(57)【要約】【課題】重層化を経て剥離した鱗屑だけでなく、重層化を経ずに剥離した鱗屑も含めて、鱗屑の状態を非侵襲的な方法で定量する。【解決手段】皮膚表面の同一部位の側射画像と落射画像を取得し、側射画像と落射画像との差分画像から鱗屑領域を抽出し、鱗屑領域から重層化を経て剥離した鱗屑と重層化を経ずに剥離した鱗屑の双方を定量する。好ましくは鱗屑領域にラベリング処理を行い、鱗屑の塊の大きさごとの個数を計測する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚表面の同一部位の側射画像と落射画像を取得し、側射画像と落射画像との差分画像から鱗屑領域を抽出する工程を有する鱗屑の定量方法。
【請求項２】
側射画像と落射画像を、皮膚表面の同一部位の連射により取得する請求項１記載の鱗屑の定量方法。
【請求項３】
側射画像と落射画像を、可視光を照明光とすることにより取得する請求項１又は２記載の鱗屑の定量方法。
【請求項４】
抽出した鱗屑領域の総面積を計測する請求項１〜３のいずれかに記載の鱗屑の定量方法。
【請求項５】
差分画像を二値化した二値化画像に対してラベリング処理を行うことにより鱗屑の塊の大きさごとの個数を計測する請求項１〜４のいずれかに記載の鱗屑の定量方法。
【請求項６】
所定の大きさ以上の塊の鱗屑を、重層化を経て剥離した鱗屑とし、抽出した鱗屑領域のうち、重層化を経て剥離した鱗屑の総面積又は個数を、ターンオーバーの良否の指標として算出する請求項５記載の鱗屑の定量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鱗屑の定量方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鱗屑とは、ターンオーバー、肌荒れなどによって皮膚表面から角層細胞が個々に剥離した状態又は剥離しかかった状態で皮膚表面に残ったものであり、剥がれおちて皮膚表面で確認できない落屑とは区別される。鱗屑には、正常なターンオーバーによって角層細胞が剥離した鱗屑と、剥離するはずの角層細胞がターンオーバーの乱れにより重層化した塊となって皮膚表面に留まり、塊の周囲が部分的に剥離した鱗屑がある。
鱗屑の状態から皮膚の乾燥度合いや肌荒れの程度を予測できるので、これまでに鱗屑を評価する方法が提案されている。
【０００３】
例えば、肌に角層採取シートを押圧し、該シートに角層を付着させ、角層が付着したシートを画像解析する方法がある（特許文献１）。この方法によれば、肌における鱗屑の状態を正確に評価することができる。しかしながら、肌から角層を採取するという侵襲試験を行うため、被験者の負担が大きい。
【０００４】
非侵襲的に角層の状態を評価する方法としては、肌の表面反射光成分を除去したＳＰ偏光画像と、該ＳＰ画像の低周波画像との差分をとり、その差分画像を二値化することにより画像における鱗屑部を抽出し、抽出した鱗屑部に含まれる島状の塊をラベリング処理により判定し、個々の鱗屑の大きさを調べる方法がある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１３１３２３号公報
【特許文献２】特開２０１８−１９６４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載の方法によれば、非侵襲的に鱗屑の状態を評価することができる。しかしながら、この方法で画像から抽出できるのは重層化を経て剥離した鱗屑だけであり、重層化を経ずに剥離した鱗屑は抽出することができない。
【０００７】
これに対し、本発明は、重層化を経て剥離した鱗屑だけでなく、重層化を経ずに剥離した鱗屑も含めて、鱗屑の状態を非侵襲的な方法で定量できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、皮膚の同一部位に対して側射画像と落射画像を撮り、それらの差分画像を形成すると、重層化を経て剥離した鱗屑も重層化を経ずに剥離した鱗屑も精確に抽出できることを想到し、本発明を完成させた。
【０００９】
