СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ИЗМЕНЯЮЩЕГО ОТРАЖАТЕЛЬНУЮ СПОСОБНОСТЬ ВЕЩЕСТВА В ЦЕЛЯХ УЛУЧШЕНИЯ ВИЗУАЛЬНОЙ ПРИВЛЕКАТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ КОЖИ
SYSTEM AND METHOD FOR APPLICATION OF SUBSTANCE THAT VARIES ITS REFLECTING PROPERTY IN ORDER TO IMPROVE VISUAL ATTRACTIVENESS OF HUMAN SKIN

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:
s
s,
x,
s
s
s
[(x,yzα,β,γ),
f
f,
f,
f
f
f
(x,yzα,β,γ),
A
N
S
E
W
{(refl),(refl),(refl),(refl),(refl)}]
A
N
S
E
W
Термин {(refl),(refl),(refl),(refl),(refl)} 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
f
f,
f,
f
f
f
Термин (x,yzα,β,γ) 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 "востока" и "запада" связывается с наклоном фрекселя по оси север-юг.
Обычно требуется выполнение гамма-коррекции путем преобразования данных в линейное пространство. Гамма-коррекция аппроксимируется путем извлечения квадратного корня выходных данных обычными гамма-2 камерами.
Источники света
N
S
E
W
На фиг.40А-В показана конфигурация источников света, которую можно использовать в одном варианте настоящего изобретения. В этом примере используется четыре источника света: СИД, СИД, СИД, СИД. Источники света размещены в ромбовидной конфигурации, а сенсор находится в центре компоновки СИД. Эта конфигурация упрощает математический анализ для вычисления профиля поверхности.
Среднее освещение
В одном варианте полезно использовать концепцию среднего освещения. Среднее освещение - это средний угол и рассеяние света, достигающего конкретной поверхности. Оно является определением того, как затенены неровности поверхности. Например, среднее освещение для всего тела осуществляется сверху, и типичная ориентация головы - вертикальная, поэтому бугорок на щеке обычно затенен снизу. У ребенка на пляже бугорок обычно будет менее загорелым снизу, так как средний свет в течение дня, при интеграции угла солнца и угла тела для получения среднего освещения, будет над головой. Иногда свет бывает обратным среднему. Примером может служить освещение лица снизу. Однако это часто дает неестественный, иногда мрачный вид, и это исключение подтверждает правило. При коррекции дефекта по среднему освещению реализуется оптимальная коррекция по среднему.
Среднее освещение представляет собой взаимодействие среднего направления света относительно силы тяжести и средней ориентации конкретного фрекселя кожи относительно силы тяжести. Один способ получения угла кожи заключается в использовании множества рассеянных или ортогональных источников света в конфигурации, которая может содержать зеркала. Эти источники света могут осуществлять многократные вспышки как стробирующие источники света, так что с небольшой площади можно получить тысячи изображений, и эти данные можно усреднить. Из угла кожи относительно "верха" можно вычислить, сколько света достигает кожи при среднем освещении, и угол кожи относительно "верха".
Достаточное приближение к среднему освещению можно получить путем одновременного включения всех источников света или сложения изображений, сделанных отдельными источниками света. В одном примере среднее освещение является рассеянным, потому что свет и зонды перпендикулярны коже.
В усовершенствованной версии этого метода можно компенсировать блеск кожи. Например, можно использовать несколько изображений с четырьмя источниками света и получить среднее значение для изображений от этих источников света. Например, среднее значение может быть медианой. Преимущество медианы заключается в том, что если зеркальное отражение захвачено меньшинством источников света, то оно будет отфильтровано медианой. Медиана также отфильтрует тени, наблюдаемые в меньшинстве изображений источников света. Это важно, потому что тело человека представляет сложные поверхности, т.е. при освещении может, например, блестеть нос.
Один из способов создания рассеянного света заключается во введении света от множества источников под многими углами. Другая возможность создания рассеянного света - отражать его от корпуса сканера. Еще одним вариантом является поляризация света.
Пример представления данных для фрекселя
Ниже представлен пример представления данных для фрекселя:
s
s,
x,
s
s
s
[(x,yzα,β,γ),
f
f,
f,
f
f
f
(x,yzα,β,γ),
A
N
S
E
W
{(refl),(refl),(refl),(refl),(refl)}]
s
s,
x,
s
s
s
f
f,
f,
f
f
f
В этом примере (x,yzα,β,γ) и (x,yzα,β,γ) представляют положение и угловую ориентацию сенсора сканера и фрекселя относительно системы координат.
Сжатие
В некоторых вариантах эффективность обработки данных можно улучшить с помощью различных методов сжатия, таких как JPEG.
Положение фрекселя на коже
Использование картографирования признаков
Для отслеживания положения зонда на участке кожи 302 и для определения улучшений, подходящих для конкретных признаков, можно использовать компьютерное картографирование для распознавания признаков, известное специалистам, например, в области компьютерных игр.
Компьютерное картографирование позволяет, например, идентифицировать такие признаки, как скула, нос и ухо, что позволяет зонду ориентировать свое положение относительно конкретного фрекселя, потенциально во множестве проходов над участком кожи.
Кроме того, идентификация такого признака, как скула, позволяет определить соответствующие улучшения. Например, можно нанести в центр скулы красное изменяющее отражательную способность вещество для добавления красок лицу. Темные изменяющие отражательную способность вещества можно нанести под скулой, чтобы придать ей более выступающий вид.
Скелетная модель
В одном варианте карта строится вокруг скелетной модели, чтобы использовать суставы скелета в качестве контрольных точек. В этом примере определяется положение суставов, строится привязочная фигура и вокруг привязочной фигуры строится трехмерная сетка. Эта карта связывается с заранее определенной моделью структуры человеческого скелета в памяти вычислительной среды.
Манекенообразная модель
В одном варианте карта связана с заранее определенной моделью человеческого тела.
Динамическая модель
В одном варианте карта связана с движением кожи вокруг заранее определенной модели, такой как скелетная или манекенообразная модель.
С помощью химических меток
В других вариантах можно нанести химические метки на участок кожи во время сканирования, чтобы помочь при создании карты и позволить впоследствии отслеживать карту с участком кожи 302. Например, можно использовать ультрафиолетовые метки, такие как точки, видимые в ультрафиолетовом свете, но невидимые при обычном освещении.
Один проход или несколько проходов
В различных вариантах сканирование и коррекцию можно выполнять за один или множество проходов. Например, можно выполнить первый проход для ознакомления с субъектом, а второй или последующий проход выполнять для получения дополнительных данных. Множество проходов в различных ориентациях над одним и тем же участком дают возможность компенсировать эффекты волос на коже путем наблюдения кожи под разными углами.
Один проход
В одном варианте изобретения наносящее устройство, содержащее сканер и струйный принтер, делает один проход над участком кожи. Оно сканирует кожу, идентифицирует непривлекательные характеристики, вычисляет улучшения для того, чтобы сделать кожу более привлекательной, и быстро наносит ИОВ на кожу для достижения этих улучшений.
Множество проходов
В следующем варианте наносящее устройство делает множество проходов над кожей, каждый раз улучшая сканирование и нанесение ИОВ, для достижения желаемого улучшения или улучшений.
Пример процесса слежения
В одном примере процесса слежения сначала определяется приблизительное положение, а затем устанавливается более точное положение. При первом подходе можно получить приблизительную оценку места из известной стартовой точки с помощью шарниров вблизи зонда для вычисления расстояния и направления движения. При другом подходе можно оценить приблизительное положение математически с помощью первой производной данных затенения.
Когда приблизительное положение известно, можно определить более точное положение путем анализа ориентации фрекселей из данных затенения. Эта процедура аналогична тому, как пилот для определения местоположения сначала определяет приблизительное положение, а затем находит наземные признаки, дающие более точное местоположение.
Слежение в течение времени
Преимуществом создания карты является то, что можно определять изменения отражательной способности или профиля поверхности путем сравнения изображения, полученного в первый раз, с изображением, полученным во второй раз. Эти изменения могут представлять изменения здоровья человека или представлять участки, которые требуют нанесения "последних штрихов" ИОВ.
Определение из оптических атрибутов фрекселей по меньшей мере одной измеряемой характеристики кожи, влияющей на визуальную привлекательность.
Для идентификации признака участка кожи 302, который был сканирован, можно использовать распознавание образов.
Идентификация признаков
Отражательная способность и топология
Идентификация признаков может быть основана на комбинациях, определенных в сканированных данных, и может иметь отношение как к конфигурациям отражательной способности, так и к топологии поверхности участка кожи. Математический анализ комбинаций этих данных позволяет идентифицировать конкретные непривлекательные признаки, которые могут выиграть от применения методов улучшения. Как будет поясняться ниже, такие признаки обычно можно охарактеризовать старческими или травматическими конфигурациями, которые имеют неправильную или асимметричную форму по сравнению с более ровными и симметричными, генетически обоснованными конфигурациями более молодой кожи.
Восприятие глубины глазами
TM
На небольших расстояниях глаз человека воспринимает глубину стереоскопически. Однако при обычной дальности общения людей, составляющей нескольких футов, глаз воспринимает глубину человеческой кожи на основании ее отражательной способности. Разность затенения между соседними участками кожи воспринимается как текстура поверхности, отражающая возвышение или углубление относительно поверхности кожи. Для примера такого восприятия на фиг.45 показаны буквы "RICK", созданные в программе Photoshop. Программа создала кажущиеся тени на исходном изображении этих букв. Глаз человека интерпретирует различия отражения с предположением, что источник света находится вверху слева, и что тени возникли, потому что текст имеет возвышающийся профиль.
Это восприятие глубины по разности отражательной способности также важно для восприятия красоты человека. Глаз интерпретирует различия затенения кожи как текстуру поверхности. Это восприятие текстуры можно изменить, изменив отражательную способность кожи. Например, в примере с буквами восприятие возвышающихся букв можно существенно изменить, уменьшив затенение вокруг букв.
Глаз воспринимает цвет кожи и преобразует эту цветовую информацию в восприятие глубины. Согласно одному аспекту изобретения отражательную способность части кожи избирательно изменяют, чтобы изменить это восприятие глубины. Это изменение можно выполнить на относительно небольших участках, таких как бугорок на коже, или же изменение можно выполнить на больших участках, как это делается в традиционной косметике путем целенаправленного затемнения области вокруг глаз или щек.
Примеры непривлекательных признаков
Некоторые примеры непривлекательных признаков на коже, которые можно идентифицировать из сканированных данных:
• прыщи,
• старческие пятна/солнечные ожоги,
• синяки,
• бугорки,
• целлюлит,
• светлые пятна,
• оспины,
• шрамы,
• поврежденные веснушки и
• морщины.
К другим непривлекательным признакам, которые также можно идентифицировать, относятся искусственные рисунки, созданные на коже, такие как раскрашивание тела и татуировки, потускневшие от времени или нарушенные из-за изменения самой кожи, например, возникновения морщин и провисание кожи. Эти признаки также можно идентифицировать, а затем обновить посредством нанесения ИОВ, чтобы улучшить или освежить их внешний вид.
Методы идентификации непривлекательных признаков
Конфигурация старческих веснушек в одной спектральной полосе
Природные веснушки имеют, например, диаметр около 2 мм и четкие края и конфигурацию 442, показанную на фиг.22В. Старческие веснушки, вызванные, например, солнечным ожогом, имеют конфигурацию 446, показанную на фиг.22А.
Как пояснялось выше, случайная старческая веснушка 440, например, вызванная солнечным ожогом, у пожилого человека может быть идентифицирована по ее характерной конфигурации в одной спектральной полосе, как показано на фиг.22. Когда сканированные данные случайной веснушки 440 помещаются в спектральную полосу, она показывает грубый, неправильный контур.
Конфигурации во множестве спектральных полос
Разбив сканированное изображение на множество спектральных полос, таких как полосы RGB, можно идентифицировать конфигурации непривлекательных признаков с еще большей ясностью. Например, на фиг.25 показан обобщенный график кривых непривлекательных признаков в полосах RGB для участка молодой кожи, показывающий определенные эмпирически общие кривые
• шрама 460,
• веснушки 468, вызванной солнечным ожогом,
• варикозной вены 476,
• свежего голубоватого синяка 484 и
• старого желтого синяка 492.
Набор кривых RGB для каждого из этих непривлекательных признаков имеет достаточно индивидуальный характер, что позволяет обнаруживать его при распознавании признаков. Например, шрам 460 показывает кривые в более высокочастотном диапазоне во всех трех полосах 462, 464 и 466 в отличие от других признаков. Веснушка 469 имеет более глубокий провал в нижние частоты в синей полосе 474, чем кривые в синей полосе для варикозной вены 482, голубого синяка 490 и желтого синяка 498. Голубой синяк 489 имеет большие провалы в красной кривой 486 и зеленой кривой 488, чем желтый синяк в красной кривой 494 и зеленой кривой 496. Голубая кривая 498 желтого синяка имеет больший провал, чем голубая кривая 490 голубого синяка.
Усовершенствованная идентификация признаков путем картографирования
Картографирование на основе идентификации признаков может дополнить картографирование, основанное на отражательной способности и топологии поверхности, следующими возможностями:
• Ведение реестра по всей поверхности кожи.
