測量人體部位內變化的方法

專利名稱：測量人體部位內變化的方法
背景技術：
1.發明領域本發明涉及一種用于證明和測量人體部位內變化的方法。該方法利用三維分析來識別和測量身體區域，例如臉、臂和腿的變化。該方法特別有用來證明化妝品在面部整容、臉部造型和減少皺紋方面的效果。
2.先有技術描述我們生活在一個身體健康意識不斷增強的時代。通常，人們總想比以前更健康和看起來比以前更健康。在保持身體健康方面，鍛煉的作用已經深入人心。這導致了越來越多的人加入到健身俱樂部中。許多雇主甚至主動給健身俱樂部提供工作中的收益。
在保持好的身體健康方面，正確營養的作用也深入人心。人們為了身體更加健康，已經在飲食方面出現了明顯的變化。在吃好的同時結合鍛煉通常能導致減肥。結果，人們往往認為和看起來更加健康。
當人們變老時，他們往往會顯現出衰老的跡象，例如他們的頭發變白、他們的皮膚松弛，他們皮膚上產生了老年斑和皺紋，他們皮膚表面的粗糙度增加。雖然鍛煉和合適的營養促進了身體健康，但是他們并不能消除衰老的跡象。因此，許多人依靠化妝品來減少皺紋，提高皮膚的色素沉淀和減低皮膚紋理。
化妝品制造商致力于開發在皮膚整容、減少皺紋、改善色素沉積方面被證明確有改進的產品，以滿足正在衰老的人的需要。限于我們的知識水平，目前還沒有準確證明和測量這些改進的方法。因此，證明和測量人體部位內變化的方法成為了一種需要。
Jaspers等人在Skin Research and Technology(皮膚研究與技術)(1999.8第5卷第3期)中描述了一種用于測量皮膚表面特征的方法。該方法利用了3D成象，并且他教導該方法可能用于化妝品工業方面。
美國專利5,867,588號描述了一種分析面部構造和組成的方法。在該專利中，首先獲得臉部圖象，接著利用復雜的數學算法對其進行分析，以便形成五角形的合成圖片。使用所選的點和線，建立了一種限定臉的重疊系統。另外，對所選線段進行組合以形成理想的人臉特征。把理想人臉的計算機派生圖象的特征與受驗者臉部實際的特征進行比較。獲得的數學信息能夠用作化妝品在應用方面的指南；用于計劃整形、重構外科手術的術前輔助；或者用作分析臉面的標準，以用于學術研究，或用作定量化臉面特征的標準，以用于識別系統。
整形外科醫生針對消除老年征兆實施多種手術。面部整容、肚子攏縮、胸部整形等都是普通的措施。這些措施通常會導致人體部位產生急劇的變化。與外科手術獲得的矯正相比，由化妝品獲得的矯正是不太明顯的。我們相信，整形外科醫生利用可三維成象來設計外科手術和通過手術前后的比較來證實手術的結果。由于我們的知識有限，因而還沒有應用三維圖象的重疊來證明或測量化妝品對人體部位的有效性，或者作為一種診斷工具，用于監測人體的三維變化。
發明概要我們的發明提供了一種測量人體部位內變化的方法，該方法包括獲得人體部位的第一個三維圖象；處理人體的該部位，以在那里產生變化，或者在第一個圖象和獲得第二個圖象之間提供時限；獲得如此處理過的人體部位的第二個三維圖象；重疊第一個三維圖象和第二個三維圖象；比較第一個三維圖象和第二個三維圖象，以測量人體該部位的變化。
在第二個實施例中，本發明提供了一種測量人體部位內三維變化的方法，該方法包括獲得人體部位的第一個三維圖象；獲得人體該部位一個或者多個隨后的三維圖象；重疊第一個三維圖象和第二個三維圖象；以及比較第一個圖象和第二個圖象，以測量人體該部位內的三維變化。