即ち、本発明は、皮膚表面の同一部位の側射画像と落射画像を取得し、側射画像と落射画像との差分画像から鱗屑領域を抽出する工程を有する鱗屑の定量方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、肌の同一部位に対して側射画像と落射画像を撮り、それらの差分画像を形成するので、重層化を経て剥離した鱗屑だけでなく、重層化を経ずに剥離した鱗屑も含めて鱗屑領域を精確に抽出することができる。
【００１１】
抽出した鱗屑領域の総面積は鱗屑全体の面積に対応する。したがって、抽出した鱗屑領域から鱗屑を精確に定量することが可能となる。また、鱗屑領域の総面積は、肌の乾燥状態の客観的指標として使用することができ、肌荒れの状態の指標ともなる。
【００１２】
さらに、抽出した鱗屑領域にラベリング処理を行い、鱗屑領域に含まれる個々の鱗屑の大きさごとに個数を計測すると、ターンオーバーの良否の指標を得ることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例の鱗屑の定量方法の流れ図である。
【図２Ａ】図２Ａは、皮膚の側射画像の撮り方の模式的説明図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、皮膚の落射画像の撮り方の模式的説明図である。
【図３Ａ】図３Ａは、皮膚の側射画像の撮り方の模式的説明図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、皮膚の落射画像の撮り方の模式的説明図である。
【図４Ａ】図４Ａは、正常肌の側射画像の一例である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、荒れ肌の側射画像の一例である。
【図５Ａ】図５Ａは、正常肌の落射画像の一例である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、荒れ肌の落射画像の一例である。
【図６】図６は、実験例の側射画像、側射顔画像の二値化画像、側射画像と落射画像の差分画像の二値化画像である。
【図７】図７は、実験例の側射画像、側射画像と落射画像の差分画像の二値化画像、及びこの二値化画像から得られる鱗屑の計測値である。
【図８】図８は、角層採取シートを用いて得られる鱗屑の剥離面積率と、実験例の方法で算出される鱗屑の総面積との散布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。
【００１５】
（鱗屑の定量方法の概要）
図１は、本発明の一実施例の鱗屑の定量方法の流れ図である。
この実施例の定量方法では、皮膚表面の同一部位に対して側射画像と落射画像を撮り、それらの差分画像を形成し、差分画像から鱗屑領域を抽出することを特徴としている。差分画像から鱗屑領域を抽出する方法としては、差分画像を所定の閾値で二値化して二値化画像を形成し、二値化画像の画像濃度の高い領域（明るい領域）を鱗屑領域とする。
【００１６】
（定量の原理）
鱗屑の定量に使用する鱗屑領域を、側射画像と落射画像の差分をとることにより形成するのは、本発明の次の知見による。
【００１７】
ここで、側射画像とは、被写体とする皮膚Ｓに斜めから照明し、その反射光を皮膚Ｓの真上から撮った画像であり、落射画像とは、被写体とする皮膚Ｓの上から照明し、その反射光を皮膚の真上から撮った画像である。
【００１８】
一般に、皮膚は平坦ではなく、皮溝や毛穴といった凹部と皮丘の凸部が連続している。鱗屑は、重層化を経て角層から剥離したか否かに関わらず、皮丘と皮溝の境界付近で剥離しかかった状態で存在する。また、うぶ毛（メラニンの含有量が低く淡色で柔らかい体毛）は皮丘上に写ることが多く、皮丘と皮溝の境界付近に沿って生えているうぶ毛や、皮膚表面に密着しているうぶ毛は少ない。皮丘、皮溝、毛穴、うぶ毛などを観察できる倍率で皮膚表面の側射画像と落射画像をそれぞれ撮った場合、側射画像では、例えば、図４Ａ（正常肌）又は図４Ｂ（荒れ肌）に示すように、鱗屑とうぶ毛が明るく写るが、これらを明るさで区別することはできない。鱗屑もうぶ毛も大きさや形状は多様である。このため、側射画像から鱗屑のみを抽出することは難しい。なお、側射画像において皮溝や毛穴は暗く写り、皮丘は肌全体の色や肌状態によって明るく写る場合と暗く写る場合がある。
