Система и способ для нанесения изменяющего отражательную способность вещества в целях улучшения визуальной привлекательности человеческой кожи

Система и способ для нанесения изменяющего отражательную способность вещества в целях улучшения визуальной привлекательности человеческой кожи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Ссылка на родственные заявки

Приоритет настоящей заявки заявлен на основании предварительной заявки на патент США №60/708118, поданной 12 августа 2005 г. заявителями настоящего изобретения.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к автоматизированным, компьютеризированным методам для избирательного и точного нанесения одного или более изменяющих отражательную способность веществ, таких как краситель или пигмент, на человеческую кожу в целях улучшения ее визуальной привлекательности.

Описание известного уровня техники

Известные косметические методы и их недостатки

Известные методы изменения внешнего вида кожи включают в себя естественный загар, искусственный загар и целенаправленное нанесение косметики. Каждый из этих известных методов имеет недостатки.

Нанесение косметических веществ на кожу обычно осуществляется, в основном, вручную, например, с помощью кистей, трубчатых аппликаторов, карандашей, тампонов и пальцев. По сравнению с предложенными компьютеризированными методами эти известные методы нанесения неточные, трудоемкие, дорогостоящие и иногда вредные.

Большинство известных методов нанесения косметики основано на нанесении непрозрачных веществ. Для более эффективного изменения внешнего вида существует потребность в точном нанесении изменяющих отражательную способность веществ (ИОВ), таких как прозрачные красители.

Ручные методы нанесения косметики неточные по сравнению с компьютеризированными методами, и эта неточность снижает их эффективность. Например, нанесение толстого слоя основы для косметики может придать коже непривлекательный комковатый вид.

Ручные методы обычно требуют много времени, что подтверждают сцены, которые можно наблюдать по утрам в транспорте, когда пассажиры лихорадочно пользуются остановками, чтобы закончить нанесение косметики.

Наносимая вручную косметика стоит не дешево и становится еще дороже, когда требуется прибегнуть к помощи профессионалов, таких как визажисты.

Часто материалы, наносимые на кожу ручными методами, сами по себе являются потенциально вредными. Например, основа для косметики может приводить к высыханию кожи и затрудняет дыхание кожи. Солнечный или искусственный свет, используемый для загара, может вызывать рак.

Поэтому существует потребность в точном нанесении изменяющих отражательную способность веществ (ИОВ) для обеспечения более эффективного, автоматизированного, быстрого, более экономичного и менее вредного изменения внешнего вида кожи.

В данном контексте термин "изменяющее отражательную способность вещество" или "ИОВ" относится к любому соединению, пригодному для изменения отражательной способности другого материала, и более подробно поясняется ниже. Некоторые примеры ИОВ включают в себя чернила, красители, пигменты, отбеливающие вещества, вещества, вызывающие химические изменения, а также другие вещества, которые могут изменять отражательную способность человеческой кожи и другие признаки. Термины "краситель" и "прозрачные красители" используются в данном описании для краткого представления любого ИОВ.

Краткое описание сущности изобретения

Настоящее изобретение позволяет решить описанные выше и другие проблемы. Описание настоящего изобретения будет представлено ниже в качестве примера, не имеющего ограничительного характера.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложена компьютеризированные система и способ для определения визуальных атрибутов участка кожи с последующим нанесением по меньшей мере одного изменяющего отражательную способность вещества на этот участок кожи. В одном варианте изменяющее отражательную способность вещество наносится в соответствии с визуальными атрибутами. В другом варианте изменяющее отражательную способность вещество наносится противоположно этим визуальным атрибутам.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения визуальные атрибуты участка кожи определяются методом электронного сканирования этого участка, и сканированные данные анализируются в вычислительной среде.

В одном варианте сканирование обеспечивает данные об отражательных свойствах кожи. Эти данные используются для идентификации признаков и оценки потенциальных стратегий коррекции для улучшения внешнего вида кожи. Примером стратегии коррекции является целенаправленное изменение отражательных свойств кожи в целях компенсации реальных отражательных свойств кожи. Нанесение одного или более ИОВ изменяет внешний вид кожи.