其中所述變化歸應于時間的流逝、壓力、老化、飲食、疲勞、環境損傷、疾病、受傷或外科手術等。
本申請中所使用的術語“測量”包括，但不僅限于任何目測、量化、儀表輸出或所獲得表面的加工，其表示在三維空間的變化。這些變化包括，但不僅限于體積的變化、輪廓的變化、牢固性的變化、膨脹變化、年齡變化、紋理變化、面積變化、高度變化、高程變化、大小變化、形狀變化、分布變化和音調變化。術語“處理”包括，但不僅限于用某類外部或內部藥物、化妝品成分，或者導致或傾向于導致人體部位變化的其它活動，其中所述圖象是從所述部位獲得的。
盡管在本申請中被稱為三維(“3D”)，但是本申請采用的技術在技術上說應是2.5維，意思是對每一個X和Y只有一個Z值。而對每一個X和Y，真正的3D包含多個Z值，并且在本發明的方法中真正的3D也是有用的。


圖1示出比較處理前后臉部輪廓的寬度并且計算變化百分比。
圖2示出基準圖象中眼睛區域的象素數與產品使用后圖象中的象素數進行比較，并計算增加百分比。
圖3示出臉部預期區域整容和造型效果的顏色偏差圖的例子。
圖4示出臉頰減肥前后的臉頰表面部分。
圖5示出根據本發明可保持受驗者位置的設備。
優先實施例的詳細描述本發明方法中的第一步是獲得人體部位的第一個三維圖象。多種商業設備可用來獲得物體的三維圖象。在本發明的過程中可以使用任何一種該設備。在本發明中將描述兩種商用設備。Minolta 3D 1500照相機(可從Minolta公司購買)是一種易于使用、中等分辨率的設備。PRIMOS非接觸光學成形儀器則比較復雜，但是它提供了分辨率高得多的圖象。然而，可以使用任何一種提供這種三維圖象的三維成象設備。
Minolta 3D 1500照相機可以用來獲取受驗者圖象。對于相同的受驗者，在每次拍照中，該3D 1500照相機發出兩次閃光并且記錄一個“沒有投射條紋的圖象”和一個“帶有投射條紋的圖象”。也就是說，在第一次閃光時它照的是一個普通的閃光照片而在第二次閃光時它投射條紋。把兩數據圖象傳輸到計算機，在計算機中通過被稱為MetaFlash Studio的應用軟件從這些數據圖象中產生一個三維圖象。該軟件可連同Minolta 3D 1500照相機一起購買，但是也可以單獨購買。然而，任何購得的應用軟件，只要其能夠使二維圖象變成三維物體，以及把圖象從二維透視圖轉變成三維透視圖，則都可以被使用。
應該對Minolta照相機進行定向，從而投射水平線臉面上，且所述水平線橫過臉面。對每一受驗者，應該在基準和在產品使用后獲得一個數據，同時在閃光期間攝影者仔細地注視該受驗者。在觀察到閃光或者懷疑出現閃光的情況下，應該拍攝第二張照片，以確保將獲得滿意的圖象。應該把該數據傳遞到普通的PC，并且由此產生文件應該用該數據和受驗者編號進行標記。應該保存該受驗者次序表，以關聯Minolta編號系統。如下所述，MetaFlash軟件可以用來獲得三維圖象。
利用MetaFlash軟件從照相機獲取3D圖象的步驟在處理和編輯圖象之前，必須從原始數據中首先獲得它。模式再現參數中的某些選擇和設定能夠提高圖象質量。