【００１９】
一方、落射画像では、例えば、図５Ａ（正常肌）又は図５Ｂ（荒れ肌）に示すように、皮丘、皮溝及び毛穴の凹凸の明暗の差が強調されたように写り、鱗屑は皮溝の影と同化して暗く写る。うぶ毛は明るく写り皮丘と区別がつかない。そのため落射画像からも鱗屑のみを抽出することは難しい。
【００２０】
しかしながら、側射画像と落射画像の差をとると、双方の画像で明るく写っていたうぶ毛同士が相殺されて画素値がゼロとなり、また、双方の画像で暗く写っていた毛穴同士と皮溝同士も相殺されて画素値がゼロとなる。皮丘は側射画像と落射画像の差分がゼロになる場合とマイナスになる場合があるが、マイナスになった場合はゼロとする。こうして側射画像と落射画像の差をとることにより、画素値がプラスの領域として鱗屑のみを抽出することが可能となる。
【００２１】
（側射画像と落射画像の取得）
本発明では、側射画像と落射画像の差をとることにより、双方の画像のうぶ毛、皮溝、皮丘及び毛穴の画素値をゼロとして鱗屑を抽出するため、双方の画像はうぶ毛、皮溝、皮丘及び毛穴の位置が重なるものでなくてはならない。即ち、側射画像と落射画像は厳密に皮膚の同一部分を撮ったものであることが必要である。そのため、側射画像と落射画像は、皮膚表面の同一部位の連写により取得したものが好ましい。
【００２２】
皮膚表面の同一部位の側射画像と落射画像を連写により得る方法としては、例えば、特開平５−１９９４４２号公報に記載のように、撮像装置に光路分割用リングレンズを設け、側射画像の撮像用の光路と落射画像の撮像用光路を切り替える方法、特開２０１２−２３４０８１号公報に記載のように側射照明用ＬＥＤと落射照明用ＬＥＤを設ける方法がある。撮像装置の一つの鏡筒内に側射照明用ＬＥＤと落射照明用ＬＥＤを設けてもよい。
【００２３】
より具体的には、例えば、図２Ａに示すように、撮像装置１０Ａの鏡筒１２内にイメージセンサとしてＣＭＯＳ１３と、照明装置として側射照明用ＬＥＤ１４ａと落射照明用ＬＥＤ１４ｂと結像用レンズ１５を設ける。この場合、落射照明用ＬＥＤ１４ｂは、鏡筒１２の開口部１１のほぼ真上で、ＣＭＯＳ１３の横に配置する。また、鏡筒１２の開口部１１の周りにはリングレンズ１６を設ける。
【００２４】
この撮像装置１０Ａで皮膚Ｓの側射画像を撮るときには、開口部１１を皮膚Ｓに当て、側射照明用ＬＥＤ１４ａを点灯させる。これにより照明光Ｌはリングレンズ１６で屈曲し、開口部１１にある皮膚Ｓに対して低い照明角度θで入射するので、その反射光が結像用レンズ１５を通り、ＣＭＯＳ１３に側射画像が形成される。照明光は平行光とすることが好ましく、照明角度θは０°〜２０°の範囲とすることが好ましい。
【００２５】
一方、撮像装置１０Ａで皮膚Ｓの落射画像を撮るときには、図２Ｂに示すように落射照明用ＬＥＤ１４ｂを点灯させる。これにより、落射照明用ＬＥＤ１４ｂからの照明光Ｌが、開口部１１にある皮膚Ｓで反射し、反射光が結像用レンズ１５を通り、ＣＭＯＳ１３に落射画像が形成される。
【００２６】
皮膚の同一部位の側射画像と落射画像を連写により得るために、図３Ａ、図３Ｂに示す撮像装置１０Ｂのように側射照明用ＬＥＤ１４ａを開口部１１の周囲の開口部１１近傍に配置し、落射照明用ＬＥＤ１４ｂを開口部１１のほぼ真上に配置してもよい。
【００２７】
側射画像と落射画像を撮るときの照明光としては、可視光を使用することが好ましい。ＵＶ光を照明光としてＵＶ画像を得ると皮膚表面の情報は取得できるが、皮膚にシミを発生させる恐れがある。一方、ＩＲ光を照明光とすると皮膚の内部情報が画像に現れるおそれがあるので好ましくない。また、本発明では側射画像と落射画像の差をとるので、照明光を偏光とし、側射画像と落射画像をＳＰ偏光画像とすることは必ずしも必要ではない。装置構成をコンパクトにする点からは偏光は使用しない方が好ましい。
【００２８】
