專利名稱：皮膚狀態(tài)測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種皮膚狀態(tài)測定儀，是一種用于研究皮膚抗衰老以評(píng)估化妝品的功能的儀器，屬于檢測儀器的技術(shù)領(lǐng)域。
隨著年齡的增長，皮膚紋理也會(huì)有變化，檢測紋理變化可以確定皮膚衰老程度，為保護(hù)皮膚，市場上不斷推出新的化妝品，其功能究意如何，也應(yīng)該有一個(gè)專用儀器用科學(xué)的方法加以測定，已往都是用肉眼觀察，憑感覺來評(píng)測的，缺乏科學(xué)依據(jù)。因此亟待有一種測定儀可解決上述的要求。
本實(shí)用新型的目的要提供一種皮膚狀態(tài)測定儀，它可以克服上述的缺陷，利用冷光源和攝象機(jī)的組合直接拍攝皮膚的圖象，經(jīng)過圖象卡的處理，顯示于圖象監(jiān)視器可以直接快速測定皮膚狀態(tài)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種皮膚狀態(tài)測定儀，主要由圖像監(jiān)視器(1)單色顯示器及計(jì)算機(jī)(2)攝象機(jī)(3)組成。
圖象監(jiān)視器(1)位于測定儀的上部，單色顯示器(2)位于左下部，右下部是取樣控制開關(guān)(4)以及由信號(hào)線(5)相連接的攝象頭(6)，右中部有一冷光源調(diào)節(jié)器(8)，攝象機(jī)的聚光罩(9)是一半球形體，右端的臺(tái)階(10)與外鏡管(11)左端的臺(tái)階(12)相扣合，外鏡管(11)是一圓柱體，左端敞開，右端封閉，但是有孔(13)，內(nèi)腔中左部裝有光纖座(14)，光纖座(14)有一中心孔(15)，內(nèi)鏡管(16)一端插裝在孔(15)中，另一端與外鏡座(11)內(nèi)底壁接觸，攝象管(18)左端插裝在內(nèi)鏡管(16)右端的孔中，內(nèi)鏡管(16)內(nèi)裝有透鏡(17)，光纖束(19)由外鏡管(11)右端孔(13)進(jìn)入外鏡管(11)內(nèi)腔中，再由光纖座(14)的孔與聚光罩(9)相接，CCD固體攝象機(jī)(20)與攝象管(18)相接。
圖象卡攝象機(jī)(3)與A/D轉(zhuǎn)換器(模/數(shù))相接后，分別與圖象存貯器相接，其輸出端又與視頻查找相接后，分別各接到紅色D/A轉(zhuǎn)換器，和綠色D/A轉(zhuǎn)換器和蘭色D/A轉(zhuǎn)換器，然接于圖象監(jiān)視器(1)。


圖1測定儀的外形圖；圖2攝象機(jī)示意圖；圖3圖象卡的原理圖；圖4光源部份電路圖圖5檢測流程圖；圖5專家評(píng)估系統(tǒng)流程圖。
茲結(jié)合附圖對(duì)皮膚狀態(tài)測定儀的結(jié)構(gòu)詳細(xì)敘述，由圖1，皮膚測定儀主要由圖像監(jiān)視器(1)，單色VGA顯示器及計(jì)算機(jī)(2)攝象儀(3)組成；圖像監(jiān)視器(1)位于測定儀的上部，下部的左部是單色VGA顯示器(2)，右部是取樣控制開關(guān)(4)以及由信號(hào)線(5)相連接的攝象頭(6)，打印機(jī)(7)右中部有一冷光源調(diào)節(jié)器(8)。下部有鍵盤(21)。
由圖2，聚光罩(9)是一個(gè)半球形體，其右端有一臺(tái)階(10)與外鏡管(11)左端的臺(tái)階(12)相扣哈，外鏡管(11)是一圓柱體，左端敞開，右端封閉，但有孔(13)，內(nèi)腔左部裝有一個(gè)光纖座(14)，光纖座(14)有一中心孔(15)，內(nèi)鏡管(16)的一端插裝在孔(15)中，另一端與外鏡座(11)的內(nèi)底壁接觸，攝象管(18)的左端就插裝在內(nèi)鏡管(16)右端孔中，內(nèi)鏡管(16)中還裝有透鏡(2-6個(gè))(17)，光纖束(19)由外鏡管(11)右端的孔(13)進(jìn)入外鏡管(11)內(nèi)腔中，再由光纖座(14)的孔與聚光罩(9)相接，CCD固體攝象機(jī)(20)直接與攝象機(jī)(18)相接，其中CCD也是一固體電荷耦合器件。