用于獲取3D圖象的設定描述為了獲得最佳質量的圖象，可以采用下面的設定在“分辨率”下，不檢查通用動態分辨率選擇。三角形的最大數目設定為300,000。這防止了在圖象中獲得太少的三角形，因為獲得的三角形太少將產生分辨率不夠和高度不準確的問題。在“輸出質量”類目中，輸出象素步長值優選設定為10，其相當于1∶10的比率。對于使用等級的圖象來說，這將產生了10,000-20,000個三角形。對于象素步長的X公差值可以設置為缺省值3。在“正常平滑”的框中，Alpha應該設定為0.2，循環(Iteration)應該設定為1。可以不核實“3D紋理校正”選擇。在“紋理”下，可以檢查剪輯(clip)未使用區和自動暴光，并且在最大紋理尺寸中可以選擇“無限制”。接下來，可以不檢查“物體輪廓”框。在“堆(heap)平滑”類目中，循環數值可以設定為1。使用等級選擇優選約設定為圖象中三角形數目的兩倍。優選地檢查運動補償。熔斷(blow)平均連接長度優選設定為0.8。通常，3D濾波長度優選設置為缺省值15(cm)。如果你想排除頂點比較短距離更遠的點，該值能夠設定為該距離(單位為厘米)。背景排除閾值優選設定為5。
皮膚相移快速體內(in-vivo)測量(PRIMOS)是由德國GFMesstechnik開發的一種新的成象技術，是一種白光非接觸光學剖面測量儀(profiler)。通過把一系列經過相移的B/W條紋投射到物體的表面，PRIMOS在不接觸的情況下能夠以高分辨率捕獲物體的表面形貌。扁平物體上的條紋從其原本將要到達的位置發生的位移通過照相機來確定，該位移量正比于表面上的高程變化。由于目測目的，照相機圖象可以在高度數據方面受到限制(wrapped)，從而產生一維照片制備用于分析的圖象(1)受驗者的3-D圖象可以通過使用PRIMOS系統(GFMesstechnik產品#207.02000.00)進行制備。優選使用的設定如下硬件視頻增益16，軟件視頻增益10，部分葛萊碼波長16，#圖片6，十子線定位平衡視平線在鼻梁上(2)圖象可以優選使用IDL_進行處理，以便消除包含在圖象外緣的噪音；減少圖象的文件大小，從而允許更合理的計算機處理時間；以及把文件從.sdf轉換為.obj，以便在其它3D軟件程序中使用。IDL_是一種用于操作三維圖象的軟件包，其可以從Research Systems公司(Boulder，Colorado)購買。
本發明過程中的第二步優選是處理人體部位以便產生變化，盡管本發明的該過程也可以應用來觀察未經處理的情況下產生的變化，原因是人體經過一段時間也可能發生變化。
然而，至于因響應處理而發生的變化，在本申請中所見到的這些變化通常以輪廓或結實性的形式出現。使人體部位產生變化的任何處理都可以應用。合適的處理包括，但不僅限于訓練體制、表皮防護劑的使用、口腔皮膚護理劑的攝入、藥物以及它們的組合。可以監視人體任何部位的變化。合適的人體部位包括，但不僅限于頭、臉、頸、唇、面頰、眼、前額、頭發、胸、臂、腰、腿、膝、踝、腳和臀部。這能夠應用到的身體條件，例如，但不僅限于老化、生長(例如監測兒童的生長率)，松弛、結實性的變化，輪廓的變化、皮下脂肪豐富、瘢痕形成、毛孔形狀和大小的變化、丘疹和其它皮膚疾病及條件的變化，以及皮膚傷口內的變化。
在本發明中，任何使身體部位產生變化的訓練體制都可能是有用的。訓練體制可以包括步行、慢跑、游泳、騎自行車、舉重以及它們的多種組合。
