KR20220023507A - Device and method for evaluating roughness of skin texture based on analysis of image - Google Patents

Device and method for evaluating roughness of skin texture based on analysis of image Download PDF

Info

Publication number
KR20220023507A
KR20220023507A KR1020200105321A KR20200105321A KR20220023507A KR 20220023507 A KR20220023507 A KR 20220023507A KR 1020200105321 A KR1020200105321 A KR 1020200105321A KR 20200105321 A KR20200105321 A KR 20200105321A KR 20220023507 A KR20220023507 A KR 20220023507A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
skin texture
roughness
low
analysis
Prior art date
Application number
KR1020200105321A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이명렬
김은주
정유철
Original Assignee
(주)아모레퍼시픽
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)아모레퍼시픽 filed Critical (주)아모레퍼시픽
Priority to KR1020200105321A priority Critical patent/KR20220023507A/en
Publication of KR20220023507A publication Critical patent/KR20220023507A/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/40Analysis of texture
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00Image enhancement or restoration
    • G06T5/20Image enhancement or restoration by the use of local operators
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/10Segmentation; Edge detection
    • G06T7/11Region-based segmentation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20024Filtering details
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004Biomedical image processing
    • G06T2207/30088Skin; Dermal

Abstract

Examples of the present invention relate to a device and method for evaluating roughness of skin texture based on image analysis. The device comprises: a step of acquiring an analysis image of target skin; a step of obtaining a low-frequency image from the analysis image using a low-pass filter; a step of obtaining a high-frequency image by subtracting the low-frequency image from the analysis image; and a step of calculating the roughness level of the skin texture using the high-frequency image.

Description

이미지 분석 기반의 피부결 거칠기 평가 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR EVALUATING ROUGHNESS OF SKIN TEXTURE BASED ON ANALYSIS OF IMAGE}Apparatus and method for evaluating skin texture roughness based on image analysis

본 발명의 실시예들은 이미지 분석 기반의 피부결 거칠기 평가 장치 및 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to an apparatus and method for evaluating skin texture based on image analysis.

피부결을 분석하는 대표적인 방법은 프린지 프로젝션(Fringe projection)을 이용하여 피부 표면의 3차원 이미징을 위한 방법에 관한 것이다. 간섭줄무늬 조사 방식은 정해진 투사각으로 피부 표면에 정교한 디지털 투영 기기에 의한 일정한 줄무늬를 투사하여 규칙적인 정현파(예컨대 sine) 파형의 명암도 패턴을 투영하고 생성된 표면의 높이 값은 상 변화를 통해 비틀린 명암도 패턴으로 부호화되고, 이들은 적절한 영상 기술에 의해 기록된다. 이러한 방식은 높은 정확성을 가지는 반면 큰 기기와 복잡한 프로그램을 사용해야 하는 단점이 존재하여 최근에는 스마트폰/휴대용 진단기기 등 디지털 이미지 분석 기반의 피부결 분석 니즈에 대응하기 어려움이 있다. A representative method for analyzing skin texture relates to a method for three-dimensional imaging of a skin surface using fringe projection. The interference fringe irradiation method projects a regular sine wave (e.g. sine) waveform intensity pattern by projecting a certain stripe on the skin surface at a fixed projection angle, and the height value of the generated surface is a distorted intensity pattern through phase change. , and they are recorded by appropriate imaging techniques. While this method has high accuracy, it has the disadvantage of using a large device and a complex program, so it is difficult to respond to the skin texture analysis needs based on digital image analysis such as smartphones/portable diagnostic devices.

또한, 프린지 프로젝션은 피부 표면의 굴곡까지 포함하여 이미징함으로써, 노이즈를 가지고 있다. 따라서 도1과 같이 피부 표면의 큰 굴곡의 영향을 제거하기 위해 다항식 등의 방법으로 미세 결을 추출하는 것이 필요하다.In addition, the fringe projection has noise by imaging including the curvature of the skin surface. Therefore, as shown in Fig. 1, it is necessary to extract the fine grains by a polynomial method or the like in order to remove the influence of the large curvature of the skin surface.

도1은 굴곡을 제거한 결 부분에 대해서 다음과 같은 지표 값을 계산하고 그 값을 이용하여 피부의 결을 평가하였다. In Figure 1, the following index values were calculated for the texture part from which the curvature was removed, and the skin texture was evaluated using the values.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[수학식 2] [Equation 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, Ra은 전체 측정 길이 중 피크 값의 평균, n은 전체 픽셀 수, yi은 해당 픽셀에서 피크 값, Sa은 분석 영역의 피크 값의 평균을 각각 나타낸다. Here, Ra is the average of the peak values of the entire measurement length, n is the total number of pixels, yi is the peak value in the corresponding pixel, and Sa is the average of the peak values of the analysis region, respectively.

종래에는 수학식 1, 2의 지표 값이 작을수록 결이 좋다고 평가하였다. 피부결 위에 임의의 분석 영역의 높이 값으로 분석함에 있어서, 기준 높이가 요구되는데 기준 높이로서 보통 평균이 사용된다. Conventionally, it was evaluated that the smaller the index values of Equations 1 and 2, the better the texture. In analyzing the height value of any analysis area on the skin texture, a reference height is required, and an average is usually used as the reference height.