在圖3中，攝象機(jī)型號(hào)為CN202，其規(guī)格為分辨率430Line，負(fù)敏度0.2Lux，顏色是黑白色，圖象卡型號(hào)為CA5300，容量512*512*8biπ信號(hào)625/50HZ，隔行掃瞄，525行/60HZ隔行掃瞄，灰度8biz，256級(jí)，顏色為紅綠蘭，偽彩色總線接口一IBMPC-AT總線，A/D采樣率10MHZ，圖象監(jiān)視器(1)型號(hào)為SONY，P1440M，分辨率為512*512，顏色為彩色，接口為視頻輸入，打印機(jī)型號(hào)7為LQ100型，針數(shù)24，顏色為黑白色，接口為并行接，口；計(jì)算機(jī)型號(hào)為Compag386/33L(或兼容機(jī))，RAM4M HD320M VGA監(jiān)視器，視頻查找也是一存貯器，其型號(hào)BT453KT，可存貯顏色值，把紅色、綠色、蘭色分別輸送給D/A轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器是10MHZ，BIπ，禎存體1，禎存體2，禎存體3，禎存體4的規(guī)格都是512*512*8bit，而D/A轉(zhuǎn)換器是10MH2，8biz，這些均屬于市場上出售的產(chǎn)品。
圖3方框中A/D，D/A轉(zhuǎn)換器等是一整體，其型號(hào)為P530偽彩卡，系中科院自動(dòng)化所的產(chǎn)品。
由圖4，變壓器B1的初級(jí)繞組P1，P2端接于220V交流電源，降壓以后，B1的次級(jí)繞組與橋式整流器D1-D4的輸入端相接，其正輸出端與集成穩(wěn)壓器(型號(hào)L200C)輸入端1端相接，同時(shí)并聯(lián)電容器C1和C3一端以及三極管Q1的集電極C端，Q1集電極和發(fā)射極又與二極管D3相接，電容C1，C3的另一端又與橋式整流器D1-D4的負(fù)輸出端相接，再與電源輸出端P4端相接，穩(wěn)壓器的5端輸出端接于三極管Q1的基極B端，經(jīng)三極管Q1放大以后由Q1的發(fā)射極E端輸出而與電阻R2的6端以及三極管Q2的基極(b端)相接，電阻R2的另一端(7端)又接于電源輸出端P3端，穩(wěn)壓器的3端和取樣電阻R1相接，再與4端相接于電阻R4和電壓調(diào)節(jié)電位器W1的8端相接，W1的另一端9端也接于電源輸出端P3端。電源輸出端P3P4端與光源L1相接，電容C2接于電源P3P4端。
三極管Q2和電阻R2組成一過流保護(hù)電路，可以防止光源L發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)其穩(wěn)壓電源。
電阻R2的6端接于三極管Q2的基極b端，電阻R2的7端接于三極管Q2的發(fā)射極E端，三極管Q2的集電極C端接至穩(wěn)壓器(L200C)的2端，當(dāng)光源工作正常時(shí)，過流取樣電阻R2兩端電壓較低，所以三極管Q2截止，但當(dāng)光源發(fā)生短路時(shí)，光源電源電路較大，過流取樣電阻R2兩端電壓就較高，于是三極管Q2導(dǎo)通，使穩(wěn)壓器L200C的2端和三極管Q2的C端E端以及電源輸出端P3P4和光源L1之間形成一電流導(dǎo)通回路，使穩(wěn)壓器L200C輸出端5端電壓零電流放大三極管Q1截止，于是電源輸出端P3P4兩端電壓為零，這就保護(hù)了光源電源。電容器C2一端接至P3，另一端接至P4端，這兩個(gè)濾波電容是為了防止穩(wěn)壓電源電路自激。