給身體部位帶來變化的任何表皮或口腔皮膚護理劑都可以在本發明中使用。合適的皮膚護理劑包括，但不僅限于無機防曬霜，例如二氧化鈦和氧化鋅；有機防曬霜，例如辛基-甲基肉桂酸鹽和其衍生物；類視黃醇；維生素，例如維生素E、維生素A、維生素C、維生素B和其多種衍生物，例如維生素E乙酸鹽、維生素C棕櫚酸鹽等；抗氧化機，包括β胡蘿卜素，醇酸，例如乙醇酸、檸檬酸、乳酸、蘋果酸、苦杏仁酸、抗壞血酸、-羥基丁酸、-羥基異丁酸、-羥基異己酸、atrrolactic酸、-羥基異戊酸、甲基丙酮酸、半乳糖醛酸、glucopehtonic酸、glucopheptono 1，4內酯、葡萄酸、葡萄酸內酯、glucoronic酸、glucurronolactctone、乙醇酸、異丙基丙酮酸、甲基丙酮酸、粘酸、丙酮酸、葡萄二酸、葡萄二酸1，4內酯、酒石酸以及羥基丙二酸；β醇酸，例如β-羥基丁酸、β-苯基-乳酸、β-苯基丙酮酸；植物提取物，例如綠茶、醬油、水飛雉、海藻、蘆薈、當歸、苦橙、咖啡、黃連屬、葡萄柚、hoellen、忍冬、薏苡、紫草、桑樹、牡丹、puerarua、nice、紅花、二甲基laminoethanol、以及它們的多種衍生物、類似物和混合物。優選的預防衰老劑包括類似黃醇、抗氧化劑、醇酸、二甲基laminoethanol和β醇酸。
表皮護理劑可以通過公知的方式利用水、表面活性劑、乙二醇等合成。特別有用的配方和皮膚護理劑在未結案的美國系列專利申請09/604,563和09/604,449中有描述，因而其全文引作參考。
本發明方法的第三步驟是獲得如上處理過的人體部位隨后的一個或多個三維圖象。在過去，由于復制早先圖象的精確條件的困難，因此該步驟，即使對于二維圖象，也證明是具有挑戰性的。在兩個圖象中，姿勢、明暗分布、表情、肌肉收縮或松弛的程度以及三維定位均需要相同，以便能夠進行比較。
連同本發明的方法，我們發現了一種用于再現定位的新穎裝置。為了獲得再現定位和面部表情，給就坐的自愿者拍照。為了達到該目的，優選采用兩個基本步驟。一個步驟優選采用頭部保護裝置，使他或她的下顏舒服地保持在顏座內。一種新設計定做的裝置也可以優選使用，該裝置從后面和上部支持頭，以便提供臉的全景，而不扭曲即將做皮膚測量的臉的前部。在第一和第二成象過程中，例如圖5中所闡述的設備可以優選地用來保持受驗者的位置。該物體可以安置在椅子內，并且他或她的頭向后傾斜以保持在頭座上。接著放置前額支持物，從而它在頂部和兩側圍繞受驗者的頭部。可以拉上簾幕，以圍繞該裝置，從而提供一陰暗的環境。
然而，保持可再現位置也可以利用軟件來完成，該軟件能夠旋轉和調整圖象，從而在兩個不同的時間段產生相同的定位。例如，可以采用上述方式來使用MetaFlash軟件。
利用下述程序來標準化臉的定位和臉上表情在安靜的光線柔和的房間內對受驗者單獨進行成象。在測量期間，黑色彈性頭帶可以用來固定頭發并且使其不出現在臉部。應該采取保護措施，以確保彈性頭帶不以任何方式扭曲皮膚，而是輕輕地擋住頭發。在成象之前，應監控下巴座內與下巴、前額、鼻子和眼睛的位置相關的臉的位置。PRIMOS設備把圖案投射到臉上，以更好地進行定位。在隨后的時間點，成象分析者應注視基準圖象并且進行最后的位置調整，以取得最大的一致性。當在眼睛睜開的情況下對臉部成象時，應建議受驗者盯著預定位點。在成象期間，應建議他們保持靜止，并且告訴他們在數據獲取期間將會發光或發生閃光。優選地，應以溫柔的聲音建議受驗者放松他或她的臉(或者身體進行成象的其它部位)，以消除任何笑或皺眉頭的痕跡。分析者應該等約5-10秒，接著對受驗者進行成象。對新圖象和基準圖象進行比較，以確保一致性。當觀察到運動、閃爍或未對準時，應重新進行測量。第二個圖象優選用相同的步驟獲得，并用上述相同的設備來拍攝第一張圖像。