• Преобразование трехмерного изображения в свет/тень с использованием среднего освещения и включение атрибута свет/тень для печати, обеспечивающей как уменьшающей, так и увеличивающей эстетический эффект.
Например, идентификацию признаков можно применять для идентификации таких больших признаков, как скулы, нос, подбородок, губы и глаза. Это позволяет осуществлять улучшения на основе библиотеки идеализированных признаков для придания следующего внешнего вида:
• Более розовые щеки. Следует отметить, что красный на белом не привлекателен, но может присутствовать произвольный рисунок красного на большой площади белого, например, на розовых щеках.
• Менее красный нос.
• Более выступающие скулы.
• Более красные губы.
• Эффекты теней на веках.
• Подведенные глаза.
• Более четкая линия челюсти.
• Более темные брови.
• Округлые брови.
• Более глубокие ямочки.
• Более выступающие груди.
Средства компенсации особых условий
Компенсация волос на теле
В одном варианте наличие волос на коже можно компенсировать путем получения изображений за множество проходов с одновременными попытками ориентировать волосы в различных направлениях. Эту ориентацию можно осуществлять расческой, соединенной со сканером. В других вариантах можно использовать статический электрический заряд, вызывающий подъем волос относительно кожи.
Определение желаемого состояния характеристики кожи
Принципы привлекательности
В настоящем изобретении применяются общие принципы привлекательности 500, примеры которых показаны на фиг.11. Эти принципы основаны на наблюдении атрибутов, которые многие люди находят привлекательными и которые отражают тенденции в поведении людей.
• Наблюдение 502 - выглядящая молодой кожа более привлекательна, чем выглядящая старой. Атрибутом привлекательности является сексуальная привлекательность.
• Наблюдение 504 - выглядящая молодой кожа однородная. Выглядящая молодой кожа имеет более однообразные и повторяющиеся атрибуты, чем атрибуты выглядящей старой кожи, потому что выглядящая молодой кожа ближе к генетическому коду. Этот факт соответствует общему принципу, состоящему в том, что симметрия человеческих признаков имеет тенденцию быть более привлекательной для глаз, чем асимметрия. Например, загар более привлекателен не потому, что он делает кожу темнее, а потому, что он выравнивает пространственные частоты, делая кожу более однородной.
• Наблюдение 506 - выглядящая молодой кожа имеет однородные конфигурации разнообразия. Некоторое разнообразие внешнего вида кожи может быть привлекательным, например, природные веснушки на выглядящей молодой коже. Разнообразие на выглядящей молодой коже имеет более правильный характер в конфигурациях пространственной частоты, чем на выглядящей старой коже. Например, природные веснушки имеют более упорядоченные конфигурации пространственной частоты, чем пятна, обусловленные возрастом, солнечным ожогом и т.п., которые имеют более беспорядочный характер.
• Наблюдение 508 - выглядящая молодой кожа имеет признаки с более короткой длиной волны частоты света, чем выглядящая старой кожа.
• Наблюдение 510 - выглядящая старой кожа имеет беспорядочную изменчивость.
• Наблюдение 512 - выглядящая старой кожа имеет признаки с большей длиной волны.
Для выглядящей старой кожи характерны признаки с большей длиной волны, представляющие такие беспорядочные эффекты, как старческие пятна, морщины и шрамы.
• Наблюдение 514 - свет сверху наиболее полезен для улучшения привлекательности. Среднее освещение, определенное как свет сверху, наиболее полезно для улучшения привлекательности человеческой кожи, потому что глаз к нему более привычен.
• Наблюдение 516 - при освещении сверху, как показано на фиг.12, участок с изменчивостью 400 текстуры поверхности имеет более светлую часть 404 сверху и более темную часть 406 снизу. Когда доминирующий источник света 402 освещает сверху, участок с такими изменениями 400 текстуры поверхности, как бугорок, шрам или морщина, имеет более светлую часть 404 сверху и более темную часть 406 снизу. Участок с изменениями 400 текстуры поверхности можно идентифицировать по этой конфигурации.
Общие методы улучшения
В настоящем изобретении рассматриваются некоторые факторы восприятия человеком красоты и привлекательности, основанные на принципах привлекательности.
Гладкость
В одном варианте отражательную способность кожи изменяют для того, чтобы компенсировать тени на коже при освещении нормальным средним светом. При этом смягчается или исключается восприятие неровности кожи. Этот эффект подобен эффекту, обеспечиваемому загаром.
Единообразие признаков
В одном варианте целенаправленно добавляется краситель на части участка кожи, чтобы признаки выглядели более единообразными. Например, можно придать веснушкам более четкий и единообразный вид, чтобы они выглядели как единообразные молодые веснушки, а не разнородные старческие веснушки.
Симметрия
Для компенсации несимметричных признаков можно использовать глобальные стратегии затемнения.
Эффективность с учетом окружения
Еще один общий принцип улучшения состоит в том, что некоторые характеристики кожи, в частности, связанные с цветом, можно считать более привлекательными с учетом их взаимодействия с окружающими элементами. Например, различные цвета и тени могут быть более желательными ночью, чем днем, или соответствовать красной одежде, но не соответствовать синей.
Косметика, специфическая для окружающей среды
При создании желательных эффектов факторы окружения могут привести к различным улучшениям, например, для
• ночи и дня,
• цвета и стиля одежды и украшений,
• окружающей среды, например, пляжа, леса или учреждения, и
• цвета глаз пользователя.
Средства для определения желаемого состояния характеристики кожи
Принципы коррекции включают в себя чисто математические методы и методы искусственного интеллекта. Что касается художественных принципов, то они имеют более интуитивный и менее количественный характер.
• Математические средства.
• Искусственный интеллект.
• Художественные средства.
Математические средства
Математические средства включают в себя фильтрацию для удаления части средних частот и удаления части асимметричных нижних частот. Другим примером чисто математического метода является печать противоположно изображению, чтобы придать коже более однородный вид. Такая обработка может варьироваться по пространственной частоте и обычно является предпочтительным обеспечение однородности в средних частотах. Низкочастотная коррекция может быть более основанной на ИИ (искусственном интеллекте) или художественно-обоснованной для коррекции на больших участках кожи.
В одном варианте можно реализовать фильтр нижних частот с желаемым диапазоном длин волн. В одном примере отфильтровываются длины волн от половины дюйма до дюйма, чтобы удалить часть средних частот. Как показано на фиг.28, более слабые средние частоты 390 показывают менее выраженные колебания между светлыми и темными точками, чем более сильные средние частоты 392. В одном варианте для сглаживания изображения удаляются слабые компоненты средней частоты.
Выполнение деривации фильтра нижних частот
В одном варианте можно реализовать фильтр нижних частот, в котором значение цвета для фрекселя заменяется средним значением цвета его соседей.
Средства искусственного интеллекта
Методы искусственного интеллекта включают в себя экспертные системы для выявления конкретных признаков кожи и выбора стратегий коррекции. В одном варианте признаки кожи коррелируют с реестром или картой, чтобы идентифицировать положения признаков. Этот реестр позволяет улучшить выцветшие или нарушенные изображения или татуировки на теле.
Библиотека признаков
Еще одним аспектом методов ИИ является использование библиотеки признаков для идентификации признаков и для сравнения действительных признаков с идеализированными признаками.
Художественные средства
Компьютерное управление
В одном варианте человек-наблюдатель может факультативно использовать такие средства, как экран компьютера, клавиатура и мышь для выполнения дополнительных изменений воспринимаемой глубины сканированного участка, чтобы реализовать эстетические улучшения. Визажист или потребитель может взаимодействовать с экраном компьютера посредством органов управления, чтобы поэкспериментировать с улучшениями перед нанесением.
Можно использовать "язык косметики" для создания таких общих команд, как "затемнить верхнюю поверхность бугорков слева от носа" или "осветлить варикозные вены". Этот язык упрощает процесс коррекции.
Нанесение последних штрихов с помощью обычной косметики
В одном варианте используется обычная косметика для нанесения последних штрихов на участок кожи. Поскольку наибольшая часть корректировки наносится автоматически, количество необходимой косметики значительно уменьшается.
Примеры желаемых улучшений
• Более гладкая кожа.
• Более четко очерченные веснушки.
• Загар.
Желательные улучшения с помощью усовершенствованного картографирования признаков
• Украшающие черты
Например, это могут быть более темные на вид родинки и более глубокие на вид ямочки.
• Светлые волосы на руках.
Женщины часто хотят иметь темную кожу и светлые волосы на руках. В одном варианте для создания желаемых эффектов можно нанести ИОВ на волосы. В другом варианте для создания желаемого эффекта можно нанести ИОВ на кожу вокруг волос.
• Более выступающие признаки
Затемнение часто используется под некоторыми признаками, такими как грудь, скулы, глаза, колени и губы, чтобы сделать их более выразительными за счет кажущегося возвышения.
Методы создания желаемых улучшений
Более гладкая кожа
Для реализации сглаживания без удаления более сильных желательных признаков сканированные данные можно разделить на полосы пространственной частоты. В пространственных частотах между 2 мм и 12 мм можно ослабить более слабые волны, например, ниже 10% отражения между пиками, сохранив при этом более сильные волны. В интервале 0,5-2 мм можно сделать то же самое с более высоким порогом, сохранив волны ниже пространственной частоты 0,5 мм. В интервале 12-25 мм можно применять одинаковый порог при ограниченном контроле.
Этот способ оставляет привлекательное разнообразие на коже, сглаживая ее в целом. Этот принцип более совершенен, чем загар, который делает более плоскими все частоты.
Более четко очерченные веснушки
Веснушки можно улучшить или сделать более четкими, оставив нижние частоты, которые демонстрируют природную однородность. Можно нанести красители для аннулирования высоких частот, которые демонстрируют непривлекательную неоднородность.
Как показано на фиг.22 и пояснялось выше, конфигурация природной веснушки на молодой коже 442 имеет гораздо более правильную и симметричную форму, что делает природную веснушку 448 более четко очерченной на вид, чем старческая веснушка 440. Эту естественную конфигурацию 442 можно использовать как целевую конфигурацию 448 для сравнения с конфигурацией случайной веснушки 440. Различие между конфигурацией случайной веснушки 440 и целевой конфигурацией 448 можно использовать в качестве желаемой характеристики. Для реализации этого улучшения можно создать печатаемое улучшающее изображение 234, показанное на фиг.1.
Способ создания конфигурации молодой веснушки из общего скана кожи заключается в следующем. Сначала ограничивают пространственную ширину полосы изображения кожи какой-то полосой, например, между одним циклом на мм и одним циклом на четыре мм. Затем определяют порог этого ограниченного полосой изображения, чтобы оно имело либо сплошной темный цвет "веснушки", либо светлый цвет "без веснушки", причем отсутствие веснушки должно занимать типично 80% или больше этого участка. Такая картина обычно выглядит как более молодые веснушки с острыми, четко очерченными краями; следовательно, старческие пятна и другие дефекты кожи можно замаскировать под молодые веснушки, не затемняя всю поверхность кожи до уровня темноты дефекта.
В одном примере создаются улучшенные веснушки. Например, у пожилых женщин путем анализа сканирования можно найти, например, слишком темные участки, и с помощью методов коррекции можно оставить эти участки как веснушки, но нанести красители для достижения эффекта более молодых веснушек, как показано на фиг.22С.
Веснушки обычно идентифицируются путем распознавания их характерных конфигураций в полосах различного цвета.
Работа с многоспектральными полосами
В одном варианте можно применять эффективные методы для улучшения конфигураций, идентифицированных в многоспектральных полосах, таких как полосы RGB. Например, как пояснялось выше, на фиг.25 показаны кривые RGB для шрама 460, старческой веснушки 468, варикозной вены 476, голубого синяка 484 и желтого синяка 492 - все на молодой коже. Следующие методы эффективны, когда кожа в целом затемняется в средних частотах для ее сглаживания, как пояснялось выше.
Шрам
Для улучшения шрама 460 можно нанести на него красное и желтое ИОВ, но не очень много синего. Это прибавит красный цвет к бледному шраму 460.
Варикозная вена
Для улучшения варикозной вены 476 можно использовать меньше заменяющих ИОВ на участках, окружающих варикозную вену 476.
Старческая веснушка
Для улучшения старческой веснушки 468 можно добавить меньше затемняющих ИОВ на участке веснушки 468.
Голубой синяк
Для улучшения голубого синяка можно добавить меньше синего ИОВ при общем затемнении.
Желтый синяк
Для улучшения желтого синяка можно добавить меньше желтого ИОВ при общем затемнении.
Нанесение по меньшей мере одного изменяющего отражательную способность вещества
Типы изменяющих отражательную способность веществ (ИОВ)
В настоящем изобретении можно использовать широкий спектр изменяющих отражательную способность средств (ИОВ), включая
• анилин,
• пищевые красители,
• УФ,
• прозрачные красители,
• прозрачные чернила,
• пигменты,
• окислители,
• дубильные средства,
• отбеливатели и
• вещества, вызывающие химические изменения.