Sa는 상기 수학식 2에 기초하여 다양한 방식으로 산출되는데, 수학식 2로부터 직접 산출하면 평균을 기준 높이로 할 경우, Sa는 음수가 되고 그에 따라 Sa는 0이 될 수 밖에 없다. 이를 해결하기 위해 수학식 2에 절대 값 프로세스를 적용할 수 있으나 한번의 프로세싱이 더 적용되는 한계가 있다. Ra 또한 음수 값은 양수 값이 되게 하는 절대값 변환 프로세스를 통해 계산할 수도 있지만, 한번의 프로세싱이 더 적용되는 한계가 있다. Sa is calculated in various ways based on Equation 2, and when calculated directly from Equation 2, when the average is used as the reference height, Sa becomes a negative number, and thus Sa is inevitably 0. In order to solve this problem, the absolute value process can be applied to Equation 2, but there is a limitation that one more processing is applied. Ra can also be calculated through an absolute value conversion process that turns a negative value into a positive value, but there is a limitation that one more processing is applied.

또한, 기존의 프린지 프로젝션은 간섭줄무늬가 생겨야 피부결을 3D로 측정이 가능하며, 피부에 점, 그림자 등 음영 부위가 생기면 바탕 영향으로 인해 간섭줄무늬가 생기지 않아 측정이 불가능하다. 따라서, 기존에는 주어진 피부 표면의 굴곡의 영향만 제거하여, 피부 표면의 그림자, 기미 등 바탕 영향을 제거하지 못해 피부결 측정이 어려워지는 문제점이 존재했다.In addition, in the existing fringe projection, the skin texture can be measured in 3D only when there are interference fringes, and when there are shaded areas such as dots and shadows on the skin, it is impossible to measure because the interference fringes are not generated due to the influence of the background. Therefore, there was a problem in that it was difficult to measure the skin texture because only the effect of the curvature of the given skin surface was removed in the past, and the background influence such as shadows and blemishes on the skin surface could not be removed.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 최근 스마트폰/휴대용 진단기기 등 디지털 이미지 분석 기반의 피부결 분석 니즈에 대응하기 위하여 신뢰도 높고 정확한 피부결 거칠기 값을 제공할 수 있는 이미지 분석 기반의 피부결 평가 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above problems, and is an image analysis-based skin that can provide a reliable and accurate skin texture roughness value in order to respond to the recent digital image analysis-based skin texture analysis needs such as smartphones/portable diagnostic devices. This is to provide a texture evaluation method.

본 발명의 일 측면에 따른 피부결 거칠기 평가 장치는 피부의 거칠기 값을 정확하게 검출하거나, 정량적으로 산출할 수 있다. 그 결과, 피험자의 피부상태에 따른 맞춤형 피부 관리 방법과 함께, 각 피부 상태에 적합한 화장품을 추천할 수 있다. The apparatus for evaluating skin texture roughness according to an aspect of the present invention can accurately detect or quantitatively calculate a skin roughness value. As a result, it is possible to recommend cosmetics suitable for each skin condition together with a skin care method customized according to the skin condition of the subject.

또한, 피부의 거칠기 값을 산출하는데 본 발명은 기존의 프린지 프로젝션과 달리 바탕 요소에 영향을 받는 간섭줄무늬를 사용할 필요가 없어 보다 간편하게 피부결을 측정할 수 있다. 또한, 본 발명은 필터를 이용해서 바탕 영향을 제거하므로, 피부 표면의 그림자, 기미 등 바탕 영향에 관계 없이 더 정확하게 피부결의 거칠기를 측정할 수 있다.In addition, in calculating the skin roughness value, the present invention does not require the use of interference fringes affected by background elements, unlike the conventional fringe projection, so that the skin texture can be measured more conveniently. In addition, since the present invention removes the background effect by using a filter, it is possible to more accurately measure the roughness of the skin texture regardless of the background influence such as shadows and blemishes on the skin surface.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

본 발명 또는 종래 기술의 실시예의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예에 대한 설명에서 필요한 도면이 아래에서 간단히 소개된다. 아래의 도면들은 본 명세서의 실시예를 설명하기 목적일 뿐 한정의 목적이 아니라는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 설명의 명료성을 위해 아래의 도면들에서 과장, 생략 등 다양한 변형이 적용된 일부 요소들이 도시될 수 있다.
도1은 종래의 물체 결을 계산하기 위하여 굴곡의 영향을 제거하기 위해 다항식 등의 방법으로 미세 결을 추출하는 방법을 도시한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피부결 거칠기 평가 장치(1)를 도시한다.
도3은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 피부결 거칠기 평가 방법의 흐름도이다.
도4a는 원본 영상과 저주파 이미지 및 고주파 이미지를 나타내고, 3D 기반의 피부결 측정을 위한 사시도를 도시한다.
도4b는 원본 영상, 저주파 이미지 및 고주파 이미지 각각의 3D 기반의 피부결 측정을 위한 단면도를 도시한다.
도5는 본 발명의 일 실험예에 따른, 저주파 이미지 획득을 위한 최적화 작업시 저주파 필터 조건에 따른 그래프이다.
도6은 본 발명의 일 실험예에 따른, 이미지 분석 기반의 피부결 정도 평가 장치를 통해 산출한 피부 거칠기 정도 값과 실제 피부 거칠기 값 사이의 유의적인 상관관계를 나타내는 그래프이다.
In order to more clearly explain the technical solutions of the embodiments of the present invention or the prior art, drawings necessary for the description of the embodiments are briefly introduced below. It should be understood that the drawings below are for the purpose of explaining the embodiments of the present specification and not for the purpose of limitation. In addition, some elements to which various modifications such as exaggeration and omission have been applied may be shown in the drawings below for clarity of description.
1 shows a method of extracting fine grains by a method such as polynomials in order to remove the influence of curvature in order to calculate the grain of a conventional object.
2 shows an apparatus 1 for evaluating skin texture roughness according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a method for evaluating skin texture roughness according to another embodiment of the present invention.
4A shows an original image, a low-frequency image, and a high-frequency image, and shows a perspective view for 3D-based skin texture measurement.
Figure 4b shows a cross-sectional view for 3D-based skin texture measurement of each of the original image, the low-frequency image and the high-frequency image.
5 is a graph according to a low-frequency filter condition during an optimization operation for obtaining a low-frequency image according to an experimental example of the present invention.
6 is a graph illustrating a significant correlation between a skin roughness level value calculated through an image analysis-based skin texture level evaluation apparatus and an actual skin roughness value according to an experimental example of the present invention.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 항목 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 항목 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. The meaning of "comprising," as used herein, specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, item, and/or component, and includes the presence or absence of another characteristic, region, integer, step, operation, item and/or component. It does not exclude additions.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined otherwise, all terms including technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as those commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Commonly used terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed content, and unless defined, are not interpreted in an ideal or very formal meaning.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피부결 거칠기 평가 장치(1)를 도시한다. 2 shows an apparatus 1 for evaluating skin texture roughness according to an embodiment of the present invention.