本發明方法的下一步是對處理前后的圖象進行比較。用來分析和比較三維圖象的軟件產品有多種。任何該軟件都能夠用于本發明的該過程。為了進行最佳分析，也可以使用軟件和常規軟件的組合。
使用Minolta MetaFlash成象技術來重疊臉我們發現，MetaFlash能夠重疊兩個圖象，并且能夠把他們在任意軸上進行旋轉，從而分析該物體的不同方面，因而該程序幾乎允許從任何角度對臉部進行比較。這可以通過下列步驟完成在不同的窗口中縮放這兩個圖象，直到他們的大小相同，接著把一個的窗口定位在另外一個之上。接著，為了更加精確的重疊，能夠把每一個圖象進行旋轉，從而使他們處于相同的方向。可以在兩個窗口之間進行轉換，并且觀察兩圖象之間的任何變化。
然而，在達到完美重疊中出現的一個問題是該程序不能夠保存圖象在X-Y坐標平面上的位置。對象(object)工具和照相機工具允許圍繞該平面內的圖象進行搖攝移動攝象，旋轉該圖象，以及縮放進和縮放出該圖象。然而，該軟件僅允許把物體旋轉上(起始位置)的變化保存到文件中。因此，由X-Y偏移或物體縮放或照相機角度引起的任何變化都不能夠被保存。如果當對圖象進行照相時，物體在兩幀內沒有進行相同定位，則在產生重疊上這會造成一個巨大問題。這將導致兩窗口內的圖象可能具有相同的方向，但并不是一個放在另外一個之上，而且在每次重新打開文件時，若不進行手工重新定位則不能夠正確地觀察到該圖象。盡管能夠通過該技術來進行變化測量，但是，能夠在兩重疊的圖象之間進行轉換將使得該測量變得更加容易。
在兩重疊的圖象之間轉換的一可替代的方法通過采用被稱為Solo模式的裝置來進行確定。在Solo模式中，通過在圖象之間進行轉換，在同一窗口中打開的兩個物體每次能夠看見一個。然而這種選擇也使用了自動定位方法，該方法不能夠被直接控制。該選擇最大化了窗口內單個物體的邊界框(關于X、Y和Z軸)。邊界框是長方形的包封物體的空間。當拍照時，其尺寸通過實際的3維物體邊界而確定。3-D物體的性質由連續的、非黑色表面標記的區域確定，并且由包圍它的任何黑色區域約束。在Solo模式工作中出現的問題是照相機在確定物體的哪些部分不是黑色的以及確定物體的高度時并不總是一致的。這將導致同一物體的兩個圖象具有大小稍微不同的邊界框。盡管能夠把物體的方向控制為相同，但是Solo模式將把這些物體描繪為不同大小的物體或者位于不同的位置的物體。再次，盡管能夠利用該方法測量變化，但是它并不是一個最優的方法。
該問題通過利用切面剪切物體不需要的末端以使框的尺寸相同而得到解決。該方法背后的邏輯是使物體邊界框的某些軸變短，從而Solo模式通過使物體在所需的方向進行偏移而補償該損失。在Z軸上的剪切使物體縮放進或出，剪切Y軸使物體向上或向下偏移，剪切X軸使物體向左或右偏移。例如，在Solo模式下進行窗口之間的轉換時，如果一個物體稍微高于另一個物體進行定位，則從底部邊框直接進行剪切以將該物體降低。在頭的后面(或者前面)進行剪切的平行于X-Y平面的切平面將放大物體。通常臉的圖象將會有某些不需要的區域，該區域從頭發或者耳朵大大地進入到Z軸。這些能夠被剪切掉，以逐漸均衡大小。在Solo模式下通過在兩個圖象之間進行轉換，較小的物體首先被選擇和編輯。這樣，切下Z軸某些部分的任何剪切還將增加其大小以匹配較大的圖象。在Solo模式下，這種程序一直進行，直到兩種物體看上去具有相同的大小，并且一個物體直接地定位到另外一個物體之上。