В одном варианте сканирование обеспечивает данные отражательных свойств и данные профиля поверхности. Эти данные используются для идентификации признаков и оценки потенциальных стратегий коррекции для улучшения внешнего вида кожи. Примером стратегии коррекции является целенаправленное изменение отражательных свойств кожи в целях компенсации имеющихся отражательных свойств и имеющихся морфологических свойств.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является создание карты участка кожи и последующее использование этой карты для определения положения относительно кожи аппликатора ИОВ, например, струйной печатающей головки в струйной технологии, а также для передачи команд аппликатору. Эту карту можно также использовать для сравнения изображений, полученных в первый раз, с изображениями, полученными во второй раз, для выявления изменений отражательной способности или формы.

В данной заявке фраза "струйная технология" относится, в общем, к известной технологии печати с регулированием параметров капли, при которой наносящее устройство может регулировать каждую отдельную наносимую каплю вещества. Наиболее пригодным методом для применения в настоящем изобретения является капельно-импульсный метод ("drop on demand"), который представляет собой подгруппу технологии печати с регулируемыми параметрами капли. В настоящем описании фраза "струйный принтер" для краткости используется для обозначения любой формы технологии струйной печати.

Следующий аспект изобретения заключается в точном нанесении смеси прозрачных красителей на человеческую кожу в зависимости от локальных отражательных свойств кожи.

Еще один аспект изобретения заключается в точном нанесении смеси прозрачных красителей на человеческую кожу в зависимости от данных локальных отражательных свойств и локального профиля поверхности кожи.

Эти и другие аспекты, существенные признаки и преимущества изобретения достигаются с помощью предложенных системы и способа. Согласно настоящему изобретению компьютеризированная система определяет атрибуты участка человеческой кожи и наносит изменяющее отражательную способность средство (ИОВ) на пиксельном уровне, обычно для того, чтобы сделать кожу более молодой и привлекательной на вид. Система сканирует кожу, идентифицирует атрибуты, которые можно улучшить или замаскировать, и наносит ИОВ обычно с помощью струйного принтера. Идентифицированные атрибуты могут быть связаны с отражательной способностью и могут относиться к таким признакам, как светлые и темные пятна неправильной формы, старческие пятна, шрамы и синяки. Идентифицированные атрибуты могут быть также связаны с топологией поверхности кожи, например, глубиной, для более точного улучшения таких неровностей поверхности, как бугорки и морщины. Можно использовать картографирование признаков, например, для того, чтобы сделать щеки розовее, а скулы более выступающими. ИОВ можно наносить в соответствии с идентифицированными признаками, например, добавить красное ИОВ на красном участке, или противоположно им, например, добавить зеленое или синее ИОВ на красном участке, согласно идеализированным моделям привлекательности.

Аспектом настоящего изобретения является сбор и анализ данных на различных длинах волн (цвете), чтобы получить базу для детального анализа признаков кожи. Некоторые признаки кожи можно идентифицировать из характеристик, которые проявляются этими признаками в различных длинах волны.

Пример одного вида улучшения: случайной веснушке, например, вызванной солнечным ожогом, у пожилого человека можно придать более ровный вид, характерный для природных веснушек на молодой коже, как проиллюстрировано на фиг.22. Когда сканированные данные о случайной веснушке 440 вводятся в спектральную полосу, она показывает шероховатую, неровную форму. Согласно эмпирическим наблюдениям конфигурация природной веснушки 442 на молодой коже имеет более ровный и симметричный характер, который придает природной веснушке 442 более четко очерченный вид. Эту естественную конфигурацию 442 можно использовать в качестве целевой конфигурации 448 для сравнения с конфигурацией случайной веснушки 440. Случайная веснушка 440 повторяет общую целевую конфигурацию 448, но простирается в более высокие частоты 446 света. Посредством нанесения ИОВ, такого как краситель, для затемнения всех участков на случайной веснушке 440, которые находятся в более высоких частотах 446, до более низких частот можно обеспечить улучшение 444 случайной веснушки 440, которое гораздо ближе к конфигурации природной веснушки 422. Следовательно, путем нанесения ИОВ противоположно сканированным данным случайной веснушки 440 можно изменить отражательные свойства кожи так, что кожа будет выглядеть, как имеющая более четко очерченные веснушки, свойственные для молодой кожи, и поэтому более привлекательной.

