득된 각각의 영상을 영상처리 알고리즘을 활용하여 각각의 멜라닌 및 에리즈마 색소, 피부 톤, 모공, 주름 및 탄력도, 수분 정도 및 피지 상태의 피부 영상을 분석한다.

스위스 바젤대학의 Vetter 교수는 통계적인 얼굴 모델을 이용하거나 혹은 몇 장의 사진만으로 고품질의 얼굴형체를 복원하는데 성공하여 많은 다양한 후속 연구들이 이 모델에 기반하여 얼굴합성을 구현하고 있지만, 이 모델은 서양인들의 얼굴통계를 사용하고 있어 한국인과 다소 차이가 있으며 대칭적이며 표준화된 얼굴로 변형되는 경향이 있어서 사실적인 합성이 필요한 피부분석장치에는 부적합한 것이 현실이다.

또한, 현재 안면 3D제품은 여러 장의 사진을 합성하여 얼굴을 모델링함으로써 대략적으로 성형과 치과분야제품이 생산되고 있는 상태이고, 이러한 3D 얼굴모델링의 방법은 여러 가지가 있다. 구조광이나 레이저 같은 능동센싱 방식의 경우 정확한 외형데이터 생성이 가능하나 고가이고 스캐닝을 통한 프로세싱의 시간이 필요하다는 단점이 있고, 스테레오방식에 기반한 수동방식은 상대적으로 저가이지만 해상도가 떨어지고 합성에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.

부가적으로, 정확한 정합을 위해서는 카메라 내부 속성 및 위치와 방향을 추정하는 보정절차가 필요하다.

따라서, 전형적인 스테레오 카메라 시스템 구성에서 동일 시간에 다른 시점에서 영상을 획득하여 처리하고, 기구적으로 사람의 얼굴을 회전하여 얻는 영상들은 표정의 변화 및 조명의 불균일성이 존재하며, 이러한 영상간 차이에 따른 문제점들을 해결할 수 있는 신뢰도 높은 3D 안면합성 기술개발 및 피부진단프로그램 알고리즘이 필요한 실정이다.