Например, краситель не отражает свет, но изменяет отражательную способность кожи, в основном за счет поглощения света.
В одном варианте ИОВ могут иметь задержку во времени, так что эффект от их нанесения не наступает незамедлительно, а возникает позже за счет инициирующего вещества. Например, ИОВ могут содержать один или несколько фоточувствительных материалов, которые можно избирательно подвергать воздействию модулированного луча ультрафиолетового или другого излучения, или других форм света и проявлять позже с помощью химического вещества, наносимого равномерно на поверхность. Например, можно использовать фотоэмульсионный материал, хорошим примером которого являются галоиды серебра.
Множество проходов
В одном варианте ИОВ могут наноситься на кожу путем практически одновременного сканирования и печати, и выполнения множества проходов над кожей. Нанесение во множестве проходов обеспечивает ряд преимуществ. Можно уменьшить проблемы микросовмещения, потому что множество проходов позволяет сгладить переходы или границы на изображении, как известно специалистам. Нанесение во множестве проходов полезно, например, для сглаживания эффектов волос на коже.
Также нанесение ИОВ во множестве проходов дает коже время ассимилировать ИОВ, что особенно важно, потому что некоторые типы кожи имеют большее поглощение, чем другие.
Процесс нанесения во множестве проходов позволяет частично нанести ИОВ, затем сканировать участок кожи, на котором было произведено частичное нанесение. Можно выполнять следующее нанесение ИОВ, а затем еще множество проходов сканирования и нанесения до достижения эстетической цели.
Методы нанесения с регулированием параметров капли
Вещества могут наноситься устройствами с регулированием потока. Эти устройства обычно характеризуются как "методы с регулированием параметров капли", в которых регулируются параметры отдельных капель вещества, или "методы без регулирования параметров капли".
Распылительные устройства и электростатические распылительные устройства относятся к методам без регулирования параметров капли, в которых капли образуются и регулируются только в совокупности. Часто в распылительном устройстве отсутствие регулирования отдельной капли или "беспорядочность" является желательной, чтобы обеспечить гладкое нанесение на относительно большую площадь. Однако в настоящем изобретении желательно обеспечить очень точное регулирование количества и места нанесения ИОВ.
Примеры методов с регулированием параметров капли включают в себя методы с "точным регулированием потока", в которых осуществляется точное управление потоком вещества для передачи капель в соответствии с потребностью; и "струйные методы". Более старый струйный метод заключается в подаче непрерывного потока заряженных капель мимо электростатических отклоняющих пластин, которые заряжаются переменно, чтобы либо позволить капле пройти мимо, либо отклонить ее к канавке. Этот метод послужил основой для создания струйных принтеров.
К другим струйным методам относится импульсно-капельный метод ("капля по запросу"), например, термические устройства компании Hewlett Packard и пьезоэлектрические устройства, например, компании Epson и других производителей принтеров. В одном варианте настоящего изобретения импульсно-капельный метод скомбинирован с созданием заряженных капель.
В другом варианте настоящего изобретения используется более старая струйная технология, при которой заряженные капли подаются в сканированном направленном луче. Современные струйные принтеры оптимизированы для печати на плоских поверхностях на ограниченном расстоянии. В настоящем изобретении печать осуществляется на коже, которая представляет собой размерностную поверхность и часто требует выброса капли на большее расстояние. Этот выброс на большее расстояние можно облегчить за счет лучшего нацеливания капли, которое возможно при заряженной капле. Например, можно использовать импульсно-капельный метод для нанесения одной капли белого пигмента на пятно на лице с точностью до пиксельного уровня.
В другом варианте настоящего изобретения используется такая технология без регулирования капли, как технология с точным регулированием потока.
Как отмечалось выше, в данной заявке фраза "струйный принтер" используется для краткости, и она может представлять любую форму струйной технологии.
В одном варианте можно использовать струйный принтер для нанесения ИОВ на поверхность кожи, печатающий с разрешением 300 точек на дюйм (11,8 точек на мм).
В одном варианте струйный принтер может иметь несколько печатающих головок для ускорения нанесения. Он может также перемещаться над телом с помощью робототехники.
Желательно регулировать нанесение ИОВ по требуемой дальности распыления. В одном примере струйный принтер имеет желаемое расстояние распыления около 1/8 дюйма (3,2 мм). Можно использовать различные методы для направления элемента принтера над поверхностью кожи, чтобы сохранять требуемое расстояние распыления, например, колпачок, показанный на фиг.26.
В одном варианте головка струйного принтера снабжена расческой, чтобы удерживать волосы ровно и неподвижно для их разглаживания.
Существенное повышение точности
Для эстетических целей небольшое изменение в направлении воспринимаемого улучшения часто приводит к необычно большому улучшению. Люди воспринимают различия в изображениях или частях изображений как функцию квадрата разностей интенсивности. Об этом свидетельствует общепринятое понимание, что мощность равна квадрату прямого измерения интенсивности, такой как напряжение или ток, или силы поля, такой как магнитная или электростатическая, в электромагнитной волне. Это также выводится статистически, когда случайность установления фазовых соотношений между некоррелированными источниками приводит к тому, что результирующее влияние представляет собой сумму квадратов, обычно под квадратным корнем. Например, если первое изображение имеет первую интенсивность, вызывающей огорчение, нежелательной характеристики, а второе изображение имеет интенсивность, составляющую всего половину (1/2) этой нежелательной характеристики, то второе изображение будет выглядеть для человеческого глаза как имеющее около четверти ущерба, причиняемого нежелательной характеристикой. Это один из факторов, который позволяет обеспечить существенное улучшение внешнего вида согласно настоящему изобретению. Красители можно наносить целенаправленно и точно, чтобы уменьшить различия интенсивности между частями человеческой кожи. Даже при умеренном уменьшении недостатков кожи можно существенно улучшить внешний вид. По этой причине визуально существенную коррекцию может обеспечить один цвет, в отличие от трех цветов, или печать со средним разрешением, в отличие от печати с высоким разрешением, или частичная коррекция дефекта в отличие от его полной коррекции.
В одном варианте красители можно наносить с точностью, эквивалентной разрешению человеческого глаза. Например, разрешение 20 пикселей на миллиметр на расстоянии 10 дюймов (254 мм) составляет около 500 точек на дюйм (20 точек на мм). Это практически предел разрешающей способности человеческого глаза в условиях хорошего освещения и сильного контраста черного и белого. Однако часто этого высокого разрешения не требуется, что уменьшает технические требования, предъявляемые к камере и печатающей системе.
Подробное описание варианта - Улучшение на основе картографирования
Пример - Создание карты кожи
Этот пример демонстрирует один способ создания карты кожи, анализа этой карты для создания плана коррекции и исполнения этого плана.
Этап 1 - Сканирование кожи и создание карты кожи
В этом примере карта кожи создается из данных, собранных при сканировании кожи в первый раз.
В этом примере общий процесс создания карты кожи включает в себя получение данных путем сканирования фрекселей и обработку этих данных для создания карты. При этом обработка включает в себя определение положения сканирующего устройства и фрекселя относительно системы координат, определение относительных свойств фрекселя во множестве длин волн и определение наклона или ориентации фрекселя относительно системы координат. Затем информация о фрекселе и его соседях обрабатывается для точной корректировки положения фрекселя относительно части тела, такой как лицо, чтобы можно было создать карту. Эта точная корректировка включает сопоставление фрекселя с лицом, например, сопоставление фрекселя с распознанными лицевыми признаками.
а. Представление данных
Пример представления данных фрекселя выглядит следующим образом:
s
s,
x,
s
s
s
[(x,yzα,β,γ),
f
f,
f,
f
f
f
(x,yzα,β,γ),
A
N
S
E
W
{(refl),(refl),(refl),(refl),(refl)}].
s
s,
x,
s
s
s
f
f,
f,
f
f
f
В этом примере (x,yzα,β,γ) и (x,yzα,β,γ) представляют положение и угловую ориентацию сенсора сканера и фрекселя относительно системы координат.
b. Положение фрекселя относительно сенсора или системы координат
f
f,
f,
f
f
f
Элементы данных (x,yzα,β,γ) могут представлять расстояние фрекселя от сенсора или абсолютное положение и ориентацию фрекселя относительно системы координат. В одном примере определение расстояния от фрекселя до сканера можно осуществить в два этапа. На первом этапе можно приблизительно механически измерить, например, постоянную высоту сканера над кожей. Второй этап может быть оптическим измерением первой производной для получения точной корректировки. В одном примере точная корректировка вычисляется путем измерения угла от поверхности. В другом варианте точная корректировка может быть выполнена с помощью двух источников света для отправки двух контрольных точек или сеток для обнаружения сенсором.
с. Данные отражающей способности и освещения и вычисления
A
N
S
E
W
Элементы данных {(refl),(refl),(refl),(refl),(refl)} представляют отражательные данные для фрекселя в условиях окружающего освещения и для каждого из четырех источников света, таких как СИД, произвольно обозначенных как "север", "юг", "восток" и "запад" для облегчения обсуждения. Можно использовать другое количество источников света, например, три, однако математическую обработку проще выполнять с четырьмя источниками. Термин (refl) представляет одну или более точек данных для измерения отражательной способности.
Данные фрекселя 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 средней для всех измерений. Освещенность можно определить из известной яркости источников света, таких как СИД.
d. Ориентация фрекселя
Определив наклон фрекселя относительно двух ортогональных осей, можно определить ориентацию этого фрекселя. Ориентация фрекселя и его соседей является показателем действительной локальной текстуры поверхности кожи. Один аспект настоящего изобретения заключается в возможности измерения и компенсации локальных отражательных свойств и локальной текстуры поверхности.
В этом примере используются четыре источника света, обозначенные как "север", "юг", "восток" и "запад". Сенсор получает данные, когда каждый источник света включен, а остальные выключены. Сенсор может также получить данные для окружающего освещения, когда все четыре источника света выключены.
Наклон фрекселя можно определить путем сравнения измерений для "севера" и "юга". Разность между этими измерениями связывается с наклоном фрекселя по оси север-юг. Разность между измерениями "восток" и "запад" связывается с наклоном фрекселя относительно оси восток-запад.
е. Представление данных для выведенных значений
Ниже показано идеализированное представление данных, полученных из фрекселя. Можно использовать различные методы сжатия для уменьшения требований к хранению данных. В этом примере каждый элемент данных показан как полный набор, чтобы продемонстрировать методы регистрации данных и создания карты.
i
данные фрекселя [(x,y,z) наклон С-Ю, наклон В-З, (альбедо видимого цвета R,G,B), время получения].
(x,y,z) представляет положение фрекселя относительно системы координат.
Наклон С-Ю представляет наклон фрекселя относительно оси В-З. Наклон В-З представляет наклон фрекселя относительно оси С-Ю.
Термин (альбедо видимого цвета R,G,B) представляет измеренную отражательную способность фрекселя в красном, зеленом и синем спектре. Один аспект настоящего изобретения заключается в том, что можно получать данные для множества длин волн и использовать эти данные для различных длин волн при идентификации признаков кожи.
Человеческий глаз видит как отражательную способность, так и топологию. В одном варианте настоящего изобретения получают данные как для отражательной способности, так и для топологии.
Этап 2 - Совмещение групп фрекселей
Второй этап заключается в извлечении некоторого смысла из данных, полученных из множества фрекселей.
Эта часть примера аналогична проблеме картографирования земной поверхности со спутника или аэросъемки. В случае аэросъемки большое количество фотографий слегка масштабируют, поворачивают и/или преобразуют, чтобы обеспечить правильное наложение изображений для отображения действительной земной поверхности. Затем можно создать карту из правильно наложенных изображений.
В настоящем примере сложность состоит в том, что данные определяются в несколько различное время, и необходимо компенсировать движения кожи и небольшие погрешности вычисленного положения.
Этот аспект движения аналогичен моделированию в игровом приложении. В игре модель тела может содержать модель скелета, чтобы можно было связать тело со скелетом. Движение можно сначала применить к скелету, а затем можно вычислить положение тела из известного положения скелета и известности соотношения между скелетом и телом. В настоящем изобретении проблема обратная, так как форма тела уже определена и необходимо выполнить коррекцию на движение во время измерения.
а. Нанесение фрекселя на карту
В этом примере желательно связать фрексель или группу фрекселей с положением на карте. Например, фрексель может быть частью лица, а карта является идеализированной картой лица.
В случае лица модель может представлять собой неподвижное, расположенное вертикально лицо без какого-либо выражения.
В одном варианте для определения желаемого количества каждого из множества красителей для нанесения
• создают карту кожи в первый раз и
• анализируют карту для создания плана коррекции.
Затем план коррекции выполняется во второй раз путем выполнения нескольких проходов над кожей устройством, которое содержит сканер и аппликатор красителя. Сканер обеспечивает данные, которые используются для определения положения аппликатора и определения, сколько дополнительного красителя потребуется для данного положения при каждом проходе. План коррекции обеспечивает вычисление общего количества красителя, подлежащего нанесению на каждую маленькую часть кожи. В одном примере часть красителя наносится в каждом из множества проходов над кожей.