Нанесение ИОВ на пиксельном уровне позволяет достичь большей точности, чем известные методы, а значит и уменьшить количество наносимого материала.

В одном варианте настоящего изобретения наносящее устройство, содержащее сканер и струйный принтер, делает один проход над участком кожи. Оно сканирует кожу, идентифицирует непривлекательные характеристики, вычисляет улучшения, чтобы сделать кожу более привлекательной, и быстро наносит ИОВ на кожу для реализации этих улучшений, например, придает коже более гладкий вид путем идентификации темных и светлых пятен и нанесения ИОВ для затемнения светлых пятен согласно заданному методу усреднения.

В другом варианте этого аспекта наносящее устройство выполняет множество проходов над кожей, каждый раз усовершенствуя желаемое улучшение или улучшения.

В следующем варианте наносящее устройство создает первую карту признаков кожи и идентифицирует непривлекательные признаки. Затем оно вычисляет вторую карту, представляющую желаемый внешний вид кожи, и использует различие между реальной и желаемой картой для создания специального плана нанесения ИОВ на кожу для изменения ее внешнего вида в целях достижения желаемого вида. Затем устройство наносит ИОВ для достижения желаемого внешнего вида. И в этом случае также можно повысить эффективность способа путем применения нескольких проходов.

В одном примере первая карта создается на основании отражательных свойств отдельных пикселей на карте, и конкретный план включает в себя вычисление точного количества каждого из нескольких прозрачных красителей для нанесения струйным устройством на соответствующие пиксели на лице. В другом примере вычисленное количество красителя представляет собой долю от общего количества красителя, необходимого для пикселя, чтобы можно было выполнить несколько проходов над одним и тем же участком с добавлением красителя в каждом проходе по необходимости.

В этом варианте делается подробный скан какой-то области человеческой кожи, например, лица, ноги или руки. Этот скан получают путем целенаправленного освещения вспышками множества источников света, расположенных в известной конфигурации, и сканирования небольшого участка кожи при включенных и выключенных источниках света. Посредством сравнения показаний различных источников света можно определить отражательную способность и профиль поверхности кожи.

Данные, полученные из скана, включают в себя отражательные характеристики кожи. Эти характеристики можно использовать для создания детальной карты кожи, которая содержит как отражательную способность, так и морфологию поверхности кожи. Эту детальную карту можно использовать для создания плана коррекции путем избирательного нанесения множества прозрачных красителей или других ИОВ на данную область кожи за множество проходов. В каждом проходе выполняется часть желаемой коррекции, чтобы усреднить ошибки нанесения за множество проходов.

В следующем усовершенствованном варианте с созданием карты наносящее устройство создает более сложную карту признаков кожи для идентификации больших признаков, таких как щека и скула, и выполняет специфические для них улучшения согласно библиотеке идентифицированных признаков. Например, устройство делает щеки более красными, чтобы придать им более здоровый вид, затемняет участки под скулами, чтобы они выглядели более выступающими. Эффективность этого способа также можно повысить путем использования множества проходов. Это распознавание признаков можно также применять в комбинации с искусственным интеллектом или художественными стратегиями.

В различных вариантах сканирование кожи, вычисления и нанесение ИОВ для улучшения внешнего вида кожи могут выполняться очень быстро и точно.