1. 피부 분석 방법 및 이를 위한 장치(METHOD FOR ANALYZING SKIN SURFACE AND APPARATUS THEREFOR)(특허출원번호 제10-2014-0079479) 2. 피부 상태 측정 분석 정보 관리 시스템 및 피부 상태 측정 분석 정보 관리 방법(SYSTEM FOR MANAGEMENT OF SKIN CONDITION MEASUREMENT ANALYSIS INFORMATION, AND METHOD FOR MANAGEMENT OF SKIN CONDITION MEASUREMENT ANALYSIS INFORMATION)(특허등록번호 제10-1611330)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 카메라를 활용한 촬영부에서 촬영한 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 영상을 취득하여 2차원 영상들을 합성한 후 얼굴의 3차원 형태 좌표와 피부 텍스처 매핑을 활용하여 얼굴 형태를 구현한 후, 피부분석 알고리즘을 활용하여 다양한 피부의 3D분석 영상을 활용하여 피부의 특징 및 이상 상태가 정확히 표현할 수 있는 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 사람의 눈, 코, 입, 눈썹 등 얼굴 부위별 시점 간의 정렬을 통하여 일차적으로 얻어진 얼굴의 윤곽정보와 3D 정보에 기반하여 지역적인 정교화 과정을 수행하고, 얼굴을 원통 좌표계로 표현하고, 각 복 셀마다 스테레오 정합과정을 수행하여 얼굴의 깊이 정보를 획득하고 얼굴형상에 피부 텍스처를 매핑을 통해 3차원 얼굴을 획득할 수 있는 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템을 제공하기 위한 것이다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템은, 주변 역광을 차단하기 위해 차폐막이 구비되고 CCD 카메라를 통해 피 검사자의 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 시점에서 정량적인 3차원 얼굴 형상의 피사체를 촬상하는 3D 촬영장치, 상기 3D 촬영장치를 통해 촬상된 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 영상을 취득하여 2차원 영상들을 합성한 후 3D 맵핑 프로그램을 활용하여 얼굴의 3차원 형태 좌표와 피부 텍스처 매핑을 통해 얼굴 형태를 구현한 후, 피부의 특징 및 이상 상태를 피부분석 알고리즘을 활용하여 3D 피부를 분석하는 3D 피부 분석장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템은, 상기 3D 촬영장치는 주변 역광을 차단하기 위해 차폐막, 조명상태에 따라 빛을 차단하여 균일한 영상 획득을 위하여 최적의 광원을 제공하는 광원부, 피사체 촬영시 균일한 영상을 확보할 수 있는 광 필터부 및 피 검사자의 얼굴을 촬상하여 취득된 영상정보를 표시하거나, 3D 피부 분석장치를 통해 피부 타입에 따른 정상 또는 비 정상 여부의 상태 정보를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템은, 상기 3D 피부 분석장치는 상기 3D 촬영장치에 촬영된 피 검사자의 피사체가 수신되도록 하여 취득된 5가지 영상을 통해 얼굴 부위별 시점 간의 정렬을 통하여 얼굴의 윤곽정보와 3D 정보에 기반으로 정교화 과정이 수행되도록 하고 원통 좌표계로 표현하여 얼굴의 깊이 정보가 획득되도록 하고, 얼굴의 형태윤곽 및 랜드마크 특징점을 추출, 피부 텍스처를 매핑되도록 하여 3차원 얼굴이 획득되도록 3D 피부 분석장치의 제반적인 동작을 제어하는 제어부, 상기 제어부의 제어신호에 반응하여 3D 피부 분석을 위해 상기 3D 촬영장치에 촬영된 피 검사자의 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 시점의 피사체를 수신하는 영상 수신부, 상기 영상 수신부를 통해 전송되어 취득된 5가지 영상을 통해 얼굴 부위별 시점 간의 정렬을 통하여 일차적으로 얻어진 얼굴의 윤곽정보와 3D 정보에 기반하여 지역적인 정교화 과정을 수행하고, 얼굴을 원통 좌표계로 표현하고 각 복 셀마다 스테레오 정합과정을 수행하여 얼굴의 깊이 정보를 획득하는 추출부, 상기 추출부를 통해 획득된 3차원 얼굴을 3D 영상으로 맵핑하여 얼굴에서 공통된 눈, 코, 입, 눈썹 및 외부윤곽선에 따른 얼굴의 형태윤곽 및 얼굴의 랜드마크 특징점을 추출하여 얼굴형상에 피부 텍스처를 매핑하여 얼굴의 특징점 추출을 통해 3차원 얼굴이 획득되도록 하는 3D 매핑부, 3D 컬러맵이 적용되어 피부 타입에 따라 멜라닌 색소 또는 에리즈마색소에 의해 정상적인 피부상태, 비정상 피부상태의 굴곡면 여부, 주름살 및 탄력도 여부에 따른 피부 상태의 색상 정보와 굴곡면 여부 정보가 저장되는 저장부, 및 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 저장부에 저장된 멜라닌 색소 및 에르즈마 색소 분석에 따른 정상 피부 여부와 비정상 피부의 굴곡 여부를 판단하거나, 주름살 및 탄력도에 따라 피부 탄력 여부 및 굴곡 여부를 판단하는 분석부를 더 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템은, 상기 분석부는 피부 타입에 의해 정상피부 또는 비 정상피부 여부를 색상별, 피부 굴곡면 여부를 판단하기 위해 상기 저장부에 저장된 정보를 기초로 멜라닌색소 및 에리즈마색소 분석은 3D 컬러맵을 적용하여 파란색은 정상인 피부상태, 빨강색은 비정상인 피부상태를 굴곡면으로 나타내어 피부상태를 정확히 분석하거나, 주름살 및 탄력도의 경우 3D 컬러맵을 적용하여 파란색은 탄력도가 좋은 부분, 빨강색은 탄력도가 좋지 않은 부분으로 굴곡면으로 분석되도록 구성된다.

