TWM653604U - 皮膚影像處理裝置以及防曬化妝鏡 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種皮膚影像處理裝置以及防曬化妝鏡。所述皮膚影像處理裝置包括：第一攝像單元、第二攝像單元以及影像處理單元。所述第一攝像單元用於提供可見光影像。所述第二攝像單元用於提供紫外光影像。所述影像處理單元選取可見光影像與紫外光影像中至少一近似區域之內的至少一感興趣區域，並將可見光影像與紫外光影像關聯的至少一感興趣區域進行影像對位，藉以產生合成影像。相較於先前技術，本創作提供的合成影像特別適用於皮膚檢測的用途。

Description

皮膚影像處理裝置以及防曬化妝鏡

本創作有關於影像處理技術領域，特別是指應用於皮膚檢測時的可見光影像與紫外光影像的合成處理技術。

本文件中的先前技術主要著重於描述紫外線對皮膚的傷害以及相關的防曬措施。太陽光中的紫外線(UV：Ultra Violet)會對皮膚造成傷害。當皮膚的膠原蛋白(Collagen)被紫外光照射後會斷裂，導致皮膚變得鬆弛，並產生細紋與皺紋。此外，紫外線會被皮膚內的酪胺酸(Tyrosine)吸收，進而產生黑色素(Melanin)，使皮膚變得暗沉並產生黑斑。在嚴重的情況下，紫外線的照射甚至可能導致皮膚癌的發生。為了防止紫外線對皮膚的傷害，人們通常會在出門時在皮膚上塗抹防曬乳液。防曬乳液主要分為物理防曬和化學防曬兩種。物理防曬是通過在皮膚上塗抹二氧化鈦(TiO2)或氧化鋅(ZnO)的粉末，來反射紫外線，達到隔絕紫外線的效果。而化學防曬則是通過使用有機化合物來吸收紫外線，並將其轉化為熱能，防止紫外線穿透到皮膚層。

因此，為了確保使用者能確實地塗抹防曬乳液，市面上已有一些防曬化妝鏡提供辨識臉部防曬乳液覆蓋的狀況。這些防曬化妝鏡大多是透過擷 取使用者臉部的紫外光影像來判斷防曬乳液塗抹狀態，其中在塗抹物理防曬乳的區域會呈現淺色調(因為紫外光被反射)，而在塗抹化學防曬乳的區域會呈現深色調(因為紫外光被吸收)。然而，由於現有的紫外線攝像機與感光元件(例如CCD或CMOS感光器)是專門設計來捕捉紫外線光的，這些感光元件通常只能測量紫外線光的強度，而無法測量其波長(顏色)。因此，它們通常只能產生灰階(黑白)影像，其中每個像素的亮度對應於紫外線光的強度。

人類臉部的斑點通常是由於皮膚中的色素(主要是黑色素)含量較高而形成的。黑色素是一種能夠吸收紫外線和可見光的色素，它的主要功能是保護皮膚免受紫外線輻射的傷害。當紫外線攝像機拍攝人臉時，色素較多的區域會吸收更多的紫外線，因此在紫外光影像中顯示為灰度較深(較黑)的區域。這使得在紫外光影像所呈現的臉部，視覺上的感受非常難以接受，往往會讓使用者對自己的臉部產生負面情緒。這使得防曬化妝鏡在努力讓使用者愛護自身的臉部狀況時，其美意被扭曲，導致防曬化妝鏡的普及率一直不高。

在多鏡頭裝置的一些現有技術中，為了確保影像能完美疊合，會在出廠前進行出廠校正(Offline alignment)。如圖1所示，以兩個攝像頭1的出廠校正為例，此過程是基於兩個攝像頭1之間的座標位置(X,Y)偏置、影像尺寸的相對大小以及相對旋轉角度來進行的。在校正前，會選定一個校正距離(Dcal，等於焦距)，並確保當校正目標的物體距離攝像模組等於校正距離時，兩個攝像頭1輸出的影像經過校正後能夠完美重疊，而不會產生殘影。出廠校正的參數會被儲存於記憶體中。

然而，目前許多的多鏡頭裝置未有使用中校正(Online alignment)。又如圖1所示，當使用者操作系統時，距離會變化(Dx)，這會使影像的對齊失效，必須有一套使用中校正的演算法來進一步校正。