在臨床研究中，利用上述程序來為受驗者產生復合的三維圖象。這些三維圖象在帶有受驗者號碼和時點的CD上存檔。
把圖象輸出到合適的觀看格式MetaFlash軟件每次只能提供一個受驗者的3D圖象以進行很好地觀看。然而，打開和下載多個受驗者既緩慢又麻煩，因而使用該軟件來對大量受驗者進行分類是不切合實際的。能夠有效地分類和觀看圖象的一可替代方法已經被開發出來。首先，該復合圖象應該使用MetaFlash等軟件打開。應該選擇“Solo”模式，并且旋轉圖象，直到獲得單個受驗者的最優化觀看。接著用窗口上的打印屏幕選擇來獲得“屏幕抓取”，應該把“屏幕抓取”放在“剪切板”上。所捕獲的屏幕圖象將優選地保留高度提示，該提示為了三維可視化而提供。
分別地，可以起動Adobe PhotoShop并打開新文件。粘貼命令可以用來產生剪切板圖象。剪切功能可以用來適當地確定臉的尺寸并去掉不需要的屏幕項。應該把該圖象存儲為jpeg或類似的帶有受驗者號碼(B或A代表產品使用之前或之后)前綴的文件。
在PhotoShop中所有受驗者獲得了jpeg文件之后，應該在軟件應用程序MicroSoft_PowerPoint中產生一新文件。jpeg文件應該直接插入到PowerPoint幻燈片當中。插入的圖片應該通過角箭頭擴展為滿屏大小。接著通過在幻燈片之間進行轉化，對前后圖象進行檢查，以達到最佳對準。可以根據需要通過移動工具來做稍微的調整，以獲得圖象的最好的重疊。接著應該存儲PowerPoint文件，同時激活頁碼以在受驗者識別方面給予幫助。
當監測參數(例如傳統上二維攝影應用色調)上的變化時，該技術使“前”和“后”圖象產生非常精確的重疊能力是非常有幫助的，但是它不能對所有的定位問題進行適當校正。
對于PRIMOS設備，所應用的軟件和文件格式都是非常不同的。該文件大得多并且提供了非常高的分辨率。我們選擇不同的軟件來處理這些文件。
處理的基準圖象和隨后圖象可以輸入到Rapidform 2000TMplus Pack3軟件(從INUS技術公司)，以用于進一步分析。通過應用不同的登記和對準功能，于是兩個圖象中的一個可以重疊到另一個之上。
接著可以選擇兩圖象上相匹配的一對點(例如，在前后圖象上的鼻尖)。在選擇了三對或多對匹配點之后，分析者應該在圖象上右擊并且選擇“執行”。軟件于是將很好地把一個圖象重疊到另一個圖象之上。
除了計算機監視器之外，在前后圖象上的轉換能夠通過其它設備來完成。已經能夠買到數字圖象幀，其使得數字圖象能夠看見而不需要單獨的計算機。這些設備包含必要的組件以便從存儲卡、電話線或標準電纜接收數字圖象。在下載圖象之后，用戶能夠選擇設備上合適的觀看參數，并且觀看前后圖象之間的變化。已知的作為個人數據助手(“PDAs”)的手持設備也能夠用來以類似的方式觀看數字圖象。已經能夠買到手提DVD播放器，其能夠把圖象顯示在監視器上。
可視化的另一方法包括雙凸透鏡印相，其也能使三維圖象的變化可視化。該方法簡化了信息的分享，并且對不同的目的是有用的。雙凸透鏡是用于印相的特殊過程，該印相能夠顯示出高度、運動或者兩者。雙凸透鏡材料具有用于多個透鏡的脊。多個圖象被交錯在一起。交錯的圖象在雙凸透鏡材料后面被打印。透鏡被設計來以一個特殊的角度隱藏除一個圖象之外的所有圖象。當旋轉雙凸透鏡相片(print)時，通過你的眼睛看到的圖象發生變化。通過這種方式，利用雙凸透鏡技術看到的一系列圖象產生了動畫效果。為了達到更高的分別率，雙凸透鏡相片通過平版印刷或攝影的方式制備。攝影方法用來從用Minolta3D 1500照相機獲得的前后圖象產生雙凸透鏡相片，以展示所述產品的益處。
