JP6476510B2 - 測色装置により得られた色情報に基づく肌状態の鑑別法 - Google Patents
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Description
非接触式測色計は、測色計の視野範囲内で反射光を入力し、入力された反射光の全てを平均し、その平均された結果を用いてXYZ表色系における3刺激値(X,Y,Z)を算出し、さらに任意の色度に変換して出力していた。
そこで、カラービデオカメラなどのカラー画像入力手段を用いた測色装置が提案されている(特許文献1参照)。
一方、特許文献1に記載のカメラを用いた測色装置では、基準色票と被測色体とを含む被写体を同時に撮像することで、RGBデータを取得していた。このような手法では、基準色票を写し込んだ際に、色票に当たる光と顔に当たる光が同一でなければ精度の高い色測定はできない。そのため、想定外の光が入りこむと誤差を生じることがあった。加えて、色票の表面の光沢によって光が反射することで誤差が生じ、測定精度の向上には限界があった。
本発明は、カメラを用いた測色装置であって、正確な測定が可能な測色装置を提供し、加えて新たな肌分析手法を提供することを課題とする。
このように、従来の測色装置に対して改良を加えることで、正確な測定が可能な測色装置を見出し、該測色装置を用いた肌分析方法を提供することができるようになった。特に
、カメラを用いた測色装置を用いることで、例えば肌を被写体とする場合であれば、肌の色の均一性(分散)についても測定することが可能となり、これをもとに、肌の内部構造を推定することが可能となることにも想到した。
被写体及び基準色票を撮像するカラー画像入力手段、
該カラー画像入力手段により入手されたカラー画像データを記憶する画像データ記憶手段、及び該画像データ記憶手段に記憶されたカラー画像データに含まれた画像の色を測色する測色手段、を含む演算装置、並びに
該測色手段により測定された被写体の色情報を出力する出力手段、を備える測色装置であって、
前記測色装置は、カラー画像を入力する際に被写体を照射するための光源、該光源以外の光が被写体を照射することを防ぐ外部光遮断部材、および、偏光フィルター、を備え
該偏光フィルターは、光源の被写体側及びカラー画像入力手段の被写体側に、相互に直交する方向で配置される、測色装置である。
また、上記肌色マップに表示された色情報に基づき、被験者の肌に適用可能なファンデーションを選択する、適用すべきファンデーションの選択方法である。
上記測色装置により得られた被験者の肌の色情報に基づき、肌色の分散値を準備する工程、および前記工程で準備された肌色の分散値を指標として、肌状態を鑑別する肌状態の鑑別方法である。
色する測色手段、を含む演算装置、並びに該測色手段により測定された被写体の色情報を出力する出力手段、を備える測色装置である。
被写体及び基準色票を撮像するカラー画像入力手段は、通常カラービデオカメラが用いられるが、被写体の種類によっては、カラーイメージスキャナーを用いてもよい。被写体は、特段限定されない。特に人の肌が被写体であることが好ましい。
カラー画像入力手段は、基準色票を同時に撮像しても良く、別々に撮像しても良い。別々に撮像する態様の場合、より容易に被写体を撮像することができる。別々に撮像する場合には、先に基準色票を撮像し、色彩基準値のRGBデータを色彩基準値記憶部に記憶させることが好ましい。
該画像データ記憶手段に記憶されたカラー画像データは、測色手段により画像の色を測色する。測色手段としては、例えば、本出願人が先に出願した特開平5−223642(特許文献1の出願公開公報)に開示された測色手段の構成を用いることができる。
本実施態様では、外部からの光については、光源以外の光が被写体を照射することを防ぐ外部光遮断部材を設けることで遮断する。また、被写体の表面に生じる反射については、光源の被写体側及びカメラなどのカラー画像入力手段の被写体側に、相互に直交する方向で偏光フィルターを設けることで抑える。
光源については特段限定されず、カラー画像入力手段に応じて、適宜選択すればよい。
外部光遮断部材は、外部光を遮断可能であれば材質・大きさ・形状は特段限定されず、カラー画像入力手段がカメラの場合には、カバー付きカメラを用いることが好ましい。カバーの形状は、外部光を遮断できるように被写体の種類に応じて適宜変更することができる。
被写体が人の肌である場合には、簡易に、光源以外の外部光を遮断して肌画像を入手することができる、カバー付きのデジタルカメラを用いることが望ましい。