再者，目前已有一些智慧型手機(如，HUAWEI P50)，透過多鏡頭裝置，藉助於影像分析，在可見光影像中直接提示使用者需要塗抹防曬乳的區域。但這一項技術卻有許多的問題：(1)在強光下，無法精準判斷紫外光在臉部上的分布；(2)需要精準的對焦，增加使用上的難度；(3)受限於軟體的出廠設定，需要提供指定角度的影像，且僅能對臉部提供提示；(4)處理後的影像，與原始的臉部影像有差異，可能會導致使用者對臉部徵部的誤判。

有鑑於此，要如何提供能解決上述問題的技術，即成為所屬技術領域中有待解決的問題。

本創作提供一種皮膚影像處理裝置，包括：第一攝像單元、第二攝像單元以及影像處理單元。所述第一攝像單元用於提供可見光影像。所述第二攝像單元用於提供紫外光影像。所述影像處理單元訊號連接該第一攝像單元以及該第二攝像單元，該影像處理單元選取可見光影像與該紫外光影像中至少一近似區域之內的至少一感興趣區域，並將可見光影像與紫外光影像關聯的該至少一感興趣區域進行影像對位，藉以產生合成影像。

其中，皮膚影像處理裝置還包括：顯示單元。所述顯示單元訊號連接影像處理單元，用於顯示合成影像。

其中，顯示單元為係以反射式顯示，以令顯示單元為反射式液晶顯示器(Reflective LCD)。

其中，影像處理單元以顏色映射將可見光影像的顏色轉換為單一色彩，並以顏色映射後的可見光影像產生合成影像。

其中，影像處理單元以顏色映射將紫外光影像的灰階值映射為彩色值，以讓紫外光影像產生彩色的色調，並以顏色映射後的紫外光影像產生合成影像。

其中，影像處理單元以顏色映射將合成影像的顏色轉換為單一色彩。

其中，至少一關鍵點包括輪廓、邊緣以及邊角中的至少一者。

其中，選取至少一關鍵點之前，影像處理單元將可見光影像的顏色轉換為藍色，再進行影像對位。

其中，皮膚影像處理裝置還包括：補光單元。補光單元訊號連接影像處理單元，當紫外光影像的紫外光強度低於閾值時，影像處理單元將產生補光指令，以令補光單元提供額外的紫外光。

本創作另提供一種防曬化妝鏡，防曬化妝鏡包括：殼體以及皮膚影像處理裝置。殼體具有第一開口、第二開口、第三開口以及第四開口。皮膚影像處理裝置設置於殼體內，第一攝像單元、第二攝像單元、顯示單元以及補光單元分別對應設置於第一開口、第二開口、第三開口以及第四開口。

據上所述，本創作可主張的功效(具體的實施方式如後文所述)包括：

(1)即時校正：能夠即時校正可見光影像和紫外光影像，提高多鏡頭裝置的影像處理效果。

(2)影像合成與對位：有效合成可見光和紫外光影像，並進行精確的影像對位，減少視角差異的影響。

(3)多功能防曬化妝鏡：提供一種集成影像處理的防曬化妝鏡，實現鏡子和影像顯示的多功能應用。

(4)自動補光：在紫外光強度不足時自動補光，保證紫外線攝像頭能正常運作。

(5)直觀的防曬乳塗抹提示：通過合成影像直觀展示防曬乳塗抹的狀態，幫助使用者確認防曬乳的塗抹效果。

(6)顏色映射增強：通過顏色映射技術增強影像的視覺效果，提升使用者的視覺體驗。

後文藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本創作之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

1:攝像頭

100:皮膚影像處理裝置

110:第一攝像單元

120:第二攝像單元

130:影像處理單元

140:顯示單元

150:補光單元

200:防曬化妝鏡

210:殼體

P:物理防曬乳塗抹區域

C:化學防曬乳塗抹區域

M:黑色素沉澱區域

圖1為多鏡頭裝置的焦距示意圖。

圖2為本創作所提供的實施例的皮膚影像處理裝置的方塊示意圖。

圖3為本創作所提供的實施例的防曬化妝鏡顯示反射影像的示意圖。

圖4為本創作所提供的實施例的防曬化妝鏡顯示合成影像的示意圖。

本創作之實施例將藉由下文配合相關圖式進一步加以解說。盡可能的，於圖式與說明書中，相同標號係代表相同或相似構件。於圖式中，基於簡化與方便標示，形狀與厚度可能經過誇大表示。可以理解的是，未特別顯示於圖式中或描述於說明書中之元件，為所屬技術領域中具有通常技術者所知之形態。本領域之通常技術者可依據本創作之內容而進行多種之改變與修改。