본 발명의 실시예에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템은, 카메라를 활용한 촬영부에서 촬영한 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 영상을 취득하여 2차원 영상들을 합성한 후 얼굴의 3차원 형태 좌표와 피부 텍스처 매핑을 활용하여 얼굴 형태를 구현한 후, 피부분석 알고리즘을 활용하여 다양한 피부의 3D분석 영상을 활용하여 피부의 특징 및 이상 상태가 정확히 표현할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템은, 사람의 눈, 코, 입, 눈썹 등 얼굴 부위별 시점 간의 정렬을 통하여 일차적으로 얻어진 얼굴의 윤곽정보와 3D 정보에 기반하여 지역적인 정교화 과정을 수행하고, 얼굴을 원통 좌표계로 표현하고, 각 복 셀마다 스테레오 정합과정을 수행하여 얼굴의 깊이 정보를 획득하고 얼굴형상에 피부 텍스처를 매핑을 통해 3차원 얼굴을 획득할 수 있어 다양한 각도에서 피부를 사실적으로 표현이 가능한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템은, 주변 광원의 역광을 차단할 수 있는 차폐막, 균일한 영상 획득을 위해 광원을 제공하는 광원부 및 촬영된 영상을 피 검사자가 확인할 수 있도록 디스플레이부가 구비된 3D 촬영장치 및 3D 피부 분석장치를 일체형의 하드웨어적인 구조로 형성되고, 컨트롤 전원부의 내장하여 안정적인 전원의 공급과 광원모듈부를 통한 일정한 광원 공급으로 균일한 영상을 제공하고, 사용자의 편의성을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템의 전체 구성도.
도 2는 도 1에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템의 3D 촬영장치의 단면도
도 3은 도 1에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템의 3D 피부 분석장치의 세부 구성을 도시한 블록도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템의 피부 분석의 세부과정을 도시한 흐름도.
도 5는 본 발명의 3D 피부 분석을 위해 얼굴을 원통좌표계 표현 및 매핑 상태를 도시한 예시도
도 6은 본 발명의 3D 피부 분석을 위해 얼굴의 랜드마크 특징점을 표시한 예시도
도 7은 본 발명의 3D 피부 분석을 위해 얼굴 윤곽 텍스처의 매핑 및 그 결과를 도시한 예시도
도 8은 본 발명의 3D 피부 분석을 위해 3D 컬러맵을 적용된 피부 상태를 도시한 예시도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템의 3D 촬영장치의 단면도를 도시한 도면으로, 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템은 크게 3D 촬영장치(100) 및 3D 피부 분석장치(200)를 포함한다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템의 각 구성의 세부동작을 살펴보면, 먼저 3D 촬영장치(100)는 주변 역광을 차단하기 위해 차폐막이 구비되어 조명상태에 따라 빛을 차단하여 균일한 영상 획득을 위하여 최적의 광원을 제공하는 광원부 및 피사체 촬영시 균일한 영상을 확보할 수 있는 광 필터부가 구비된 CCD 카메라를 통해 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 시점에서 정량적인 3차원 얼굴 형상의 피사체를 촬상하여 3D 피부 분석장치(200)로 전송한다.

한편, 상기 3D 촬영장치에 사용자의 얼굴을 촬상하여 취득된 영상정보를 확인할 수 있도록 디스플레이부가 3D 촬영장치에 장착되어 구성된다. 즉, 상기 디스플레이부는 임베디드 방식으로 컴퓨터 일체형 타입으로 구성된다.

상기 3D 피부 분석장치(200)는 상기 3D 촬영장치(100)를 통해 촬영한 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 영상을 취득하여 2차원 영상들을 합성한 후 3D 맵핑을 통해 얼굴 형태를 구현한 후, 피부의 특징 및 이상 상태를 피부분석 알고리즘을 활용하여 3D 분석한다.

즉, 상기 3D 피부 분석장치(200)는 상기 3D 촬영장치(100)에서 촬영한 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 영상을 취득하여 2차원 영상들을 합성한 후 3D 맵핑 프로그램을 활용하여 얼굴의 3차원 형태 좌표와 피부 텍스처 매핑을 통해 얼굴 형태를 구현한 후, 피부분석 알고리즘을 활용하여 피부의 3D분석 영상을 활용하여 분석을 진행하여 피부의 특징 및 이상 상태가 정확히 표현될 수 있다.