測試過程如下在圖2中，光源(B)是12V，50W可調(diào)冷光源，光源發(fā)出光線經(jīng)由光導(dǎo)纖維組成的光纜傳遞給聚光束(19)，再傳給聚光罩(9)后，就均勻地照射于被檢測的皮膚表面(A)。
被檢測的皮膚通過光學(xué)鏡頭成象，在攝象管的CCD像面上經(jīng)過光電耦和電路，又將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電的信號(hào)，再由攝象電路處理轉(zhuǎn)化為視頻信號(hào)，輸出主偽彩色圖象卡上。
圖象卡將視頻信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器(模/數(shù))轉(zhuǎn)換為8biz數(shù)字量以后，又存貯入，四禎圖象數(shù)據(jù)器的任何一禎中同時(shí)禎存體的圖象數(shù)據(jù)也被取出來，通過3路查找表輸送到3D/A轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)偽彩色顯示。
計(jì)算機(jī)接收來自偽彩色圖角卡(K)，禎存體中的數(shù)據(jù)，再根據(jù)專家系統(tǒng)軟件的安排進(jìn)行處理，其中包括圖象剪裁，中值濾波，特征提取分類識(shí)別，最后經(jīng)過皮膚評(píng)價(jià)模塊得到測試結(jié)果，將測試結(jié)果輸出到打印機(jī)上印出結(jié)果。
由圖5，皮膚采樣是通過具有冷光源和攝象機(jī)拍攝皮膚狀態(tài)的圖象，由圖象卡處理，顯示圖象監(jiān)視器上，存貯于磁盒文件內(nèi)。
預(yù)處理包括圖象剪裁，中值濾波，圖象減半運(yùn)算三部分，由于采樣時(shí)光照不勻，或皮膚局部有缺陷在原圖處理范圍內(nèi)進(jìn)行特征抽取也是不可能的，只能選取一個(gè)局部區(qū)域，這就是圖象剪裁、中值濾波可去除噪音，圖象減半運(yùn)算，使減半后的圖象只有原始圖象的1/4。
特征選取采用四種特征，皮膚總長度，皮膚密度，皮溝方向離散性和皮脂線密度，就是從屏幕象系組成的皮膚紋理圖象中運(yùn)用圖象手段抽取出數(shù)值比特征值，采用四種特征綜合測試可避免由于不同性質(zhì)，不同年齡皮膚圖象的相互重疊所形成識(shí)別困難，可保證識(shí)別精度。分類識(shí)別是依據(jù)皮膚標(biāo)準(zhǔn)的特征，將測皮膚分類比較，得出結(jié)果。
庫管理由原始皮膚紋理圖象庫以面相應(yīng)的皮膚特征庫，和庫管理程序組成。
皮膚評(píng)價(jià)是根據(jù)分類識(shí)別結(jié)果，可以得到皮膚的性質(zhì)和年齡，可建義使用合適的美容化狀品。
總之，通過皮膚的測定可以知道被測人的健康情況，可以確定所用化妝品的具體效果。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，皮膚狀態(tài)測定儀具有下列優(yōu)點(diǎn)1、采用計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)，測試過程自動(dòng)化、智能化與傳統(tǒng)比較準(zhǔn)確，方便，科學(xué)。
2、克服了傳統(tǒng)檢測方法肉眼觀測，因被測皮膚膚色不同而造成的強(qiáng)差。膚色白容易給人一種年輕的感覺，膚色黑則看起來顯老，實(shí)際上皮膚的老化程度與膚色毫無關(guān)系。
3、國內(nèi)外也曾有不少研究皮膚和化妝品的科學(xué)工作者，也是通過分析皮膚紋理來得來測定結(jié)果，這是他們采用硅橡膠復(fù)膜法手工采樣，采樣過程繁瑣，而且極易失真，保存樣本亦十分麻煩。本方法操作起來則極為簡單。樣本存貯在計(jì)算機(jī)中，可長久保存，不失真，成本大大降低。
4、本儀器還可用來指導(dǎo)消費(fèi)者科學(xué)美容，保護(hù)消費(fèi)者利益。
