Brevet FR2778245A1 — publié le 19991105

La présente invention concerne un dispositif de mesure de la couleur de la surface d'un objet, en particulier de la peau humaine. Elle concerne également un appareil destiné à déterminer plusieurs grandeurs caractéristiques de la peau, comprenant un tel dispositif. Généralement les dispositifs de mesure de la couleur de la surface d'un objet comprennent des moyens pour éclairer ladite surface, des moyens pour capter la lumière réfléchie par ladite surface et pour traiter le signal lumineux capté afin d'obtenir notamment les valeurs tristimulus X, Y, Z, ainsi que les paramètres L*, a*, b* de ladite surface, et des moyens d'affichage des valeurs et paramètres obtenus. Le concept des valeurs tristimulus normalisées X, Y, Z définies par la CIE (Commission Intemrnationale de l'Eclairage), vient de la théorie que la perception des couleurs par l'oeil se fait selon trois composants primaires (rouge, vert, bleu) et toutes les couleurs sont perçues comme un mélange de ces trois composants. La CEI a défini un observateur standard possédant des fonctions de mélanges déterminées et les valeurs tristimulus X, Y, Z sont calculées en utilisant les fonctions de mélanges de l'observateur standard pour définir une couleur d'un objet. Ainsi pour que deux couleurs correspondent, il faut que ces trois valeurs X, Y, Z soient identiques. Toutefois, comme les résultats de couleur obtenus à partir des valeurs tristimulus X, Y, Z, ne sont pas facilement visualisés, la CIE a défini un espace couleur Yxy, dont la représentation graphique en deux dimensions ne tient pas compte de la clarté. Dans cet espace, Y représente la clarté (identique à la valeur tristimulus Y de l'objet), x et y sont les coordonnées de chromaticité (teinte et saturation), calculées à partir des valeurs tristimulus X, Y, Z de l'objet, selon des formules établies par la CIE Dans le diagramme de chromaticité x, y de la CIE pour cet espace couleur, les couleurs achromatiques se situent au centre du diagramme et la chromaticité augmente au fur et à mesure que l'on s'approche des bords. En outre, afin de réduire le principal inconvénient de l'espace couleur Yxy, à savoir que des distances égales sur le diagramme de chromaticité x, y ne représentent pas des différences égales de couleurs perçues, la CIE a défini un autre espace couleur L*, a*, b* représentant mieux la sensibilité humaine aux couleurs.,Dans cet espace, des distances égales sont à peu près représentatives des différences de couleurs perçues. La valeur L* indique la clarté et les valeurs a* et b* sont les coordonnées de chromaticité (teinte et saturation). Ces valeurs sont déterminées à partir des valeurs tristimulus X, Y, Z de l'objet et des valeurs tristimulus Xo, Y0, Zo de la source lumineuse utilisées pour éclairer ledit objet, selon des formules de calcul établies par la CIE. Dans le diagramme de chromaticité a*b*, a* et b* indiquent le sens des couleurs: +a* va vers le rouge, -a* vers le vert, +b* va vers le jaune et -b* vers le bleu. Le centre du diagramme est achromatique. Au fur et à mesure que les valeurs a* et b* augmentent, et que l'on s'éloigne du centre, la saturation augmente aussi. On connaît déjà les chromamétres et spectrocolorimètres Minolta qui sont des dispositifs de mesure de la couleur du type précité en introduction, offrant cinq systèmes chromatiques distincts pour la mesure de la chromaticité absolue et notamment l'espace de couleur Yxy et l'espace de couleur L*a*b*. Toutefois, ces dispositifs présentent comme principal inconvénient le fait qu'ils imposent des mesures en aveugle, c'est-à-dire qu'ils ne permettent pas de visualiser la surface de l'objet sur laquelle on effectue la mesure, ce qui devient très gênant lorsque les mesures doivent être effectuées sur des parties précises de la peau humaine. En outre, on connaît des systèmes de mesure de la couleur du type comportant une lampe halogène qui éclaire la surface de mesure et une fibre optique qui recueille le flux de lumière réfléchi. Ces systèmes sont cependant très encombrants. Par rapport à l'état de la technique précité, I'invention propose un nouveau dispositif de