한편, 상기 3D 촬영장치(100)는 사용자의 영상을 5개 시점에서 카메라로 취득하고, 이때 사용자의 편의를 고려하여 별도의 초기화 과정이 없어야 하며 기구적인 오차와 일정하지 않은 얼굴 자세의 편차가 발생에 따라 각기 다른 시각에서 획득한 얼굴 영상을 조명변화 및 미세한 표정변화 등을 최대한 감안하여 처리할 수 있도록 빛을 차단해야 정량적인 환자의 영상을 취득한다.

도 3은 도 1에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템의 3D 피부 분석장치의 세부 구성을 도시한 블록도를 나타내는데, 본 발명에 따른 3D 피부 분석장치(200)는 크게 제어부(210), 영상 수신부(220), 추출부(230), 3D 매핑부(240), 저장부(250) 및 분석부(260)를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 3D 피부 분석장치(200)의 세부구성 및 동작을 살펴보면, 먼저, 상기 제어부(210)는 상기 3D 촬영장치(100)에 촬영된 사용자 즉 피 검사자의 피사체가 수신되도록 하여 취득된 5가지 영상을 통해 얼굴 부위별 시점 간의 정렬을 통하여 얼굴의 윤곽정보와 3D 정보에 기반으로 정교화 과정이 수행되도록 하고 원통 좌표계로 표현하여 얼굴의 깊이 정보가 획득되도록 하고, 얼굴의 형태윤곽 및 랜드마크 특징점을 추출, 피부 텍스처를 매핑되도록 하여 3차원 얼굴이 획득되도록 3D 피부 분석장치(200)의 제반적인 동작을 제어한다.

상기 영상 수신부(220)는 상기 제어부(210)의 제어신호에 반응하여 3D 피부 분석을 위해 상기 3D 촬영장치(100)에 촬영된 사용자 즉 피 검사자의 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 시점의 피사체를 수신한다.

상기 추출부(230)는 상기 영상 수신부(220)를 통해 전송되어 취득된 5가지 영상을 통해 얼굴 부위별 시점 간의 정렬을 통하여 일차적으로 얻어진 얼굴의 윤곽정보와 3D 정보에 기반하여 지역적인 정교화 과정을 수행하고, 얼굴을 원통 좌표계로 표현하고 각 복 셀마다 스테레오 정합과정을 수행하여 얼굴의 깊이 정보를 획득한다.

상기 3D 매핑부(240)는 상기 추출부(230)를 통해 획득된 3차원 얼굴을 3D 영상으로 맵핑하여 얼굴에서 공통된 눈, 코, 입, 눈썹 및 외부윤곽선에 따른 얼굴의 형태윤곽 및 얼굴의 랜드마크 특징점을 추출하여 얼굴형상에 피부 텍스처를 매핑하면 피부가 사실적으로 묘사된 3차원 얼굴이 획득될 수 있도록 한다.

상기 3D 매핑부(240)는 프로그램의 모듈로 구성되어 3D 촬영장치(100)의 촬영부에서 취득된 5가지 영상을 3D 영상으로 맵핑하여 대략적인 얼굴의 형태윤곽을 추출하고, 얼굴의 특징점을 추출하여 이를 통하여 카메라의 외부변수를 추정되게 된다.

따라서, 3차원 얼굴모델을 상기 추출부(230)의 원통형 좌표계로 표현하여 사용자 얼굴의 비대칭이나 개성을 왜곡없이 반영되고, 이렇게 대략적으로 얼굴 위치와 각도가 정확한 얼굴부위별 3D 회전각도를 추정하기 위해서 일차적으로 얼굴형태에 기반하여 전역적인 3D 재구성한 후 이를 기반하여 보다 정교한 지역적인 3차원 얼굴형상을 구성하는 2단계 알고리즘으로 구분할 수 있다.

상기 저장부(250)는 3D 컬러맵이 적용되어 피부 타입에 따라 멜라닌 색소 또는 에리즈마색소에 의해 정상적인 피부상태, 비정상 피부상태의 굴곡면 여부, 주름살 및 탄력도 여부에 따른 피부 상태의 색상 정보와 굴곡면 여부 정보가 저장된다.