이미지 분석 기반의 피부결 거칠기 평가 장치(1)는 대상 피부의 이미지를 획득하는 영상 촬영부(10), 획득한 이미지에서, 필터를 통해 바탕 및 굴곡을 나타내는 저주파 이미지를 구하는 제1영상 처리부(20), 상기 획득한 분석 이미지에서 저주파 이미지를 차감한 고주파 이미지를 구하는 제2 영상 처리부(30) 및 고주파 이미지의 피부결 거칠기 정도 값을 산출하는 산출부(40)를 포함한다.The image analysis-based skin texture roughness evaluation apparatus 1 includes an image capturing unit 10 that acquires an image of the target skin, and a first image processing unit 20 that obtains a low-frequency image representing the ground and curves from the acquired image through a filter ), a second image processing unit 30 for obtaining a high frequency image obtained by subtracting a low frequency image from the obtained analysis image, and a calculation unit 40 for calculating a skin texture roughness value of the high frequency image.

실시예들에 따른 이미지 분석 기반의 피부결 거칠기 평가 장치(1)는 전적으로 하드웨어이거나, 전적으로 소프트웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 시스템은 데이터 처리 능력이 구비된 하드웨어 및 이를 구동시키기 위한 운용 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 본 명세서에서 "부(unit)", "시스템" 및 "장치" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 하드웨어는 CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.The image analysis-based skin texture roughness evaluation apparatus 1 according to embodiments may be entirely hardware, entirely software, or partially hardware and partially software. For example, the system may collectively refer to hardware equipped with data processing capability and operating software for driving the same. As used herein, terms such as “unit,” “system,” and “device” are intended to refer to a combination of hardware and software run by the hardware. For example, the hardware may be a data processing device including a central processing unit (CPU), a graphic processing unit (GPU), or another processor. In addition, software may refer to a running process, an object, an executable file, a thread of execution, a program, and the like.

예를 들어, 상기 피부결 거칠기 평가 장치(1)의 개념들(예를 들어, 구성요소(10, 20, 30 및 40 )의 동작들)은 (Canfield사(Fairfield, NJ, USA)의 VISIA-CR® 시스템과 같은) 피부 분석용 영상 시스템 또는 컴퓨터용 소프트웨어 또는 고객용 앱으로서 다양한 컴퓨팅 장치(예를 들어, 스마트 장치, 컴퓨터 등)에 통합될 수도 있다. 소프트웨어는 촬영된 대상 피부의 이미지를 처리하도록 설계되고, 그리고 영상 내 대상 피부의 피부결 거칠기 정도 값의 검출 및/또는 거칠기 특성을 평가하고, 나아가 동작 결과를 사용자에게 제공할 수도 있다. For example, the concepts of the skin texture roughness evaluation device 1 (eg, the operations of the components 10 , 20 , 30 and 40 ) are (Canfield's (Fairfield, NJ, USA) VISIA- It may also be integrated into various computing devices (eg, smart devices, computers, etc.) as imaging systems for skin analysis (such as the CR® system) or software for computers or as customer apps. The software is designed to process the photographed image of the target skin, and may detect and/or evaluate the roughness characteristics of the skin texture roughness value of the target skin in the image, and further provide the operation result to the user.

영상 촬영부(10)는 대상의 피부를 촬영하는 구성요소로서, 본 기술분야에서 사용될 수 있는 다양한 영상 촬영기기로 구현될(implemented) 수도 있다. 일 실시예에서, 영상 촬영부(10)는 대상의 피부 영상을 촬영하여 광학 영상을 획득하도록 구성된다. 예를 들어, 영상 촬영부(10)는 Canfield사(Fairfield, NJ, USA)의 VISIA-CR® 로 구현될 수도 있다. 본 기술분야에서 사용될 수 있는 다양한 영상 촬영 장치가 이에 사용될 수 있으나, Visa-CR의 경우 standard 2 이미지를 선택한다.The image photographing unit 10 is a component for photographing the skin of a subject, and may be implemented with various image photographing devices that can be used in the art. In an embodiment, the image capturing unit 10 is configured to obtain an optical image by capturing a skin image of the subject. For example, the image capturing unit 10 may be implemented with VISIA-CR® of Canfield Corporation (Fairfield, NJ, USA). Various imaging devices that can be used in the art can be used for this, but in the case of Visa-CR, standard 2 image is selected.