Подробное описание варианта - Примеры способа
Для иллюстрации вариантов изобретения далее будут описаны примеры способов улучшения для следующих участков человеческой кожи:
• лицо,
• нога и
• грудь.
Улучшение лица
Нежелательные и желательные характеристики на лице
На фиг.13 представлено человеческое лицо 235 со следующими характеристиками:
• светлое пятно 408,
• веснушка 410 и
• неровность 412, такая как шрам.
На фиг.14 представлена двумерная карта 232 поверхности лица, показанного на фиг.13, полученная в результате процесса сканирования, используемого в настоящем изобретении и описанного выше. Эта двумерная карта 232 поверхности на фиг.14 сохраняет перечисленные выше характеристики, которые могут быть идентифицированы посредством распознавания образов:
• светлое пятно 408,
• веснушка 410 и
• неровность 412, такая как шрам.
Следует отметить, что двумерная карта 232 обычно включает в себя представление глубины, чтобы захватить форму лица.
Для улучшения лица 235, показанного на фиг.13, согласно принципам привлекательности, описанным выше, может быть желательным уменьшить или сделать незаметными такие нежелательные характеристики, как светлое пятно 408 и неровность 412. В то же время может быть желательным сохранить или даже подчеркнуть внешний вид такой характеристики, как веснушка 410, которая может быть характеристикой молодой кожи. В отличие от известных косметических методов, которые имеют тенденцию покрывать косметикой как нежелательные, так и желательные признаки, настоящее изобретение позволяет дифференцировать эти признаки и обрабатывать их соответственно.
Помещение сканированного изображения в полосы пространственной частоты
Как показано этапом 606 на фиг.31 и описано ниже, алгоритм 230 нанесения помещает в одном примере сканированное изображение в полосы пространственной частоты, чтобы позволить идентифицировать характеристики.
На фиг.16А-Е представлены образы двумерного лица 232, изображенного на фиг.14, после того, как данные были помещены в полосы пространственной частоты.
Альбедо
Верхняя полоса на фиг.16 представляет реальное альбедо двумерной карты 232 поверхности. Подъем графика реального альбедо идентифицирует светлое пятно 408. Глубокий резкий спад графика идентифицирует неровность 412, такую как шрам. Неровная часть идентифицирует веснушку 410.
Освещенность (затенение
)
Полосы пространственной частоты также отображают графики реальной освещенности (затенения) двумерной карты 232 поверхности.
Распознавание признаков
На фиг.15 показано, что распознавание образов позволяет также идентифицировать следующие признаки в сканированной двумерной карте 232 поверхности:
• волосы 422,
• бровь 424,
• глаз 426,
• скула 428,
• нос 430,
• рот 432 и
• подбородок 434.
При идентификации этих признаков алгоритм 230 нанесения может определить, следует ли их корректировать. Например, обычно нежелательно осуществлять печать ИОВ 264 на глаз 426. Поэтому алгоритм 230 нанесения может удалить участок, который представляет глаз 426, из анализа для улучшений.
Слежение
Алгоритм 230 нанесения может также использовать распознавание образов для слежения за положением наносящего устройства 246, например, показанного на фиг.3, на участке кожи 302.
Как отмечалось выше, можно альтернативно нанести химические метки на участок кожи во время сканирования, чтобы помочь в создании карты и позволить осуществлять последующее отслеживание карты с участком кожи 302. Например, можно использовать ультрафиолетовые маркеры.
Сравнение признаков с идеализированными признаками
Алгоритм 230 нанесения может сравнивать картографированные физические признаки с идеализированными признаками в библиотеке 274 признаков, показанной на фиг.2, и использовать это сравнение для изменения признаков. Например, алгоритм 230 нанесения может затемнить участок под скулой 428, чтобы она соответствовала идеализированной скуле, которая, желательно, должна быть более выступающей.
Следовательно, алгоритм 230 нанесения может применять к сканированным признакам глобальные руководства, установленные в библиотеке 274 признаков, показанной на фиг.2.
Определение реальной глубины
Реальную глубину обеспечивает сканирование участка кожи 302.
Определение целевой глубины
В одном варианте целевой глубиной могут быть только нижние пространственные частоты реальной глубины. Однако эстетика может диктовать дополнительную рельефность, обеспечиваемую с помощью дополнительного математического или ручного ввода. Целевая глубина охватывает эффект освещенности на воспринимаемой глубине или текстуру и связана с количеством и углом падающего света.
Реализация фильтра нижних частот
В одном варианте для определения целевой глубины в целях осуществления сглаживания можно реализовать фильтр нижних частот с длинами волн от 0,5 до 1,0 дюйма (12,7-25,4 мм).
Определение реальной освещенности
Как реальная, так и целевая глубина преобразуются в угол поверхности как первая производная, или наклон, глубины. Затем угол поверхности преобразуется в освещенность поверхности, как это известно в трехмерном моделировании в таких приложениях, как игры или анимационная графика. Обычно, предполагаемый угол освещения и рассеяния представляет собой средний свет, достигающий человеческой кожи.
Определение целевой освещенности
Целевую отражательную способность можно также просто извлечь алгорифмически как низкочастотную версию реальной отражательной способности. Однако можно добавить дополнительные эстетические атрибуты математически или путем ручного ввода.
Определение реального альбедо
Реальное альбедо определяется сенсором наносящего устройства, как было описано выше.
Определение целевого альбедо
Целевое альбедо определяется принципами коррекции, которые пояснялись выше.
В этом примере выполняются обобщенное сглаживание и конкретная коррекция признаков. Например, светлое пятно будет затемнено, веснушка будет сохранена и, возможно, сделана более четкой, и шрам будет, по меньшей мере, частично, замаскирован общим затемнением кожи и специальным затемнением светлого участка сверху шрама.
Целевое альбедо представляет собой желаемую воспринимаемую отражательную способность после вычисления сглаживания и коррекции признаков.
В других примерах целевое альбедо может также включать в себя художественные стратегии, например, затемнение одной части лица относительно другой.
Применение эстетических целей
В одном варианте человек-наблюдатель может факультативно использовать такие средства, как компьютерный экран, клавиатура и мышь, для дополнительных изменений реальной глубины сканированного участка, чтобы осуществить улучшения эстетического характера.
Улучшенный внешний вид лица
На фиг.17 показан пример улучшения внешнего вида лица 235, отображенного на фиг.13, посредством нанесения ИОВ. Светлое пятно 408 и неровность 412, присутствовавшие на фиг.13, на фиг.17 удалены. Однако веснушка 419 сохранена на фиг.17 как привлекательный признак разнообразия.
Системы с одним проходом и множеством проходов
Один проход
При наличии достаточных вычислительных возможностей наносящему устройству 246 будет достаточно выполнить один проход по участку кожи 302 для сканирования данных и нанесения ИОВ 264.
Пигменты
Следует отметить, что можно также выполнить факультативный проход 1 368 пигментом и факультативный проход 2 370 пигментом, показанные на фиг.21, на участках кожи для их осветления. В таких случаях можно использовать пигмент светлого цвета, например, белый, вместо негативного красителя 372. В других вариантах вместо нанесения светлых пигментов можно использовать отбеливатель или окислитель для осветления кожи. В этом примере темное пятно, такое как прыщик или вена, осветляется путем нанесения пигмента.
Множество проходов
В одном варианте изобретения пользователь перемещает наносящее устройство 246 по участку кожи 302 много раз. Система нанесения при этом непрерывно сканирует, создает новую двумерную карту 233 поверхности после каждого прохода, использует двумерные карты 233 поверхности непрерывно для идентификации рельефа участка кожи 302 и вычисления печатаемых улучшающих изображений 234 с каждым проходом и наносит только часть ИОВ 264, например, 10-20% ИОВ 264 при каждом проходе. Использование множества проходов позволяет системе 200 нанесения выполнить частичное нанесение ИОВ 264, проанализировать результаты этого нанесения и затем выполнить другое частичное нанесение для дополнительных улучшений. Продолжение этих проходов может повысить точность желаемого результата. Нанесение ИОВ 264 за множество проходов также уменьшает возможность образования полос и дает возможность ИОВ 264 высохнуть между нанесениями для повышения эффективности.
На фиг.21 показано, как можно использовать множество проходов для нанесения печатаемого улучшающего изображения 234 (точная цель) на чистую поверхность 366. Для затемнения участков негативным красителем 372, т.е. таким ИОВ, который воспринимается человеческим глазом как затемняющий участок, выполняется проход 1 360 красителем, чтобы нанести некоторое количество негативного красителя 372. Затем выполняется следующий проход 2 362 красителем для нанесения еще некоторого количества негативного красителя 372, затем проход 3 364 красителем для нанесения еще некоторого количества негативного красителя 372. Преимущество нанесения красителя за множество проходов состоит в том, что сглаживаются ошибки сканирования или печати. Более того, ошибки не просто сглаживаются, а исправляются с помощью обратной связи, насколько это может сделать человек, например, корректирующий во втором проходе ошибки, сделанные в первом проходе. Еще одно преимущество состоит в том, что обычно смягчаются эффекты краев и не остается нежелательных резких изменений цвета на коже.
Следует отметить, что факультативный проход 1 368 пигментом и факультативный проход 2 370 пигментом можно также выполнить на участках для их осветления, как пояснялось выше. В таких случаях можно использовать пигмент светлого цвета, например, белый, вместо негативного красителя 372. В других вариантах можно использовать отбеливатель или окислитель для осветления кожи вместо нанесения светлых пигментов.
Перекрытие участков
В некоторых примерах настоящего изобретения желательно сделать множество проходов аппликатора над участком. В общем случае, когда аппликатор пересекает участок в следующем проходе, некоторые фрексели будут видны в первый раз, над другими фрекселями уже был совершен предыдущий первый проход, а над следующими фрекселями уже было совершено два предыдущих прохода, и т.д. Желательно отслеживать, сколько раз был совершен проход на каждым фрекселем, чтобы можно было включить эту информацию в алгоритм управления для нанесения желаемого количества ИОВ.
Может быть желательным скорректировать, например, 50% целевых нанесений ИОВ при первом проходе. В фазе наблюдения второго прохода можно заметить, что это нанесение обеспечило больше или меньше 50% желаемой коррекции. Допустим это 60%, т.е. нескорректированным осталось всего 40%, и теперь дополнительно известно, что эта часть кожи имеет на 6/5 более сильную реакцию на ИОВ. Таким образом, согласно вычислениям потребуется всего 5/6 х 4/5 = 2/3 ИОВ для второго прохода для достижения желаемого эффекта. Допустим, что алгоритм выберет нанесение меньшего количества во втором проходе, тогда при третьем проходе будет сделан окончательный анализ и окончательное вычисление эффективности и последнего нанесения, чтобы произвести точную подгонку к желаемому эффекту посредством обратной связи.
Можно осуществить множество проходов в последовательном порядке сканирования; при этом верхняя сторона зонда видит свежую кожу, средняя сторона обрабатывает промежуточный проход, а нижняя часть обрабатывает полосу кожи для последнего прохода. Более практичная система позволяет осуществлять произвольные движения, подобно движению электрической бритвы; в этом случае программа отслеживает, сколько раз был обработан фрексель кожи. Звуковой или тактильный обратный сигнал может указывать на завершение обработки для каждого фрекселя, подобно тому как электрическая бритва изменяет звук в зависимости от завершения действия при каждом проходе.
Поскольку практически невозможно точно определить край предыдущего наносящего прохода, обычно желательно, чтобы крайние части аппликатора совершали более слабое нанесение ИОВ, чем в середине прохода. Например, если аппликатор перемещается слева направо на этой странице, то верхней и нижней частями печатающей головки будет наноситься меньшее количество ИОВ, чем вычислено, чтобы можно было при следующем проходе напечатать дополнительно ИОВ на этих участках для лучшего перекрытия участков. Также желательно выполнять каждый проход в различных ориентациях относительно кожи, чтобы придать случайный характер колебаниям измерения или нанесения, вызванным волосками, текстурой кожи или тянущими дефектами кожи, и не повторять одни и те же проходы.
Например, если первый проход был сделан слева направо, то второй проход может быть слегка наклонен по часовой стрелке, а третий проход слегка наклонен против часовой стрелки.
Резюме процесса улучшения
На фиг.46 показан общий процесс согласно одному варианту настоящего изобретения для визуального улучшения таких объектов, как участок кожи на лице человека. Фраза "Что видят глаза 380" представляет сканированные данные об участке кожи 302. В терминах оптики эти данные содержат
• альбедо G1, т.е. степень отражательной способности от поверхности участка кожи 302;
• освещенность G3, т.е. степень освещения G3 участка кожи 302, и
• глубину, т.е. расстояние от сканера или другой контрольной точки до измеряемой части кожи,
• "наклон" или ориентацию измеряемой части кожи. Эта ориентация в совокупности с информацией из соседних участков кожи описывает поверхностный профиль кожи.