즉, 상기 저장부(250)는 3D 맵핑을 통하여 얼굴을 취득하고, 취득된 영상을 통해 멜라닌 색소 및 에리즈마색소 분석을 통해 3D 컬러맵을 적용하여 파란색은 정상피부, 빨간색은 비정상 피부상태를 굴곡면으로 표시되도록 하거나, 주름살 및 탄력도의 경우 3D 컬러맵을 적용하여 파란색은 탄력도가 좋은 부분, 빨간색은 탄력도가 좋은 않는 부분으로 굴곡면으로 표현되도록 해당 정보가 저장된다.

상기 분석부(260)는 상기 저장부(250)에 저장된 멜라닌 색소 및 에르즈마 색소 분석에 따른 정상 피부 여부와 비정상 피부의 굴곡여부를 판단하거나, 주름살 및 탄력도에 따라 탄력 여부 및 굴곡 여부를 판단한다.

즉, 상기 분석부(260)는 피부 타입에 의해 정상피부 또는 비 정상피부여부를 색상별, 피부 굴곡면 여부를 판단하는 것으로 상기 저장부(250)에 저장된 정보를 기초로 멜라닌 색소 및 에리즈마 색소 분석은 3D 컬러맵을 적용하여 파란색은 정상인 피부상태, 빨강색은 비정상인 피부상태를 굴곡면으로 나타내어 피부상태를 정확히 분석하거나, 주름살 및 탄력도의 경우 3D 컬러맵을 적용하여 파란색은 탄력도가 좋은 부분, 빨강색은 탄력도가 좋지 않은 부분으로 굴곡면으로 분석하게 된다.

상기의 3D 피부 분석장치(200)는 장치 하단부 내부에 전원공급부와 제어부가 구비되고, 상단부에 촬영 케이스가 형성되어 피검사자의 얼굴을 촬영하고 3D 촬영장치(100)의 카메라를 장착할 수 있는 기구가 구비된다.

도 4는 본 발명의 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템의 피부분석의 세부과정을 도시한 흐름도를 나타낸다. 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 절차를 살펴보면, 먼저, 3D 얼굴 모델링 피부 분석을 위해 3D 촬영장치(100) 및 3D 피부 분석장치를 구동하고, 3D 촬영장치(100)의 CCD 카메라를 통해 사용자 즉 피 수검자의 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 시점에서 정량적인 3차원 얼굴 형상의 피사체를 촬상하여 3D 피부 분석장치(200)로 전송한다.(S100 단계참조)

이후, 3D 피부 분석장치(200)의 영상 수신부(220)를 통해 3D 촬영장치(100)에서 촬상된 피 수검자의 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 형상의 피사체를 수신되면(S200 단계) 상기 추출부(230)는 상기 영상 수신부(220)를 통해 전송되어 취득된 5가지 영상을 통해 얼굴 부위별 시점 간의 정렬을 통하여 일차적으로 얻어진 얼굴의 윤곽정보와 3D 정보에 기반하여 지역적인 정교화 과정을 수행하고, 얼굴을 원통 좌표계로 표현하고 각 복 셀마다 스테레오 정합과정을 수행하여 얼굴의 깊이 정보를 획득한다.(S300 단계) 첨부된 도 5에 도시된 바와 같이 상기 원통좌표계를 통해 얼굴의 깊이 정보가 획득된다.

이후, 상기 3D 매핑부(240)는 상기 추출부(230)를 통해 획득된 3차원 얼굴을 3D 영상으로 맵핑하여 얼굴에서 공통된 눈, 코, 입, 눈썹 및 외부윤곽선에 따른 얼굴의 형태윤곽 및 얼굴의 랜드마크 특징점을 추출하여 얼굴형상에 피부 텍스처를 매핑하면 피부가 사실적으로 묘사된 3차원 얼굴이 획득한다.(S400 단계) 즉, 첨부된 도 6에 도시된 바와 같이 정면과 측면 얼굴에서 주요한 랜드마크 특징점을 추출하고 얼굴사이에 정규화를 통해 특징점들로 폭과 길이를 추정하게 된다.

상기 추출부(230) 및 3D 매핑부(240)를 통해 피 수검자의 얼굴 윤곽 텍스처 매핑 결과에 따라 피부가 사실적으로 묘사된 획득된 3차원 얼굴이 다양한 각도에서 첨부된 도 7과 같이 표현이 될 수 있다.

