基于圖像處理的毛孔檢測系統(tǒng)

郭方興

摘 要：像一座高樓，每一根鋼筋是它的基礎(chǔ)，而我們的毛孔就是整個皮膚的基礎(chǔ)，因此我們皮膚狀況的好壞完全取決于我們的毛孔。在當今人人追求美的時候，更多的人開始漸漸重視到毛孔健康的重要性。本系統(tǒng)可以方便快捷的對我們的毛孔狀況進行檢測，幫助護膚，美容的人群在短時間里，有不一樣的效果。本系統(tǒng)將會先對圖片進行圖像分割，用中值濾波將圖像大部分的噪聲剔除，再利用直方圖均衡化增強圖像整體的對比度，最后用二值化增強色斑亮度。運用灰度差值直方圖、Retinex算法等進行檢測分析，針對皮膚毛孔的實時狀況，給出結(jié)論。該系統(tǒng)可以較準確地得到一個人皮膚毛孔的健康水平，而且快速、便捷、有效。

關(guān)鍵詞：圖像分割;二值化;中值濾波;直方圖均衡化;Retinex

一、毛孔檢測

（一）毛孔檢測的重要性

在社會日益變革的今天，中國的社會飛速發(fā)展，現(xiàn)在的中國到處每天都在發(fā)生著改變，不斷潛移默化的影響著我們。人們的思想更加豐富，看待事物的角度變得更加寬泛，將視線投向更遠的地方。

皮膚作為我們的外表，無時無刻都在保護我們?nèi)梭w的健康和各種含氧量、水分等的平衡，也是我們?nèi)祟惖牡谝坏婪谰€。而在臉上的皮膚，更能表現(xiàn)一個人的形象和性格，也可算是初次見面的第一張名片。女性更會打扮自己，盡力以一個完美的形象嶄露在人群中，一層層妝，粉蓋在臉上，稍微處理不當就會引發(fā)皮膚的失衡。皮膚上有著排列不斷的毛孔，毛孔是我們每次監(jiān)測的一個指標，也是其中最重要的一個，毛孔是我們皮膚狀況的基礎(chǔ)。

每年中國在護膚品上的消費，在世界排行上是一直處于前三的一個位置，因為護膚的不合理導致疾病的不在少數(shù)，因此開發(fā)這樣一個基于圖像處理的皮膚檢測系統(tǒng)尤為重要，大部分女性將會是最大的受益者，因為據(jù)我們所知，我們想要對自己的皮膚更加了解，只能去美容醫(yī)院這一些機構(gòu)，醫(yī)院的機器設(shè)備龐大，操作需要一定的基礎(chǔ)。每去一次花費也是很大的，只能定期去。而我們的這個檢測系統(tǒng)完善后，我們可以隨時隨地通過自己手機的拍攝的照片，來檢測自己皮膚毛孔的狀況。

我們隨時監(jiān)測自己毛孔的狀況，及時發(fā)現(xiàn)病變，避免造成不可逆性的損害，每次檢查結(jié)合APP會給出一個合理的護膚或治療報告，根據(jù)報告合理的選擇護膚品和方法，幫助用戶在一定的時間里，通過科學的方法，達到最完美的效果，而這種監(jiān)測系統(tǒng)將會隨著一代一代的完善，不斷的普及開來，起到劃時代的意義。

（二）毛孔檢測系統(tǒng)的現(xiàn)狀與弊端

平時我們了解自己的皮膚毛孔狀況，改善膚質(zhì)，大部分人會選擇去美容院，美容院的那些儀器看起來五花八門，樣式不一，而且普遍給人的感覺是儀器太大。

每次檢測毛孔狀況都需要花費不菲的金錢和時間，如果將那些儀器自己買回來，不經(jīng)培訓普通人也不能在短時間內(nèi)掌握運用儀器。有時候為了檢測效果，會往我們的臉上涂抹一些東西，對我們的皮膚也不好。如果長時間不去檢測，進行合理的護理，皮膚狀況可能會發(fā)生反彈，無法進行一個長久的護膚美容。

（三）創(chuàng)新點

我們的這個毛孔檢測系統(tǒng)是基于圖像處理技術(shù)，和現(xiàn)有的檢測方法截然不同，可以擺脫那些儀器直接和臉部接觸，更加安全。這個系統(tǒng)沒有龐大的機身，只需要在我們的手機上下一個相應(yīng)的APP，我們就可以隨時隨地的掌握我們自己的毛孔健康狀況，再結(jié)合相應(yīng)的醫(yī)生的分析，可以做到足不出戶，在家里自己美容。

二、系統(tǒng)

（一）圖像采集方法

圖像采集一般會分為兩類，一類是利用照相機拍攝的數(shù)字照片;另一類是以攝像機為主的連續(xù)拍照設(shè)備。

（二）圖像的預(yù)處理

由于受現(xiàn)在手機攝像頭和處理器的影響，拍攝毛孔出來的原始圖片會受到種種聲音或圖像的干擾，檢測時不能直接使用。必須要在前期就對原始圖像進行灰度校正、噪聲過濾等圖像預(yù)處理使獲取圖像更能突出想要體現(xiàn)的內(nèi)容。因此，圖像的預(yù)處理就顯得尤為重要。預(yù)處理的目的是要將原圖像數(shù)據(jù)加以改善，增強后續(xù)處理比較重要的圖像特征而消去那些無關(guān)緊要的聲音或圖像。為了便于毛孔的檢測，在本系統(tǒng)中，主要采用了直方圖均衡化、中值濾波、圖像分割的預(yù)處理方法。

（1）直方圖均衡化。我們臉上的毛孔微小但卻數(shù)量眾多，由于拍照環(huán)境導致照片質(zhì)量不能達到我們所需的要求，比如反光等。直方圖均衡化可以較好的凸顯出我們所要分析的毛孔，層次明確增加毛孔分析的精度和準度。本系統(tǒng)采用的是直方圖均衡化。直方圖均衡化就是把原始圖的直方圖變換為比較均勻的直方圖形式，也就是使灰度值概率更平均，從而“擴大”研究對象和背景灰度的不同之處，這樣就增加了像素灰度值的動態(tài)范圍，從而達到增強圖像整體對比度的效果 。通過直方圖均衡化，皮膚上的毛孔，紋理等，可以更好地展示出來。直方圖均衡化基本步驟：首先統(tǒng)計給定的待處理圖像的直方圖。然后根據(jù)統(tǒng)計出的直方圖采用累積分布函數(shù)做變換。最后用新灰度代替舊灰度，這一步是近似過程，應(yīng)根據(jù)處理的目的盡量做到合理，同時把灰度值相等或近似的合并到一起。這樣就可以增強圖像整體對比度了。通過直方圖均衡化，處理后的圖像中的毛孔非常清楚明了。經(jīng)過直方圖均衡化的圖中的人物將棱角分明，臉上不再有明顯的反光，圖像整體對比度明顯增強，給計算機提供的紋理圖像就能更清晰地被分析出來。

（2）中值濾波。我們往往在生活中拍攝照片時，能夠影響系統(tǒng)圖像清晰度的因素很多。由于手機、環(huán)境不同，例如室外光照強度不夠均勻就會造成灰度過于集中，但是在圖像的轉(zhuǎn)換中往往都會產(chǎn)生噪聲污染，導致圖像的質(zhì)量大大降低。輕者表現(xiàn)為圖形的細節(jié)難以明辨，重則表現(xiàn)為圖像模糊不清，圖像的本貌也看不出來。致使不同人拍攝出的照片不同，直接使用會是每個人因為主觀因素致使檢測結(jié)果不同，而利用中值濾波，我們可以將冗雜的噪聲污染適當?shù)臏p少，從而可以將我們所需檢測毛孔得到合理的分析。

在進行檢測之前首先得對圖片進行增強，然后采用一個含有奇數(shù)點的滑動窗口，將窗口內(nèi)的所有灰度值排序并用其中值代替窗口中心像素的灰度值，中值濾波在二維數(shù)字圖像中，對于濾波窗口為A的二維中值濾波可以定義為：