영상 촬영부(10)는 대상의 피부 영상 데이터를 다른 구성요소들(20, 30 또는 40)로 제공할 수도 있다. 또한, 영상 촬영부(10)는 대상의 피부 영상의 부분 영역을 추출하는 동작, 예를 들어 크로핑(cropping) 처리 동작을 수행하도록 더 구성될 수도 있다. The image capturing unit 10 may provide skin image data of the target to the other components 20 , 30 or 40 . Also, the image capturing unit 10 may be further configured to perform an operation of extracting a partial region of the target skin image, for example, a cropping operation.

제1영상 처리부(20)는 로우 패스 필터(low-pass filter)를 포함할 수 있다. 상기 로우 패스 필터는 저주파 성분만을 통과시켜 이미지의 굴곡 및 바탕 성분을 추출한다.The first image processing unit 20 may include a low-pass filter. The low-pass filter extracts the curved and background components of the image by passing only the low-frequency components.

일 실시예에서, 로우 패스 필터의 필터 조건은 1~30범위의 픽셀 내외 크기를 커널 크기로 가질 수도 있다. In an embodiment, the filter condition of the low-pass filter may have a size within a pixel range of 1 to 30 as a kernel size.

제2영상 처리부(30)는 제1영상 처리부(20)로부터 저주파 이미지를 획득하고, 그 후 원본 영상에서 저주파 이미지를 감산하여 고주파 이미지를 획득한다. 상기 제2영상 처리부(30)에 의해, 대상의 피부 영상 내 굴곡이 제거되고, 피부결의 높낮이가 보다 선명하게 변형되어, 피부결 거칠기 값을 산출할 수 있게 된다.The second image processing unit 30 obtains a low frequency image from the first image processing unit 20 , and then subtracts the low frequency image from the original image to obtain a high frequency image. By the second image processing unit 30 , the curvature in the skin image of the target is removed, the height of the skin texture is more clearly deformed, and the skin texture roughness value can be calculated.

산출부(40)는 제2영상 처리부(30)에 의해 획득된 고주파 이미지에 기초하여 피부결의 거칠기 정도를 구할 수 있다. 피부결의 거칠기 정도를 구하기 위해 종래 기술의 Ra (전체 측정 길이 중 피크 값의 평균)또는 Sa(분석 영역의 피크 값의 평균)에 대응하는 지표 값을 계산해야 하는데, 피부결 위에 임의의 분석 영역의 높이 값으로 분석하기 때문에 기준 높이의 보다 낮은 경우 음수가 되기 때문에 평균이 기준인 경우 Sa는 0이 될 수 밖에 없다. Ra 또한 음수 값은 양수 값이 되게 하는 절대값 변환으로 계산할 수 있지만 한번의 프로세싱이 더 들어가는 단점이 있다. 상기 산출부(40)는 거칠기 정도를 정량적으로 산출하기 위해, 고주파 이미지의 적어도 일부 영역의 높이 값에 기초하여 거칠기 값(Xroughness)을 산출한다. 산출부(40)는 상기 고주파 이미지를 다음의 수학식에 적용한다.The calculator 40 may obtain a degree of roughness of the skin texture based on the high-frequency image acquired by the second image processing unit 30 . In order to obtain the roughness of the skin texture, it is necessary to calculate an index value corresponding to Ra (average of peak values among the entire measurement length) or Sa (average of peak values of analysis areas) of the prior art. Since it is analyzed as a height value, if it is lower than the reference height, it becomes a negative number, so if the average is the reference, Sa has no choice but to be 0. Ra can also be calculated as an absolute value conversion that turns a negative value into a positive value, but has the disadvantage of requiring one more processing. In order to quantitatively calculate the degree of roughness, the calculator 40 calculates a roughness value X roughness based on a height value of at least a partial region of the high-frequency image. The calculator 40 applies the high-frequency image to the following equation.

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, n은 상기 고주파 이미지의 전체 픽셀 수를 나타내고, xi 는 해당 픽셀의 높이 값이다. 다른 실시예에서, xi가 전체 픽셀의 높이 평균과 해당 픽셀의 높이 차이(편차)일 수 있다.Here, n denotes the total number of pixels in the high-frequency image, and xi denotes a height value of the corresponding pixel. In another embodiment, xi may be the difference (deviation) between the average height of all pixels and the height of the corresponding pixel.

산출부(40)는 수학식 1을 통해 거칠기 정도를 정량적으로 산출함으로써, 종래의 지표 값(Ra, Sa)이 갖는 한계를 극복할 수 있다. The calculator 40 quantitatively calculates the degree of roughness through Equation 1, thereby overcoming the limitations of the conventional index values Ra and Sa.

또한, 산출부(40)는 미리 설정된 역치 값을 상기 고주파 이미지에 적용하도록 더 구성될 수도 있다. 상기 역치 값은 영상 내 색상의 변화가 최소한으로 발생하는 시점을 의미한다. Also, the calculator 40 may be further configured to apply a preset threshold value to the high-frequency image. The threshold value means a time point at which a color change in an image is minimally generated.