Краткое описание чертежей

Представленный ниже вариант осуществления настоящего изобретения будет описан только в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых

фиг.1 изображает структурную схему рабочей среды, в которой можно применить варианты настоящего изобретения для нанесения ИОВ на кожу;

фиг.2 изображает структурную схему рабочей среды, в которой можно применить варианты настоящего изобретения для нанесения ИОВ на кожу с обменом данными по сети;

фиг.3 изображает структурную схему рабочей среды, в которой можно применить варианты настоящего изобретения для нанесения ИОВ на кожу с обменом данными по сети и применением портативного наносящего устройства;

фиг.4 изображает структурную схему использования красного, желтого и синего ИОВ;

фиг.5 изображает структурную схему рабочей среды, в которой можно применить варианты настоящего изобретения с помощью модульного портативного наносящего устройства для нанесения краски на кожу;

фиг.6 изображает алгоритм выполнения способа с применением системы нанесения;

фиг.7 изображает алгоритм выполнения способа настройки системы нанесения;

фиг.8 изображает алгоритм выполнения способа программирования в варианте нанесения для печати на кожи;

фиг.9 изображает алгоритм выполнения способа создания печатаемого улучшающего изображения;

фиг.10 иллюстрирует, как трехмерный объект преобразуется в карту двумерной поверхности в компьютерной модели;

фиг.11 изображает алгоритм, иллюстрирующий процесс определения принципов привлекательности;

фиг.12 изображает схему, иллюстрирующую освещение участка сверху с изменениями текстуры поверхности;

фиг.13 изображает схему, иллюстрирующую характеристики или признаки на трехмерном изображении лица человека;

фиг.14 изображает перспективную схему, иллюстрирующую признаки на двумерной карте лица человека;

фиг.15 изображает перспективную схему, иллюстрирующую характеристики или признаки на двумерной карте лица человека;

фиг.16А-Е изображают графики отражательной способности, освещенности и печатаемого улучшающего изображения по линии А-А' на двумерной карте лица человека по фиг.14;

фиг.17 изображает трехмерное лицо человека, которое было улучшено посредством печати ИОВ согласно печатаемой карте улучшения;

фиг.18 иллюстрирует схематически характеристики трехмерной ноги человека с соответствующей отражательной способностью, полученные через спектральную базу на двумерной карте, и печатаемое улучшающее изображение;

фиг.19 изображает схематически трехмерную ногу человека, которая была улучшена посредством печати ИОВ согласно печатаемому улучшающему изображению;

фиг.20А-В иллюстрируют схематически характеристики трехмерной груди человека с соответствующей отражательной способностью, полученные через спектральную базу на двумерной карте;

фиг.21 схематически иллюстрирует выполнение множества проходов сканирования и нанесения;

фиг.22А-С схематически иллюстрируют эффекты нанесения ИОВ для улучшения внешнего вида старческой веснушки;

фиг.23 изображает обобщенный график соотношения визуальной выгоды и разрешающей способности;

фиг.24 изображает алгоритм, иллюстрирующий общие этапы, применяемые в настоящем изобретении;

фиг.25 изображает в обобщенном виде конфигурации непривлекательных признаков в полосах RGB;

фиг.26 изображает схематически разделительный колпачок на сенсоре;

фиг.27 изображает структурную схему рабочей среды, в которой можно применить варианты настоящего изобретения для нанесения ИОВ на кожу с обменом данными по сети и при использовании наносящего устройства, содержащего кабину;

фиг.28 изображает обобщенный график более слабых и более сильных средних частот;

фиг.29 изображает структурную схему рабочей среды, в которой можно применить варианты настоящего изобретения для нанесения ИОВ на кожу с обменом данными по сети и при использовании блоттерного наносящего устройства;

фиг.30 изображает структурную схему рабочей среды, в которой можно применить варианты настоящего изобретения для нанесения ИОВ на кожу с обменом данными по сети и при использовании портативного наносящего устройства с изогнутой поверхностью;

фиг.31 изображает алгоритм координации картографирования кожи на пиксельном уровне;

фиг.32 изображает алгоритм координации нанесения ИОВ на пиксельном уровне;

фиг.33 изображает алгоритм, иллюстрирующий процесс применения методов улучшения;

фиг.34 изображает алгоритм, иллюстрирующий процесс определения целевой глубины сканированного участка;

фиг.35 изображает алгоритм, иллюстрирующий процесс определения целевого освещения сканированного участка;

фиг.36 изображает структурную схему наносящего устройства, содержащего кабину;

фиг.37 изображает схематически простой пример сглаживания кожи;

фиг.38 изображает схематически пример сглаживания за несколько проходов;