側射画像と落射画像の倍率は、３０〜５０倍が好ましく、４０〜５０倍がより好ましい。また、側射画像と落射画像を連写で撮るときの速度としては、照明の光量が安定する点から、１画像あたり０．８秒から１．２秒とすることが好ましい。
【００２９】
（差分画像の形成）
側射画像と落射画像から差分画像を形成する前に、予め側射画像と落射画像のそれぞれから照明ムラの影響を除去するために前処理を行ってもよい。例えば、まず、公知のエッジ強調フィルタで輪郭強調画像を形成し、輪郭強調画像をガウシアンフィルタ等で平滑化することにより平滑化画像を形成し、輪郭強調画像と平滑化画像の差分をとる。こうして、照明ムラの影響を除去した側射画像と、照明ムラの影響を除去した落射画像を形成することができるので、この側射画像と落射画像から差分画像を形成する。
【００３０】
一方、照明ムラの影響を除去するために、照明ムラの影響の少ない画像中央領域のみを側射画像と落射画像の差分画像の形成に使用してもよい。これにより、全体の処理速度を速くすることができる。
【００３１】
側射画像と落射画像の差分画像は、元画像である側射画像及び落射画像から皮溝、皮丘、毛穴、うぶ毛が除去された鱗屑の画像となる。
【００３２】
（二値化）
側射画像と落射画像は、一般にＲＧＢのカラー画像であり、その差分画像もＲＧＢのカラー画像となる。ＲＧＢのカラー画像の二値化は、ＲＧＢのＧで二値化してもよく、白黒で二値化してもよい。二値化のための閾値は、肌色よりも高い値として予め設定しておくか、閾値自動決定法によって都度最適な閾値を決定する。こうして得られる二値化画像では、閾値より画像濃度が高い領域を鱗屑領域とする。
【００３３】
（鱗屑領域の抽出）
二値化画像から鱗屑領域を抽出する。鱗屑領域の総面積Ａは撮像部位の鱗屑の総量に対応する。そこで、鱗屑領域の総面積Ａを計測する。
鱗屑領域の総面積Ａは、正常なターンオーバーによって肌全体の角層細胞が小さな鱗屑として剥離していると低い値をとるが、肌が乾燥すると鱗屑の剥離量が増えるために高い値をとる。したがって、この総面積Ａは、肌の乾燥度合いを調べる指標として使用することができる。
【００３４】
（ラベリング処理）
抽出した鱗屑領域では、個々の鱗屑に対応する塊が連結している。そこで鱗屑領域にラベリング処理を行い、鱗屑領域に塊として含まれる個々の鱗屑を大きさごとに分類し、大きさごとの個数を計測する。ラベリング処理は、公知の画像処理の手法により行うことができ、例えば特許文献２に記載のように、二値化画像において連結した塊をラベル化し、塊ごとに面積Ｘを計測する。そして、塊の面積Ｘが所定値以上の大きい塊を、重層化を経て剥離した鱗屑と判定する。この重層化を判定する面積は、乾燥の指標となる角層水分量やターンオーバーの指標となる経皮水分蒸散量といった測定値を参考にして、別途、角層採取シートを用いて採取した鱗屑の画像から、鱗屑の重層化の程度と面積との関係を求めておくことにより定めればよい。
【００３５】
また、肌荒れによってターンオーバーが乱れると、一部の角層が重層化して肉眼でも確認できるほどの大きな鱗屑となる場合がある。そこで、重層化を経て剥離した個々の鱗屑の合計である総面積をＢ、重層化を経て剥離した鱗屑の個数をＣ、重層化を経て剥離した鱗屑の面積率（鱗屑１個あたりの面積）をＤとすると、総面積Ｂ、個数Ｃ、面積率Ｄは、ターンオーバーが正常に起こっているか否かの指標となる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実験例１
図２Ａに示した撮像装置１０Ａを用い、見た目に肌荒れの程度が異なる２名の被験者ａ、ｂの頬部位を撮像部位とし、これら(i)肌荒れが軽度な肌（被験者ａ）、(ii)肌荒れが著しい肌（被験者ｂ）のそれぞれについて、側射画像と落射画像を連写により取得した。
この場合、照明用ＬＥＤとしては白色ＬＥＤを使用し、撮像倍率は４０倍とし、側射画像の照明角度θは５°とした。
【００３７】
側射画像と落射画像の差分画像を形成し、差分画像を白黒で二値化した二値化画像を形成した。また、側射画像を白黒で二値化した二値化画像も形成した。なお、二値化画像の形成では、大津の方法を用いて被験者ごとに最適な閾値を自動で決定して白領域を決定した。