偏光フィルターとしては、2つの偏光フィルターを相互に直交する方向に備えること以外特段制限はなく、市販のものを適宜用いることができる。
外部光遮断部材を備え、偏光フィルターを備えていない取り込みカラー画像である4)は、肌表面の凹凸の反射による明暗変化に基づくシワの表示、及び表面反射のテカリにより、精度の高い測色を実現することができない。また、外部光遮断部材を備え、偏光フィルターを平行方向に配置した取り込みカラー画像である3)は、偏光フィルターを設置したことによる反射の抑制効果が十分に得られず、肌表面の凹凸の反射による明暗変化に基づくシワの表示、及び表面反射のテカリにより、精度の高い測色を実現することができない。
本実施態様に係る測色装置は、基準測色ステップS1で、基準色票の色彩基準値をRGBデータで得るべく予め基準色票をカラー画像入力手段で撮像する。
次に、カラー画像入力ステップ2で、被写体を、又は被写体及び基準色票を撮像して、RGBデータを得る。
画像抽出ステップS3では、S1及びS2で得られたRGBデータの中から基準色票のRGBデータと被写体のRGBデータを抽出する。
比較ステップS4では、S3で抽出された基準色票のRGBデータと基準色票のRGB色彩基準値データとを比較し、その差分を求める。
補正ステップS5では、S4で求めた差分が最小となるように、基準色票のRGBデータを補正し、同様の方法で被写体のRGBデータを補正する。
そして、出力ステップS6では、S5で補正された被写体の色情報を出力する。
より具体的には、被験者に最も適した化粧料を提供するための肌色マップを製造することが可能となる。
の色情報が併せて表示される。
本発明の肌色マップは、肌の色情報を示す軸を少なくとも2つ有するものであり、2軸の場合には平面マップとなり、3軸の場合には立体マップとなる。平面マップの場合には、ディスプレイ上に表示してもよく、印刷物として出力したものでも良い。一方、立体マップの場合には、ディスプレイ上に表示してもよく、立体模型としても良い。
このように被験者の肌の色情報を客観的に示すことができるため、予め肌色マップの各領域に対応する色のファンデーションを決めておくことで、被験者の肌色に最適なファンデーションの選択が可能となる。
また、図3(a)のように、領域を予め9分割しておき、その領域ごとに好ましいファンデーションの色を決めておくことで、被験者への適するファンデーションの選択が可能となる。また、図3(b)のように、領域を予め18分割しておき、その領域ごとに好ましいファンデーションの色を決めておくことで、ファンデーションの選択をより細やかなものとすることができる。図3では領域を9分割又は18分割しているが、選択可能なファンデーションの色・数を考慮して、任意にn分割(nは整数)とすることが可能であり、6分割以上であることが好ましく、9分割以上がより好ましい。一方で24分割以下であることが好ましく、18分割以下であることがより好ましい。
なお、肌色の均一性については、例えば香粧会誌Vol.20 No.2(1996)P78−79に記載の方法により測定することができる。
このように、本発明の測色装置を用いることで、肌色の分散値に関する情報を得ることができる。肌色の分散値に関する情報を用いることで、肌情報を鑑別することができる。
本発明者らが検討したところ、肌色、特に肌色の分散値は、毛細血管の構造や分布が大きく影響し、毛細血管を抱える乳頭突起の分布・配置がこれに寄与する。具体的には、乳頭構造の凹凸がはっきりしていると、肌表面から入った光がこの凹凸に当たって散乱することによりソフトフォーカス効果が得られ、また乳頭突起が規則的に並んでいると、毛細血管の分布もそれに伴うため均一な肌色となり、いわゆる肌の内側から輝くような明るい肌色になる。一方、乳頭構造が平坦だと、肌表面から入った光は正反射してあたたかみのない肌色になり、また乳頭突起がまばらに並んでいると、毛細血管の分布もムラができ、
肌色は不均一となるので肌のくすみを生じさせる。
このような知見により、肌色の分散値を指標とすることで、乳頭構造を推定することが可能となる。
<第一の工程>
まず、色基準の色票を撮影し、カメラの色特性を計算するための画像を得る。
色基準の色票例を図4に示す。本実施態様では肌色の測定精度を高めることを目的として、色基準色票を肌色の範囲に近い色に設定した。図4の例は平均的な肌色を中心とした肌色範囲を設定した後、肌色範囲の明度が下限付近の赤色寄りiと黄色寄りiiの2色、肌色範囲の明度が上限付近の赤色寄りiiiと黄色寄りivの2色、計4色を選定し、肌色範囲の四隅に布置されるように設定した。