Фраза "Что вы хотите видеть 382" представляет улучшение, которое сделает более привлекательным то, "что видят глаза 380". Это улучшение, которое может быть вычислено математически и, факультативно, подвергнуто ручным визуальным корректировкам, содержит
• целевое альбедо G2, т.е. более привлекательную степень отражательной способности от поверхности участка кожи 302;
• целевую освещенность G4, т.е. более привлекательную степень освещенности участка кожи 302; и
• целевую глубину G6, т.е. желаемое воспринимаемое расстояние от сканера или другой опорной точки до измеряемой части кожи. Следует отметить, что в одном варианте подлежащая нанесению коррекция представляет собой смесь прозрачных красителей, так что смесь и количество красителя определяется в зависимости от воспринимаемой отражательной способности локального участка кожи, что связано как с реальной отражающей способностью, так и с поверхностным профилем кожи. Следовательно, эта коррекция наносит желаемое ИОВ для компенсации реальной отражающей способности и применяет затенение, чтобы скрыть или улучшить признаки поверхности.
В одном варианте можно выполнять математические вычисления для получения целевого альбедо G2, целевой освещенности G4 и целевой глубины G6 с конкретной эффективностью посредством фильтрации средних частот.
Посредством вычисления того, "что вы хотите видеть 382" согласно принципам привлекательности, приведенным выше, можно создать печатаемое улучшающее изображение 234 для печати на участке кожи 302, чтобы сделать этот участок кожи 302 более привлекательным.
Этапы процесса улучшения
На фиг.33 показаны этапы процесса осуществления методов улучшения согласно одному варианту настоящего изобретения.
• Этап 7100 на фиг.33 - использование распознавания признаков для картографирования физических признаков сканированного участка.
• Этап 7200 на фиг.33 - определение реальной глубины сканированного участка.
• Этап 7300 на фиг.33 - определение целевой глубины сканированного участка.
• Этап 7400 на фиг.33 - определение реальной освещенности сканированного участка.
• Этап 7500 на фиг.33 - определение целевой освещенности сканированного участка.
• Этап 7600 на фиг.33 - определение реального альбедо сканированного участка.
• Этап 7700 на фиг.33 - определение целевого альбедо сканированного участка.
На фиг.34 показаны этапы процесса выполнения этапа 7300 по фиг.33.
• Этап 7310 на фиг.34 - реализация фильтра нижних частот.
• Этап 7320 на фиг.34 - сравнение картографированных физических признаков с идеализированными признаками в библиотеке 274 признаков.
• Этап 7330 на фиг.34 - использование распознавания образов для сохранения желаемых характеристик.
• Этап 7340 на фиг.34 - применение эстетических целей.
На фиг.35 показаны этапы способа осуществления этапа 7500 на фиг.33.
• Этап 7510 на фиг.35 - выполнение деривации фильтра нижних частот.
• Этап 7520 на фиг.35 - применение эстетических целей.
Улучшение внешнего вида ноги
Нежелательные и желательные характеристики двумерной ноги
На фиг.18 представлена иллюстрация ноги 237 со следующими желательными и нежелательными характеристиками:
• целлюлит 414,
• естественные различия цвета 416,
• варикозные вены 418 и
• старческие пятна 420.
Также показаны спектральные полосы для этих характеристик, включая полосу для печатаемого улучшающего изображения коррекции 234, которое может использоваться для печати улучшений на ноге 237. Для упрощения иллюстрации двумерная карта кожи показана как одномерный график, следующий по пунктирной линии через поверхность кожи.
На графике показана реальная глубина по этой линии. Кроме того, определяют целевую глубину. Целевая глубина может быть выражена только низкими пространственными частотами реальной глубины. Однако эстетика часто диктует дополнительную рельефность, как известно в области косметологии.
Реальная и целевая глубина преобразуются в поверхностный угол, как первую производную, или наклон, глубины. Затем поверхностный угол преобразуется в освещенность поверхности, как хорошо известно в трехмерном моделировании в таких приложениях, как игры или анимационная графика. Предполагаемый угол и рассеяние обычно представляют собой средний свет, достигающий кожи.
Печать на коже оказывает незначительное влияние на глубину поверхности. Однако путем печати затенений достигается визуальная иллюзия глубины. Целлюлит в действительности не воспринимается стереоскопически на расстоянии, большем, чем приблизительно шесть дюймов. Человеческий глаз воспринимает целлюлит в основном по затенению.
Примечательно, что загар создает пигментацию противоположно среднему освещению, достигающему кожи, и поэтому он противоположен среднему затенению, делая тем самым загорелое тело человека более гладким и привлекательным на вид. Однако решения с наносимым загаром не обладают этой характеристикой чувствительности к углу кожи относительно света, и поэтому не обеспечивают такой же привлекательности.
Пример ноги также иллюстрирует пигментации и варикозные вены. Целевую отражательную способность можно снова получить алгорифмически как версию нижних частот действительного отражения; однако можно добавить эстетические атрибуты, такие как веснушки, которые можно совместить с существующей пигментацией, исключив при этом старческие пятна. Можно также включить другие избранные признаки, например, затемнение коленной чашечки.
Понятно, что кривые целевой и реальной отражательной способности могут представлять каждый цвет отдельно. Например, варикозные вены могут быть голубыми или красными, а пигментация может быть оранжевой. Следовательно, каждый цвет корректируется независимо с использованием цветных чернил, таких как технологические краски: красная, синяя и желтая.
Воспринимаемый наблюдателем свет от ноги равен "освещенность * отражательная способность (альбедо)". В действительности, - это "реальная освещенность * реальная отражательная способность", однако желательно, чтобы это было "целевая освещенность * целевая отражательная способность". Следовательно, чтобы перейти от реальной к целевой характеристике, на кожу необходимо нанести умножающее (или окрашивающее) изображение, т.е.
где "преобразованный целевой угол" означает целевой угол, преобразованный в стандартное освещение в предположении среднего освещения, а "преобразованный реальный угол" означает реальный угол, преобразованный в стандартное освещение в предположении среднего освещения. Это дает целевую коррекцию, показанную как печатаемое улучшающее изображение 234. Можно вывести отдельную целевую коррекцию для каждого цвета, типично, красного, зеленого и синего для синего, красного и желтого, соответственно.
Проблема состоит в том, что красителями практически можно только затемнить кожу. (В других вариантах можно использовать ограниченные количества отбеливающих красителей, или отбеливателей для избирательного высветления участков). Следовательно, целесообразно сдвинуть целевую краску (пунктирная линия) так, чтобы можно было корректировать больше кожи. Это эквивалентно выбору более низкой целевой отражательной способности для достижения более загорелого внешнего вида.
Некоторые детали, такие как голубые варикозные вены на ноге, могут оставаться за пределами коррекции даже при достаточном сдвиге. Эти детали можно корректировать путем нанесения небольших участков светлого пигмента, вместо печати красителей для придания нужного цвета. Альтернативно, можно оставить нескорректированными крайние точки. Относительная ошибка нескорректированных точек гораздо менее заметна, если прилегающая кожа несколько затемнена.
На фиг.19 показана иллюстрация ноги 238 после улучшения с помощью настоящего изобретения. Следующие нежелательные характеристики, которые были заметны на фиг.18, стали незаметными:
• целлюлит 414,
• варикозные вены 418 и
• старческие пятна 420.
Однако желаемые естественные цветовые различия 416, которые придают объемный вид коленной чашечке, были сохранены.
Улучшение внешнего вида груди
На фиг.20 показан пример изменения восприятия груди 239 из действительной трехмерной поверхности 342 при среднем освещении 340 на эстетическую цель 344 путем определения разности 346. Нанесение ИОВ для аппроксимации этого различия изменяет воспринимаемый внешний вид груди.
Пример сглаживания за один проход
i
На фиг.37 представлен простой пример сглаживания кожи. Участок кожи, например, на руке, разбивается на множество фрекселей на этапе 900. На этапе 910 определяется по меньшей мере один оптический атрибут фрекселей. Этот оптический атрибут представлен как R. Имеется справочная таблица, которая дает количество изменяющего отражательную способность вещества, подлежащего нанесению для каждого диапазона визуальной характеристики. На этапе 930 из этой справочной таблицы определяется количество ИОВ для нанесения. На этапе 940 наносится желаемое количество ИОВ и тем самым изменяется внешний вид данного участка кожи. Этот пример для одного прохода не требует картографирования кожи.
Пример сглаживания за несколько проходов
d
a
i
i
a
i
i
2
2
2
3
3
На фиг.38 представлен пример сглаживания кожи за несколько проходов. На этой фигуре желаемая отражательная способность R достигается посредством нескольких нанесений изменяющего отражательную способность вещества. Реальная исходная отражательная способность определяется на этапе 900 как R, и эта величина дает первое количество ИОВ для нанесения в первом проходе, Q. Нанесение первого количества ИОВ, Q изменяет отражательную способность R на R. При втором проходе R используется для определения по справочной таблице второго количества ИОВ (Q) для нанесения. После нанесения этого второго количества отражательная способность изменяется на R. При третьем проходе R используется для определения третьего количества ИОВ, (Q). Полученная отражательная способность R достигает желаемой отражательной способности. Количество проходов не ограничено тремя, их может быть больше или меньше.
Пример лицевой карты
На фиг.39 представлен пример лицевой карты. В этом примере кожа на лице разделена на множество фрекселей, как и прежде. На этапе 910 измеряется оптический атрибут, как и раньше, за исключением того, что положение фрекселя определяется, уточняется и регистрируется так, чтобы получить данные положения для отдельных фрекселей. Эти данные для отдельных фрекселей включают в себя положение сенсора и один или более оптических атрибутов. Оптические атрибуты можно использовать для определения отражательной способности, положения и ориентации фрекселя на этапе 920. При этом каждый фрексель имеет исходную характеристику, такую как реальная отражательная способность. Фрексель также имеет желаемую конечную характеристику, такую как желаемая отражательная способность и количество ИОВ для нанесения за один или более проходов. Количество ИОВ определяется на этапе 940. Желаемая отражательная способность определяется из стратегии улучшения, такой как сглаживание кожи, фильтрация для удаления среднечастотных характеристик, распознавание признаков, улучшение признаков и общие художественные схемы. Желаемое количество ИОВ определяется из разности между желаемой отражательной способностью и реальной отражательной способностью.
Расположение СИД
На фиг.40А схематически показано расположение сенсора и СИД. В этом примере сенсор расположен вдоль осей четырех СИД, которые обозначены как "север", "юг", "восток" и "запад".
На фиг.40В показано поперечное сечение, показывающее, что СИД обычно направлены в точку на коже под сенсором. Обычно СИД и сенсоры установлены в корпусе, и корпус может иметь отражающие свойства для обеспечения фрекселю большего количества рассеянного или непрямого света в некоторых применениях. В других применениях желательно ориентировать свет прямо на фрексель, чтобы определить наклон фрекселя.
Глубину можно определить по теневой решетке параллакса, проецируемой СИД под разными углами. В другом варианте можно использовать две камеры по стереоскопическому принципу.
Распознавание признаков
На фиг.41 показан простой пример распознавания признаков. Представлена карта фрекселей для конкретного фрекселя "m" и соседних фрекселей. Данные для каждого фрекселя типично включают в себя время, положение, отражательную способность и ориентацию фрекселя. Эту информацию можно представить графически, как показано в части схемы, иллюстрирующей признак отражательной способности. На этапе 910 кожа сканируется для измерения оптического атрибута. На этапе 920 из скана определяется визуальная характеристика, такая как отражательная способность. На этапе 921 создается лицевая карта для обеспечения реальных визуальных характеристик, воспринимаемых зрителем. На этапе 922 данные фрекселя пересматриваются для идентификации локальных признаков и параметров конкретного субъекта. Примером параметров является интервал показаний для этого субъекта, которые можно использовать при нормировании или другой обработке данных. На этапе 924 применяются стратегии улучшения. На этапе 925 создается карта улучшения. Карта улучшения содержит количество ИОВ, подлежащее нанесению на конкретный фрексель для изменения его визуальных характеристик.
На фиг.42 показана карта фрекселей для части лица. На этой фигуре изображены такие характеристики, как прыщик, веснушки, светлое пятно и шрам. Каждая характеристика показана в увеличенном виде с множеством фрекселей на схеме. Эти участки можно представить и обнаружить математически из известных свойств различных признаков кожи, так что распознавание признаков можно выполнять автоматически с помощью математического анализа.
Художественная стратегия
На фиг.43 представлен простой пример художественной стратегии. Когда создается карта фрекселей лица, можно предусмотреть различные стратегии затенения или общие глобальные стратегии внешнего вида. Например, одна стратегия включает в себя выбор белых и темных участков в верхней и нижней части лица, таких как светлые глаза и светлые щеки, или светлые глаза и темные щеки, или темные глаза и светлые щеки, или темные глаза и темные щеки. Каждая из этих общих стратегий затенения придает очень индивидуальный вид конкретному субъекту и может соответствовать либо конкретной лицевой структуре субъекта, либо конкретной деятельности или целям человека. В этом примере выбрана одна из общих стратегий затенения, и она применяется вместе с такими стратегиями фильтрации, как удаление средних частот и улучшение конкретных признаков, как описано выше. Комбинация этих стратегий дает карту желаемого улучшения лица, которая представляет совокупность этих принципов, так что коррекция выполняется комбинированным методом.
