基于皮膚本態(tài)的中國(guó)女性面部膚色分類研究

本文根據(jù)中醫(yī)色診理論以及現(xiàn)代色彩體系對(duì)中國(guó)女性的膚色建立了基于健康人群的膚色十色分類體系，并根據(jù)5000例18-45歲女性的膚色圖像及膚色數(shù)據(jù)，確定了十色的分類范圍。膚色對(duì)于女性面部吸引力具有直接影響，開(kāi)發(fā)膚色的分類方法為精準(zhǔn)護(hù)膚化妝品開(kāi)發(fā)提供了科學(xué)支撐。

關(guān)鍵詞：膚色；色診；中醫(yī)；圖像；色度計(jì)；氣色

Part 1介紹

皮膚顏色主要由色素和角質(zhì)層厚度等因素決定。皮膚組織中的生色團(tuán)主要有以下五種：黑褐色的黑色素、紅色的氧合血紅素、藍(lán)色的還原血紅素及黃色的胡蘿卜素和膽色素，如圖1所示。膚色不同，這些生色團(tuán)構(gòu)成比例和數(shù)量也不同。皮膚的顏色分固有皮膚顏色和選擇性皮膚顏色。固有皮膚顏色是指出生時(shí)便具有的皮膚顏色，由遺傳基因調(diào)控。選擇性皮膚顏色由許多因素影響，如紫外線的照射、內(nèi)分泌因素、精神和神經(jīng)因素等其他因素[1]。

現(xiàn)有的膚色分類體系主要有ITA°（個(gè)體類型角，individual typology angle，下同）膚色分型體系、Fitzpatrick膚色分型體系、潘通（pantone）色卡等。其中ITA°體系基于CIE-Lab（1976）顏色空間，于1991年由A. CHARDON提出，用于表征膚色的亮白程度。ITA°膚色分型共包括六個(gè)等級(jí)，如表1所示。計(jì)算出的ITA°越大，膚色越淺。但是該評(píng)價(jià)方法缺少對(duì)皮膚紅度（a*值）的考量。

Fitzpatrick-Pathak皮膚分型是依據(jù)皮膚經(jīng)日光照射后產(chǎn)生紅斑和（或）黑化的反應(yīng)特點(diǎn)及反應(yīng)程度，采用問(wèn)卷調(diào)查的形式，包含家族遺傳特征、陽(yáng)光暴露敏感性、刻意陽(yáng)光暴露（曬黑）習(xí)慣共10個(gè)問(wèn)題，然后對(duì)每個(gè)答案評(píng)分，最后依據(jù)總分將皮膚劃分為I～VI型，如表2所示[3]。但是結(jié)果會(huì)受到被評(píng)估人員的認(rèn)知和日曬情況影響。

潘通（Pantone）色卡由各種人類皮膚類型中的實(shí)際膚色編制而成，貼近皮膚顏色，色號(hào)數(shù)量較多，以紅色Y和黃色R為主，膚色種類繁雜，應(yīng)用受限，不利于消費(fèi)者選擇適合的化妝品。

色診理論源于《內(nèi)經(jīng)》，在中醫(yī)診療中起到重要作用?！鹅`樞·邪氣臟腑病形 》：“見(jiàn)其色，知其病”；此外經(jīng)典著作如戰(zhàn)國(guó)時(shí)期扁鵲所著《難經(jīng)》、東漢時(shí)期張仲景所著《傷寒論》《金匱要略》均有對(duì)色診的描述。中醫(yī)色診可以從眼目、舌口、唇齒、鼻耳、眉須、頭面、腹背、手足、毫毛、腠理、肌膚、筋脈、骨骼、乳臍等部位的形容氣色到汗、血、便、溺、痰、月經(jīng)等的變化，其中最常用的是面診，即看整體面部顏色，而面診又分為五色[7]，即青、赤、黃、白、黑五種顏色?！秲?nèi)經(jīng)》中提到：“望而知之者，望見(jiàn)其五色，以知其病。肝青象木，肺白象金，心赤腎黑，脾土色黃?；蛴胁?，色必變見(jiàn)于面庭矣?！盵6]，孫思邈曾言：“善為醫(yī)者，必明于五色”。

