Brevet FR2570206A1 — publié le 19860314

Appareil pour détecter et classer les caractéristiques de formes de surface de peau l'invention concerne un appareil pour détecter et classer les caractéristiques de formes de surface de peau, et plus précisément un appareil destiné à analyser les formes fines de la surface de la peau pour en extraire des informations de configuration servant de repères pour classer#;t#distinguer la nature et la qualité de la peau. Un appareil de ce type peut être utilisé pour les soins et le diagnostic de la peau à des fins d'hygiène et d'utilisation de cosmétiques. Sur la surface de la peau, on peut voir un certain nombre de fins sillons appelés sillons de la peau, de petites éminences approximativement rectangulaires formées par les sillons de la peau et appelées éminences de la peau, ainsi que de fines configurations en relief (figures de peau) formées par les pores de la peau ou autres, la forme de ces éléments reflétant le métabolisme de la peau et autres fonctions physiologiques. Par suite, le fait d'analyser une forme fine de la surface de la peau pour déterminer les caractéristiques de celleci permet d'obtenir les éléments de connaissance de la nature et de la qualité de la peau, indispensables pour les soins, le diagnostic et l'utilisation des cosmétiques; cette analyse est donc importante. Dans le passé, différents moyens ont été mis en oeuvre pour déterminer les caractéristiques de la peau à partir des dessins formés à la surface de celle-ci. Cependant, la décision relative à la qualité de la peau est généralement prise subjectivement et expérimentalement à partir des lectures effectuées par l'observateur et la synthèse de ce qu'on appelle des caractéristiques de figures de peau telles que la taille et le nombre des pores, la densité, le diamètre, la profondeur et la direction des sillons de la peau, et la taille et la forme des éminences de la peau. La forme fine de la surface de la peau a été exprimée quantitativement. Par exemple, dans un premier procédé, une surface de reproduction de peau (dans laquelle la forme de surface de la peau est reproduite par pression dans un matériau convenable) est balayée par un capteur (pointe de lecture) d'un mesureur de rugosité de surface, et l'amplitude du signal obtenu est traitée par un calculateur permettant d'obtenir une information numérique (Nippon Keshohin Cijyutsusha Kaishi "Vol. 13, n0 2, pages 44 à 49). Dans un second procédé, on utilise un certain nombre d'images obtenues en faisant varier les conditions d'illumination d'une source de lumière photographique, de manière à classer des zones se situant dans des plages d'éclairement et d'obscurité prédéterminées.Dans un troisième procédé, on utilise un calculateur puissant et rapide pour analyser et traiter les données par un programme de traitement de figure compliqué, de manière à extraire ainsi les informations caractéristiques. Cependant, dans ces procédés, il n'est pas possible d'obtenir une bonne correspondance entre les résultats obtenus par des procédures subjectives et expérimentales, où des périodes de temps sont excessivement longues, des coûts très élevés et une expérience professionnelle très importante sont nécessaires pour les mettre en oeuvre, ce qui les rend peu pratiques. L'invention a pour but de remédier à ces inconvients en créant un appareil de détection et de classement des caractéristiques de forme de surface de la peau qui soit petit, bon marché, de fonctionnement simple, et bien adapté aux résultats subjectifs et expérimentaux classiques. A cet effet, l'invention concerne un appareil pour détecter et classer les caractéristiques de formes de surfaces de peau, appareil caractérisé en ce qu'il utilise un dispositif de traitement d'information comprenant, pour la détection et l'analyse des formes de la surface de peau, au moins un dispositif d'éclairage destiné à illuminer la surface de la peau ou une reproduction de cette surface, un dispositif de production d'un groupe de signaux numériques représentatifs d'une image de surface de la peau ou d'une reproduction de celle-ci illuminée par le dispos-itif d'éclairage, des moyens de mémoire destinés à stocker ces signaux numériques, des moyens de calcul de longueurs continues correspondant à un niveau prédéterminé du signal numérique relatif à cette image de surface, et des moyens de calcul de différentes quantités statistiques permettant le classement des distributions de ces longueurs à niveau continu. La caractéristique essentielle de l'invention repose sur le fait que l'information de forme des images de la surface de la peau est traitée pour être exprimée sous la forme d'un certain nombre de niveaux limités, que la répartition de