通過使用熔融沉積模型化系統，例如Stratasys公司的FDM 2000，或其它類似設備，能夠產生三維表面模型。這允許三維變化可視化，同時給體驗增加了觸覺組件。
產生顏色偏差圖利用Rapidform 2000TM可以產生受驗者臉部的顏色偏差圖(例如，臉部圖象，不同的顏色表示來自基準圖象的高度變化的不同水平)。通過把“后”圖象上的不同區域的高度從“前”圖象的相應區域中減去，可以對變化水平進行評估。打開包含重疊在一起的前后圖象的.mdl文件。使用“外形/外形偏差”功能。應該選擇“后處理”和“前處理”或者“基準外形”，以及為兩外形選擇所產生的偏差圖。在顏色偏差圖上，綠色代表特別區域高度沒有變化。鮮紅表示區域的最大升高或提升，其中亮藍色意味著與基準相關的區域的最大降低。其它顏色(例如橙色、黃色)代表升高或降低的中間水平。在一區域中“白色”的出現意味著在該區域的變化量超過了顏色級別所能代表的水平。在這種情況下，“最小范圍”和“最大范圍”設定的幅度可以按照需要進行調整，以達到最好的顏色分布。通過觀看顏色偏差圖和設定值，能夠觀看到在臉的某一區域產品是否有例如整容和造型效果。
通過使用體積評估軟件程序評估臉頰減肥IDL表面觀看程序可以用來選擇臉頰周圍的變化區域。該區域應該以.obj文件形式輸出。于是用IDL表面觀看程序來計算體積變化。臉頰減肥的程度可以作為前后外形之間的體積差異而測定。
例1臨床研究2000年9月期間，在NJ的臨床測試點，33個受驗者參加了化妝品的控制研究。在基準下和產品使用后進行儀器測量。給受驗者提供產品，讓他們在家每天使用一次，持續一周。一周后受驗者返回到中心。在產品使用后進行儀器測量。測量包括Minolta 3D 1500照相機和Primos 3D光學掃描。
記錄所述產品的可視益處邀請兩位皮膚保護專家來觀看圖象展示。該展示是在產品使用前后進行的，是按照連續的受驗者號碼增加的次序進行的。該展示的目的是特別地驗證和記錄受控產品在使用條件下所觀看到的可視益處。結果參見表1。
表1

在該研究中臉部減肥的量化專家分類員清楚地注意到該研究中臉部減肥的證據。我們的一個目標是定量化這類作用。我們調查了使用圖象處理軟件來檢查臉部輪廓邊緣(來自MetaFlash_攝影圖象)的可能性以及做定量化測量的可能性。采用Adobe_photoshop_(其為一種廣泛使用的圖象軟件包)。該軟件的一個能力是描繪(trace)物體的邊緣或者輪廓。為了我們的基準圖象和產品使用后的圖象，對描繪輪廓工具進行最優化設置。得到的圖象僅顯現出了由軟件所檢測到的臉部輪廓的跡線。通過使用軟件來檢測輪廓，該技術消除了不精確性和主觀偏差。
通過使用軟件的“測量工具”，我們接著評估臉部輪廓的寬度。為了在不同受驗者間標準化寬度測量的位置，我們選擇在與臉部兩側的拐點水平相同的水平進行測量。如圖1所示，比較處理前后臉部輪廓的寬度并且計算變化百分比。
