皮肤纹理显微影像之分析系统.PDFVIP

皮膚紋理顯微影像之分析系統 南台科技大學 電機工程學系 指導老師：陳彥廷(1) 教授 參賽隊員：鄭銘毅(2)、施柏毅(3) E-mail: (1) ytchen@mail.stut.edu.tw (2)stut.edu.tw (3)stut.edu.tw 摘要 美容醫學診療產業是一個以帶動人類健康為目的之產業。透過美容的療程及皮膚的檢測，達到外在的健康 及美麗，進而提升自信心，建立內在心靈的健康。依市場研究機構的資料顯示，醫學美容行業已成僅次航空業 和汽車業的全球第 3 大產業，近幾年全球整形美容市場總額約 1,500 億美元，至 2012 年全球雷射除斑等，美 容治療數量及治療花費年增長率將分別達 8.6％和 8.1％。 由於生物科技的進步帶動了膚質檢測的盛行，這些接觸式的膚質檢測儀可以檢測判斷受測者的膚質及膚齡， 透過探測棒與受測者皮膚接觸，除了衛生及傳染病問題外，傷口嚴重的患者也無法接受測試，在實際操作上檢 測人員也須接受特別訓練。因此若能使用數位相機...等數位影像擷取裝置代替探測棒擷取皮膚影像，再輔以影 像處理技術取出膚質特徵，不但可以簡化操作流程，也可解決使用探測棒的衛生問題。本研究提出一套標準化 的膚質檢測流程，基於欲檢測部位在各種不同色彩空間下的不同表現及其特性所取出特徵值，並且將影像處理 中對紋理分析演算法為技術核心，最後建置一套膚質檢測分析的系統平台及顯示一完整客觀的膚質評估報告。 期許透過此平台的建置及應用，能加速推動美容醫學診療上美容科技分析及管理上的發展。 關鍵字：色彩空間、特徵值 1. 前言 影像處理領域裡已有許多關於皮膚的研究，例如 在電腦圖學領域裡的主要議題是如何模擬出在不同 視角、不同光源下的肌膚質地，並將結果應用到電影、 動畫、電玩等產業；在電腦視覺領域，指紋的辨識、 人臉追蹤、偵測皮膚區塊等研究成果可以提升保全之 安全性，在美容領域裡，皮膚諮詢系統可以幫助使用 者決定哪些產品適合他們；在醫藥領域，有關皮膚的 相關研究成果可以幫助醫生診斷皮膚的疾病，或是幫 助製藥業的研究人員發展新療法[1]，在此本研究會針 對美容領域進行探討。 皮膚是保護人類隔絕外界環境的關卡，同時也是 讓人們接觸外界環境的媒介，但人們往往會忽略皮膚 的重要性，使皮膚長期與外界物質接觸，有些物質會 對皮膚造成累積性的傷害，而會損害皮膚的因素包括 曝曬在陽光下、吸煙、溫度急遽變化、化學物質傷害、 熬夜、工作壓力大、遭受外傷、生活週遭環境造成皮 膚病變及隨年齡增長的自然老化[2]等，以上因素都會 使得肌膚會逐漸老化、變得粗糙、失去光澤與彈性， 由於膚質的好壞會直接影響到他人觀感，因此也最讓 人重視，人們會願意購買美容護膚產品來改善自己肌 膚的狀況，而由於每個人皮膚表皮層含水量的多寡、 皮脂腺分泌的旺盛程度都略有差異，因此必須選擇適 合自身的美容產品，可以降低肌膚老化的速度，減緩 問題皮膚所帶來的困擾。 皮膚的檢測方法，目前主要分接觸式及非接觸式 兩大類。而接觸式之類別中，最常見的為膚質檢測儀； 但因檢測儀種類繁多，較難給使用者一個統一之範疇。 相較於膚質檢測儀，影像處理技術能以簡單的影像擷 取裝置(如數位相機)取代探測棒，且不需接觸受測者 的肌膚，且可一次就將皮膚影像資訊完整記錄下來。 因此本研究將使用非接觸式儀器，針對感興趣的區域 ROI(Regional of Interests)取像，並藉由影像處理理論 開發一套分析系統，計算出皮膚之各種特徵值，再使 用這些特徵值針對皮膚各項問題做分析。 2. 工作原理 輸入影像主要是使用典億電機有限公司所製作的 DE-400U 皮膚檢測儀，用來取得高解析度和光源穩定 之受測者肌膚影像。在前處理部分，使用 YCbCr 色彩 空間取得完整膚色區塊，接著取出欲檢測肌膚的四大 ROI(Regional of Interests)區塊。接著進行消除光度不 均之步驟。然後對其影像進行特徵擷取並偵測皺紋、 斑點、紋理等，藉由這些方法找出檢測部位在各種不 同方法下所表現出之特性。最後建置一套膚質檢測分 析的系統平台及顯示完整的膚質評估報告。 3. 作品結構原理與分析 我們目前藉由 DE-400U 拍攝之影像並將膚質檢測 系統分為三個模組，分別膚質斑點偵測、紋理偵測以 及皺紋偵測模組，系統架構圖如圖 1 所示。下面將分 別介紹硬體及各個模組的研究方法及預期結果。 圖 1：系統架構圖 3.1 硬體 皮膚影像擷取部分，透過 DE-400U 皮膚檢測儀 來取得光源穩定之高解析度皮膚影像。如圖 2 所示。 圖 2：DE-40