caractéristiques convenables, telles que la continuité est obtenue à partir de ces niveaux, et que la forme de la surface de peau est destinée à être caractérisée par le classement de ces formes de répartition. Comme paramètres de ces répartitions, on peut utiliser les valeurs moyennes, l'écart type, le nombre d'éléments d'image au-dessus d'un niveau déterminé, et autres, mais lorsqu'on utilise comme paramètre la différence croissante des données entre positions relatives à des configurations variables de données, on peut encore améliorer la précision d'extraction des caractéristiques. l'invention sera décrite en détail en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est un schéma par blocs représentant une forme de réalisation d'un appareil de détection et de classement des caractéristiques de surface de la peau, selon I'invention - la figure 2 représente un exemple d'image binaire de la peau ; - la figure 3a représente un exemple d'une image binaire de la peau présentant des figures de peau régulièrement réparties - la figure 3b représente la direction de balayage horizontal ; et - la figure 3c représente un graphique donnant la relation entre le nombre continu de données noires et la fréquence de celles-ci. Dans la description qui suit, la figure 1 représente un schéma par blocs d'une forme de réalisation de l'appareil de détection et de classement des caractéristiques de forme de surface de peau selon l'invention. Sur la figure 1, la référence 1 désigne la peau à analyser ou une reproduction de celle-ci. Les réfé- rences 2X et 2Y désignent des sources de lumière d'illumination de préférence conçues de façon qu'on puisse faire varier leurs quantités de lumière. Bien que deux dispositifs d'illumination soient représentés sur la figure, on remarquera que l'utilisation de trois sources d'illumina^ tion décalées de 1200 permettrait de choisir des conditions d'illumination convenables.On remarquera également que dans le but de simplifier l'appareil, on peut utiliser une source de lumière unique, et que si l'on utilise conjointement une fibre optique et un miroir réfléchissant, il est pratique de régler les quantités de lumière et l'angle d'incidence de la lumière lorsqu'on monte la source de lumière proprement dite. Comme ce qui précède ne constitue pas le sujet principal de l'invention, aucune description supplémentaire n'en sera donnée. La référence 3 désigne un système optique agrandi dans lequel on utilise un microscope à faible grossissement ou une lentille de contact pour obtenir une image de grossissement prédéterminé (environ 1,0 à 2,0). La référence 4 désigne un dispositif de balayage et de conversion destiné à balayer une image optique pour produire un signal électrique dont l'amplitude varie suivant l'intensité de la lumière dans les différentes parties de l'image, et l'on peut utiliser un dispositif convenable de formation d'images tel qu'une caméra couleur, une caméra monochromatique ou une caméra à CCD (composant à couplage de charges). Dans la présente forme de réalisation on ne décrira essentiellement que le cas où l'on n'utilise qu'une information en noir et blanc. Il est cependant possible d'ajouter une information de couleur pour obtenir différentes caractéristiques de la peau, et la comparaison des amplitudes et de la continuité entre les composantes de trois couleurs primaires est particulièrement importante, mais cela ne sera pas décrit plus en détail pour la raison que cela sort du cadre principal de l'invention. La référence 5 désigne un amplificateur avant destiné à réguler les niveaux de sortie du dispositif de balayage et de conversion, cet amplificateur étant placé pour assurer l'adaptation avec un convertisseur A/D (Analogique/ Numérique) 6. Dans le cas le plus simple, le convertisseur A/D peut être remplacé par un simple circuit à seuil. Dans ce cas, le convertisseur peut être conçu de façon qu'on puisse modifier le seuil à la main ou par un signal provenant d'un dispositif de traitement d'information 10. Dans le convertisseur A/D 6, les dispositifs nécessaires à la conversion A/D sont associés à un dispositif d 'échantillonnage. le cas échéant, la sortie du convertisseur A/D 6 peut être stockée dans une mémoire de système 7 destinée à l'enregistrement initial des données. Cependant, cette mémoire de système 7 peut être supprimée. La référence 8 désigne un dispositif d'interface du convertisseur A/D 6 ou de la mémoire de système, et le dispositif de traitement d'information 10 peut, le cas échéant, comporter un dispositif d'interface d'un moniteur de projection d'image monochrome 9 destiné à surveiller#les signaux avant leur entrée dans le dispositif de traitement d'information 10. Le dispositif de traitement