일 실시예에서, 상기 역치 값은 기준 높이에 대응한 최소한의 색상 변화를 나타낸다. 픽셀이 상기 역치 값보다 더 큰 높이를 가지면, 해당 픽셀에서 최소한의 색상 변화보다 더 큰 색상 변화가 발생한 것을 나타낸다. 또한 색상이 붉을수록 해당 픽셀에서 거칠기 정도가 큰 것을 나타낸다. 산출부(40)는 역치 값을 적용하여 픽셀에 나타난 피부의거칠기 정도를 검출할 수 있다. 상기 역치 값보다 높은 높이 값을 갖는 영역이 거칠기가 큰 영역으로 검출된다.In an embodiment, the threshold value represents a minimum color change corresponding to a reference height. If a pixel has a height greater than the threshold value, it indicates that a color change greater than the minimum color change has occurred in that pixel. In addition, as the color is red, it indicates that the degree of roughness in the corresponding pixel is large. The calculator 40 may detect the degree of roughness of the skin displayed in the pixel by applying the threshold value. A region having a height value higher than the threshold value is detected as a region having a large roughness.

상기 피부결의 거칠기 평가 장치(1)가 본 명세서에 명시적으로 서술되지 않은 다른 구성요소를 포함할 수도 있다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 상기 예측 시스템은 네트워크 인터페이스, 데이터 엔트리를 위한 입력 장치, 및 디스플레이, 인쇄 또는 다른 데이터 표시를 위한 출력 장치, 메모리와 같은 저장 장치를 포함하는, 본 명세서에 서술된 동작에 필요한 다른 하드웨어 요소를 포함할 수도 있다.It will be apparent to a person skilled in the art that the apparatus 1 for evaluating skin texture roughness may include other components not explicitly described herein. For example, the prediction system may include network interfaces, input devices for data entry, and output devices for display, printing or other data presentation, storage devices such as memory, and other hardware necessary for the operations described herein. It may contain elements.

도3은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 피부결의 거칠기 정도를 평가하는 방법의 흐름도이다. 피부결의 거칠기 정도를 평가하는 방법(이하, "거칠기 평가 방법")은 프로세서를 포함한 컴퓨팅 장치에 의해 수행된다. 상기 프로세서를 포함한 컴퓨팅 장치는, 예를 들어 상기 피부결의 거칠기 정도 평가 장치(1) 또는 일부 구성요소(예컨대, 영상 처리부(20, 30) 및/또는 산출부(40))에 의해 수행되거나, 또는 다른 컴퓨팅 장치에 의해 수행될 수도 있다. 이하, 설명의 명료성을 위해서, 상기 거칠기 평가 방법이 상기 피부결 거칠기 평가 장치(1)에 의해 수행되는 실시예들로 본 발명을 보다 상세하게 서술한다.3 is a flowchart of a method for evaluating the degree of roughness of skin texture, according to another embodiment of the present invention. A method of evaluating the degree of roughness of the skin texture (hereinafter, "roughness evaluation method") is performed by a computing device including a processor. The computing device including the processor is, for example, performed by the apparatus 1 or some components (eg, the image processing units 20 and 30 and/or the calculation unit 40) for evaluating the roughness of the skin texture, or It may also be performed by other computing devices. Hereinafter, for clarity of explanation, the present invention will be described in more detail with examples in which the roughness evaluation method is performed by the skin texture roughness evaluation device 1 .

도3을 참조하면, 거칠기 평가 방법은: (예를 들어, 영상 촬영부(10)에 의해) 대상 피부를 촬영하고 분석 이미지를 획득하는 단계(S10)를 포함하고, 상기 획득한 분석 이미지에서, 필터를 통해 바탕 및 굴곡을 나타내는 저주파 이미지를 구하는 단계(S20), 획득한 분석 이미지에서 저주파 이미지를 감산한 고주파 이미지를 구하는 단계(S30) 및 단계(S40)에서 고주파 이미지를 상기 수학식1에 적용하여 피부결 거칠기 값을 산출하는 단계를 포함한다.Referring to FIG. 3, the roughness evaluation method includes: (eg, by the image capturing unit 10) photographing the target skin and obtaining an analysis image (S10), and in the obtained analysis image, Applying the high-frequency image to Equation 1 in the steps (S20) of obtaining a low-frequency image representing the background and the curvature through a filter, obtaining a high-frequency image obtained by subtracting the low-frequency image from the obtained analysis image (S30) and (S40) and calculating a skin texture roughness value.

도4a는 원본 영상, 저주파 이미지 및 고주파 이미지 각각의 3D 기반의 피부결 사시도를 도시한다. Figure 4a shows a 3D-based perspective view of the skin texture of each of the original image, the low-frequency image and the high-frequency image.

도4b는 원본 영상, 저주파 이미지 및 고주파 이미지 각각의 3D 기반의 피부결 단면도를 도시한다. 상기 대상 피부로 얼굴, 몸통, 팔 및 다리 등 다양한 부위가 측정될 수 있다.4B is a 3D-based cross-sectional view of the skin texture of each of the original image, the low-frequency image and the high-frequency image. Various parts, such as a face, a trunk, an arm, and a leg, may be measured as the target skin.