фиг.39 изображает схематически пример лицевой карты;

фиг.40А-В изображают примерные схемы расположения СИД и сенсоров для получения данных отражательной способности и ориентации кожи;

фиг.41 изображает схематически распознавание признаков;

фиг.42 изображает схематически пример распознавания признаков;

фиг.43 изображает схематически художественную стратегию для нанесения ИОВ;

фиг.44 изображает пример вращающегося принтера для блоттерного наносящего устройства;

фиг.45 изображает пример текстового изображения, иллюстрирующий кажущуюся глубину, и

фиг.46 изображает алгоритм, иллюстрирующий процесс коррекции;

фиг.47А изображает вид сбоку одного варианта ручного устройства для пятен на коже;

фиг.47В изображает вид спереди устройства по фиг.47А;

фиг.47С изображает вид сверху поперечного сечения по линии А-А' на фиг.47В.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА - НАНЕСЕНИЕ ИЗМЕНЯЮЩИХ ОТРАЖАТЕЛЬНУЮ СПОСОБНОСТЬ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ВИЗУАЛЬНОЙ ПРИВЛЕКАТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ КОЖИ

Следующее подробное описание изобретения представлено для его более ясной иллюстрации. Однако специалистам будет понятно, что изобретательский замысел настоящего изобретения не ограничен этими конкретными подробностями. На структурных схемах также показаны для ясности общеизвестные элементы, но только в качестве примеров, не ограничивающих настоящее изобретение. Кроме того, порядок осуществления процессов, последовательность их нумерации и наименования представлены для иллюстрации и не ограничивают настоящее изобретение.

В данном варианте описан способ улучшения внешней привлекательности участка человеческой кожи. Как показано на фиг.24, способ содержит следующие основные этапы:

• Этап 900 - распределение участка кожи на множество фрекселей;

• Этап 910 - измерение по меньшей мере одного оптического атрибута каждого из множеств фрекселей;

• Этап 920 - определение из оптических атрибутов фрекселей по меньшей мере одной измеренной характеристики кожи, влияющей на внешнюю привлекательность;

• Этап 930 - определение желаемого состояния этой характеристики кожи;

• Этап 940 - нанесение по меньшей мере одного изменяющего отражательную способность вещества на конкретные фрексели для изменения измеренной характеристики кожи в целях достижения желаемого состояния данной характеристики кожи.

Распределение области кожи на множество фрекселей

В данной заявке термин "фрексель" ("frexel") означает небольшую пикселеобразную область кожи. Термин "кожа" относится не только к коже на поверхности тела человека, но также относится, в более широком смысле, к любому признаку человека, который можно улучшить косметическим путем, например, к ногтям и волосам. Фрексель может соответствовать небольшой части веснушки или другого признака кожи, или может соответствовать участку кожи, который не имеет особых признаков. Таким образом, фрексель относится к коже, а не к независимой системе координат.

Термин "фрексель" предполагает, что измеряемый элемент находится не на плоской, а на трехмерной поверхности. Область кожи состоит из множества фрекселей. Например, при использовании разрешения 300 точек на дюйм (11,8 точек на мм) фрексель может иметь ширину и высоту около 1/300-ой дюйма (0,085 мм), что составляет около 90000 фрекселей на кв.дюйм (140 фрекселей на кв.мм). Поверхность тела человека может иметь миллионы фрекселей.

Благодаря распределению кожи на фрексели настоящее изобретение позволяет сканировать и наносить ИОВ для улучшения соответствующего более высокому уровню способности человеческого зрения различать детали.