d'information 10 fonctionne au moins en mémoire principale pour effectuer des opérations arithmétiques et logiques, ainsi qu'en mémoire de travail et de commande. La mémoire principale sert à stocker les signaux convertis par le convertisseur A/D. La fonction d'opérations arithmétiques et logiques exécute sélectivement et systématiquement les opérations arithmétiques et logiques nécessaires pour traiter les données par la fonction de commande. La fonction de mémoire de travail stocke temporairement les résultats intermédiaires et le résultat final de l'opération. La fonction de commande est convenablement effectuée par ce qu'on appelle un système de commande de programme qui déclenche les fonctions nécessaires pour commander les fonctions indiquées ci-dessus aux instants requis. Un petit calculateur appelé calculateur personnel peut être appliqué au dispo sitif de traitement d'informations muni de ces fonctions. Les opérations arithmétiques et logiques, relatives aux caractéristiques essentielles de l'invention nécessitent au moins la fonction capable de calculer les paramètres tels que par exemple les écarts types représentant la comparaison entre sommes arithmétiques grandes et petites, les valeurs et constantes moyennes, et la dispersion des répartitions de données analysées. La référence 11 désigne une mémoire extérieure utilisée pour stocker les différe#ntes informations et constantes nécessaires au fonctionnement. La référence 12 désigne un dispositif d'affichage à tube à rayons cathodiques couleur ou monochrome, et la référence 13 désigne une imprimante. On décrira maintenant le principe de fonctionnement de l'appareil en commençant par le cas où le convertisseur A/D est binaire, c'est-à-dire par le cas où le fonctionnement peut être assuré par un simple circuit à seuil, ce qui permettra d'en déduire ensuite le principe d'un fonctionnement plus compliqué. Tout d'abord, la peau ou la reproduction de la peau 1 est éclairée par les sources de lumière 2X et 2Y. Une image de la peau ou de la reproduction de celle-ci 1 est agrandie par le système optique d'agrandissement 3. Le dispositif de balayage et de conversion 4 balaye cette image agrandie pour produire des signaux électriques dont l'amplitude varie suivant l'intensité de la lumière dans les différentes parties. Ce signal est échantillonné par le convertisseur A/D 6, comme indiqué précédemment, par l'intermédiaire de l'amplificateur avant 5, puis transformé en information binaire de 1 bit prenant la valeur "1", lorsque l'éclairement se trouve inférieur à une valeur prédéterminée, et la valeur o lorsque l'éclaire ment est supérieur à la valeur ci-dessus, pour chacun des éléments d'image, et cette information est stockée temporairement dans la mémoire de système 7. L'image binaire stockée dans la mémoire de système 7 est lue à un instant convenable et i troduite dans le dispositif de traitement d'information 10 par l'intermédiaire du dispositif d'interface 8. D'autre part, l'autre sortie du dispositif d'interface 8 est ajoutée au moniteur d'image projetée monochrome 9 pour permettre la surveillance de l'image binaire.Un exemple de cette image binaire est représenté sur la figure 2. Les données d'image binaire introduites dans le dispositif de traitement d'in- formation 10, sont stockées sous la forme d'un signal correspondant au "1" ou au "O" ci-dessus, en même temps qu'une information de position apportée sur la surface de l'image binaire par le fonctionnement de la mémoire principale du dispositif de traitement d'information 10. On décrira ci-après un exemple de traitement de données. Les données stockées par la fonction de commande et la fonction de mémoire principale du dispositif de traitement d'information, sont lues par rapport à la surface d'image binaire initiale, cette lecture correspondant au balayage horizontal dans quatre directions formant entre elles des angles de 450 comme indiqué sur la figure 3b donnée à titre d'exemple. Cela peut être remplacé par des données binaires obtenues en faisant tourner de 450 la reproduction 1 de la peau. La colonne de données obtenue par balayage dans chacune de ces directions est une colonne de signaux "1" et O, et parmi ces signaux, la longueur pour laquelle on obtient des "1" est calculée par une opération de la logique arithmétique, et la longueur pour laquelle on obtient un "1", de même que la fréquence à laquelle cette longueur apparalt, par rapport auxwdirec- tions de balayage respectives, sont stockées par la mémoire de travail. Ces mémoires sont lues pour calculer une valeur moyenne de longueurs qui se conserve par rapport à la direction de balayage, à l'écart type de la fréquence par rapport aux longueurs conservées, au nombre total