由于中國(guó)幅員遼闊，中國(guó)自然人群不同地域間膚色可能有較大差別，而且面色有常色和病色之分。常色就是正常面色，也就是指健康人的面部膚色的色澤，《素問(wèn)·經(jīng)絡(luò)論》中指出“寒多則凝泣，凝泣則青黑，熱多則淖澤，淖澤則黃赤”，“此皆常色，謂之無(wú)病”。天寒則面色偏青黑，天熱則面色偏黃赤，這些都屬于正常面色，不屬病態(tài)。健康人群應(yīng)是色青如翠羽；色赤如雞冠，色黃如蟹腹，色白如豕膏，色黑如烏羽[9]。中國(guó)自然人群面部皮膚顏色豐富，多有不同，但大多是正常面色，由基因或者后天因素影響而呈現(xiàn)的顏色。中國(guó)自然人群面部皮膚顏色總體表現(xiàn)為紅黃隱隱、明潤(rùn)含蓄。

文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前已有一些對(duì)于中醫(yī)色診理論的智能化和定量化研究，如林怡，王斌[10]等人根據(jù)中醫(yī)色診利用VISIA-CR獲得人臉圖像，再進(jìn)行人臉ROI的皮膚塊分割，針對(duì)唇色進(jìn)行分類識(shí)別。袁善敏和李福鳳[7-8]為中醫(yī)面診色診，利用Lab色彩空間等進(jìn)行中醫(yī)色診專用色卡的研究，并根據(jù)上海中醫(yī)藥大學(xué)自行研制的中醫(yī)面診數(shù)字化檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)儀研究色診常見(jiàn)顏色分類的判別標(biāo)準(zhǔn)。廈門大學(xué)的上官文娟[6]研究了計(jì)算機(jī)視覺(jué)在中醫(yī)面診中的應(yīng)用，浙江中醫(yī)藥大學(xué)的袁鑠慧[11]將五色理論的五臟五色和現(xiàn)代色彩心理學(xué)進(jìn)行驗(yàn)證和研究，讓五色理論的現(xiàn)代意義更加明晰，同時(shí)在很大程度上驗(yàn)證了中醫(yī)在幾千年前就形成的五色理論，為中醫(yī)五色理論在視覺(jué)刺激方面的應(yīng)用提供了有力的證據(jù)；此外上海中醫(yī)藥大學(xué)的袁善敏，李福鳳[7-8]等發(fā)表在中華中醫(yī)藥雜志（原中國(guó)醫(yī)藥學(xué)報(bào)）的《中醫(yī)常見(jiàn)面診圖像顏色參數(shù)范圍探討》和《中醫(yī)面診圖像色域及專用色卡的研究》，以臨床典型面診圖像為基礎(chǔ)，確定了面診圖像常見(jiàn)顏色的色域，研制了中醫(yī)面診圖像專用的18色的標(biāo)準(zhǔn)色卡，然后又研究了不同面色的Lab值，滿足了面診圖像顏色校正的要求，提供了更科學(xué)現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)參考，為不同學(xué)者、不同機(jī)構(gòu)的望診數(shù)字化研究奠定了規(guī)范化基礎(chǔ)。

因此本研究以中醫(yī)色診理論和現(xiàn)代色彩體系為基礎(chǔ)，對(duì)中國(guó)女性的膚色建立了基于健康人群的膚色十色分類體系，并根據(jù)5000例18-45歲女性的膚色圖像及膚色數(shù)據(jù)，確定了十色的分類范圍，即在“青、赤、黃、白、黑”五色基礎(chǔ)上，加入“明、暗”兩個(gè)維度，形成十色。

Part 2研究方法

2.1研究對(duì)象

志愿者數(shù)據(jù)來(lái)源于北京工商大學(xué)皮膚本態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，采集北京、上海、廣州、成都、武漢五個(gè)地區(qū)各1000例18-45歲中國(guó)女性志愿者臉頰部位的膚色數(shù)據(jù)。

志愿者納入標(biāo)準(zhǔn)包括：

（1）健康女性，年齡在18～45歲；

（2）能夠閱讀和理解知情同意書(shū)的所有內(nèi)容，并自愿簽署知情同意書(shū)；

（3）試驗(yàn)期間同意不使用任何對(duì)結(jié)果有影響的化妝品、藥物和保健品；

（4）能很好配合試驗(yàn)者，在研究期間能保持生活的規(guī)律性。

志愿者排除標(biāo)準(zhǔn)包括：

（1）有光敏感病史者；

（2） 6個(gè)月內(nèi)服用過(guò)能發(fā)生光敏感的藥物（食物）者；

（3） 6個(gè)月內(nèi)曾有任何一種形式治療皮膚病史者（外用糖皮質(zhì)激素等）；

（4）測(cè)試部位皮膚有紅斑、色素斑、皮膚病等影響結(jié)果判斷者；

（5）有嚴(yán)重系統(tǒng)性疾病、免疫缺陷或自身免疫性疾病者；

（6）近1個(gè)月內(nèi)曾全身使用糖皮質(zhì)激素類藥物或免疫抑制劑者。

2.2研究指標(biāo)