このとき、基準と定める特定のカメラを設定し、基準カメラによる画像の色票の値を基準RGB値とする。その他のカメラでは、図4の色票を撮影し、撮影した画像のrgb値が基準カメラの基準RGB値になるようなa11〜a33の値を求め、この値を個々のカメラと1対1で対応するカメラ固有の色特性とする。
カメラ固有の色特性によって換算したRGB値は、基準のカメラで撮影したRGB値と同一基準の値となる。この段階でカメラ間の個体差がキャンセルされ、基準カメラでの値に統一される。
ここまでのRGB値はカメラに固有の値であり、基準カメラが異なれば異なる値である。そのため、例えば、一般的な色測定器である分光測色計等で測定した値と一致するわけではない。機器から独立した値を求めるためには、次に述べる第二の工程が必要となる。
一般的な基準(CIE)に準拠した表色系として、マンセル表色系への変換を例として説明する。最初にRGB値からXYZ値を経由してHVC値に変換する。ただし、RGB値は基準カメラに固有の値なので、変換して得たHVC値もカメラ固有の値である。このHVC値はCIE準拠のマンセル表色系の値と高い相関関係にはあるものの、絶対値は等しくない。そこで、カメラ固有の値と一般的な基準に従った値とを関係づけるため、線型回帰分析等の統計的手法を用いる。
まず、測色対象部位をCIE準拠の測色器(例えば、分光測色計)によって計測し、その値を測色値の基準とする。次に、同一部位を基準カメラ、あるいは基準カメラの値に変換するためのカメラ色特性が明らかなカメラによって撮影し、基準カメラによって得たRGB値を計算する。このようにして得た測色器の値と基準カメラのRGB値との関係式(検量線に相当)を統計的手法によって準備しておく。
新たな未知の測色対象に対しては、任意のカメラで撮影後、第一の工程としてカメラのrgb 値を基準カメラのRGB値に変換し、第二の工程で、基準カメラのRGB値から
、HVC値等に変換し、更に機器に依存しないCIE準拠の値(マンセル値やL*a*b*
値等)への変換をおこなう。
本実施態様に係る測色装置において、偏光フィルターの方向や外部光の影響等を比較した(図2)。色の見かけの特徴を比較するため、視野下部に同一の色票を写し込んだ。測定対象の部位はヒト前腕内側の肌とした。
図2の画像から肌色を計算した結果と、基準とした分光測色値および基準との色差を表1に示す。なお、色差はNickersonの退色指数*1による値とした。
カメラ1により図4の色票を撮影し、図5に示す4カ所のrgb値を撮影画像から測定し、この値を基準のRGB値とした。基準カメラのRGB値は基準に合わせる必要がないので、ここまでが第一の工程である。基準としたカメラの色特性(係数行列)を(式2)に示す。
機器に依存しない分光測色計の値との関係式を得るために重回帰分析をおこなった。分析は色の3属性毎に行った。
変数はカメラ1のRGB値、HVC値、その他RGB値から変換計算できる紅斑指数、メラニン指数等の推定に有効と思われる値とした。
明度計算は、分光測色計のマンセル明度(V(JIS Z8721 1964))を従属変数とし、独立
変数は色相計算と同様とした。
彩度計算は、分光測色計のマンセル彩度(C(JIS Z8721 1964))を従属変数とし、独立
変数は色相計算と同様とした。
独立変数の選択は重回帰分析のステップワイズ法によっておこなった。
(1)マンセル色相 =
0.197×H - 98.370×(紅斑指数)- 0.223×(B値の標準偏差)+ 11.550 …(式3)
重相関係数R = 0.820、自由度調整済みR2= 0.659
(2)マンセル明度 =
0.019×(G値)+ 3.498 …(式4)
重相関係数R = 0.730、自由度調整済みR2= 0.527
(3)マンセル彩度 =
0.003×(C値)- 0.010×(B値)+ 4.997 …(式5)
重相関係数R = 0.679、自由度調整済みR2= 0.447
カメラ2により図4の色票を撮影し、図5に示す4カ所のrgb値を撮影画像から測定する。この値を基準カメラ1のRGB値と等しくするためのa11〜a33を求め、カメラ2の色特性とした。本実施例のカメラ2の色特性(係数行列)を以下に示す(式6)。
次に、HVC値への変換および回帰式に必要なHVC以外の紅斑指数等の変数を算出した
。
カメラ1のデータによって作成した回帰式(式3〜5)に、カメラ2の画像から求めたRGB値を入れ、マンセル色相、明度、彩度を求めた。
図3(a)に示すように、縦軸を明度、横軸を色相として、9分割した肌色マップを作製した。肌色マップの四つの角には、それぞれ基準色票を配置した。