de "1" etc ... . Ces résultats sont disposés et stockés dans d'autres zones de la mémoire de travail. De plus, la valeur moyenne des longueurs conservées, par rapport aux directions respectives, est obtenue en faisant la moyenne de ces longueurs, puis disposée et stockée dans d'autres zones encore de la mémoire de travail. Le "1" ainsi obtenu dans quatre directions de balayage, la valeur moyenne des longueurs conservées, l'écart type et le nombre total de "1", correspondant à la peau ou à la reproduction de celle-ci, peuvent être utilisés ci-après comme des repères traduisant les caractéristiques de la peau. Bien sur, ces classifications sont données à titre d'exemples, et si d'autres paramètres sont utilisés, un plus grand nombre de classifications peuvent être #faites. (1) La valeur (S1) obtenue en calculant la valeur moyenne de la longueur conservée dans les quatre directions de balayage, peut être utilisée pour la discrimination et le classement des pores de taille relativement grande et des pores plus petits (2) La valeur (S2) pour laquelle, parmi les valeurs moyennes de longueurs conservées, par rapport aux quatre directions de balayage, on forme une paire de balayage orthogonale pour obtenir un rapport de valeurs moyennes respectives prenant en compte une valeur absolue plus grande sortant des deux rapports ci-dessus, peut être utilisée pour : la discrimination et le classement des valeurs pour lesquelles le plan directeur des figures de la peau, c'est-à-dire les sillons de la peau, est relativement dispersée, et des valeurs pour lesquelles les sillons de la peau sont orientés dans une même direction (3) La valeur (S3) du nombre total de 1 peut être utilisée pour : la discrimination et le classement des valeurs pour lesquelles les sillons de la peau sont petits et les éminences courtes (rugueuses), et des valeurs pour lesquelles il existe beaucoup de sillons de la peau ; et (4) La valeur (54) pour laquelle toute la surface d'une image est divisée en mailles (par exemple 256 mailles de 13 x 13 points chacune) pour obtenir le nombre de "1" de chaque maille de manière à établir un coefficient variable, peut être utilisée pour : la discrimination et le classemen# des valeurs pour lesquelles les éminences de la peau sont petites, et des valeurs pour lesquelles les éminences de la peau sont grandes ou indéterminées. La discrimination et le classement ci-dessus seront décrits en détail au moyen de la valeur (S2). La figure 3a représente une image binaire présentant des figures de peau uniformément réparties, différentes de celles de la figure 2. Lorsque la mémoire principale contenant les 1 et les O de l'image binaire, est lue par le balayage horizontal dans les quatre directions (1), (2), (3) et (4) de la figure 3b, on obtient des colonnes de données comprenant les i et les "O", mais ces colonnes de données sont différentes suivant les directions (1), (2), (3) et (4). La figure 3c est un graphique re-présentant le nombre continu de "1" et la fréquence de ceuxci en considérant ces colonnes de données. Sur le graphique, les références (1), (2), (3) et (4) correspondent aux directions de balayage (1), (2), (3) et (4) de la figure 3b, lesquelles sont respectivement des courbes représentant la distribution de continuité. On comprendra aisément que dans le cas de (3), la continuité des "1", c'est-à-dire la longueur continue d'une partie noire balayée dans la direction (3) de la figure 3a, est la plus souvent courte, et que sa fréquence est celle indiquée sur la figure 3c. On comprendra également que la répartition dans la direction de (4) orthogonale à celle de (3), est également celle indiquée sur la figure 3c. Comme décrit ci-dessus, le rapport des valeurs moyennes du nombre continu des répartitions (3) et (4) de la figure 3c, s'écarte de 1. Les répartitions (1) et (2) présentent des courbes pratiquement semblables, et le rapport des valeurs moyennes du nombre de longueurs continues est approximativement égal à 1. Cependant, le rapport des valeurs moyennes du nombre de longueurs continues dans deux ensembles de balayage orthogonaux voisins de 1, ne sera pas utilisé ici. En considérant ce fait dans les figures de peau dans lesquelles la partie noire est régulièrement répartie radialement sur la figure 2-, on dira que le rapport des valeurs moyennes du nombre de longueurs continues obtenues par balayage orthogonal, est voisin de 1. Par suite, il devient possible d'effectuer la discrimination et le classement décrits dans (2). La discrimination et le classement de (1), (3) e#t 84) ne seront pas décrits plus en détail, car ils se comprennent facilement. Dans la détection et le classement des caractéristiques de la forme de surface de la peau, les