도4a및 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 분석 기반의 피부결 거칠기 값의 산출에 있어서, 원본 이미지에서 굴곡 및 바탕의 영향이 제거된 것을 볼 수 있다. 도1을 참조하면, 종래기술이 굴곡만 제거한 결 부분에 대해서 지표 값(Ra, Sa)를 계산하고 그 값이 작을수록 결이 좋다고 판단하는 것과 비교하여, 도4a 및 4b는 이미지 처리를 통해 피부 색깔 요소와 피부 굴곡으로 인한 그림자를 없애고, 피부결 거칠기 정도를 더 잘 측정하도록 하는 등 굴곡 및 바탕을 제거한다. 특히, 얼굴의 피부결 측정에 적용되는 경우, 얼굴에 형성된 기미나, 반점과 같은 색소 침착에 의한 부분과 팔자 주름과 같은 피부 굴곡에 의한 그림자를 제거할 수 있다. Referring to FIGS. 4A and 4B , in the calculation of the skin texture roughness value based on image analysis according to an embodiment of the present invention, it can be seen that the influence of the curvature and the background is removed from the original image. Referring to FIG. 1, in comparison with the prior art, which calculates the index values (Ra, Sa) for the grain portion from which only the curvature is removed and determines that the smaller the value, the better the texture, FIGS. 4A and 4B show the skin through image processing. It removes curves and backgrounds, such as removing shadows from color elements and skin curves, and allowing better measurement of skin texture roughness. In particular, when applied to the measurement of the skin texture of the face, it is possible to remove a part due to pigmentation such as freckles and spots formed on the face, and a shadow due to skin curves such as nasolabial folds.

도4a및 4b를 참조하면, 피부의 거칠기 정도가 큰 특정 영역은 거칠기 정도가 작은 영역 부분에 비해 색상 차이가 크다. 상기 특정 영역은 피부결의 높이가 상대적으로 큰 영역으로 낮은 편평도(예를 들어, 편평하지 않고 경사가 상대적으로 심함)을 가진다. 반면, 다른 특정 영역은 거칠기 정도가 큰 영역보다 색상 차이가 크지 않고, 상대적으로 높은 편평도(완전 또는 거의 평탄함(flat))을 가진다.Referring to FIGS. 4A and 4B , a specific region having a high degree of roughness of the skin has a larger color difference than a portion of a region having a small degree of roughness. The specific region has a relatively high skin texture and has a low flatness (eg, it is not flat and has a relatively high slope). On the other hand, other specific regions do not have a greater difference in color than regions having a large degree of roughness, and have relatively high flatness (completely or almost flat).

도 4a 및 도 4b의 고주파 이미지를 상기 수학식 1에 적용하여, 거칠기 값을 산출한다(S40). 피부의 굴곡 및 바탕이 상당히 제거된 고주파 이미지의 높이 값에 기초하여 거칠기 값이 산출되므로, 피부결의 거칠기 정도를 정확하게 산출할 수 있다. A roughness value is calculated by applying the high-frequency image of FIGS. 4A and 4B to Equation 1 (S40). Since the roughness value is calculated based on the height value of the high-frequency image from which the skin curves and the background are substantially removed, the roughness degree of the skin texture can be accurately calculated.

실험예Experimental example

도 5 내지 도 6은, 본 발명의 일 실험에에 따른, 도 1의 피부결 거칠기 평가 장치(1)의 성능을 검증하기 위한 실험을 설명하는 도면이다.5 to 6 are diagrams for explaining an experiment for verifying the performance of the skin texture roughness evaluation apparatus 1 of FIG. 1 according to an experiment of the present invention.

도5는 본 발명의 일 실험예에 따른, 저주파 이미지 획득을 위한 최적화 작업시 저주파 필터 조건에 따른 그래프이다. 저주파 이미지는 로우 패스 필터의 조건에 따라 다른 결과를 가진다. 커널 크기의 평균값으로 진행하였을 때 커널의 크기에 따라 실제 3D 피부결과 이미지 분석 결과의 상관성을 분석하면, 1~30범위의 픽셀 내외 크기로 커널 크기의 적절한 범위를 산정할 수 있다.5 is a graph according to a low-frequency filter condition during an optimization operation for obtaining a low-frequency image according to an experimental example of the present invention. The low-frequency image has different results depending on the conditions of the low-pass filter. When the average value of the kernel size is used, the correlation between the actual 3D skin results and the image analysis results is analyzed according to the size of the kernel, and the appropriate range of the kernel size can be calculated with a size within a pixel range of 1 to 30.

도6은 본 발명의 일 실험예에 따른, 이미지 분석 기반의 피부결 거칠기 평가 장치를 통해 산출한 피부 거칠기 정도 값과 실제 피부 거칠기 값 사이의 유의적인 상관관계를 나타내는 그래프이다. 도6의 실험예에서, 32명의 피험자가 참가하였다. 동일한 피험자에 대해서, 도1 의 피부결 거칠기 평가 장치를 이용하여 거칠기 값을 평가한 것과 종래 기술인 거칠기 산출 방법인 Ra 지표 값을 비교하여 상관성 비교하였다. 그 결과, 도6과 같은 형태의 그래프가 나타났는데, 각각의32명에 대하여 피부결 거칠기 평가 장치를 이용하여 거칠기 값을 평가한 것과 종래 기술인 거칠기 산출 방법인 Ra 지표 값이 서로 유의적인 상관계수(r=0.520, p-value=0.002)를 갖는 것을 확인하였다. 즉, 피부결 거칠기 평가 장치(1)는 이미지를 분석하여 피부 거칠기 정도를 정확하게 산출할 수 있다. 6 is a graph illustrating a significant correlation between a skin roughness degree value calculated through an image analysis-based skin texture roughness evaluation apparatus and an actual skin roughness value, according to an experimental example of the present invention. In the experimental example of Fig. 6, 32 subjects participated. For the same subject, the roughness value was evaluated using the skin texture roughness evaluation device of FIG. 1 and the Ra index value, which is a conventional roughness calculation method, was compared to compare the correlation. As a result, a graph of the form shown in FIG. 6 appeared. For each of 32 persons, the roughness value was evaluated using the skin texture roughness evaluation device, and the Ra index value, which is the conventional roughness calculation method, showed a significant correlation coefficient ( r=0.520, p-value=0.002). That is, the skin texture roughness evaluation apparatus 1 may accurately calculate the skin roughness level by analyzing the image.