Фиг.23 изображает обобщенный график соотношения визуальной выгоды 450 и разрешающей способности 452 в точках на дюйм. Для сведения, обычный компьютерный экран имеет разрешение 72 точки на дюйм (2,83 точек на мм). Предел визуального обнаружения человеком на расстоянии просмотра 10 дюйм (254 мм) составляет около 20 пикселей на миллиметр, или 500 точек на дюйм при идеальных условиях 100% модуляции (изменения черных и белых линий) и в условиях хорошего освещения. Типичное разрешение струйного принтера составляет около 720 точек на дюйм (28,2 точек на мм) и способность формировать одноцветные точки с разрешением 1440 точек на дюйм (56,7 точек на мм). (Для формирования неосновного цвета требуется несколько точек). Разрешение около 300 точек на дюйм (11,8 точек на мм) 454 считается максимальным требуемым разрешением в нормальных условиях, потому что более высокое разрешение обычно уже невозможно увидеть. Например, в журналах обычно требуется фоторазрешение 300 точек на дюйм (11,8 точек на мм), но они печатаются с разрешением 150 точек на дюйм (39,8 точек на мм). Что же касается стандартного разрешения в косметических применениях, оно составляет приблизительно 5-20 точек на дюйм (0,2-0,8 точек на мм) при тщательном ручном нанесении. Целевое разрешение в интервале 50-300 точек на дюйм (2-11,8 точек на мм) обеспечивает гораздо лучшее разрешение, чем существующие косметические методы, а также преимущества в выполнении корректировок в зависимости от реальных и желаемых характеристик кожи, не говоря уже о дополнительном преимуществе автоматического нанесения. Известные методы нанесения косметики кистями, трубчатыми аппликаторами и пальцами дают гораздо более крупное разрешение. Например, тонкая кисточка имеет разрешение приблизительно около 20 точек на дюйм (0,8 точек на мм).

Измерение по меньшей мере одного оптического атрибута каждого из множества фрекселей

Сканирование

Как показано на фиг.1, в одном варианте наносящее устройство, содержащее сканер 220, перемещается по участку кожи 302, чтобы сканер 220 мог электронным путем записать данные об одном оптическом атрибуте, таком как отражательная способность, для каждого из множества фрекселей. Участком кожи 302 может быть, например, лицо.

Путем сканирования можно получать изображения при различных частотах для получения полезных данных. Например, можно получить данные об отражательной способности в конкретном цвете, например, красном, чтобы помочь определить конкретную характеристику кожи для улучшения. Сканирование может также обеспечить данные для определения других характеристик кожи, например, топологии поверхности, на основании угла отражения от множества источников света.

В одном варианте для сканирования используется двумерная матрица. В других вариантах может использоваться линейная матрица.

Звуковые сигналы

В одном варианте можно использовать одно или более сигнальных средств, таких как звуковые, световые или вибрационные, для индикации завершения достаточного сканирования. Сигнальное средство может содержать звуковой индикатор, предусматривающий изменения громкости и тона на белый шум, используемые в качестве индикаторов прогресса, степени завершения и ошибочных условий при нанесении ИОВ.

Примером сигнала, подобного белому шуму, изменяемого по громкости и тону, является бритье электрической бритвой, при котором при бритье подбородка звук изменяется, указывая на завершение бритья, участки, требующие завершения, и оптимальное направление применения.

В качестве другого примера можно упомянуть распилку древесины, при которой плотник руководствуется звуком, чтобы определить скорость распила и возникновение проблем. Можно найти множество других примеров сигнала индикации типа белого шума.

Возможны также другие звуковые индикаторы, включающие голос, тональности и т.п. Белошумовые индикаторы в некоторых ситуациях являются наиболее интуитивными благодаря их универсальному характеру. Можно также использовать тактильную обратную связь, такую как вибрация, в качестве части звука.

Сенсоры

В одном варианте сканер 220 содержит сенсор и четыре СИД, расположенных в известной конфигурации внутри корпуса. Обычно каждый СИД включается и выключается таким образом, чтобы позволить воспринять по меньшей мере одну оптическую характеристику для каждого источника света. В одном примере можно выполнить 120 захватов в секунду, по 30 от каждого источника, что позволит быстро получить большое количество данных о коже. Эти данные можно затем использовать для определения характеристик отражательной способности на различных длинах волн, а также профиля поверхности кожи. В одном варианте захваченные изображения можно усреднить для эффективности.

В одном варианте сенсор содержит затеняющие шаблоны на СИД, полезные для определения относительного положения сенсора.

В одном варианте можно использовать монохроматический сенсор с матрицей Байера. Можно также использовать другие компоновки СИД и сенсоров.