Подробное описание вариантов - Системы
Рабочая среда для косметических применений
На фиг.1 показан вариант настоящего изобретения, используемый для нанесения ИОВ на участок кожи 302. Субъект создает систему нанесения 200, содержащую следующие элементы, которые будут более подробно поясняться ниже:
• вычислительная среда 100, например, персональный компьютер, сервер или портативный компьютер;
• сканер 220, который электронным методом сканирует данные об атрибутах участка кожи 302, и
• наносящее средство 240, например, принтер, который можно использовать для нанесения ИОВ 264, таких как краски.
Вычислительная среда 200 дополнительно содержит
• алгоритм 230 нанесения;
• память 250, которая может быть энергонезависимой;
• карту нанесения 232, которая создается с помощью алгоритма 230 нанесения для обеспечения команд для нанесения на кожу 302;
• печатаемое улучшающее изображение 234, которое представляет собой набор команд для нанесения на участок кожи 302.
Слабосвязанные системы
В вариантах изобретения элементы системы 200 нанесения могут содержать отдельные узлы, соединяемые линиями связи 142 и 144, которые могут представлять внутренние соединения. Например, на фиг.1 показан вариант слабосвязанных элементов для осуществления нанесений на участок кожи 302. Сканер 220, принтер 214 и вычислительная среда 100 обмениваются данными через сеть 130 и линии связи 142, 144 и 146. Сетью 130 может служить Интернет, частная локальная сеть (LAN), беспроводная сеть, сеть TCP/IP (протокол управления передачей/протокол Internet) или другая коммуникационная система, и она может содержать множество элементов, таких как шлюзы, маршрутизаторы и коммутаторы. Линии связи 142, 144 и 146 совместимы с технологиями, используемыми в сети 130.
Библиотека 274 признаков может использоваться для хранения характеристик признаков человека, например, глаз, нос и рот, для использования в распознавания образов. Библиотека 274 признаков может использоваться для хранения идеализированного образа человеческих признаков, которые можно использовать, чтобы придать реальным признакам более привлекательный вид. Например, можно использовать идеализированный образ губ человека, чтобы сделать реальные губы более полными на вид, а также более красными. В качестве карты 232 нанесения, показанной на фиг.1, используется двумерная карта 233 поверхности, показанная на фиг.2. Эта двумерная карта поверхности обычно содержит представление глубины, чтобы захватить форму лица.
Кроме того, используются средства совмещения 270, механические или электронные, для отслеживания положения сканера 220 и принтера 241 относительно кожи 302 участка.
Комбинация сканера и принтера, подключенных к компьютеру
На фиг.3 показан вариант, в котором наносящее устройство 264 содержит сканер 220 и струйный принтер 242 для нанесения ИОВ 264 из резервуара 262 на участок кожи 302. Наносящее устройство 246 также осуществляет связь через сеть 130.
Изменяющие отражение вещества
На фиг.4 показано, что в одном варианте ИОВ 264 могут содержать красный 265, желтый 266 и синий 267 ИОВ. В других вариантах ИОВ 264 могут дополнительно содержать черный или коричневый и белый.
Наносящее устройство
Наносящее устройство 246 содержит портативный сканер 220 и портативный струйный принтер 242, показанный на фиг.3. В этом примере устройство имеет средство определения высоты, такое как наконечник или колпачок, для того, чтобы удерживать устройство ровно на высоте 1/8-1/4 дюйма (3,2-6,4мм) от кожи. Точность высоты зонда должна быть в пределах всего нескольких миллиметров. В устройстве используются зеркала или две камеры. Обычно выполняется десять проходов, чтобы охватить 150 квадратных дюймов (1000 кв.см) лица, а время, необходимое для совершения этого процесса, сопоставимо со временем электрического бритья. Устройство имеет длину менее 2 дюймов (500 мм).
Портативный сканер
В одном варианте портативный сканер 220 содержит матрицу, которая слегка касается сканируемой поверхности участка кожи 302. В другом варианте портативный сканер перемещается вблизи сканируемой кожи, не касаясь ее. Во время сканирования вспыхивает белый источник света (СИД) в сенсоре, чтобы создать нормальный свет, по определению "свет сверху", на участке кожи 302. Измерения выполняются, когда СИД включен и выключен, и разность между двумя измерениями вычитается, чтобы определить вклад источника света.
Струйный принтер
В одном варианте струйный принтер 242 представляет собой струйный принтер с разрешением 0,001 дюйма и резервуаром 262 для ИОВ 264. В другом варианте ИОВ 264 представляют собой прозрачные красители, а в следующих вариантах они являются чернилами или другими полезными химикатами. В одном варианте применяются ИОВ, одобренные FDA. Как показано на фиг.4, ИОВ 264 могут содержать вещества для следующих цветов: красный 265, желтый 266 и синий 267. Они могут также содержать дополнительные цвета, такие как черный, коричневый и белый. Эти цвета могут позволить струйному принтеру 242 создать любой цвет на участке человеческой кожи.
Средства совмещения
Как отмечалось выше, используется средство 270 совмещения, механическое или электронное, для отслеживания положения сканера 220 и принтера 241 относительно участка кожи 342. В одном варианте средство совмещения 270 может содержать акселерометры, измеряющие ускорение и наклон, и шарниры, измеряющие поворот объекта в трех измерениях и регулирующие этот поворот; оно может быть также встроено в наносящее устройство 246. Эти устройства способствуют управлению движением и позиционированию и сохраняют правильный угол отражения для наносящего устройства 246.
В другом варианте средство совмещения может локально использовать глобальную систему навигации и определения положения (GPS) через высокочастотное излучение.
В еще одном варианте средство совмещения может содержать набор маленьких штифтов с плоским концом, которые слегка прижимают к поверхности кожи, чтобы оставить отпечаток. Например, штифты можно прижимать к лицу, чтобы получить маску лица. Движение этих штифтов в рамке можно отслеживать механически для получения трехмерных координат.
Портативное наносящее устройство
Как показано на фиг.5, другим вариантом настоящего изобретения является портативное наносящее устройство 260, содержащее множество элементов для нанесения материала на кожу, для которого не требуется внешняя сеть. В варианте портативного устройства 260 используется струйный принтер 242 для нанесения чернил 248 на участок кожи 302.
Портативное наносящее устройство с изогнутой поверхностью
Один аспект настоящего изобретения заключается в получении и манипулировании видеоданными человеческой кожи. В одном варианте на первом этапе создается карта части тела, и эта карта используется для создания конкретного плана избирательного нанесения красителей в будущем. В одном варианте изобретения используется портативное сканирующее устройство для получения данных для создания карты, и оно используется в совокупности с портативным печатающим устройством для избирательного нанесения красителей на область кожи. На фиг.30 показан вариант настоящего изобретения, который может применяться для нанесения материала на кожу с использованием обмена данными по сети и портативное печатающее устройство с изогнутой поверхностью.
Маска или шлем
Изогнутая поверхность может содержать, например, маску или шлем, в который можно поместить тело человека, и наносящее устройство (сканер/принтер), которое окружает лицо. Использование такой изогнутой поверхности требует распознавания признаков с помощью искусственного интеллекта и картографирования, чтобы наносящее устройство могло вычислить свое положение на лице и расстояние от кожи.
Одно преимущество устройства с изогнутой поверхностью заключается в том, что оно не требует специальных действий или тренировки пользователя. Другое преимущество состоит в том, что устройство нанесения остается над кожей и не касается влажных ИОВ.
Кабина
В другом варианте изобретения используется кабина или рабочая станция для сканирования такой области кожи, как лицо, или всего тела в целом.
На фиг.27 показан вариант наносящего устройства 246, содержащего кабину. В этом случае, как показано на фиг.36, участок кожи 302 представляет полностью человека, который входит в устройство 246 через дверь 282. Человек может раздеться, войти в кабину, как это обычно делается в солярии, лечь или встать для нанесения ИОВ. Сканер/аппликатор 284, содержащий сканер 220, струйный принтер 242 с резервуаром 262 и ИОВ 264, и средство совмещения 270 будут перемещаться по телу человека для сбора данных, анализировать эти данные и выполнять улучшения путем нанесения ИОВ.
В другом варианте кабина может содержать цилиндр из двух частей, который закрывает человека полностью или только его часть, например, лицо.
Блоттер
На фиг.29 показан вариант с наносящим устройством 246, содержащим блоттер. Блоттер содержит колпачок 280 для сохранения приблизительного расстояния от участка кожи 302, как пояснялось выше. Вместо движения блоттерного наносящего устройства 246 в один проход или множество проходов над всей областью кожи 302, пользователь помещает блоттерное наносящее устройство 246 над маленьким участком кожи и удерживает его там в течение краткого времени для выполнения сканирования, анализа, нанесения ИОВ на этот небольшой участок, а затем перемещает блоттер 246 к следующему небольшому участку.
В блоттерном наносящем устройстве 246 механическое средство будет перемещать принтер 242 над участком кожи 302 для нанесения ИОВ 264. Например, на фиг.44 показан перевернутый вид наносящего устройства 246, содержащего блоттер. В одном варианте блоттерное наносящее устройство 246 содержит четыре СИД 290, две камеры 292 и вращающийся струйный принтер 294, который перемещается относительно центральной оси на наносящем устройстве 246, подобно стрелке часов. Вращающийся струйный принтер 294 печатает ИОВ по всей площади блоттерного наносящего устройства 246, кроме участка центральной оси, печать на котором может осуществляться после перемещения блоттера на перекрывающий участок для второй печати.
Источники света
На фиг.40А-В показаны примерные расположения СИД и сенсоров для получения данных отражательной способности и ориентации кожи.
В одном варианте используется набор из четырех источников света, расположенных по углам ромба, а сенсор расположен в центре ромба. Такая конфигурация упрощает математический анализ для вычисления профиля поверхности.
В одном варианте полезно использовать среднее освещение. Для этого можно использовать множество рассеянных или ортогональных источников света в конфигурации, которая может включать в себя зеркала. Источники света могут осуществлять многократные вспышки, как стробирующие лампы, чтобы можно было получить сотни изображений с маленького участка и усреднить их для эффективности.
Процесс применения системы нанесения для косметических целей
На фиг.6 показан способ применения системы 200 нанесения в одном варианте. Этот процесс содержит следующие этапы верхнего уровня, которые будут подробно описаны ниже:
• Этап 1000 на фиг.6 - настройка системы 200 нанесения на основании сканирования участка кожи 302 для определения атрибутов и нанесения ИОВ 264 на этот участок кожи 302 в соответствии с определенными атрибутами или противоположно им.
• Этап 2000 на фиг.6 - сканирование участка кожи 302.
• Этап 3000 на фиг.6 - анализ сканированных данных алгоритмом 230 нанесения.
• Этап 4000 на фиг.6 - создание печатаемого улучшающего изображения 234 алгоритмом 230 нанесения.
• Этап 5000 на фиг.6 - использование печатаемого улучшающего изображения 234 для нанесения ИОВ 264 на участок кожи 302.
• Этап 5002 на фиг.6 - факультативное повторение этапов 2000-5000.
Настройка системы нанесения
На Фиг.7 показан один вариант процесса для этапа 1000, настройки системы 200 нанесения, показанного на фиг.6. Этот процесс содержит следующие этапы, которые будут поясняться ниже:
• Этап 1010 на фиг.7 - обеспечение алгоритма 230 нанесения.
• Этап 1020 на фиг.7 - обеспечение алгоритма 230 нанесения в вычислительной среде 100.
• Этап 1030 на фиг.7 - обеспечение памяти 250 в вычислительной среде.
• Этап 1040 на фиг.7 - интеграция средства 220 сканирования участка кожи 302.
• Этап 1050 на фиг.7 - интеграция средства 240 нанесения ИОВ 264.
Обеспечение алгоритма нанесения
Один или более программистов создают алгоритм 230 нанесения, который в одном варианте управляет элементами и процессами настоящего изобретения, как проиллюстрировано на фиг.6 и описано выше. После создания алгоритма 230 нанесения его можно использовать по меньшей мере в одной вычислительной среде 100, как показано на фиг.1, и можно интегрировать с другими элементами системы 200 нанесения. Например, в одном варианте алгоритм 230 нанесения можно загрузить в вычислительную среду 100, содержащую сервер. Вычислительная среда 100 может содержать энергонезависимую память 250, способную хранить такие данные, как сканированные данные из сканера 220.
В различных вариантах алгоритм нанесения может включать в себя стратегии по умолчанию, которые могут быть основаны на распознавании признаков, справочной схеме, построенной на основе признаков, или общих художественных целях.
Как показано на фиг.8, в одном варианте общие функции, выполняемые алгоритмом 230 нанесения, включают в себя:
• координацию картографирования кожи на пиксельном уровне путем сканирования;
• обеспечение распознавания признаков или прием ручного выбора стратегий улучшения изображения;
• создание печатаемого улучшающего изображения 234 и
• координацию нанесения веществ на пиксельном уровне для достижения определенных улучшений.