有鑑於現有技術在多鏡頭裝置上的缺陷，本創作提供的一實施例，不僅提供使用中校正的技術，且是特別適用於可見光影像以及紫外光影像的校正。

請參閱圖2，圖2為本創作所提供的實施例的皮膚影像處理裝置的方塊示意圖。本實施例提供一種皮膚影像處理裝置100，包括：第一攝像單元110、第二攝像單元120以及影像處理單元130。所述第一攝像單元110用於提供可見光影像。所述第二攝像單元120用於提供紫外光影像。所述影像處理單元130，訊號連接第一攝像單元110以及第二攝像單元120，影像處理單元130選取可見光影像與紫外光影像中至少一近似區域之內的至少一感興趣區域(region of interest，ROI)，並將可見光影像與該紫外光影像關聯的該至少一感興趣區域進行影像對位，藉以產生合成影像。

進一步地，所述感興趣區域例如可為一個像素(pixel)或複數個像素組成的區域(如，人臉的眼睛)。

根據一些實施態樣，其中所述感興趣區域，例如可為一些關鍵點(key point)，所述關鍵點包括輪廓、邊緣以及邊角。以人類臉部為例，關鍵點 例如可為眼睛、鼻子、嘴部、眉心、下巴以及耳朵等面部特徵的輪廓、邊緣以及邊角。

根據一些實施態樣，皮膚影像處理裝置100例如可為具備運算處理能力的計算機裝置。其中影像處理單元130特別是具有影像處理能力的硬體或軟硬體結合的構件，例如具有影像處理能力的計算機裝置、雲端伺服器或準系統，其組成構件包括中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、圖形處理器(Graphics Processing Unit，GPU)以及記憶體等，抑或是已整合必要構件的微控制器(single chip microcontroller，MCU)。

根據一些實施態樣，皮膚影像處理裝置100還包括：顯示單元140。所述顯示單元140訊號連接影像處理單元130，用於顯示合成影像。進一步地，為了忠實地呈現使用者的外觀(如，臉部)，顯示單元140特別可應用下述技術或面板：

(1)反射式液晶顯示器(Reflective LCD)：反射式液晶顯示器利用周圍光源(例如日光或室內燈光)來顯示影像。當沒有影像顯示時，它的表面可以反射周圍的光，從而作為一個鏡子。當有影像顯示時，液晶層會調整光的通過方式來顯示影像。

(2)鏡像顯示技術(Mirror Display Technology)：本技術通常使用一種特殊的表面處理或薄膜，使得在沒有影像顯示時，顯示面板的表面能夠反射光，從而作為一個鏡子。當有影像顯示時，背光或其他光源會通過顯示面板，使影像可見。

(3)可切換的反射/透明顯示技術：本技術使用可切換的材料(例如液晶或其他可切換的光學材料)，在一些狀態下，它們是反射的，可以作為鏡子；在另一些狀態下，它們是透明的，允許背光或影像通過。

因此，當皮膚影像處理裝置100可應用在一般化妝鏡或防曬化妝鏡上，使顯示單元140同時可以兼具鏡子與顯示影像的用途。故在本實施例中顯示單元140可用於顯示可見光影像、紫外光影像、合成影像及/或反射影像(即鏡子中的影像)。

根據一些實施態樣，皮膚影像處理裝置100還包括：補光單元150。補光單元150訊號連接影像處理單元130，當紫外光影像的紫外光強度低於閾值時，影像處理單元130將產生補光指令，以令補光單元150提供額外的紫外光。上述閾值可依第二攝像單元120(紫外線攝像頭)的技術規格而定(如，感光元件的靈敏度)，在一些情況下，製造商可能會提供紫外線強度的最低要求或推薦值，以確保第二攝像單元120(紫外線攝像頭)能夠正常捕捉和呈現影像。因此，上述閾值下限至少是最低可辨識紫外光影像中物件輪廓的紫外線強度。其中，所述補光指令的電性訊號不限於資訊流訊號及/或供電電流。補光單元150例如可為紫外光LED或紫外光燈泡或紫外光燈管。

根據又一實施例，影像處理單元130以顏色映射將可見光影像的顏色轉換為單一色彩，並以顏色映射後的可見光影像產生合成影像。本實施例是針對可見光影像進行影像校正，由本實施例產生的合成影像相比於紫外光影像，視覺上的感受可更大大地提升(因為紫外光影像在有/無黑色素沉澱皮膚的對比非常明顯)，以令使用者較能接受長時間注視合成影像中的臉部狀況。

因此，由於原始紫外光影像通常是灰階的，但當灰階的紫外光影像與彩色或單色的可見光影像結合時，可產生特定的顏色映射或偽彩色效果，以突顯紫外光下的特定特徵。

根據另一實施態樣，影像處理單元130選取至少一關鍵點之前，影像處理單元130亦可將該可見光影像的三原色(RGB)中的紅色(R)與綠色(G)去除，並僅保留藍色(B)，再進行影像對位。本實施態樣是進行「抽色」以保 留藍色，與前述的顏色映射或偽彩色效果不同，但最終目的均可讓可見光影像成為藍光色調的影像。

經進一步的測試，當可見光影像為藍色時，在合成影像上的效果最好(如，合成影像未有模糊或失真)。係因影像處理單元130找尋關鍵點時，可見光(RGB)影像若選用藍色的影像，由於藍光與紫外光的波長最接近，相似度也最高，始能生成效果最好的合成影像。

具體來說，影像處理單元130可藉由關鍵點匹配(key point matching)找出可見光影像以及紫外光影像間關聯的點進行匹配。利用對應的關鍵點的相對關係求出可見光影像以及紫外光影像的相對位移、旋轉來進行影像對位(image transform)，可使產生的合成影像不會受到視角差異等影響，導致影像模糊或失真。

因此，又根據一些實施例，選取至少一關鍵點之前，影像處理單元130將可見光影像的顏色轉換為藍色，再進行影像對位。

根據另一實施例，影像處理單元130以顏色映射將紫外光影像的灰階值映射為彩色值，以讓紫外光影像產生彩色的色調，並以顏色映射後的紫外光影像產生合成影像。本實施例是針對紫外光影像進行影像校正，故由本實施例產生的合成影像，相較於原始紫外光影像，視覺上的感受亦能大大地提升。

根據又一實施例，影像處理單元130以顏色映射將合成影像的顏色轉換為單一色彩。本實施例是針對合成影像進行影像校正，故由本實施例產生的合成影像，相較於原始紫外光影像，視覺上的感受亦能大大地提升。

請同時參閱圖3~4。圖3為本創作所提供的實施例的防曬化妝鏡顯示反射影像的示意圖。圖4為本創作所提供的實施例的防曬化妝鏡顯示合成影像的示意圖。

本創作更提供一種防曬化妝鏡200，防曬化妝鏡200的殼體210內設置皮膚影像處理裝置100。在防曬化妝鏡200的外觀可見第一攝像單元110、第二攝像單元120、顯示單元140以及補光單元150，上述構件設置在防曬化妝鏡200上的相對位置，可依據所需進行調整。

如圖3，防曬化妝鏡200包括：殼體以及皮膚影像處理裝置100。殼體210具有第一開口、第二開口、第三開口以及第四開口。皮膚影像處理裝置100設置於殼體210內，第一攝像單元110、第二攝像單元120、顯示單元140以及補光單元150分別對應設置於第一開口、第二開口、第三開口以及第四開口。

根據一些實施態樣，第一攝像單元110透過第一開口擷取環境的可見光影像；第二攝像單元120透過第二開口擷取環境的紫外光影像；顯示單元140透過第三開口顯示合成影像；補光單元150透過第四開口向環境提供額外的紫外光。

又如圖3，當防曬化妝鏡200未開啟皮膚影像處理裝置100時，顯示單元140可提供使用者做為鏡子使用。故顯示單元140可採用前文所述的反射式液晶顯示技術、鏡像顯示技術或可切換的反射/透明顯示技術的面板。

如圖4，當防曬化妝鏡200開啟皮膚影像處理裝置100時(如，開啟皮膚檢測或防曬乳塗抹輔助工具)，由皮膚影像處理裝置100產生的合成影像的示意圖。其中，C所指區域表示塗抹化學防曬乳(chemical sunscreen)的區域；P所指區域表示塗抹物理防曬乳(physical sunscreen)；M所指區域表示黑色素沉澱(Melanin deposition)，且特別是一些曬斑。

進一步地，在圖4中合成影像雖被繪製為灰階，但由前文可知，合成影像可以經由影像處理單元130進行影像處理，產生任何的顏色(如，應用顏色映射或偽彩色效果)。在一些實施態樣中，當可見光影像先前處理為藍色影像時，其與紫外光影像合成的合成影像，不僅可產生較佳的視覺感受(相較於 僅提供原始紫外光影像)，並可產生影像效果較佳的影像(因為藍光與紫外光的波長相近，藉由關鍵點合成較不會產生模糊或失真)。再者，由於化學防曬乳會吸收紫外光，故C所指區域呈現深色；而物理防曬乳會反射紫外光，故P所指區域呈淺色。因此，透過顯示單元140提供的合成影像，可讓使用者確認防曬乳塗抹的狀態。特別在一些黑色素沉澱區域(M)，可用於提示使用者需著重塗抹防曬乳。

根據又一實施例，本創作更提供一種皮膚影像處理方法，包括：

透過第一攝像單元捕捉可見光影像；

透過第二攝像單元捕捉紫外光影像；

選取可見光影像與紫外光影像中至少一近似區域之內至少一感興趣區域；

透過可見光影像與紫外光影像中對應的至少一感興趣區域進行影像對位；以及

將可見光影像與紫外光影像對位生成合成影像。

根據一些實施態樣，所述皮膚影像處理方法更包括：

在顯示單元上顯示合成影像。

根據一些實施態樣，所述皮膚影像處理方法可部分或全部使用前文所述的皮膚影像處理裝置100中各構件的實施方式或應用。

以上所述，僅為舉例說明本創作的較佳實施方式，並非以此限定實施的範圍，凡是依本創作申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單置換及等效變化，皆屬本創作的專利申請範疇。

100:皮膚影像處理裝置

110:第一攝像單元

120:第二攝像單元

130:影像處理單元

140:顯示單元

150:補光單元

Claims (10)

1. 一種皮膚影像處理裝置，包括：

   一第一攝像單元，用於提供一可見光影像；

   一第二攝像單元，用於提供一紫外光影像；以及

   一影像處理單元，訊號連接該第一攝像單元以及該第二攝像單元，該影像處理單元選取該可見光影像與該紫外光影像中至少一近似區域之內的至少一感興趣區域，並將該可見光影像與該紫外光影像關聯的該至少一感興趣區域進行一影像對位，藉以產生一合成影像。
2. 如請求項1所述的皮膚影像處理裝置，還包括：

   一顯示單元，訊號連接該影像處理單元，用於顯示該合成影像。
3. 如請求項2所述的皮膚影像處理裝置，其中該顯示單元為反射式液晶顯示器。
4. 如請求項2或3所述的皮膚影像處理裝置，還包括：

   一補光單元，訊號連接該影像處理單元，當該紫外光影像的紫外光強度低於一閾值時，該影像處理單元將產生一補光指令，以令該補光單元提供額外的紫外光。
5. 如請求項1所述的皮膚影像處理裝置，其中該影像處理單元以顏色映射將該可見光影像的顏色轉換為一單一色彩，並以顏色映射後的該可見光影像產生該合成影像。
6. 如請求項1所述的皮膚影像處理裝置，其中該影像處理單元以顏色映射將該紫外光影像的灰階值映射為彩色值，以讓該紫外光影像產生彩色的色調，並以顏色映射後的該紫外光影像產生該合成影像。
7. 如請求項1所述的皮膚影像處理裝置，其中該影像處理單元以顏色映射將該合成影像的顏色轉換為一單一色彩。
8. 如請求項1所述的皮膚影像處理裝置，其中該至少一感興趣區域包括輪廓、邊緣以及邊角中的至少一者。
9. 如請求項1所述的皮膚影像處理裝置，其中選取該至少一感興趣區域之前，該影像處理單元將該可見光影像的顏色轉換為藍色，再進行該影像對位。
10. 一種防曬化妝鏡，包括：

    一殼體，該殼體具有一第一開口、一第二開口、一第三開口以及一第四開口；以及

    如請求項4所述的皮膚影像處理裝置，設置於該殼體內，該第一攝像單元、該第二攝像單元、該顯示單元以及該補光單元分別對應設置於該第一開口、該第二開口、該第三開口以及該第四開口。

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