2024年5月2日发(作者：)

人体面部皮肤检测分析系统设计

卢宏煜;王小艺;张慧妍;陈天华;李爽;刘畅

【摘 要】A detection and analysis system of human facial skin is designed

to realize comprehensive evaluation of facial skin quality,including six

indicators of roughness,texture,glossiness,moisture,elasticity and color,on

the basis of utilizing high-definition skin camera to get the image of facial

skin and combining the technologies of image processing and intelligent

information system applies the mixed programming

technology of C# and Matlab,it has friendly interactive interfaces and can

help consumers to understand their facial skin condition in real

time,conveniently,and objectively,and provide professional skin care

suggestions,has wide application prospects.%设计了一种人体面部皮肤检测分

析系统,在采用高清皮肤摄像头获取脸部皮肤图片的基础上,结合图像处理和智能信

息处理技术实现了对面部皮肤的粗糙度、纹理度、光泽度、水份、弹性、色泽等6

个指标及皮肤质量综合评价.该系统运用C屿Matlab混合编程技术,具有友好的交

互界面,能够帮助消费者实时、便捷、客观地了解脸部皮肤状态,给出专业的护肤建

议,具有广阔的应用前景.

【期刊名称】《传感器与微系统》

【年(卷),期】2017(036)002

【总页数】3页(P91-93)

【关键词】皮肤状态;图像处理;评价判别;混合编程

【作 者】卢宏煜;王小艺;张慧妍;陈天华;李爽;刘畅

【作者单位】北京工商大学中国化妆品协同中心,北京100048;北京工商大学中国

化妆品协同中心,北京100048;北京工商大学中国化妆品协同中心,北京100048;北

京工商大学中国化妆品协同中心,北京100048;北京工商大学中国化妆品协同中心,

北京100048;北京工商大学中国化妆品协同中心,北京100048

【正文语种】中 文

【中图分类】TP753

在国外，日本和德国在皮肤检测分析系统研究方面处于全球领先水平，如德国 CK

公司的面部图像分析仪，可以通过彩色光和UV 光源对面部进行拍照，较为科学地

评估皮肤表面皱纹、油脂分泌、斑点、毛孔的大小和数量等并做出分级[1]。韩国

开发的APHRODITE 皮肤检测分析系统，可完成皮肤、角质、毛孔、皱纹等三维

图像的多样化测量，并可对皮肤改善趋势作出分析。类似产品还有美国的Visia皮

肤评价系统等[2]。在国内，用于皮肤检测分析系统为数不多, 由全军皮肤病中心、

空军总医院等联合开发的“HSK-SKIN多功能皮肤图象分析系统”是目前具有代表

性的高科技皮肤显微图像产品，可直接面对活体皮肤的数字图像观察、诊断和定量

分析。但总体而言，目前国际上皮肤检测分析系统都存在体积较大、不适宜携带、

价格昂贵等弊端，国内的系统存在指标单一、测量精度差、步骤繁琐等问题。

皮肤质量评价是皮肤保养和护理的关键，近年来一些学者针对这一问题展开了探索

性研究，如陈锦等人在人脸皮肤粗糙度的量化评价及其在医学美容界的应用方面做

了相应研究，分析了客观定量评价人脸皮肤纹理在皮肤美容和护理医学中的重要性

[3]；文翔等人研究了三种无创性方法评价女性年龄与皮肤纹理、粗糙度、弹性的

关系，为皮肤评价指标的确定提供借鉴[4]；本文作者团队曾提出用改进的非线性

CRITIC法确定皮肤各单项指标权重，通过模糊矩阵合成得到皮肤状态的评价等级

[5]，同时建立了基于多属性皮肤指标的中医体质模糊优化分类模型等[6]，为后续

进行人体皮肤状态改善提供理论支撑。

本文针对目前国内外皮肤检测分析产品存在的问题，研制一种人体面部皮肤检测分

析系统。采用高清摄像头采集皮肤图像，实现对皮肤的粗糙度、纹理度、光泽度、

水份、弹性、色泽等6个指标，以及皮肤质量的综合评价，并将系统集成于便携

式手提箱中，具有体积小、携带方便、操作简单、性价比高等优点。

系统硬件平台由高清皮肤摄像头、平板电脑、便携式手提箱组成，架构设计如图1

所示。

高清皮肤摄像头通过USB接口与平板电脑相连，最大分辨率为1 280×1 024，摄

像头手柄外侧有拍摄按钮，可调节拍摄亮度，确保系统能够采集到客观、有效的皮

肤图片，减少了人为操作上产生的误差。平板电脑选用Lenovo(MIIX 700—

12ISK)，具有体积小、功能强大、外观精美且使用方便特点，其内存4.00 GB、处

理器1.51 GHz，Windows 10(64位操作系统)，可满足对高清皮肤图片进行快速

分析处理的需求，并展示高清皮肤图片，提供较好的用户体验。由高清皮肤摄像头

采集到皮肤图片通过USB接口上传至PC端，采用WiFi无线通信技术实现与服务

器数据库的连接。

2.1 系统软件总体架构

系统软件部分的设计主要是实现对面部皮肤图像进行采集、分析评价、数据查询和

数据上传、软件说明等功能。系统软件功能是由不同模块完成，通过主界面可以调

用和观测到各个子模块的运行结果[7,8]，系统软件设计框架如图2所示。

本系统开发开发环境为Visual Studio 2015,.NET Framework 4.0,SQL Server

2012数据库。所用Windows Form(WinForm)开发模式[9～11]，是用于建立客

户端程序的程序设计框架，能够提供改进的易用性、工具支持和更低的开发成本。

VisualC#是微软专门为.NET 量身定制的面向对象的程序设计语言，具有界面友好、

执行速度快、易维护等优点，但其数学计算能力不强，开发效率较低，而 Matlab

软件可以很方便地实现许多复杂的数学计算，系统应用Matlab和C#进行混合编

程[12～14]，即发挥了Matlab强大的数值计算能力，又发挥了C#进行用户应用

程序界面设计开发方便的优势[15]。

2.2 系统软件设计与实现

系统软件运行流程如图3所示。

系统起始登录界面模块是为了防止非法用户登入，维护信息安全而设，管理员密码

经过加密操作，进一步增强了本系统的安全性，输入账号密码与数据库对比成功后

进入主界面。系统主界面主要包含拍照分析、历史数据、数据上传、软件说明4

个子功能界面，通过自建Windows控件进行加载。其中，拍照分析模块要求分别

采集额头、眼角、脸颊、下巴4个部位的皮肤图片，通过对当前客户皮肤图像的

采集、特征分析、皮肤评价以及专家建议等步骤完成一次皮肤质量健康状态评估和

信息管理；历史数据模块实现了用户信息的历史数据查询功能，通过多种条件提取

目标数据生成趋势图，使用户能够直观地掌握皮肤状态的变化趋势；数据上传模块

在WiFi[16]无线网络已连接的情况下将本地数据库数据上传至服务器数据库，为

以后对用户数据的分析提供基础；软件说明模块能够使用户较为详细地了解系统的

主要功能及算法原理，增加了用户体验的友好度。

2.3 应用实例

本系统可方便为客户提供皮肤质量的检测分析情况,图4是系统软件的主界面。

如对1位24 岁男性用户的脸部4个部位皮肤图像进行检测分析，给出的皮肤状态

评分及专家评价与建议。得出的参数分析结果为: 粗糙度为0.072 5，纹理为

0.467 5，色泽为33.227 5，光泽度为7.63，弹性为0.662 5，水份为62.905，

根据4个部位的平均数据得出综合评分为83分，皮肤处于状态良，并相应的给出

了评价与建议。图4(b)为历史数据图，展示了该用户从9月1日～9月27日皮肤

测试的粗糙度数据折线趋势图，从图曲线可见该用户皮肤状态小幅波动，状态较为

稳定。图4(c)为皮肤检测数据上传界面，数据表显示为待上传数据，点击按钮即

可完成上传。图4(d)为系统软件说明界面。

设计开发了一种人体面部皮肤状态检测分析系统，实现了对人体面部皮肤粗糙度、

纹理度、光泽度、水份、弹性、色泽等6个参数及综合质量评价和有效分析，并

实现了文本信息和图像特征信息以及历史数据的统一管理。该系统采用Visual C#

与Matlab混合编程技术，即发挥了Matlab数值计算能力，又避免了算法再次转

译，集成于便携式手提箱内，具有体积小、携带方便、操作简单、实用性强等优点。

卢宏煜(1992-)，男，硕士研究生，主要研究方向为人体面部图像分析。

【相关文献】

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