valeurs Sl, S2, S3 et S4 ci-dessus se divisent quan titativement en Sl~l, S1~2,S1~3 sS2-1 S2-2' S2-3 #2-3 S4 lux S4 2 S4 3 .. . et ces valeurs peuvent être utilisées en composition comme repères de discrimination. Par la classification effectuée sur la base des éléments cidessus, il est possible d'obtenir une coincidence très précise avec la classification effectuée par l'examen critique des experts de la peau sur la base de la taille des pores, de la forme des sillons de la peau, de la taille des éminences de la peau, et autres. Les résultats ainsi obtenus peuvent être publiés et diffusés, si cela est nécessaire, sous la forme de données ou de figures numériques, sur un dispositif d'affichage à tube à rayons cathodiques 12 et sur une imprimante 13, par la fonction de mémoire principale, la fonction de mémoire de travail, et la fonction de commande. Le cas échéant, il est possible de stocker les résultats dans la mémoire externe 11, de manière à pouvoir comparer les résultats nouveaux et anciens. Si l'on utilise un petit calculateur dans le dispositif de traitement d'information 10, on ne rencontre aucune difficulté pour intégrer un matériel spécial, et l'on peut utiliser les possibilités de traitée ment de données très diversifiées d'un calculateur pour rendre possible une analyse et une discrimination plus compliquées. De plus, les données d'entrée, les données d'interrogations et les données d'observation peuvent être introduites à partir d'autres dispositifs de mesure, pour obtenir des diagnostics par combinaison de ces données. Dans le cas où l'on utilise le petit calculateur, celuici peut servir à mettre à l'état initial les sorties du convertisseur A/D et à fournir des moyens tampons supplémentaires pour rendre la longueur de mot du nombre de bit égal à la longueur de mot du calculateur. Comme décrit ci-dessus, l'appareil selon l'invention peut être fabriqué sous forme très petite et à très faible coût, et les repères objectifs peuvent être obtenus très rapidement par n'importe qui. L'appareil peut convenablement se mettre en vente dans des établissements tels que des petits hopitaux, des pharmacies, des parfumeries et autres boutiques d'utilités. REVENDICATIONS 10) Appareil pour détecter et classer les caractéristiques de formes de surfaces de peau, appareil caractérisé en ce qu'il utilise un dispositif de traitement d'information (5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) comprenant, pour la détection et l'analyse des formes de la surface de peau, au moins un dispositif 20) Appareil de détection et de classement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de calcul des longueurs continues correspondant à un niveau prédéterminé du signal numérique relatif à l'image de surface, comprennent des moyens de balayage d'une information en deux dimensions dans quatre directions séparées les unes des autres de 450, pour calculer les fréquences de longueurs continues correspondant à un niveau prédéterminé dans chaque direction, et la longueur de celles-ci. 30) Appareil de détection et de classement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de calcul des différentes quantités statistiques permettant le classement de distributions de ces longueurs à niveau continu, comprennent des moyens de calcul d'une valeur moyenne de longueurs continues à ce niveau prédéterminé. 40) Appareil de détection et de classement selon l'une quelconquedes revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de calcul des différentes quantités statistiques, comprennent des moyens de calcul d'un rapport de valeurs moyennes de longueurs continues correspondant à un niveau prédéterminé, pour un balayage orthogonal parmi les quatre directions, de manière à calculer le plus grand de ces rapports. 50) Appareil de détection et de classement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de calcul des différentes quantités statistiques permettant le classement de distributions de ces longueurs à niveau continu, comprennent des moyens de calcul de la somme totale correspondant à un point présentant un niveau prédéterminé. 60) Appareil de détection et de classement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de calcul des longueurs continues correspondant à un niveau prédéterminé du signal numérique relatif à l'image de surface, et les moyens de calcul des différentes quantités statistiques permettant le classement des distributions de ces longueurs à niveau continu, comprennent des moyens pour diviser la totalité de la surface d'une image en mailles permettant de compter les points présentant des niveaux prédéterminés pour chaque maille, et des moyens pour calculer un coefficient variable correspondant à ces points de comptage.