Анализ сканированных данных

Сканированные данные содержат информацию об

• отражательной способности кожи и

• положении кожи относительно сенсора и признаках кожи.

В одном варианте алгоритм 230 нанесения помещает сканированные данные в полосы пространственной частоты и использует распознавание образов для их анализа, чтобы определить рельеф участка кожи 302 и размеры, которые требуют нанесения ИОВ 264. Процесс, используемый для определения этих размеров, будет подробно описан ниже.

Алгоритм 230 нанесения использует анализ для создания в программе карты 232 нанесения для участка кожи 302, которая сохраняется в памяти 250 для потенциального использования в будущем.

Оптические атрибуты

Отражательная способность, являющаяся мерой отражения кожи, не зависит от освещенности. Освещенность является мерой количества света, попадающего на кожу. Показание света не зависит от показания топологии поверхности.

В одном варианте определенные оптические атрибуты, такие как величина отражательной способности каждого фрекселя, можно определить прямо из сканированных данных. В другом варианте сканированные данные преобразуются по меньшей мере в одну полосу пространственной частоты для анализа. В еще одном варианте сканированные данные можно преобразовать во множество полос пространственной частоты, такие как красная, зеленая и синяя полосы (RGB).

На фиг.16А-Е показаны образы двумерного лица 232, показанного на фиг.14, после того, как данные были введены в одиночные полосы пространственной частоты для определения атрибутов альбедо 348 и освещенности 352.

Альбедо

Альбедо представляет собой процент отражения падающего света от поверхности объекта. В случае электронного сканирования альбедо представляет собой RGB значения сканированного участка кожи. В настоящей заявке термин "реальное альбедо" означает альбедо, наблюдаемое до коррекции, а термин "целевое альбедо" относится к желаемой отражательной способности кожи, обеспечивающей улучшение внешнего вида этого участка кожи. В одном примере целевое альбедо определяется из одной или более стратегий коррекции, включающих в себя общее сглаживание, улучшение конкретного признака и художественные стратегии.

Верхняя полоса на фиг.16 представляет реальное альбедо по линии А-А' на двумерной карте 232 поверхности на фиг.14. Подъем кривой реального альбедо указывает на светлое пятно 408. Глубокий резкий спад кривой указывает на неровность 412, такую как шрам. Часть неправильной формы идентифицирует веснушку 410.

Освещенность

Освещенность - это падающий свет, достигающий единицы площади поверхности объекта, и она зависит от угла падающего света относительно поверхности.

Полосы пространственной частоты также графически отображают реальную освещенность или затенение 352, показанное на фиг.16, двумерной карты 232 поверхности, показанной на фиг.14.

Данные отражательной способности и освещенности и вычисления

В одном примере данные фрекселей, полученные при сканировании области кожи, можно представить следующим образом:

[(x_s,y_s,z_x,α_s,β_s,γ_s),

(x_f,y_f,z_f,α_f,β_f,γ_f),

{(refl)_A,(refl)_N,(refl)_S,(refl)_E,(refl)_W}]

Термин {(refl)_A,(refl)_N,(refl)_S,(refl)_E,(refl)_W} представляет отражательные данные для фрекселя i в условиях окружающего освещения для каждого из четырех источников света, таких как СИД, которым произвольно присвоены имена "север", "юг", "восток", "запад" для облегчения обсуждения. Можно использовать другие количества источников света, например, три, однако для математических выкладок проще использовать четыре источника света. Термин (refl) представляет одну или более точек данных для измерения отражательной способности. Мера отражательной способности для длины волны является произведением некоторой константы, освещенности и альбедо для данной длины волны:

Отражательная способность = k * освещенность * альбедо.

Например,

Отражательная способность (красный) = k (красный) * освещенность(красный) * альбедо(красный).

Константа зависит от нескольких факторов, включая скорость линзы, чувствительность камеры или сенсора, характеристику пропускания светофильтра, коэффициент усиления аналогового усилителя, цифровой коэффициент усиления, применяемый программой, и другие факторы. Константа k обычно измеряется и корректируется так же, как эти эффекты корректируются константой коррекции или калибровкой камеры. Значение константы обычно можно определить во время калибровки, когда освещение от СИД предположительно зафиксировано, и альбедо вычисляется на основании этого предположения.