mesure de la couleur de la surface d'un objet, du type défini en introduction, qui permet de visualiser l'image de la surface sur laquelle s'effectue la mesure, tout en présentant un faible encombrement, un faible coût de fabrication, et une faible consommation d'énergie pour fonctionner. Plus particulièrement le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte: - une caméra vidéo pour visualiser ladite surface, des moyens pour convertir le signal PAL sortant de ladite caméra vidéo en données numériques correspondant à des niveaux de Rouge, Vert, Bleu donnant la couleur de ladite surface visualisée, - des moyens de traitement desdites données numériques Rouge, Vert, Bleu de la couleur, pour déterminer les valeurs tristimulus X, Y, Z et notamment les paramètres L*, a*, b*, et - un écran apte à afficher l'image de ladite surface visualisée par la caméra vidéo ainsi que les valeurs tristimulus X, Y, Z et les paramètres L*, a*, b* déterminés pour ladite surface visualisée. Selon une caractéristique avantageuse du dispositif de mesure conforme à l'invention, lesdits moyens d'éclairage comprennent des diodes électroluminescentes blanches, rouges et vertes. Lesdits moyens d'éclairage de ladite surface à visualiser, peuvent être réglables par l'intermédiaire desdits moyens de traitement des données numériques Rouge, Vert, Bleu., et de convertisseurs analogique/numérique, numérique/analogique. En particulier, les diodes électroluminescentes rouges et vertes sont d'intensité réglable, les diodes électroluminescentes blanches étant alimentées à leur tension nominale pour atténuer au maximum leur composante bleutée. En outre, dans le dispositif selon l'invention il peut être prévu un verre dépoli devant chaque diode électroluminescente blanche et les diodes électroluminescentes sont réparties régulièrement autour de l'objectif de la caméra vidéo de telle sorte que la lumière émise par lesdites diodes soit focalisée sur ladite surface de prise de vue de ladite caméra. Selon une autre caractéristique non limitative du dispositif conforme à l'invention, lesdits moyens pour convertir le signal PAL foumi par la caméra vidéo comprennent un premier convertisseur apte à convertir ledit signal PAL en signaux Rouge, Vert, Bleu analogiques et un deuxième convertisseur analogique/numérique apte à convertir les niveaux de Rouge, Vert, Bleu en données numériques. L'invention propose également un appareil destiné à déterminer plusieurs grandeurs caractéristiques de la peau, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de mesure des taux d'hydratation et de sébum, - un dispositif de mesure de la couleur selon l'invention, et - un dispositif de mesure des sensibilités électrique, thermique et mécanique. Dans un tel appareil, il est particulièrement avantageux que le dispositif de mesure des taux d'hydratation et de sébum comporte une lamelle en matière souple dépolie apte à devenir transparente en présence de sébum, une lamelle en matière souple comportant une enduction de colle pour recueillir des squames de la peau dont la quantité est représentative du taux d'hydratation, un émetteur de lumière apte à émettre un faisceau lumineux sur chacune desdites lamelles, un récepteur de la lumière transmise au travers de chacune desdites lamelles éclairées, un convertisseur lumière/fréquence compensé en température apte à convertir le signal lumineux transmis par le récepteur en une fréquence donnée, un analyseur de fréquence apte à déterminer à partir desdites fréquences un taux d'hydratation ou un taux de sébum en fonction de la lamelle éclairée, et des moyens d'affichage des taux déterminés. Lesdites lamelles peuvent être réalisées en polycarbonate. En outre, selon une autre caractéristique de l'appareil conforme à l'invention, le dispositif de mesure des sensibilités électrique, thermique et mécanique comporte: - des électrodes annulaires destinées à être appliquées sur la peau, alimentées en courant par un générateur de courant bidirectionnel via une isolation galvanique, de manière à appliquer sur la peau selon un protocole déterminé des stimuli électriques d'intensité déterminée, à intervalles de temps déterminés, - un