在該研究中眼睛開度效果的定量化專家分類員也注意到該研究中眼睛開度增加的證據。我們調查了使用圖象處理軟件來定量化該研究中所觀察到的眼睛開度變化的可能性。再采用Adobe_photoshop_(其為一種廣泛使用的圖象軟件包)。利用被稱為“磁性套索”的專門的photoshop_畫圖工具來畫基準中的兩只眼睛的眼睛開度區域的輪廓。該工具被設計來檢測物體的邊緣，例如眼睛開度，并且當分析者描繪它時設置錨點。通過該方式，該軟件有利于選擇正在被測量的區域，因而消除測量中的不精確性或偏差。為了我們圖象中眼睛區域的檢測，使“磁性套索”工具的設置最優化。單個眼睛區域于是被完全填充了黑色，從而能夠定量化該區域。如圖2所示，該區域中的象素數與基準圖象和產品使用后的圖象中的象素數進行比較，計算增加百分比。
用于整容和造型可視化和定量化的Primos 3D非接觸光學掃描基準圖象和產品使用后的圖象接著被輸入到Rapidform 2000TMPlus Pack 3軟件(INUS技術公司)。利用稱為登記的過程，該軟件使我們能夠重疊和對準前后的外形。于是能夠觀看到作為三維透視圖的高分辨率的畫有陰影的表面。
產生顏色偏差圖通過使用Rapidform 2000TM，對登記的外形進行分析以產生上述受驗者臉部的顏色偏差圖。通過觀看顏色偏差圖和設定值，我們觀察到臉部區域，在該區域中所述產品已經產生了整容和造型效果。調查者看到這些顏色偏差圖并且觀察到臉部預期區域的整容和造型效果。為了記錄處理后這些臉部外形特征的變化和驗證該新方法，選擇對特定產品效果顯示出明顯跡象的受驗者子集，并且產生他們的顏色偏差圖。單獨的例子如下圖3所示。
特別地開發顏色偏差繪圖程序來記錄化妝品的效果。這些圖象清楚地表明在產品使用后臉頰、嘴唇和前額區域的外形特征的變化。臉頰減肥的計算值是1.4mm和2mm，而嘴唇膨脹是1.5和0.9mm，人中縱行變化是0.8和1.6mm，以及前額皺紋降低為0.9和1.0mm。
評估臉頰減肥/造型的體積IDL_軟件用來確定臉頰減肥的定量體積。在表現出明顯的臉頰減肥跡象的受驗者的顏色偏差圖中有藍色區域。選擇該藍色區域的一小長方形區域用于分析。如圖4所示，對于本研究中兩個受驗者的子集，每mm2的體積變化被計算為1.1和1.3mm3。
權利要求
1.一種用于測量人體部位變化的方法，其包括獲得人體部位的第一個三維圖象；處理人體部位以在該部位產生變化；獲得如此處理過的人體該部位的第二個三維圖象；重疊第一個三維圖象和第二個三維圖象；以及比較第一個圖象和第二個圖象，以測量人體該部位的變化。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述測量是目測。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述可視化是利用雙凸透鏡印相完成的。
4.根據權利要求2所述的方法，其中所述可視化是利用數字圖象幀完成的。
5.根據權利要求2所述的方法，其中所述可視化是利用個人數據助手完成的。
6.根據權利要求2所述的方法，其中所述可視化是利用手提式DVD播放器完成的。
全文摘要
本發明公開了一種用于測量人體部位變化的方法，該方法包括獲得人體部位的第一個三維圖；處理人體部位以在該部位產生變化；獲得如此處理過的人體該部位的第二個三維圖象；重疊第一個三維圖象和第二個三維圖象；以及比較第一個圖象和第二個圖象，以測量人體該部位的變化。對于證明和測量通過使用化妝品所獲得的臉部變化，該方法特別有用。通常的變化包括臉部整容、臉部造型和減少皺紋。
文檔編號G06K9/00GK1407470SQ02106269
公開日2003年4月2日 申請日期2002年3月14日 優先權日2001年3月14日
發明者W·沃倫, K·尼基弗羅斯 申請人:強生消費者公司