本研究采集了研究對(duì)象右臉頰對(duì)應(yīng)的L*值、a*值、b*值、ITA°值、hab°值以及光澤度GLOSS_DSC值，共計(jì)6個(gè)指標(biāo)體系。研究指標(biāo)均使用MPA 9及Skin-colorimeter CL400 （Courage+Khazaka electronic GmbH， Germany）儀器測(cè)量三次取平均值所得。

CIE-L*a*b*（1976）顏色空間是國(guó)際照明委員會(huì)指定的最完整的顏色空間。該模型如圖2所示，具有高顏色分辨率，可以通過(guò)數(shù)字手段描述人類的視覺(jué)感受。CIE-L*a*b*模型的三個(gè)坐標(biāo)軸是：L軸表示亮度，a軸表示紅綠色范圍，b軸表示黃藍(lán)色范圍。在L軸上，當(dāng)L為0時(shí)，它表示黑色，而當(dāng)L為100時(shí)，它代表白色；在a軸上，當(dāng)a＜0時(shí)，表示更接近綠色，反之，表示更靠近紅色；在b軸上，當(dāng)b<0時(shí)，表示更接近藍(lán)色，而相反，表示更靠近黃色[3]。

2.3研究過(guò)程及內(nèi)容

（1）查閱文獻(xiàn)，建立十色分類理論；

（2）收集整理1000例志愿者臉頰膚色指標(biāo)數(shù)據(jù)，包括L*值、a*值、b*值、光澤度GLOSS_DSC值，并計(jì)算ITA°值、hab°值；

（3）篩選VISIA圖像，確定ROI區(qū)域并截取；

在通過(guò)VISIA-CR （美國(guó)Canfield公司）獲得統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的正臉交叉偏振光圖像后，首先進(jìn)行了人臉ROI的皮膚塊分割，提取右臉頰ROI，要求為避開(kāi)五官、睫毛以免影響評(píng)估結(jié)果，截圖均經(jīng)過(guò)復(fù)查，排除了部分外界因素的干擾，提高了研究的可行性[10]；

（4）確定十色分類標(biāo)準(zhǔn)圖像，計(jì)算添加Hex色號(hào)；

（5）設(shè)計(jì)膚色視覺(jué)評(píng)估方案及GUI界面設(shè)計(jì)；

我們將右臉頰ROI區(qū)塊十色標(biāo)準(zhǔn)圖像和對(duì)應(yīng)選擇點(diǎn)位設(shè)置于界面上下兩側(cè)，界面中間放置右臉頰ROI區(qū)塊1000張樣本圖像，每通過(guò)十個(gè)選擇點(diǎn)位選擇后，點(diǎn)擊下一張圖片即界面中的NEXT Image，直至1000張選擇完畢，點(diǎn)擊右上角報(bào)告結(jié)果即Export Results，界面設(shè)置如圖3所示，然后進(jìn)行后續(xù)保存和改名，分類保存并導(dǎo)出10位專家的選項(xiàng)數(shù)據(jù)；

（6）專家評(píng)價(jià)

本研究共邀請(qǐng)10名專家，包括化妝品專業(yè)（2人）、中醫(yī)專業(yè)（2人）、皮膚學(xué)專業(yè)（2人）、色彩學(xué)專業(yè)（2人）、普通消費(fèi)者（2人）五個(gè)類型，使用統(tǒng)一的顯示器設(shè)備和GUI界面進(jìn)行評(píng)估；

（7）分析膚色I(xiàn)TA°值、hab°值；

綜合統(tǒng)計(jì)10名專家的評(píng)估數(shù)據(jù)，得出十類膚色分類的結(jié)果；

（8）分析十色對(duì)應(yīng)的指標(biāo)范圍（L*值、a*值、b*值、ITA°值、hab°值、光澤度GLOSS_DSC值）。

Part 3研究結(jié)果與討論

3.1年齡分布

本次研究納入受試者5000例，全部為女性，年齡18-45歲，人群分布如表3所示，各年齡段人群均有分布，其中21-40歲人群占比超過(guò)80%。

3.2 ITA°皮膚顏色分類結(jié)果

大部分受試者臉部膚色主要集中在Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ級(jí)，膚色屬于非常白，白色和中間白之間，少部分受試者的膚色是Ⅳ級(jí)和V級(jí)，沒(méi)有Ⅵ級(jí)膚色，具體占比如表4所示。

3.3十色分類法綜合結(jié)果

3.3.1 十色評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)參照結(jié)果對(duì)應(yīng)hex色號(hào)及圖像

十色標(biāo)準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)由表5和圖4所示。

3.3.2專家分類結(jié)果

十色分類中，約半數(shù)為黃-明類型，其次是赤明，約30%，再次是赤暗>白明>黃暗>白暗>黑明=黑暗>青明>青暗。顏色為明的占86.7%，顏色為暗的占13.3%。具體比例如圖5所示。

3.3.3十色評(píng)估結(jié)果對(duì)應(yīng)探頭采集指標(biāo)范圍

十色指標(biāo)范圍的各項(xiàng)分布大小順序基本符合數(shù)據(jù)顏色變化特征，具體指標(biāo)范圍如表6所示。

3.3.4十色評(píng)估結(jié)果對(duì)應(yīng)平均值

十色各指標(biāo)范圍的平均值分布大小順序基本符合數(shù)據(jù)顏色變化特征，具體指標(biāo)范圍如表7所示。

3.3.5十色評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

基于CIE-L*a*b*（1976）色彩空間，在五色分類依據(jù)和十色分類對(duì)應(yīng)范圍基礎(chǔ)上，依據(jù)指標(biāo)間對(duì)比進(jìn)一步確定。十色分類依據(jù)：白-明：L*值偏高，b*值偏低，ITA°值偏高，hab°值偏均衡；白-暗：L*值偏低，b*值偏高，ITA°值偏低，hab°值偏不均衡；赤-明：a*值偏低，ITA°值偏高，hab°值偏低；赤-暗：a*值偏高，hab°值偏高，ITA°值偏低；黑-明：ITA°值偏高，L*值偏高，a*、b*值偏低；黑-暗：ITA°值最低，L*值偏低，a*、b*值偏高；黃-明：b*值偏高，ITA°值偏高；黃-暗：b*值偏低，ITA°值偏低；青-明：L*值高，hab°值高；青-暗：L*值偏低，hab°值偏低。結(jié)果如圖6所示。

Part 4討論

本研究基于中醫(yī)“五色診”，并將“明暗”加入其中，建立了中國(guó)健康人群皮膚十色分類理論。結(jié)果顯示在十色分類中，總體顏色為明的約占8成，約半數(shù)為黃-明類型，其次是赤-明，約30%，黃色中明黃約占9成，赤色中明赤約占8成。其次是赤-暗>白-明>黃-暗>白-暗>黑-明=黑-暗>青明>青暗，符合中國(guó)自然人群膚色為“紅黃隱隱”的描述。

綜合探頭數(shù)據(jù)結(jié)果，十色的L*值、a*值、b*值、ITA°值、hab°值、光澤度指標(biāo)范圍的各項(xiàng)分布大小順序基本符合各數(shù)據(jù)顏色變化特征。膚色多為黃明和赤明。

本次研究是基于中醫(yī)色診，當(dāng)前研究大多數(shù)值參考多基于患者的參數(shù)，而針對(duì)中國(guó)的自然健康還是女性人群的膚色研究較少，其中袁善敏和李福鳳[7-8]在以往研究的基礎(chǔ)上，采集了20641名自然人群典型面色參數(shù)比較，進(jìn)一步細(xì)化面診圖像指標(biāo)，分析了自然人群面色正常、面色青、面色赤、面色黃、面色白、面色黑面診圖像顏色的一些差異性指標(biāo)。結(jié)合十位專家和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)建立了6種面診圖像顏色特征參數(shù)正常的醫(yī)學(xué)指標(biāo)參考范圍。其參數(shù)多高于本研究數(shù)值范圍，但各顏色在各數(shù)據(jù)的分布基本一致。本研究請(qǐng)到中醫(yī)學(xué)專家兩名、皮膚學(xué)專家兩名、化妝品學(xué)專家兩名、色彩學(xué)專家兩名、普通消費(fèi)者兩名共十位專家進(jìn)行分類，基于自然人群劃分十色。對(duì)于L*值，結(jié)果為黑明＜黑暗＜黃暗＜赤暗＜青暗＜黃明＜赤明＜白暗＜白明＜青明，而L軸表示亮度，在L軸上，當(dāng)L為0時(shí)，它表示黑色，而當(dāng)L為100時(shí)，它代表白，所以數(shù)據(jù)可信度較高，并且說(shuō)明5000例樣本中的青色數(shù)據(jù)樣本膚色更偏白；對(duì)于a*值結(jié)果為青明＜青暗＜白明＜白暗＜黃明＜赤明＜黃暗＜黑暗＜黑明＜赤暗，而a軸表示紅綠色范圍，在a軸上，當(dāng)a＜0時(shí)，表示更接近綠色，反之，表示更靠近紅色；對(duì)于b*值結(jié)果為赤明＜赤暗＜白明＜黃明＜白暗＜黑暗＜黃暗＜青明＜黑明＜青暗，而b軸表示黃藍(lán)色范圍，在b軸上，當(dāng)b<0時(shí)，表示更接近藍(lán)色，而相反，表示更靠近黃色；對(duì)于ITA°值，結(jié)果為黑明＜黑暗＜青暗＜黃暗＜赤暗＜黃明＜白暗＜青明＜赤明＜白明，ITA°值反映膚色色度值，ITA°值越大，皮膚顏色越淺越白，越小，皮膚顏色越深越黑；hab°值結(jié)果為赤暗＜赤明＜黃明＜黑暗＜黃暗＜白明＜白暗＜黑明＜青暗＜青明，其值由0到90為由紅iI5SrVjmY5KcoRwv5pKAQBk/clJUTeGezn8T+uamoew=到黃，由90到180為由黃到綠，本研究數(shù)據(jù)在30到60，也就是說(shuō)本研究中hab°值越大越靠近90表示此樣本膚色越靠近黃色，越小越靠近0表示此樣本膚色越靠近紅色也就是赤色。綜上所述，結(jié)果中L*值和hab°值更具代表性。由于探頭數(shù)據(jù)并非基于整臉而是臉頰局部范圍，所以也存在一定局限性。Miyamoto K等[13]開(kāi)發(fā)了一種數(shù)字圖像分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對(duì)人臉面部色素沉著點(diǎn)進(jìn)行量化分析，能自動(dòng)檢測(cè)臉頰和眼眶周圍的色素沉著點(diǎn)，并正確測(cè)量其面積和平均皮膚色調(diào)。此方法可以作為下一階段研究的參考，也可以在膚色分類的實(shí)際應(yīng)用中。

“氣色”在當(dāng)代漢語(yǔ)中常用于代指人臉上反映的身心健康或疾病狀態(tài)。氣者，生之元也。色，顏氣也[14]。膚色明亮、紅潤(rùn)以及具有光澤通常被認(rèn)為是良好氣色的體現(xiàn)。《素問(wèn)·脈要精微論》曰： “夫精明五色者，氣之華也”。在中醫(yī)診斷中，好氣色反映了體內(nèi)氣血充足、陰陽(yáng)平衡、臟腑功能良好的狀態(tài)。好氣色不僅表現(xiàn)在膚色明亮、紅潤(rùn)，還體現(xiàn)在精神飽滿、神采奕奕的面容。這種狀態(tài)通常代表著身體健康狀況良好，充滿活力和生機(jī)。面部氣色是五臟六腑之余光，是人體內(nèi)部氣機(jī)精華在面部外表的顯現(xiàn)。色為苗，氣為根; 色在外，氣在里。氣無(wú)色不驗(yàn)，色無(wú)氣不靈[15]。因此，本研究在五色診基礎(chǔ)上，加入了“明暗”，注重氣色觀察并結(jié)合五色診法，可以更準(zhǔn)確地了解膚色狀態(tài)，為膚色分類提供重要參考依據(jù)。

現(xiàn)有的膚色分類體系主要有A. CHARDON提出的ITA°膚色分型系統(tǒng)、Fitzpatrick-Pathak分型，潘通膚色色卡，存在缺少皮膚紅度的考量、易受到消費(fèi)者認(rèn)知影響和色號(hào)數(shù)量繁雜等問(wèn)題。因此本研究基于中醫(yī)“五色診”，建立了中國(guó)健康人群皮膚十色分類體系，未來(lái)在實(shí)際的10色標(biāo)準(zhǔn)測(cè)膚應(yīng)用中，可以考慮進(jìn)一步的范圍調(diào)整，以滿足更廣泛的需求和應(yīng)用場(chǎng)景。隨著人們對(duì)膚色測(cè)量的需求不斷增加，可以通過(guò)增加更多的膚色選項(xiàng)來(lái)提高分類的精確性和適用性，如進(jìn)一步細(xì)分成18色或者36色的膚色標(biāo)準(zhǔn)等。這樣的精細(xì)劃分能夠更準(zhǔn)確地捕捉到各種膚色之間微妙的差異，從而達(dá)到精準(zhǔn)護(hù)膚的需求。

作者介紹

武 悅，易 帆，王心如，孟 宏：供職于北京工商大學(xué)中國(guó)化妝品研究中心

李慧良，林志宏，林燕靜，李配配：供職于杭州花凝香生物科技有限公司

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