次に、カメラ1により被験者の肌を撮像し、肌色マップ上にその色情報を配置することで、9分割した肌色マップのうち、どのセルに所属するかを決定する。
そして、セルに対応するファンデーションを選択することで、被験者の肌色に適したファンデーションを提供することが可能となる。セルに対応するファンデーションは、予め準備する。
女性顔面の肌色マップの色範囲は、マンセル表色系にて例示すると、明度軸は4.5〜9.0、色相軸は9.0R〜10.0YR、彩度軸は3.0〜5.0が好ましい。さらに日本人女性の場合は、明度軸は5.0〜8.0、色相軸は10.0R〜10.0YR、彩度軸は3.0〜5.0の色範囲が適している。
ファンデーション選択のための肌色マップの色範囲は図3に示した四角形だけでなく、円形、多角形とすることもできる。また、隣接する色範囲の境界はオーバーラップすることもある。
本発明者らは、肌色と乳頭の観察結果から、肌色と乳頭形状の相関関係を見出している。
本発明者らの知見では、肌の色が均一だと、乳頭突起が均一に配列していること、乳頭突起の高さがそろっていること、乳頭突起水平断面の形状がほぼ同じ面積の円形でそろっていること、が推定される。
特に、肌の明るさ、または鮮やかさが均一であると、人は「美しく好ましい」と感じるが、このときは、単位面積当たりの乳頭突起の個数が多く、乳頭突起が均一に配列していて、乳頭突起に高さがあり、その高さがそろっていていること、乳頭突起水平断面の形状は面積の小さい円形であることが、推定される。
以上の本発明者らの知見に基づき、本発明の実施態様に係る測色装置を用いて肌色を測定した結果、乳頭構造が推定される。そして、該乳頭構造から、肌状態を鑑別し、肌の状態に適切な化粧品を鑑別することができる。
以下、本発明者らが行った、乳頭構造に基づく肌状態の鑑別の実験について示す。
(1)乳頭突起の個数の測定
20〜60代の88名の日本人女性被験者の頬部について、2mm×2mmの観察範囲における乳頭突起の個数を測定した。測定は共焦点レーザー生体顕微鏡(VivaScope 1500Plus;米国Lucid社製)を用いて行い、頬部にプローブを置き、3μm深さ毎に180μmの深さまで、合計60平面の2mm×2mmの範囲を計測した。撮像した中で最も見やすく乳頭突起断面(輝度の高い基底細胞に囲まれた円形断面)が観察される平面画像において乳頭突起の個数をカウントした。典型的な撮像を図6に示す(ただし、図6は前記計測領域から1mm×1mmの範囲を切り出したものである)。
前記被検者の乳頭突起の個数を測定したのと同じ頬部位における、皮膚に対して水平方向へ変形を加えた場合の戻り値を測定し、これをハリ・弾力を表す皮膚粘弾物性値とした。具体的には、皮膚に基準点(位置:0mm)を設け、これを支点として皮膚に水平な方向へ78.6g重の力で引っ張り、該力を除去した直後に基準点が戻った位置の基準位置からの距離(mm)を測定した。この値が0mmに近いほど、皮膚が水平方向の変形に対して復元する性質に優れ、肌のハリ・弾力が大きいことを示す。
上記測定した乳頭突起の個数と皮膚粘弾物性値を用いて、JMP ver.6.0(SAS)を使用して、相関分析及び回帰分析を行った(図7)。その結果、乳頭突起の個数と皮膚粘弾物性値との間に有意な相関関係の存在が認められ、乳頭突起の個数を指標として肌のハリ・弾力に関する状態を推定できることがわかる。
Claims (3)
- 測色装置を用いて、被験者の肌及び基準色票を撮像して被験者の肌色を測定する工程、
測定された肌の色情報に基づき、肌色の分散値を準備する工程、
及び前記肌色の分散値を指標として乳頭構造を推定することにより肌状態を鑑別する工程を含む、肌状態を鑑別する方法であって、
前記測色装置は、カラー画像入力手段、
該カラー画像入力手段により入手されたカラー画像データを記憶する画像データ記憶手段、及び該画像データ記憶手段に記憶されたカラー画像データに含まれた画像の色を測色する測色手段、を含む演算装置、
該測色手段により測定された被写体の色情報を出力する出力手段、
カラー画像を入力する際に被写体を照射するための光源、該光源以外の光が被写体を照射することを防ぐ外部光遮断部材、並びに偏光フィルター、を備え、
該偏光フィルターは、光源の被写体側及びカラー画像入力手段の被写体側に、相互に直交する方向で配置される、方法。 - 前記カラー画像入力手段が、カラービデオカメラである、請求項1に記載の方法。
- 前記肌状態が、ハリ・弾力である、請求項1又は2に記載の方法。
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