이러한 피부결의 거칠기 평가 장치 및 방법은 기존의 프린지 프로젝션과 달리 피부결 측정을 위해 바탕 요소에 영향을 받는 간섭줄무늬를 사용할 필요가 없다. 또한 본 발명은 필터를 이용해서 바탕 영향을 제거하므로, 피부 표면의 그림자, 기미 등 바탕 영향에 관계없이 더 정확하게 피부결의 거칠기를 측정할 수 있는 효과를 가진다.The apparatus and method for evaluating the roughness of the skin texture do not need to use an interference fringe affected by a background element to measure the skin texture, unlike the existing fringe projection. In addition, since the present invention removes the background effect by using a filter, it has the effect of more accurately measuring the roughness of the skin texture regardless of the background influence such as shadows and blemishes on the skin surface.

이상에서 설명한 실시예들에 따른 피부결의 거칠기 평가 장치(1) 및 방법에 의한 동작은 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램으로 구현되어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 예를 들어, 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터-판독가능 매체로 구성되는 프로그램 제품과 함께 구현되고, 이는 기술된 임의의 또는 모든 단계, 동작, 또는 과정을 수행하기 위한 프로세서에 의해 실행될 수 있다. The operation by the apparatus 1 and method for evaluating skin texture roughness according to the above-described embodiments may be at least partially implemented as a computer program and recorded in a computer-readable recording medium. For example, embodied with a program product consisting of a computer-readable medium containing program code, which may be executed by a processor for performing any or all steps, operations, or processes described.

상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등을 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다. The computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which computer-readable data is stored. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed in a network-connected computer system, and the computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily understood by those skilled in the art to which the present embodiment belongs.

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.Although the present invention as described above has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it will be understood that these are merely exemplary and that various modifications and variations of the embodiments are possible therefrom by those of ordinary skill in the art. However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (8)

대상 피부를 촬영하여 분석 이미지를 획득하는 영상 촬영부;
상기 분석 이미지로부터 로우 패스 필터(low-pass filter)를 이용하여 저주파 이미지를 획득하는 제1 영상 처리부;
상기 분석 이미지에서 상기 저주파 이미지를 감산하여 고주파 이미지를 획득하는 제2 영상 처리부; 및
상기 고주파 이미지를 이용해 피부결의 거칠기 정도를 구하는 산출부;를 포함하는 이미지 분석 기반의 피부결 평가 장치.
an image capturing unit to obtain an analysis image by photographing the target skin;
a first image processing unit configured to obtain a low-frequency image from the analyzed image by using a low-pass filter;
a second image processing unit for obtaining a high-frequency image by subtracting the low-frequency image from the analyzed image; and
An image analysis-based skin texture evaluation device comprising a; a calculator for obtaining a roughness degree of the skin texture using the high-frequency image.
제1항에 있어서,
상기 저주파 이미지를 획득하기 위해 로우 패스 필터의 필터 조건을 1내지 30 픽셀 범위의 커널 크기로 정한 것을 특징으로 하는 이미지 분석 기반의 피부결 평가 장치.
The method of claim 1,
Image analysis-based skin texture evaluation apparatus, characterized in that the filter condition of the low-pass filter is determined as a kernel size in the range of 1 to 30 pixels to obtain the low-frequency image.
제1항에 있어서,
상기 피부결의 거칠기 정도의 값(Xroughness)은 상기 산출부에 의해 상기 고주파 이미지를 다음의 수학식에 적용하여 산출되며,
[수학식]
Figure pat00004

여기서, 여기서, 상기 n은 크롭(crop)된 상기 고주파 이미지의 전체 픽셀 수를 나타내고, 상기 xi 는 해당 픽셀의 높이 값인 것을 특징으로 하는 이미지 분석 기반의 피부결 평가 장치.
The method of claim 1,
The value (X roughness ) of the roughness of the skin texture is calculated by applying the high-frequency image to the following equation by the calculator,
[Equation]
Figure pat00004