module à effet Peltier dont la température d'une face, au contact d'une plaque métallique destinée à être appliquée sur la peau, peut varier dans une plage déterminée, un capteur de température en contact avec la plaque métallique, un convertisseur CNA connecté audit module et un convertisseur CAN connecté au capteur de température pour l'asservissement de la température de la plaque métallique afin d'appliquer sur la peau une stimulation thermique croissante entre 0 C et 50 C environ, - un stylet de stimulation mécanique actionné par un moteur commandé en courant de manière à exercer sur la peau une force contrôlée et mesurable, et - des moyens d'enregistrement des réactions du patient aux stimulations électriques, thermiques et mécaniques. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés: - la figure 1 est un schéma synoptique du dispositif de mesure de la couleur selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe de côté de la caméra et de l'éclairage du dispositif de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique de face de la caméra et de l'éclairage du dispositif de la figure 1, - la figure 4 est un schéma synoptique du dispositif de mesure de l'hydratation et du sébum de la peau de l'appareil selon l'invention, - la figure 5 est un schéma synoptique du système de mesure de la sensibilité électrique de la peau de l'appareil selon l'invention, - la figure 6 montre une courbe de courant utilisé dans le système de la figure 5, - la figure 7 est un schéma synoptique du système de mesure de la sensibilité thermique de la peau de l'appareil selon l'invention, - la figure 8 est une vue partielle en coupe de côté du système de la figure 7, - la figure 9 est schéma synoptique du système de mesure de la sensibilité mécanique de la peau de l'appareil selon l'invention, et - la figure 10 est une vue schématique de face du dispositif de mesure de la sensibilité électrique, thermique et mécanique de la peau de l'appareil selon I'invention. Sur la figure 1 on a représenté un schéma de fonctionnement d'un dispositif de mesure de la couleur d'une surface d'un objet, en particulier de la peau humaine. Ce dispositif comprend des moyens pour éclairer ladite surface et des moyens pour capter le signal lumineux réfléchi par ladite surface. Comme le montrent plus particulièrement les figures 2 et 3, lesdits moyens pour capter le signal lumineux réfléchi comprennent une caméra vidéo 100 par exemple équipée d'un capteur CCD 1/4 pouce (320000 pixels), et de sensibilité maximale de 10 lux. Cette caméra 100 comporte ici un objectif 101 de type macro qui permet de visualiser une surface d'étendue 8 mm x 8 mm. Lesdits moyens d'éclairage 110 comprennent avantageusement des diodes électroluminescentes blanches 111, des diodes électroluminescentes vertes 112 et rouges 113 montées sur un support annulaire 102 fixé autour de l'objectif 101 (voir figures 2 et 3). Ici, il est prévu quatre diodes blanches 111, deux diodes vertes 113 et deux diodes rouges 113. A titre d'exemple, les diodes présentent un diamètre de 3 mm environ, les diodes blanches ont une intensité lumineuse égale a 1200 mcd, une tension seuil de 3,5 Volts, un angle de vision de 20 degrés et des coordonnees chromatiques x = 31, et y = 32; les diodes vertes et rouges présentent une intensité lumineuse égale à 19 mcd, un courant nominal de 10 mA, une tension seuil de 2,1 Volts, et un angle de vision de 36 degrés. Les diodes électroluminescentes 111,112,113 sont réparties régulièrement autour de l'objectif de la caméra vidéo de telle sorte que la lumière émise par lesdites diodes soit focalisée sur ladite surface de prise de vue de ladite caméra. Chaque diode blanche est positionnée entre une diode verte et diode rouge. En outre, il est prévu un éclairage incident 114 monté sur un bras fixé sur le support annulaire 102 de manière à se situer légèrement en avant d'une diode blanche.. L'intensité des diodes électroluminescentes vertes et rouges 112,113 est réglable et les diodes électroluminescentes blanches 111 sont alimentées à leur tension nominale pour atténuer au maximum leur composante bleutée. L'intensité de chaque diode