權(quán)利要求1.一種皮膚狀態(tài)測定儀，其特征在于測定儀由圖像監(jiān)視器(1)、單色顯示器(2)、攝象儀(3)組成，圖象臨視器(1)位于測定儀的上部，單色顯示器(2)位于左下部，右下部是取樣控制開關(guān)(4)以及由信號(hào)線(5)相連接的攝象頭(6)，右中部有一冷光源調(diào)節(jié)器(8)，攝象機(jī)的聚光罩(9)是一半球形體，右端的臺(tái)階(10)與外鏡管(11)左端的臺(tái)階(12)相扣合，外鏡管(11)是一圓柱體，左端敞開，右端封閉，但是有孔(13)，內(nèi)腔中左部裝有光纖座(14)，光纖座(14)有一中心孔(15)，內(nèi)鏡管(16)一端插裝在孔(15)中，另一端與外鏡座(11)內(nèi)底壁接觸，攝象管(18)左端插裝在內(nèi)鏡管(16)右端的孔中，內(nèi)鏡管(16)內(nèi)裝有透鏡(17)，光纖束(19)由外鏡管(11)右端孔(13)進(jìn)入外鏡管(11)內(nèi)腔中，再由光纖座(14)的孔與聚光罩(9)相接，CCD固體攝象機(jī)(20)與攝象管(18)相接，測定儀具有電源穩(wěn)壓電路和過流保護(hù)電路，光電藕合轉(zhuǎn)換電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定儀，其特征在于圖象卡攝象儀(3)與A/D轉(zhuǎn)換器(模/數(shù))相接后，分別與4禎圖象存貯器相接，其輸出端又與視頻查找相接后，分別各接到紅色D/A轉(zhuǎn)換器和綠色D/A轉(zhuǎn)換器和蘭色D/A轉(zhuǎn)換器，然后接于圖象監(jiān)視器(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定儀，其特征在于其穩(wěn)壓電路和過流保護(hù)電器變壓器B1的初級(jí)繞組P1，P2端接于220V交流電源，降壓以后，B1的次級(jí)繞組與橋式整流器D1-D4的輸入端相接，其正輸出端與集成穩(wěn)壓器(型號(hào)L200C)輸入端1端相接，同時(shí)并聯(lián)電容器C1和C3一端以及三極管Q1的集電極C端，Q1集電極和發(fā)射極又與二極管D5相接，電容C1，C3的另一端又與橋式整流器D1-D4的負(fù)輸出端相接，再與電源輸出端P4端相接，穩(wěn)壓器的5端輸出端接于三極管Q1的基極B端，經(jīng)三極管Q1放大以后由Q1的發(fā)射極E端輸出而與電阻R2的6端以及二極管Q2的基極(6端)相接，電阻R2的另一端(7端)又接于電源輸出端P3端，穩(wěn)壓器的3端和取樣電阻R1相接，再與4端相接于電阻R4和電壓調(diào)節(jié)電位器W1的8端相接，W1的另一端9端也接于電源輸出端P3端，電源輸出端P3P4端與光源L1相接，電容C2接于電源P3P4端。
專利摘要一種皮膚狀態(tài)測定儀，主要由圖像監(jiān)視器，單色顯示器，攝像機(jī)等組合而成，其攝像機(jī)有一半球形聚光罩與外鏡管相組合，該管的內(nèi)腔裝有光纖座和透鏡，以及內(nèi)鏡座，冷光源光源經(jīng)光纖束引入，經(jīng)聚光罩照射于皮膚表面后成像，在攝像管的CCD像面上經(jīng)光電耦和電路又轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳給偽彩色圖象卡，最后經(jīng)計(jì)算機(jī)軟件和打印機(jī)可直接測定其結(jié)果。
文檔編號(hào)G01N21/00GK2248537SQ95228008
公開日1997年3月5日 申請(qǐng)日期1995年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月25日
發(fā)明者尹貝立, 戚玲, 劉占全, 陳煜 申請(qǐng)人:北京日用化學(xué)研究所