이후, 저장부(250)에 저장된 피부 타입에 따라 멜라닌 색소 또는 에리즈마색소에 의해 정상적인 피부상태, 비정상 피부상태의 굴곡면 여부, 주름살 및 탄력도 여부에 따른 피부 상태의 색상 정보와 굴곡면의 여부 정보를 기초로 얼굴 윤곽 매핑 결과를 통해 상기 분석부(260)는 멜라닌 색소 및 에르즈마 색소 분석에 따른 정상 피부 여부와 비정상 피부의 굴곡여부를 판단하거나, 주름살 및 탄력도에 따라 탄력 여부 및 굴곡 여부를 판단한다.(S500 단계)

첨부된 도 8에 도시된 바와 같이 멜라닌색소 및 에리즈마색소 분석은 3D컬러맵을 적용하여 파란색은 정상인 피부상태, 빨강색은 비정상인 피부상태를 굴곡면으로 나타내어 피부상태를 정확히 분석하고, 주름살 및 탄력도의 경우 3D 컬러맵을 적용하여 파란색은 탄력도가 좋은 부분, 빨강색은 탄력도가 좋지 않은 부분으로 굴곡면으로 분석하게 된다.

상기의 절차에 따라 3D 피부 분석장치(200)를 통해 분석된 피 수검자의 피부상태를 상기 3D 촬영장치(100)의 디스플레이부로 전송하여 해당 내역이 표시되도록 한다.(S600 단계)

이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 여기서 특정하게 사용된 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용되는 것이지 의미 한정이나 특허등록청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예로 여러 가지 변형이 가능하다.

100 : 3D 촬영장치
200 : 3D 피부 분석장치
210 : 제어부
220 : 영상 수신부
230 : 추출부
240 : 3D 매핑부
250 : 저장부
260 : 분석부

Claims

주변 역광을 차단하기 위해 차폐막이 구비되고 CCD 카메라를 통해 피 검사자의 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 시점에서 정량적인 3차원 얼굴 형상의 피사체를 촬상하는 3D 촬영장치(100), 상기 3D 촬영장치(100)를 통해 촬상된 얼굴의 정면과 좌우측면 5가지 영상을 취득하여 2차원 영상들을 합성한 후 3D 맵핑 프로그램을 활용하여 얼굴의 3차원 형태 좌표와 피부 텍스처 매핑을 통해 얼굴 형태를 구현한 후, 피부의 특징 및 이상 상태를 피부분석 알고리즘을 활용하여 3D 피부를 분석하는 3D 피부 분석장치(200)로 구성되는 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템에 있어서,
상기 3D 피부 분석장치(200)는
추출부(230)에서 상기 3D 촬영장치(100)에 촬영되어 영상 수신부(220)를 통해 전송된 피 검사자의 얼굴의 정면과 좌우측면 취득된 5가지 시점의 영상을 통해 얼굴 부위별 시점 간의 정렬을 통하여 일차적으로 얻어진 얼굴의 윤곽정보와 3D 정보에 기반하여 지역적인 정교화 과정을 수행하고, 얼굴을 원통 좌표계로 표현하고 각 복 셀마다 스테레오 정합과정을 수행하여 얼굴의 깊이 정보를 획득하고,
3D 매핑부(240)에서 상기 추출부(230)를 통해 획득된 3차원 얼굴을 3D 영상으로 맵핑하여 얼굴에서 공통된 눈, 코, 입, 눈썹 및 외부윤곽선에 따른 얼굴의 형태윤곽 및 얼굴의 랜드마크 특징점을 추출하여 얼굴형상에 피부 텍스처를 매핑하여 얼굴의 특징점 추출을 통해 3차원 얼굴이 획득되도록 하고,
분석부(260)에서 저장부(250)에 저장되어 3D 컬러맵이 적용된 피부 타입에 따라 멜라닌 색소 및 에르즈마 색소 분석에 따른 정상 피부 여부와 비정상 피부의 굴곡 여부를 판단하거나, 주름살 및 탄력도에 따라 피부 탄력 여부 및 굴곡 여부를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 3D 얼굴 모델링을 통한 피부 분석 진단 시스템.
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