Отражательная способность является не абсолютной, а только мерой того, что выходит из камеры.

Сенсором типично является камера без усилителя, цифрового преобразователя или корпуса линзы. В одном варианте сенсором служит твердотельный МОП-сенсор с линзой и связанным с ним электронным оборудованием.

Данные фрекселей можно обрабатывать для определения отражательной способности и освещенности для каждого источника света, и эту информацию можно использовать для определения отражательной способности и профиля поверхности.

В одном примере отражательная способность является средним значением для всех измерений. Отражательную способность можно определить из известной яркости источников света, таких как СИД. Освещенность - это известный свет, умноженный на косинус угла падающего света относительно нормали.

При получении данных отражательной способности существует проблема, состоящая в том, что под некоторыми углами может иметь место блеск, препятствующий получению точных показаний. В одном примере блеск или глянцевость можно исключить с помощью поляризационных материалов, обеспечивающих перекрестную поляризацию СИД. В других примерах сенсор можно целенаправленно расположить под относительно большим углом, таким как 60°, для исключения блеска.

Определение положения

Положение фрекселя относительно сенсора или системы координат

Термин (x_f,y_f,z_f,α_f,β_f,γ_f) может представлять расстояние фрекселя i от сенсора, или может представлять абсолютное положение и ориентацию фрекселя относительно системы координат. В одном примере определение расстояния от фрекселя до сканера можно выполнять в два этапа. На первом этапе можно осуществить приблизительное механическое измерение, например, постоянной высоты сенсора над кожей. На втором этапе можно осуществить измерение первой оптической производной для точной подгонки. В одном примере точная подгонка вычисляется путем измерения угла относительно поверхности. В другом варианте точная подгонка может быть выполнена с помощью двух источников света, чтобы отправить две контрольные точки или координатные сетки для обнаружения сенсором.

Грубая механическая оценка

В одном варианте сенсор можно прикрепить к шлему или стационарной кабине, чтобы можно было определить положение сенсора относительно шлема или кабины.

В другом варианте, показанном на фиг.26, сенсор 278 можно снабдить колпачком 280 для сохранения средней высоты сенсора 278 над кожей.

В следующем варианте сенсор может стартовать из известного положения и отслеживать свои движения для оценки положения. Этот сенсор может измерять угол относительно самого зонда для определения формы признака поверхности относительно постоянно изменяющейся плоскости зонда.

Можно использовать шарнир для обеспечения ориентира в пространстве. Можно использовать слежение, чтобы следить за положением руки или ручного сканера в пространстве. Шарнирный узел может обеспечить регулярный обратный сигнал, как это делается в стереокартографировании или GPS относительно спутников, например, в авиаопылении.

Тонкая оптическая регулировка

Для более тонкой регулировки можно использовать оптические средства. Например, первую производную компоненты z кожи можно получить из затенения посредством многократных освещений и затенений от зондов. Первая производная может дать меру угла поверхности.

В одном примере три источника света посылают различные образы. Цвет и затенение обеспечивают данные для определения рельефа поверхности, чтобы можно было получить карту затененного рельефа от СИД.

Ориентация фрекселя

Ориентацию фрекселя можно определить путем определения наклона фрекселя относительно двух ортогональных осей. Ориентация фрекселя и его соседей является показателем действительной локальной текстуры поверхности кожи. Одним аспектом настоящего изобретения является возможность измерения и компенсации как локальных отражательных свойств, так и локальной текстуры поверхности.

В этом примере четыре источника света названы "север", "юг", "восток" и "запад". Сенсор получает данные, когда каждый источник света включен, а остальные источники выключены. Сенсор может также получать данные для окружающего освещения со всеми выключенными источниками света.

Наклон фрекселя можно определить путем сравнения измерений "севера" и "юга". Разность между этими измерениями связывается с наклоном фрекселя по оси восток-запад. Разность между измерениями "вост