électroluminescente blanche 111 est atténuée par un verre dépoli 115 placé devant celle-ci. Par ailleurs, le dispositif de mesure de la couleur comporte un système d'acquisition vidéo 200 comprenant des moyens pour convertir le signal PAL sortant de ladite caméra vidéo 100 en données numériques correspondant à des niveaux de Rouge, Vert, Bleu donnant la couleur de ladite surface visualisée, Plus particulièrement, ce système d'acquisition vidéo 200 comprend un premier convertisseur 201 apte à convertir ledit signal PAL sortant de la caméra vidéo 100 en signaux Rouge, Vert, Bleu analogiques et un deuxième convertisseur analogique/numérique 202 apte à convertir les niveaux de Rouge, Vert, Bleu en données numériques. A la sortie du deuxième convertisseur analogique/numérique 202, il est prévu des moyens de traitement 300 (un microprocesseur) desdites données numériques Rouge, Vert, Bleu de la couleur, pour déterminer les valeurs tristimulus X, Y, Z et notamment les paramètres L*, a*, b*, et un écran 400 apte à afficher l'image de ladite surface visualisée par la caméra vidéo ainsi que les valeurs tristimulus X, Y, Z et les paramètres L*, a*, b* déterminés pour ladite surface visualisée. Les moyens de traitement 300 permettent en outre de piloter l'écran 400 et l'éclairage 110. Le réglage de l'éclairage 100 et plus particulièrement des diodes vertes 112 et rouges 113 est réalisé par l'intermédiaire du microprocesseur 300 et de convertisseurs analogique/numérique, numérique/analogique 500. Le microprocesseur 300 et l'écran 400 constituent une interface homme- machine qui permet d'occulter toute erreur de manipulation car l'image de la surface sur laquelle s'effectue la mesure est visualisée sur l'écran 400, on mesure donc ce que l'on voit. De plus, il est prévu des assistants graphiques qui indiquent à l'écran la procédure d'utilisation durant l'acquisition de la couleur. L'étalonnage du dispositif de mesure décrit ci-dessus est réalisé de la manière suivante. Le système vidéo foumrnit des valeurs Rouge, Vert, Bleu. Une première phase d'étalonnage est réalisée sur un "blanc " dont on connaît les valeurs tristimulus X, Y, Z de façon à déterminer exactement la matrice de passage des valeurs Rouge, Vert, Bleu en valeurs tristimulus X, Y, Z pour l'ensemble système vidéo/éclairage. Une fois la matrice de passage déterminée, on accède aux valeurs tristimulus X, Y, Z pour toutes mesures et l'on peut obtenir des courbes de corrélation avec un chromamètre de l'état de la technique, pour lesdites valeurs X, Y, Z. Une deuxième phase d'étalonnage permet d'obtenir une pente de régression égale à 1 pour lesdites courbes de corrélation, pour la plage de mesure concernant la peau. Pour cela, on utilise trois "gris " dont les valeurs tristimulus X, Y, Z sont représentatives de la gamme de mesure de la peau. Une fois cette correction apportée, le dispositif de mesure de la couleur selon l'invention donne des valeurs de mesures X, Y, Z parfaitement corrélées aux valeurs obtenues par le chromamètre. Il est alors possible de passer à l'espace L*a*b* a partir des valeurs tristimulus X, Y, Z, espace plus représentatif de la vision de l'oeil humain. Le système d'étalonnage mis en oeuvre dans ce dispositif de mesure s'affranchit des problèmes d'éclairage et de capteur vidéo. Toutefois, l'éclairage réglable permet de minimiser les corrections à apporter. Un tel dispositif de mesure de couleur est simple, peu encombrant et peu être intégré aisément dans un appareil selon l'invention destiné à déterminer plusieurs grandeurs caractéristiques de la peau. Un tel appareil comprend en outre: - un dispositif de mesure des taux d'hydratation et de sébum 700, - un dispositif de mesure des sensibilités électrique, thermique et mécanique. Sur la figure 4, on a représenté le dispositif de mesure des taux d'hydratation et de sébum 700. Il comporte une lamelle en matière souple dépolie 701 apte à devenir transparente en présence de sébum, une lamelle en matière souple 701 comportant une enduction de colle pour recueillir des squames de la peau dont la quantité est représentative du taux d'hydratation. Il comporte également un émetteur de lumière 702 apte à émettre un faisceau lumineux sur chacune desdites lamelles, un récepteur de la lumière 703 transmise au travers de chacune desdites lamelles éclairées 701, un convertisseur lumière/fréquence 704 compensé en température 705 apte à convertir le signal lumineux transmis par le récepteur 703 en une fréquence donnée, un analyseur de fréquence 706 apte à déterminer à partir desdites fréquences un taux d'hydratation ou un taux de sébum en fonction de la lamelle éclairée, et des moyens d'affichage 707 des taux déterminés. Ici,' lesdites lamelles sont réalisées en polycarbonate. Sur les figures 5, 7, 8, 9, 10 on a représenté un exemple de dispositif de mesure des sensibilités électrique, thermique et mécanique 600. La figure 5 montre que ce dispositif comporte des électrodes annulaires 601 destinées à être appliquées sur la peau, alimentées en courant par un générateur de courant bidirectionnel 603 via une isolation galvanique 602, de manière à appliquer sur la peau selon un protocole déterminé des stimuli électriques d'intensité déterminée, à intervalles de temps déterminés (voir figure 6). Chaque stimulation dure environ 3 secondes, I'intensité de la première stimulation est de 0 mA, les stimulations peuvent atteindre 1 mA; le pas étant ici de LA. Les figures 7 et 8 montrent que ce dispositif comporte également un module à effet Peltier 604 dont la température d'une face, au contact d'une plaque métallique 606, ici en inox , destinée à être appliquée sur la peau, peut varier dans une plage déterminée, entre 0 et 45 C. Il est prévu en outre un capteur de température 605 en contact avec la plaque métallique, un convertisseur CNA 607 connecté audit module à effet Peltier 604 et un convertisseur CAN 608 connecté au capteur de température 605 pour l'asservissement de la température de la plaque métallique afin d'appliquer sur la peau une stimulation thermique croissante entre 1 5 0 C et 50 C environ. Sur la figure 9, on peut voir le système de mesure de la sensibilité mécanique qui comprend un stylet de stimulation mécanique 610 actionné par un moteur 611 commandé en courant via un générateur de courant 612 de manière à exercer sur la peau une force contrôlée et mesurable. Comme le montre la figure 7, ce dispositif de mesure de la sensibilité de la peau 600 comprend des moyens d'enregistrement 609 des réactions du patient aux stimulations électriques, thermiques et mécaniques et des moyens d'affichage qui peuvent être partagés avec les moyens d'affichage des autres dispositifs (mesure de l'hydratation/sébum et mesure de la couleur). La prise de mesure dans un tel dispositif de mesure de la sensibilité de la peau, s'effectue à l'aide d'une sonde dont la face extemrne destinée à être appliquée sur la peau est représentée sur la figure 10. Sur cette figure on peut voir qu'elle comporte les électrodes annulaires 601 pour les stimulations électriques, la plaque métallique 606 pour les stimulations thermiques et la pointe du stylet pour les stimulations mécaniques. Enfin l'appareil selon l'invention comprend une imprimante pour pouvoir imprimer les résultats de mesure obtenus. La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de la couleur d'une surface d'un objet, en particulier la peau humaine, comprenant des moyens (110) pour éclairer ladite surface, des moyens pour capter la lumière réfléchie par ladite surface et pour traiter le signal lumineux capté afin d'obtenir notamment les valeurs tristimulus X, Y, Z, ainsi que les paramètres L*, a*, b* de ladite surface, et des moyens d'affichage des valeurs et paramètres obtenus, caractérisé en ce qu'il comporte: - une caméra vidéo (100) pour visualiser ladite surface, - des moyens (200) pour convertir le signal PAL sortant de ladite caméra vidéo en données numériques correspondant à des niveaux de Rouge, Vert, Bleu donnant la couleur de ladite surface visualisée, - des moyens de traitement (300) desdites données numériques Rouge, Vert, Bleu de la couleur, pour déterminer les valeurs tristimulus X, Y, Z et notamment les paramètres L*, a*, b*, et - un écran (400) apte à afficher l'image de ladite surface visualisée par la caméra vidéo ainsi que les valeurs tristimulus X, Y, Z et les paramètres L*, a*, b* déterminés pour ladite surface visualisée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'éclairage comprennent des diodes électroluminescentes blanches, rouges et vertes (111,112,113). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'éclairage (110) de ladite surface à visualiser, sont réglables par l'intermédiaire desdits moyens de traitement (300) des données numériques rouge, vert, bleu., et de convertisseurs analogique/numérique, numérique/analogique (500). 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes rouges et vertes (113,112) sont d'intensité réglable, les diodes électroluminescentes blanches (111) étant alimentées à leur tension nominale. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu un verre dépoli (115) devant chaque diode électroluminescente blanche (111). 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes (111,112,113) sont réparties régulièrement autour de I'objectif (101) de la caméra vidéo (100) de telle sorte que la lumière émise par lesdites diodes soit focalisée sur ladite surface de prise de vue de ladite caméra. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens pour convertir le signal PAL fourni par la caméra vidéo comprennent un premier convertisseur (201) apte à convertir ledit signal PAL en signaux Rouge, Vert, Bleu analogiques et un deuxième convertisseur (202) analogique/numérique apte à convertir les niveaux de Rouge, Vert, Bleu en données numériques. 8. Appareil destiné à déterminer plusieurs grandeurs caractéristiques de la peau, caractérisé en ce qu'il comprend: - un dispositif de mesure des taux d'hydratation et de sébum (700), - un dispositif de mesure de la couleur selon l'une des revendications précédentes, et - un dispositif de mesure des sensibilités électrique, thermique et mécanique (600). 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de mesure des taux d'hydratation et de sébum comporte une lamelle en matière souple dépolie (701) apte à devenir transparente en présence de sébum, une lamelle en matière souple (701) comportant une enduction de colle pour recueillir des squames de la peau dont la quantité est représentative du taux d'hydratation, un émetteur (702) de lumière apte à émettre un faisceau lumineux sur chacune desdites lamelles, un récepteur (703) de la lumière transmise au travers de chacune desdites lamelles éclairées, un convertisseur lumière/fréquence (704) compensé en température apte à convertir le signal lumineux transmis par le récepteur en une fréquence donnée, un analyseur de fréquence (706) apte à déterminer à partir desdites fréquences un taux d'hydratation ou un taux de sébum en fonction de la lamelle éclairée, et des moyens d'affichage (707) des taux déterminés. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites lamelles sont réalisées en polycarbonate. 11. Appareil selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le dispositif de mesure des sensibilités électrique, thermique et mécanique comporte: - des électrodes annulaires (601) destinées à être appliquées sur la peau, alimentées en courant par un générateur de courant bidirectionnel (603) via une isolation galvanique (602), de manière à appliquer sur la peau selon un protocole déterminé des stimuli électriques d'intensité déterminée, à intervalles de temps déterminés, - un module à effet Peltier (604) dont la température d'une face, au contact d'une plaque métallique (606) destinée à être appliquée sur la peau, peut varier dans une plage déterminée, un capteur de température (605) en contact avec la plaque métallique (606), un convertisseur CNA (607) connecté audit module et un convertisseur CAN (608) connecté au capteur de température (605) pour l'asservissement de la température de la plaque métallique (606) afin d'appliquer sur la peau une stimulation thermique croissante entre 0 C et 50 C environ, - un stylet de stimulation mécanique (610) actionné par un moteur (611) commandé en courant de manière à exercer sur la peau une force contrôlée et mesurable, et - des moyens d'enregistrement (609) des réactions du patient aux stimulations électriques, thermiques et mécaniques.