Координация картографирования кожи на пиксельном уровне путем сканирования
Основной функцией алгоритма 230 нанесения является анализ сканированных данных об участке первого вида материала 300 и создания трехмерной карты 232 нанесения атрибутов этого участка 300, для которого будет полезным нанесение второго вида материала 200. Ключевая часть этой функции заключается в том, что алгоритм 230 нанесения определяет в каждой сканируемой точке, должно ли нанесение второго вида материала соответствовать атрибутам этого участка первого вида материала или быть противоположным этим атрибутам. Это решение основано на командах алгоритма относительно того, что будет полезным и выгодным для данного участка первого вида материала 300.
На фиг.31 показаны этапы координации сканирования:
• Этап 602 на фиг.31 - инициирование сканирования сканером 220.
Когда устройство 246 нанесения включено и перемещается по участку кожи 302, сканер 220 начинает сканирование.
• Этап 604 на фиг.31 - отправка сканированных данных в вычислительную среду 100.
Наносящее устройство 246 передает свои сканированные данные через линию связи 144, сеть 130 и линию связи 142 в вычислительную среду 100.
• Этап 606 на фиг.31 - сохранение сканированных данных в памяти 250.
• Этап 608 на фиг.31 - помещение сканированных данных в полосы пространственной частоты.
Создание печатаемого улучшающего изображения
Целью косметического варианта согласно настоящему изобретению является осознание и использование характеристик зрительной системы человека, чтобы наблюдатель воспринимал человека более молодым, чем он есть на самом деле. Это можно считать некоторой формой маскировки, выполняемой на пиксельном уровне. Важно отметить, что методы достижения этой цели согласно настоящему изобретению не стирают все детали обрабатываемого участка, а сохраняют важные желательные детали, которые придают участку кожи естественный вид. Для достижения этой цели в настоящем изобретении используют сложные методы, которые поясняются ниже, для создания печатаемого улучшающего изображения 234 для выполнения соответствующих нанесений ИОВ 264.
На фиг.9 показан один вариант процесса создания печатаемого улучшающего изображения 234.
Этап 6051 на фиг.9 - преобразование трехмерного скана в двумерную карту 233 поверхности в компьютерной модели.
На фиг.10 показан пример, как можно преобразовать трехмерное лицо человека 235 в двумерную карту поверхности этого лица 233 с помощью известных методов, применяемых в компьютерном моделировании и игровых приложениях. В этом двумерном картографировании все маленькие поверхности являются плоскими, что создает бритвенную модель для "основы".
Этап 6052 на фиг.9 - использование распознавания образов для идентификации заданных признаков 310 двумерной карты 233 поверхности. Например, можно использовать распознавание образов для идентификации глаз.
Этап 6054 на фиг.9 - использование идентифицированных признаков 310 для дополнительной идентификации частей кожи, не подлежащих улучшению 320.
Например, может быть желательным указать, что глаза не подлежат улучшению, потенциально раздражающими ИОВ.
Этап 6056 на фиг.9 - исключение из вычислений тех частей, которые не подлежат улучшению. Например, можно исключить из вычислений глаза.
Этап 6058 на фиг.9 - использование методов 600 улучшения на корректируемых признаках 330 для достижения эстетической цели.
Методы улучшения согласно настоящему изобретению будут подробно поясняться ниже.
Координация нанесения изменяющих отражательную способность веществ на пиксельном уровне для достижения заданных улучшений
Как показано на фиг.32, координацию нанесения ИОВ 264 на пиксельном уровне для достижения заданных улучшений можно реализовать следующими этапами:
Этап 6060 на фиг.32 - отправка печатаемого улучшающего изображения 234 в наносящее устройство 246.
Этап 6070 на фиг.32 - использование струйного принтера 242 для нанесения ИОВ 264 для печати печатаемого улучшающего изображения 234.
Исполнение варианта изобретения
Исполнение настоящего изобретения можно проиллюстрировать со ссылкой на наносящее устройство 246 и вычислительную среду 100, показанные на фиг.3.
Сканирование
Пользователь перемещает наносящее устройство 246 по участку кожи 302, чтобы сканер мог записать данные. Например, участком кожи 302 может быть лицо пользователя. Сканер 220 посылает сканированные данные по сети 130 в вычислительную среду 100, где эти данные сохраняются в памяти 250.
В одном варианте пользователю может быть предложено использовать постукивающее или промокательное движение зонда вместо того, чтобы делать ровные проходы над лицом, как электробритвой. Такое движение уменьшает размазывание при нанесении ИОВ.
В одном варианте пользователю может быть предложено принять нейтральное неподвижное положение для создания нейтральной модели. Например, при использовании на лице пользователю может быть предложено сохранять неподвижность, закрыть глаза и сохранять лицо невыразительным. Для использования на всем теле пользователю может быть предложено стоять неподвижно в указанном положении в кабине.
Анализ сканированных данных
Алгоритм 230 нанесения помещает сохраненные 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.
Алгоритм нанесения 230 использует свой анализ для создания двумерной карты 233 поверхности участка кожи 302, которая сохраняется в памяти 250 для потенциального использования в будущем.
Создание печатаемого улучшающего изображения
Алгоритм 230 нанесения также создает печатаемое улучшающее изображение на основании двумерной карты 233 поверхности.
Следует отметить, что альтернативно печатаемое улучшающее изображение 234 может создать вручную оператор, который отображает карту на экране компьютера и использует органы управления для внесения желаемых корректировок.
Печать улучшения
Алгоритм 230 нанесения посылает печатаемое улучшающее изображение 234 через сеть 130 в наносящее устройство 246, которое запускает струйный принтер 242 для нанесения ИОВ 264 из резервуара 262 на участок кожи 302. Струйный принтер 242 наносит различные количества и смеси ИОВ 264, чтобы получить желаемые результаты на различных частях участка кожи 302 на пиксельном уровне, делая нанесение очень точным.
Один или несколько проходов
Как пояснялось выше, при достаточных вычислительных возможностях наносящему устройству 246 потребуется всего один проход над участком кожи 302, чтобы сканировать данные и нанести ИОВ 264.
В противном случае пользователь перемещает наносящее устройство 246 над участком кожи 302 много раз. При этом система нанесения осуществляет непрерывное сканирование, создает двумерную карту 233 поверхности, непрерывно использует двумерную карту 233 поверхности для идентификации рельефа участка кожи 302 и использует печатаемое улучшающее изображение 234 для нанесения приблизительно 10% ИОВ 264 при каждом проходе.
В одном примере используется портативный принтер для нанесения красителя, когда устройство делает касательные или промокательные движения по лицу. Один или более сканеров в устройстве получают видеоданные, как было описано выше в примере картографирования. Эти данные используются для определения положения сканера, чтобы точно совместить принтер с кожей. План коррекции или, в случае множества проходов, часть плана коррекции наносится на кожу по мере того, как принтер движется над нею.
Современные струйные принтеры обычно имеют желаемое рабочее расстояние около 1/8 дюйма (3,2мм) между печатающей головкой и печатаемой поверхностью. В одном примере это расстояние печати поддерживается вручную путем легкого контакта с кожей при движении устройства. В другом варианте предусмотрено шлемообразное направляющее средство, позволяющее направлять сканер и принтер по заданному пути над кожей.
В различных вариантах компоненты сканирования и печати можно реализовать в ручных, стационарных системах или системах с кабиной.
Пример ручной работы
В ручной системе устройство может иметь размер электрической бритвы или косметической пуховки, чтобы ими можно было делать промокательные движения или перемещать их по коже. Это устройство можно использовать в режиме одного прохода для обеспечения общего выравнивания внешнего вида кожи или в режиме множества проходов, когда используется несколько проходов над каждым участком кожи для обеспечения относительно небольшой коррекции при каждом проходе. Эта система может включать в себя средства обратной связи, например, тональный сигнал, указывающий на завершение операции.
Пример ручного сканера, который касается кожи
На фиг.26 показан ручной сканер. В этом примере корпус сканера касается кожи, так что наносящее устройство, такое как печатающая головка, удерживается приблизительно на известном расстоянии и в известной ориентации относительно кожи.
Пример шлемообразного направляющего средства для лицевого моделирования и печати
Шлемообразный режим работы является примером закрепляемой системы, в которой сканирующее и наносящее устройство осуществляет движение по заданным ограниченным траекториям. Закрепляемая система может содержать координатные контрольные точки, направляющие полоски и подвижный зонд.
Пример нанесения - Лицевой макияж
Например, пользователь может перемещать наносящее устройство 246 над своим лицом для нанесения ИОВ 264 как формы макияжа для повышения привлекательности лица. Эти ИОВ могут содержать прозрачные красители или чернила, или пигменты, выравнивающие тон кожи с сохранением желаемых деталей, например, родинок, добавляющие красный цвет щекам и скрывающие недостатки и шрамы на коже, что существенно повышает привлекательность кожи для человеческого глаза. Обычно в одном варианте пользователь держит глаза и рот закрытыми, чтобы в них не попали ИОВ 264. В другом варианте система может использовать идентификацию признаков для распознавания таких чувствительных участков, как глаза, и исключения нанесения ИОВ 264 на эти участки.
Мелкие исправления макияжа
После сохранения двумерной карты 233 поверхности и печатаемого улучшающего изображения 234 для лица их можно использовать многократно для быстрого нанесения ИОВ 264 на лицо с помощью наносящего устройства 246, например, для быстрого ежедневного исправления макияжа.
Следует отметить, что печатаемое улучшающее изображение 234 может как соответствовать атрибутам участков лица, так и быть противоположным этим атрибутам. Например, светлый участок кожи можно оставить относительно светлым или его можно затемнить, в зависимости от желаемого эффекта, вычисленного алгоритмом 230 нанесения.
Примеры применения настоящего изобретения
• Лицевой макияж.
Можно добавлять ингредиенты лосьона для загара, например, фотозащитное косметическое средство SPS 15 sun block. Например, мать может обрызгать им своего ребенка раз в месяц как в косметических целях, так и для защиты от солнечных лучей.
• Губная помада
• Подводка для глаз
• Макияж и придание формы бровям
• Загар
• Лак для ногтей
• Имитация нейлоновых чулок
• Татуировки и специальные рисунки - перманентные и временные
• Лицевые маски, например, для праздника Хеллоуин
• Роспись на теле
• Высветление волос
• Маскировка
Например, для маскировки атрибутов участка кожи высветляют участки в нижней части этого участка и затемняют участки в верхней части, так как это изменяет естественный и поэтому ожидаемый образ с освещением сверху.
- Косметика при серьезных травмах
Например, можно наносить косметические средства для имитации бровей у больных раком, которые лишились волос на лице в результате химиотерапии или облучения.
Подробное описание варианта - Загар
В этом варианте предложено устройство для создания искусственного загара, которое обеспечивает лучший внешний вид по сравнению с известными устройствами.
Преимущества и недостатки методов создания загара
Естественный загар в результате воздействия на кожу солнечного света и света в соляриях является популярным методом, который используют люди для повышения своей привлекательности. Естественный загар обычно выравнивает внешний вид кожи, что придает ей более молодой вид. Например, обычно в процессе старения на коже людей появляются такие непривлекательные особенности, как старческие пятна, бугорки, морщины и оспины. Человеческий глаз воспринимает эти дефекты, потому что они создают контрасты света и тени на участках кожи и делают кожу более неровной и менее гладкой на вид. Старческое пятно обычно темнее, чем участки вокруг него. Бугорок часто отбрасывает тень под собою в условиях естественного освещения, когда солнце светит на человека сверху. Морщина выглядит как углубление на коже, поэтому она меньше открыта свету и выглядит темнее, чем поверхности вокруг нее. Оспины также более темные.
Естественный загар сглаживает вид таких дефектов за счет уменьшения контраста света и тени на поверхности кожи. Когда на имеющееся старческое пятно воздействуют солнечные лучи, его обычно защищает меланин, ограничивая степень его потемнения, в отличие от окружающей кожи, которая не защищена таким же уровнем меланина и поэтому темнеет в большей степени. При этом уменьшается контраст между старческим пятном и окружающей кожей. Аналогичным образом выступающий участок, такой как бугорок, получает больше солнечного света на верхней стороне и поэтому она больше темнеет под действием солнца, чем затененная область под ним. Этот эффект противодействует рельефному виду, создаваемому затенением. Участки вокруг морщин и оспин темнеют сильнее, чем затененные участки внутри них. Поэтому более темная центральная линия морщины становится относительно светлее, тем самым маскируя морщину. Однако хотя сглаживающий эффект естественного загара состоит в уменьшении контраста, а не в затемнении кожи как таковой, во многих обстоятельствах, например, летом на пляже, загар стал культурной нормой красоты.
Хотя солнечный или искусственный загар может определенно сделать кожу более гладкой и привлекательной на вид, он имеет значительные недостатки. Погода не всегда бывает теплая и солнечная, а услуги соляриев надо оплачивать. И что хуже всего, повышенное воздействие на кожу ультрафиолетового излучения может, к сожалению, принести существенный ущерб коже, например, стать причиной возникновения рака кожи.