Here, wherein n represents the total number of pixels of the cropped high-frequency image, and x i is a height value of the corresponding pixel.
제3항에 있어서,
상기 xi는 전체 픽셀의 높이 평균과 해당 픽셀의 높이 차이인 것을 특징으로 하는 이미지 분석 기반의 피부결 평가 장치.
4. The method of claim 3,
The x i is an image analysis-based skin texture evaluation device, characterized in that the difference between the average height of all pixels and the height of the corresponding pixel.
프로세서에 의해 수행되는, 이미지 분석 기반의 피부결 평가 방법으로서,
대상 피부를 촬영한 분석 이미지를 획득하는 단계;
상기 분석 이미지로부터 로우 패스 필터(low-pass filter)를 이용하여 저주파 이미지를 획득하는 단계;
상기 분석 이미지에서 상기 저주파 이미지를 감산하여 고주파 이미지를 획득하는 단계; 및
상기 고주파 이미지를 이용해 피부결의 거칠기 정도를 산출하는 단계;를 포함하는 이미지 분석 기반의 피부결 평가 방법.
As an image analysis-based skin texture evaluation method performed by a processor,
acquiring an analysis image of the target skin;
obtaining a low-frequency image from the analyzed image using a low-pass filter;
obtaining a high-frequency image by subtracting the low-frequency image from the analyzed image; and
Calculating the degree of roughness of the skin texture using the high-frequency image; image analysis-based skin texture evaluation method comprising a.
제5항에 있어서,
상기 저주파 이미지를 획득하기 위해 로우 패스 필터의 필터 조건을 1 내지 30 픽셀 범위의 커널 크기로 정한 것을 특징으로 하는 이미지 분석 기반의 피부결 평가 방법.
6. The method of claim 5,
An image analysis-based skin texture evaluation method, characterized in that the filter condition of the low-pass filter is set to a kernel size in the range of 1 to 30 pixels to obtain the low-frequency image.
제5항에 있어서,
상기 피부결의 거칠기 정도의 값(Xroughness)은 상기 산출하는 단계에 의해 상기 고주파 이미지를 다음의 수학식에 적용하여 산출되며,
[수학식]
Figure pat00005

여기서, 여기서, 상기 n은 크롭(crop)된 상기 고주파 이미지의 전체 픽셀 수를 나타내고, 상기 xi 는 해당 픽셀의 높이 값인 것을 특징으로 하는 이미지 분석 기반의 피부결 평가 방법.
6. The method of claim 5,
The value (X roughness ) of the roughness of the skin texture is calculated by applying the high-frequency image to the following equation by the calculating step,
[Equation]
Figure pat00005

Here, where n represents the total number of pixels of the cropped high-frequency image, and x i is a height value of the corresponding pixel.
제7항에 있어서,
상기 xi는 전체 픽셀의 높이 평균과 해당 픽셀의 높이 차이인 것을 특징으로 하는 이미지 분석 기반의 피부결 평가 방법.
8. The method of claim 7,
The x i is an image analysis-based skin texture evaluation method, characterized in that the difference between the average height of all pixels and the height of the corresponding pixel.
KR1020200105321A 2020-08-21 2020-08-21 Device and method for evaluating roughness of skin texture based on analysis of image KR20220023507A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200105321A KR20220023507A (en) 2020-08-21 2020-08-21 Device and method for evaluating roughness of skin texture based on analysis of image

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200105321A KR20220023507A (en) 2020-08-21 2020-08-21 Device and method for evaluating roughness of skin texture based on analysis of image

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220023507A true KR20220023507A (en) 2022-03-02

Family

ID=80815808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200105321A KR20220023507A (en) 2020-08-21 2020-08-21 Device and method for evaluating roughness of skin texture based on analysis of image

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220023507A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5657494B2 (en) Wrinkle detection method, wrinkle detection apparatus and wrinkle detection program, and wrinkle evaluation method, wrinkle evaluation apparatus and wrinkle evaluation program
Maini et al. Study and comparison of various image edge detection techniques
US7965874B2 (en) Biological information detecting device
US20160379370A1 (en) Information processing apparatus, information processing method, and storage medium
Ng et al. Wrinkle detection using hessian line tracking
EP2183703A1 (en) Multiscale edge detection and fiber enhancement using differences of oriented means
TW201909838A (en) Physiological signals measurement systems and methods thereof
Lu et al. No reference uneven illumination assessment for dermoscopy images
Zhao et al. Accuracy improvement in OFDR-based distributed sensing system by image processing
Zhao et al. Parameter optimal determination for canny edge detection
Cavalcanti et al. A coarse-to-fine approach for segmenting melanocytic skin lesions in standard camera images
KR20170105974A (en) Evaluation device for skin texture based on skin blob and method thereof
JP2014067193A (en) Image processing apparatus and image processing method
Chambino Android-based implementation of Eulerian Video Magnification for vital signs monitoring
Khan et al. High-density single shot 3D sensing using adaptable speckle projection system with varying preprocessing
Schmid-Saugeon Symmetry axis computation for almost-symmetrical and asymmetrical objects: Application to pigmented skin lesions
Choudhary et al. Curvelet and fast marching method‐based technique for efficient artifact detection and removal in dermoscopic images
KR101129220B1 (en) Apparatus and method for noise reduction of range images
Bae et al. Robust skin-roughness estimation based on co-occurrence matrix
KR20220023507A (en) Device and method for evaluating roughness of skin texture based on analysis of image
Kaur et al. Performance comparison of different feature detection methods with Gabor filter
JP2017012384A (en) Wrinkle state analysis device and wrinkle state analysis method
Deng et al. Texture edge-guided depth recovery for structured light-based depth sensor
JP7124974B2 (en) Blood volume pulse signal detection device, blood volume pulse signal detection method, and program
JP3793039B2 (en) Image processing method, image processing apparatus, radiation image processing apparatus, image processing system, and program

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination