CN106952252B - 一种基于三光谱的皮肤成像*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于三光谱的皮肤成像***，包括：图像采集器、照明辅助模块、过滤镜切换模组、软件控制模块和远程控制客户端，图像采集器用于对皮肤图像进行采集、压缩、显示以及存储；照明辅助模块用于提供不同的光照条件；过滤镜切换模组用于过滤干扰的光，同时透过符合特定波长的光；软件控制模块用于控制并协调皮肤成像***各个模块之间的协同工作，并将采集的皮肤图像和处理结果发送至远程控制客户端；远程控制客户端用于控制皮肤成像***完成皮肤图像的采集操作，并显示皮肤采集成像结果，控制设备进行分析处理操作，并显示皮肤图像分析处理结果。本发明对于皮肤图像的分析检测结果更为准确，硬件***更为安全和节能，***更为灵活和轻巧。

Description

一种基于三光谱的皮肤成像***

技术领域

本发明涉及面部皮肤成像技术领域，具体是一种基于三光谱的皮肤成像***。

背景技术

随着社会的发展和生活水平的提高，人们对个人形象尤其是面部形象越来越重视，皮肤的保养护理次数也日益频繁，日常皮肤护理已经成为人们生活当中必不可少的行为。当前，市场上的面部皮肤护理产品种类繁多，成分也不尽相同，每个人的皮肤情况也参差不齐，如何选择一款适合自己皮肤的护理产品，同时，如何根据自己的皮肤状况调整护理方案对改善用户皮肤状况起着关键性的作用。

在皮肤医学领域，通常采用图像处理学来对皮肤图像进行特定的处理，通过突出皮肤的各项特征，反应出一个人的皮肤状况，以相应的图像处理算法来对输入的图像进行分析处理，得到皮肤各项指标的检测值，从而评判皮肤的好坏情况，以及选择相应的护理保养方案。

目前，市面上大多基于皮肤图像的检测设备所采用的光源仅限于白光光源、UV-A光源两种，而皮肤图像的成像过程也都在封闭空间中进行，即使用黑色或深色幕布将人的面部至于黑暗条件下，只保留相应光源发出的光，从而去除环境光的干扰。上述情况就造成了用户在使用该仪器检测时候体验不好的情况，同时，两种光源下的皮肤图像也不能充分的反映出皮肤的各项指标情况。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提供了一种基于三光谱的皮肤成像***，在不使用任何遮蔽物体的开放环境情况下对面部皮肤进行成像，分别生成皮肤在标准白光、UV-A光、垂直偏振光下的三种皮肤图像，基于这三种皮肤图像，完成用户皮肤油分、纹理、毛孔、皱纹、色斑、暗斑、紫质、美白度八个指标的分析处理，并将分析处理的结果上传至云服务器，完成皮肤建档，通过历次检测的实际情况，为用户提供更加精准的皮肤护理保养意见和护理产品，同样也可以让用户更加直观的了解自身皮肤的变化情况。

为解决上述问题，本发明提出的基于三光谱的皮肤成像***，包括：图像采集器、照明辅助模块、过滤镜切换模组、软件控制模块和远程控制客户端，图像采集器用于对皮肤图像进行采集、压缩、显示以及存储；照明辅助模块用于在图像采集器采集皮肤图像的同时提供标准白光、紫光、垂直偏振光三种不同光照条件；过滤镜切换模组用于配合不同的光照条件，过滤干扰的光，同时透过符合特定波长的光，以达到成像过程只在特定光的条件下进行；软件控制模块用于控制并协调皮肤成像***各个模块之间的协同工作以完成皮肤图像的采集和处理，并将采集的皮肤图像和处理结果发送至远程控制客户端；远程控制客户端通过无线局域网与皮肤成像***进行通信，控制皮肤成像***完成皮肤图像的采集操作，并显示皮肤采集成像结果，控制设备进行分析处理操作，并显示皮肤图像分析处理结果，建立或修改用户信息，浏览用户历史检测信息。

上述技术方案中，图像采集器由1800万有效像素CMOS图像感应器和DIGIC 5数字影像处理器组合而成。

上述技术方案中，图像采集器具有USB通信接口，通过USB接口完成相机配置、视频流实时传输、照片拍摄控制及传输，支持直流电源供电以实现图像创传感器的不间断供电；

上述技术方案中，图像采集器进行视频预览时，采用连续自动对焦方式，进行图片采集时，采用定焦方式，并将焦点设置在定焦区域中心，采集前进行焦点锁定，待三张不同光照条件下的图片采集完毕后，释放焦点，图像采集器支持多种对焦点以及对焦方式选择，但***在视频实时传输时采用连续自动对焦方式，保证远程控制客户端能够高清预览图像传感器镜头视角，采集图像时使用对焦锁定方式，保证三种光源下的成像操作是在同一对焦条件下完成。

上述技术方案中，照明辅助模块包括标准白光光源，UV-A光源，垂直偏振光源以及光源控制器，光源控制器通过串行数据接口与处理主机连接，用于接收来自软件控制模块的光源选择信号，通过光电隔离的IO接口与图像传感器的引闪信号连接，用于接收来自相机的灯光亮灭信号，当检测到图像传感器的引闪信号后，光源控制器根据选择信号切换至相应光源，通过大功率开关MOS管驱动相应光谱的LED光源，同时光源控制器还能根据快门速度自动调整闪光灯的时间，实现与相机的同步闪光。

上述技术方案中，过滤镜切换模组包括两组偏振镜片、两组直透镜片和两个光电传感器，四组镜片分别固定在一个圆盘上，圆盘中轴由一个35型步进电机带动圆盘转动，光电传感器用于检测圆盘上镜片的相对位置初始位置和转动角度。

上述技术方案中，软件控制模块为运行在基于X86架构的处理主机上的软件程序，***运行平台为Ubuntu14.04Linux操作***，开发平台为QT5.5.1，采用多进程结构设计。

上述技术方案中，软件控制模块由皮肤图像采集控制子模块和皮肤图像处理子模块组成，皮肤图像采集控制子模块用于控制协调图像传感器、光源控制器、过滤镜切换模组完成皮肤图像的采集，皮肤图像处理子模块集成了依赖OpenCV图像处理库实现的一系列皮肤图像处理算法，具体包含油分、纹理、毛孔、皱纹、色斑、暗斑、紫质、美白度八个皮肤指标分析检测算法，在接收到控制***的分析处理后，针对输入的三种不同光源下的皮肤图片进行分析处理，并将八种指标的分析结果返回至远程控制客户端。

上述技术方案中，远程控制客户端为控制客户端IOS***开发的应用程序，远程控制客户端的搭载平台为移动智能终端，移动智能终端为智能手机、掌上电脑、笔记本和平板电脑中任意一种。

本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果和优点：

1)本发明中的皮肤成像***采用由高分辨率图像传感器，并囊括标准白光光源，UV-A光源、垂直偏振光源三种光源，辅以过滤镜片切换模组，能够获取清晰准确的面部皮肤图像，三种光源下的皮肤图像能够充分的体现面部皮肤上油分、纹理、毛孔、皱纹、色斑、暗斑、紫质、美白度八个指标的皮肤特征，并为后续更多指标的分析提供基础条件，使得皮肤处理算法得出的分析检测结果更为准确；

2)本发明设计的皮肤成像方法，成像条件为开放式光源环境，无需任何遮蔽物遮挡外部干扰光照，操作更为方便快捷，用户体验更好。成像所需的三种光源采用低压设计，在低压条件下就能够正常工作和满足需求，硬件***更为安全和节能；

3)本发明设计的皮肤成像***，采用远程操作控制设计，通过在Ipad等智能终端上安装远程控制客户端软件，登录已经授权的顾问账号，便能够远程控制***完成采集与分析处理的操作，并显示采集和分析检测的结果，无需为***主机外接显示器或者键盘鼠标等外设，使得***更为灵活和轻巧。

附图说明

图1是本发明的皮肤成像***的***框图。

图2是本发明的皮肤图像成像***的数据流的顶层图。

图3是本发明的皮肤图像成像***的数据流的0层图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图1所示，本实施例中，本发明提出的基于三光谱的皮肤成像***，包括：图像采集器、照明辅助模块、过滤镜切换模组、软件控制模块和远程控制客户端，图像采集器用于对皮肤图像进行采集、压缩、显示以及存储；照明辅助模块用于在图像采集器采集皮肤图像的同时提供标准白光、紫光、垂直偏振光三种不同光照条件；过滤镜切换模组用于配合不同的光照条件，过滤干扰的光，同时透过符合特定波长的光，以达到成像过程只在特定光的条件下进行；软件控制模块用于控制并协调皮肤成像***各个模块之间的协同工作以完成皮肤图像的采集和处理，并将采集的皮肤图像和处理结果发送至远程控制客户端；远程控制客户端通过无线局域网与皮肤成像***进行通信，控制皮肤成像***完成皮肤图像的采集操作，并显示皮肤采集成像结果，控制设备进行分析处理操作，并显示皮肤图像分析处理结果，建立或修改用户信息，浏览用户历史检测信息。

图像采集器采用1800万有效像素CMOS图像感应器和DIGIC5数字影像处理器组合而成的佳能700D单头套机，为采集到高精细、低噪点的皮肤图像提供前提。

图像采集器具有USB通信接口，通过USB接口完成相机配置、视频流实时传输、照片拍摄控制及传输，支持直流电源供电以实现图像创传感器的不间断供电；

图像采集器进行视频预览时，采用连续自动对焦方式，进行图片采集时，采用定焦方式，并将焦点设置在定焦区域中心，采集前进行焦点锁定，待三张不同光照条件下的图片采集完毕后，释放焦点，图像采集器支持多种对焦点以及对焦方式选择，但***在视频实时传输时采用连续自动对焦方式，保证远程控制客户端能够高清预览图像传感器镜头视角，采集图像时使用对焦锁定方式，保证三种光源下的成像操作是在同一对焦条件下完成。

照明辅助模块包括标准白光光源，UV-A光源，垂直偏振光源以及光源控制器，光源控制器通过串行数据接口与处理主机连接，用于接收来自软件控制模块的光源选择信号，通过光电隔离的IO接口与图像传感器的引闪信号连接，用于接收来自相机的灯光亮灭信号，当检测到图像传感器的引闪信号后，光源控制器根据选择信号切换至相应光源，通过大功率开关MOS管驱动相应光谱的LED光源，同时光源控制器还能根据快门速度自动调整闪光灯的时间，实现与相机的同步闪光。标准白光光源采用2组12颗高亮3W3535封装的LED构成，色温与相机的闪光灯的色温一致，为5500K，UV-A光源则由波长为365nm的UV-LED构成，垂直偏振光源的结构与标准白光光源的类似，需要在标准白光光源前面加上偏振片。

过滤镜切换模组包含1片垂直偏振镜，1片单向反光镜以及2块空白区域组成，上述4个部分分别固定在由一个35型步进电机带动的圆盘之上；***复位时会转到单向反光镜的位置，利用霍尔开关定位，拍摄标准白光光源下以及UV-A光源下的图片时，转盘切换到空白区域。当拍摄偏振光源下的图片时，转盘会切换到偏振镜的位置，该偏振镜与光源前方的偏振镜偏振角度互相垂直，拍照时得到偏振光光谱的图片。

软件控制模块为运行在基于X86架构的处理主机上的软件程序，***运行平台为Ubuntu14.04Linux操作***，开发平台为QT5.5.1，采用多进程结构设计。

软件控制模块由皮肤图像采集控制子模块和皮肤图像处理子模块组成，皮肤图像采集控制子模块用于控制协调图像传感器、光源控制器、过滤镜切换模组完成皮肤图像的采集，皮肤图像处理子模块集成了依赖OpenCV图像处理库实现的一系列皮肤图像处理算法，具体包含油分、纹理、毛孔、皱纹、色斑、暗斑、紫质、美白度八个皮肤指标分析检测算法，在接收到控制***的分析处理后，针对输入的三种不同光源下的皮肤图片进行分析处理，并将八种指标的分析结果返回至远程控制客户端。

远程控制客户端为控制客户端IOS***开发的应用程序，远程控制客户端的搭载平台为移动智能终端，移动智能终端为智能手机、掌上电脑、笔记本和平板电脑中任意一种。

如图2、图3所示本发明的***数据流图：

打开远程控制客户端后，先登录后台已经授权的顾问账号，只有通过授权的账号才能够登录成功并使用该程序；登录成功后，选择用户进行皮肤图像采集，选择用户步骤完成后，跳转至采集设备列表界面，控制客户端将通过广播搜索到所在局域网范围内正在工作的皮肤采集设备，顾问点击选择与特定的皮肤采集设备进行连接并控制其完成皮肤图像的采集及其后续的分析处理操作；

与采集设备连接成功后，进入远程控制客户端主界面，控制软件控制模块发送实时预览数据至远程控制客户端进行实时显示，顾问可以辅助用户进行脸部位置或方向的调整，使成像效果更佳；用户姿势完全摆正后，点击“一键拍照”按钮，远程控制客户端将向软件控制模块发送采集指令，控制皮肤成像***开始按照上述操作步骤完成标准白光、UV-A光、偏振光下的三种皮肤图像采集，并将皮肤成像***返回的皮肤图片进行显示，若采集后的图像不符合要求，则可以重新点击“一键拍照”按钮再次进行采集操作；

图片采集完毕后，点击“单项分析”或“综合分析”按钮，远程控制客户端将向软件控制模块发送分析处理指令，皮肤图像处理子模块开始分析采集后的三张皮肤图像，并返回油分、纹理、毛孔、皱纹、色斑、暗斑、紫质、美白度八个皮肤指标分析处理结果；

分析处理完毕后，点击“单项分析”按钮，可分别查看八个皮肤指标的检测值以及分析处理图像，通过分析处理过后的指标图，可以直观的看到面部皮肤上各个指标的分布情况，好坏程度等；点击“综合分析”按钮可以查看皮肤综合情况，包括皮肤年龄、排名、以及综合得分；点击“报告预览”按钮可以查看本次皮肤检测的检测报告；点击“历史报告”按钮可以查看与顾问相绑定的用户检测报告。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (6)

1.一种基于三光谱的皮肤成像***，其特征在于，包括：图像采集器、照明辅助模块、过滤镜切换模组、软件控制模块和远程控制客户端，图像采集器用于对皮肤图像进行采集、压缩、显示以及存储；照明辅助模块用于在图像采集器采集皮肤图像的同时提供标准白光、紫光、垂直偏振光三种不同光照条件；过滤镜切换模组用于配合不同的光照条件，过滤干扰的光，同时透过符合特定波长的光，以达到成像过程只在特定光的条件下进行；软件控制模块用于控制并协调皮肤成像***各个模块之间的协同工作以完成皮肤图像的采集和处理，并将采集的皮肤图像和处理结果发送至远程控制客户端；远程控制客户端通过无线局域网与皮肤成像***进行通信，控制皮肤成像***完成皮肤图像的采集操作，并显示皮肤采集成像结果，控制设备进行分析处理操作，并显示皮肤图像分析处理结果，建立或修改用户信息，浏览用户历史检测信息；

照明辅助模块包括标准白光光源，UV-A光源，垂直偏振光源以及光源控制器，光源控制器通过串行数据接口与处理主机连接，用于接收来自软件控制模块的光源选择信号，通过光电隔离的IO接口与图像传感器的引闪信号连接，用于接收来自相机的灯光亮灭信号，当检测到图像传感器的引闪信号后，光源控制器根据选择信号切换至相应光源，通过大功率开关MOS管驱动相应光谱的LED光源，同时光源控制器还能根据快门速度自动调整闪光灯的时间，实现与相机的同步闪光；

过滤镜切换模组由1片垂直偏振镜，1片单向反光镜以及2块空白区域组成，2个偏振镜片以嵌入的方式固定在圆盘上，4个部分分别置于以圆盘中心为坐标原点的坐标系的四个象限内，且垂直偏振镜与单向反光镜相邻放置，圆盘中轴由一个35型步进电机带动圆盘转动，光电传感器用于检测圆盘上镜片的相对位置、 初始位置和转动角度；

软件控制模块由皮肤图像采集控制子模块和皮肤图像处理子模块组成，皮肤图像采集控制子模块用于控制协调图像传感器、光源控制器、过滤镜切换模组完成皮肤图像的采集，皮肤图像处理模块用于对采集后的皮肤图像进行处理，主要针对皮肤油分、纹理、毛孔、皱纹、色斑、暗斑、紫质、美白度八个指标进行分析处理操作。

2.根据权利要求1的基于三光谱的皮肤成像***，其特征在于，图像采集器由1800万有效像素CMOS图像感应器和DIGIC 5数字影像处理器组合而成。

3.根据权利要求1的基于三光谱的皮肤成像***，其特征在于，图像采集器具有USB通信接口，通过USB接口完成相机配置、视频流实时传输、照片拍摄控制及传输，支持直流电源供电。

4.根据权利要求1的基于三光谱的皮肤成像***，其特征在于，图像采集器进行视频预览时，采用连续自动对焦方式，进行图片采集时，采用定焦方式，并将焦点设置在定焦区域中心，采集前进行焦点锁定，待三张不同光照条件下的图片采集完毕后，释放焦点。

5.根据权利要求1的基于三光谱的皮肤成像***，其特征在于，软件控制模块为运行在基于X86架构的处理主机上的软件程序，***运行平台为Ubuntu14.04 Linux操作***，开发平台为QT5.5.1，采用多进程结构设计。

6.根据权利要求1的基于三光谱的皮肤成像***，其特征在于，远程控制客户端为控制客户端IOS***开发的应用程序，远程控制客户端的搭载平台为移动智能终端，移动智能终端为智能手机、掌上电脑、笔记本和平板电脑中任意一种。

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