По этой причине были разработаны такие продукты, как кремы и лосьоны для загара, имитирующие привлекательные эффекты загара путем затемнения вида кожи, не подвергая кожу воздействию повышенного излучения. Однако эти продукты обычно не так успешны в создании иллюзии гладкой кожи по той простой причине, что они обычно затемняют полностью все участки, на которые их наносят, в одинаковой степени, сохраняя контрасты света и тени, что делает кожу менее привлекательной. Например, затемняется как старческое пятно, так и участок кожи вокруг него также, так что пятно остается более темным, чем окружающий участок. Аналогичным образом затемняются верхняя и нижняя части бугорка, так что при нормальном освещении сверху нижняя часть так и останется темнее, чем верхняя. Кроме того, эти продукты наносятся вручную и они дорогие, а методы их нанесения не обладают достаточной точностью, чтобы их можно было наносить для конкретного улучшения на пиксельном уровне, что ограничивает их эффективность.
Автоматическое сканирование, анализ и нанесение на пиксельном уровне для имитации загара
В настоящем изобретении для имитации естественного загара реализуются улучшения, нацеленные на заданные интервалы сканированных пространственных частот во фрекселе. Это позволяет изменять конфигурации некоторых пространственных частот, сохраняя при этом конфигурации в других частотах, путем нанесения ИОВ одного цвета, такого как коричневый или цвет меланина, для повышения привлекательности. Например, можно нанести ИОВ для уменьшения контраста между участками света и тени путем затемнения избранных участков кожи, сохраняя при этом участки теплого цвета, выглядящие молодыми веснушки и украшающие родинки. Обычно ИОВ наносят противоположно данным, полученных сканированием, для затемнения избранных светлых участков. Сканированные данные анализируются для идентификации отражательной способности и топографии, которые полезны для точного определения, какие фрексели следует затемнить. Можно определить поверхностные углы признаков на коже, как это делается в игровых приложениях, для идентификации затенения текстур поверхности.
Для достижения привлекательного сглаживающего эффекта в настоящем изобретении нет необходимости затемнять кожу настолько, насколько это требуется при естественном загаре. Это обусловлено тем, что изобретение позволяет выполнять очень специфические улучшения на пиксельном уровне. Например, оно позволяет отличить более темное старческое пятно от более светлого участка кожи, специально затемнить только более светлый участок и затемнить более светлый участок только до самой малой степени, полезной для улучшения внешнего вида.
Маскировка бугорка с помощью имитации загара
Настоящее изобретение позволяет идентифицировать очень маленький участок 400 с изменениями текстуры поверхности, показанными на фиг.12, представляющий, например, маленький бугорок. Можно нанести чернила или краситель на визуально более светлую часть 404 бугорка 400, вероятно, потому, что она получает больше света за счет угла поверхности относительно источника света и не затемняет визуально затененную, более темную часть 406 под бугорком. Это уменьшит контраст света и тени, связанный с размерностью бугорка, придавая коже более гладкой вид.
Улучшение всей кожи путем имитации загара
Путем аналогичного выполнения конкретных улучшений на пиксельном уровне, возможно, для сотен тысяч бугорков и других небольших неровностей на коже, можно существенно улучшить общее визуальное восприятие гладкости кожи. Например, можно затемнить более светлые участки вокруг морщин, но не трогать углубленные участки внутри морщин, которые обычно затенены и уже выглядят темными, и тем самым замаскировать морщины.
В результате, кожа будет выглядеть темнее в целом, как при естественном загаре, и привлекательно более гладкой, однако желаемые признаки, такие как веснушки и цвет на щеках, можно не трогать и сохранить их, в отличие от применения более темной основы.
Улучшения посредством имитации загара с применением одного цвета
Имитация загара согласно настоящему изобретению обеспечивает косметические улучшения за счет использования чернил, или красителя, или затемняющего вещества, вызывающего химические изменения, например, соединений, используемых для имитации загара, с помощью одного цвета, а не нескольких цветов, таких как синий, красный, желтый.
Так как человеческий глаз имеет меньшее разрешение для цвета, чем для освещенности, улучшения, которые влияют только на освещенность, могут существенно улучшить воспринимаемые единообразие и привлекательность, даже когда они используются для маскировки цветовых дефектов, таких как акне или варикозные вены.
Имитация загара для улучшения больших площадей
Методы настоящего изобретения могут применяться не только для очень маленьких признаков, таких как бугорок 400, показанный на фиг.12, но и для очень больших участков кожи. Например, их можно использовать для имитации выпуклых мышц, более выступающей груди или скул, путем затемнения нижних частей этих признаков и осветления верхней части.
Подробное описание варианта - Ручной аппликатор для пятен
На фиг.47А показан вид сбоку одного варианта ручного устройства для пятен на коже, таких как старческие пятна, небольшие шрамы и варикозные вены. На фиг.47В показан вид спереди устройства по фиг.47А, а на фиг.47С - вид сверху поперечного сечения по линии А-А' на фиг.47В.
Аппликатор 550 для пятен содержит корпус 553, который имеет верхнюю часть-держатель и нижнюю часть для нанесения на кожу. В этом примере устройство имеет ширину 1,5-2,0 дюйма (38-50 мм) и высоту около 4-5 дюймов (100-127 мм). Отверстие в нижней части 554 корпуса составляет около 0,5-0,75 кв.дюйма (12,7-19,2 кв.мм).
Используется по меньшей мере один источник света. В этом примере четыре источника света 551 расположены вблизи четырех углов квадратной трубки. Источниками света обычно являются СИД белого света или комбинация СИД, таких как красный, зеленый и синий, для создания белого света, но эти источники могут также иметь различные длины волн, чтобы обеспечить дополнительные данные для распознавания пятен. В некоторых случаях можно использовать один источник света. Преимущества, обеспечиваемые использованием источников света с различными длинами волн, включают в себя более высокую чувствительность, более высокую цветовую точность и более высокое разрешение. Однако в вариантах с кабиной и подвижным ручным устройством, описанных выше, эти преимущества аннулируются из-за практических проблем и времени, необходимого для последовательного обеспечения четырех различных условий освещения для каждого набора фрекселей. Большинство камер позволяет получать хорошие цветные изображения с белым источником света.
Однако в настоящем изобретении камера не перемещается, что упрощает получение изображения для каждого источника света нескольких цветов и белого света, образующегося, когда включены все источники света. Поэтому некоторые варианты этого аппликатора содержат источники света с различными длинами волн, тем самым обеспечивая лучший белый свет и дополнительные видеоданные на множестве длин волн, а также поддерживая более сложное распознавание признаков.
Обычно источник или источники света в этом и других вариантах могут иметь различные длины волн, включая свет видимого, инфракрасного и ультрафиолетового спектра. Инфракрасные длины волн обеспечивают лучшее проникновение в кожу для поддержки распознавания признаков.
Нижняя часть трубки предпочтительно имеет отражающую поверхность, например, из полированного алюминия или стали, поэтому источники света отражаются от стенок корпуса и создают равномерное освещение участка кожи. Эти отражающие поверхности аналогичны оптическому волокну. Камера 552 захватывает изображения освещаемого участка, как будет описано ниже. Печатающая головка 560 перемещается по отверстию, печатая желаемую коррекцию на участке и, в частности, на пятне. Другие элементы в корпусе включают в себя печатную плату 562 и электронные схемы, по меньшей мере один картридж 564 с ИОВ и аккумулятор 566. Термин "ИОВ" в данном контексте используется в общем смысле, и картридж или картриджи могут содержать пигменты или другие вещества.
В работе на этапе 7900 устройство помещают над участком кожи, имеющим пятно, которое пользователь желает замаскировать. Устройство удерживают на месте в течение заранее определенного периода времени или до тех пор, пока оно не выдаст сигнал завершения, например, световую или звуковую индикацию состояния. Затем пользователь нажимает на переключатель на корпусе (не показан), и устройство выполняет следующие обычные операции.
В ответ на нажатие пользователем переключателя на корпусе на этапе 7910 выполняются следующие этапы.
На первом этапе 7920 камера захватывает первое изображение обрабатываемого участка кожи при окружающем освещении через нижнее отверстие. Даже когда устройство прижимается к коже, некоторая часть света проходит через кожу и частично освещает участок.
На этапе 7930 включаются источники света.
На этапе 7940 камера захватывает второе изображение при включенных источниках света.
На этапе 7950 устройство осуществляет анализ изображения, который может включать в себя следующие этапы: вычитание первого изображения из второго изображения на этапе 7952; идентификацию пятна на этапе 7954 и определение желаемой измененной отражательной способности пятна и соседней кожи на этапе 7956.
На этапе 7960 определяют желаемое количество ИОВ, которое следует напечатать на пятне для достижения желаемого изменения. В этом варианте обычно используется непрозрачное и белое ИОВ для маскировки маленьких пятен. Это вещество может быть подобно классической основе для макияжа, но обычно оно светлее или белее, чем основа. В одном примере ИОВ чисто белое или белое на одной длине волны, например, светло-розовое. ИОВ предпочтительно светлее, чем кожа, чтобы можно было использовать маленькие количества над пятном для обеспечения соответствия с окружающей кожей.
На этапе 7970 печатают корректировку за один или более проходов печатающей головки. Один пример метода печати включает в себя печать части желаемой корректировки в первом проходе на этапе 7972; получение изображения участка кожи после печати первой части на этапе 7974; анализ изображения на этапе 7976, коррекцию величины для печати во втором проходе согласно анализу изображения на этапе 7978, и печать по меньшей мере части оставшихся величин корректировки во втором проходе на этапе 7979. При желании можно выполнить дополнительные проходы. Под "проходом" в данном примере подразумевается перемещение печатающей головки над участком кожи. Все другие компоненты и корпус остаются неподвижными. Второй проход обеспечивает возможность сравнения спрогнозированной корректировки с действительной корректировкой и компенсации различия. Например, если напечатано меньше корректировки, чем желательно, то устройство может напечатать больше, чем оставшаяся величина корректировки, во втором проходе, а если напечатано больше корректировки, чем желательно, то устройство может напечатать меньше, чем оставшаяся вычисленная величина во втором проходе.
Подробное описание варианта - Аппликатор для конкретной области кожи
В этом варианте предложено устройство для печати на конкретном участке кожи, таком как губы или вокруг глаз. Можно предусмотреть устройство в виде кабины, но предпочтительно - это портативное, например, ручное устройство. Устройство может содержать портативную опору, такую как опора для подбородка, чтобы обеспечить неподвижность и совмещение.
В примерном варианте для губ и окружающих участков кожи можно использовать устройство, подобное ручному аппликатору для пятен, как в описанном выше варианте. Это устройство обычно имеет несколько отличий от аппликатора для пятен. В данном примере устройство гораздо больше, чем аппликатор для пятен, и отверстие может иметь форму эллипса, более подходящую для этого участка кожи. Так как этот участок кожи может иметь существенную кривизну, печатающая головка обычно имеет возможность работы по оси z для перемещения ближе к коже и дальше от кожи, по мере того как головка движется над данной областью.
Множество источников света обеспечивают, как описано в предыдущем варианте, "теневой" анализ ориентации фрекселей на малых участках. Так как область губ имеет признаки более крупной формы, а также локальные признаки, теневой анализ желательно дополнить стереоскопическими методами. Например, использование двух камер позволяет сравнивать изображения, чтобы реализовать стереоскопический анализ данной области, а также локальный теневой анализ. Эти два подхода являются взаимодополняющими.
В этом примере устройство помещают над губами или, в случае устройства с кабиной, губы помещают в кабину. Изображения получают с помощью двух камер с множеством источников света при различных условиях освещения. Видеоданные из одной или обеих камер можно использовать для определения ориентации фрекселей, как было описано выше. Видеоданные из двух камер можно также использовать для стереоскопического анализа.
Этот анализ используется для создания плана коррекции. План коррекции исполняется посредством перемещения печатающей головки над участком для нанесения одного или более ИОВ, предпочтительно во множестве проходов. В этом примере печатающая головка имеет регулировку по оси z, так что ее можно при необходимости приближать к губам или удалять.
Альтернативные варианты
Для поверхностей, отличных от кожи
Настоящее изобретение можно использовать для нанесения веществ на поверхности, отличные от кожи, например, на
• пищевые продукты, такие как пирожные, торты, другие десерты, овощи, фрукты, мясные и рыбные продукты, для улучшения их внешнего вида или повышения питательной ценности;
• растения, включая листья и цветы, для улучшения их внешнего вида;
• одежду, мебель, стены и полы для улучшения их внешнего вида и
• любую поглощающую поверхность.
Другие аппаратные и программные средства
Специалистам будет понятно, что в различных вариантах настоящего изобретения можно использовать широкий спектр возможных аппаратных и программных средств. Например, связь между Интернет-провайдером и компьютерами клиента можно осуществлять через любое количество линий связи, включая проводные, беспроводные, инфракрасные и высокочастотные, а также через другие коммуникационные сети, кроме упомянутых, включая те, которые еще будут созданы в будущем.
Термин "компьютер" в данном контексте также используется в самом широком смысле, включая персональные компьютеры, ноутбуки, телефоны с вычислительными возможностями, персональные цифровые помощники и серверы; понятно, что они могут включать в себя несколько серверов с разделением функций памяти и программного обеспечения между ними. Для передачи сообщений между клиентскими приложениями и Web-сервисами можно использовать широкий спектр операционных систем, совместимых сервисов электронной почты, Web-броузеров и других коммуникационных систем.