これらの結果を図６に示す。
【００３８】
図６から、側射画像では、鱗屑だけで無くうぶ毛も白く写っていることがわかる。また、側射画像の二値化画像は、鱗屑だけでなく、うぶ毛も白く写っていることから、白く写っている部分を抽出すると、抽出した領域には鱗屑とうぶ毛が含まれるので、側射画像を二値化しただけでは鱗屑を定量できないことがわかる。これに対し、側射画像と落射画像の差分画像の二値化画像では、鱗屑の定量に不要なうぶ毛は無視できる程度にしか写っていないことがわかる。
【００３９】
実験例２
実験例１の被験者ａ、ｂに、これらと見た目に肌荒れの程度が異なる被験者ｃ（肌荒れが中程度）を加えた３名を被験者とし、頬部位を撮像部位とし、実験例１と同様にしてそれらの側射画像と落射画像を取得した。得られた側射画像と落射画像の差分をとり、差分画像を二値化した。この二値化画像から鱗屑領域を抽出し、鱗屑領域の総面積Ａを求めた。
【００４０】
また、ラベリング処理により、鱗屑領域に含まれる塊（個々の鱗屑）を大きさごとに分類した。次に、予め別途採取した角層採取テープの評価から求めておいた重層化の判定基準として塊の面積が４００（pixel）以上の塊（鱗屑）が重層化を経て剥離した鱗屑であると判定した。次に、重層化を経て剥離した鱗屑の総面積Ｂ（pixel）、個数Ｃ、面積率Ｄ（pixel/個）を求めた。そして、総面積Ｂ、個数Ｃ及び面積率Ｄの計測値から被験者の肌状態を推定した。また、撮像部位から別途採取しておいた角層採取テープを顕微鏡観察することにより、重層化を経て剥離した鱗屑の有無を目視で評価した。これらの結果を、図７に示す。
【００４１】
図７から、被験者ａの肌は、鱗屑領域の総面積Ａや、重層化を経て剥離した鱗屑の総面積Ｂ及び個数Ｃが低いため、肌の乾燥も含めて肌トラブルがないことが推察される。この結果は、図７に示した見た目の肌状態と対応している。
また、被験者ｂ、ｃの肌は、重層化を経て剥離した鱗屑の総面積Ｂや個数Ｃが被験者ａよりも大きく、総面積Ｂが被験者ｃより大きい被験者ｂでは、個数Ｃも被験者ｃより多くなっている。この結果は、重層化を経て剥離した鱗屑の顕微鏡観察による有無の結果とも対応している。したがって、本発明によれば、重層化を経て剥離した鱗屑の総面積Ｂや個数Ｃを、ターンオーバーの良否の指標にできることがわかる。
【００４２】
実験例３
２０代歳から６０代歳の女性１９９名の頬部位について、実験例１と同様にして側射画像と落射画像を撮り、それらの差分画像を二値化することにより鱗屑領域の総面積Ａを求めた。また、同じ部位に角層採取シートを押し当て、角層採取シートに鱗屑を付着させ、そのシートを倍率７００倍で撮影し、画像処理により角層採取シートに付着した鱗屑の総面積を計測し、この総面積と肌に押し当てたシートの面積との割合である剥離面積率を求めた。そして、この剥離面積率と上述の総面積Ａとを散布図に表し、これらの相関性を調べた。結果を図８に示す。これらの相関係数は０．４０７（ｐ＜０．０１）であり、総面積Ａと剥離面積率に相関性が認められた。
【符号の説明】
【００４３】
１０Ａ、１０Ｂ  撮像装置
１１  開口部
１２  鏡筒
１３  ＣＭＯＳ
１４ａ  側射照明用ＬＥＤ
１４ｂ  落射照明用ＬＥＤ
１５  結像用レンズ
１６  リングレンズ
Ｌ  照明光
Ｓ  皮膚
【図１】
2020168137.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2020168137.tif 000005
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2020168137.tif 000009
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2020168137.tif 000011
【図６】
2020168137.tif 000012
【図７】
2020168137.tif 000013
【図８】
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