基于圖像處理的毛孔檢測系統

郭方興

摘 要：像一座高樓，每一根鋼筋是它的基礎，而我們的毛孔就是整個皮膚的基礎，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，給出結論。該系統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，中國的社會飛速發展，現在的中國到處每天都在發生著改變，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人體的健康和各種含氧量、水分等的平衡，也是我們人類的第一道防線。而在臉上的皮膚，更能表現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。

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，因此開發這樣一個基于圖像處理的皮膚檢測系統尤為重要，大部分女性將會是最大的受益者，因為據我們所知，我們想要對自己的皮膚更加了解，只能去美容醫院這一些機構，醫院的機器設備龐大，操作需要一定的基礎。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。

我們隨時監測自己毛孔的狀況，及時發現病變，避免造成不可逆性的損害，每次檢查結合APP會給出一個合理的護膚或治療報告，根據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，而這種監測系統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）毛孔檢測系統的現狀與弊端

平時我們了解自己的皮膚毛孔狀況，改善膚質，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，不經培訓普通人也不能在短時間內掌握運用儀器。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，皮膚狀況可能會發生反彈，無法進行一個長久的護膚美容。

（三）創新點

我們的這個毛孔檢測系統是基于圖像處理技術，和現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。這個系統沒有龐大的機身，只需要在我們的手機上下一個相應的APP，我們就可以隨時隨地的掌握我們自己的毛孔健康狀況，再結合相應的醫生的分析，可以做到足不出戶，在家里自己美容。

二、系統

（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字照片;另一類是以攝像機為主的連續拍照設備。

（二）圖像的預處理

由于受現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、噪聲過濾等圖像預處理使獲取圖像更能突出想要體現的內容。因此，圖像的預處理就顯得尤為重要。預處理的目的是要將原圖像數據加以改善，增強后續處理比較重要的圖像特征而消去那些無關緊要的聲音或圖像。為了便于毛孔的檢測，在本系統中，主要采用了直方圖均衡化、中值濾波、圖像分割的預處理方法。

（1）直方圖均衡化。我們臉上的毛孔微小但卻數量眾多，由于拍照環境導致照片質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：首先統計給定的待處理圖像的直方圖。然后根據統計出的直方圖采用累積分布函數做變換。最后用新灰度代替舊灰度，這一步是近似過程，應根據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，能夠影響系統圖像清晰度的因素很多。由于手機、環境不同，例如室外光照強度不夠均勻就會造成灰度過于集中，但是在圖像的轉換中往往都會產生噪聲污染，導致圖像的質量大大降低。輕者表現為圖形的細節難以明辨，重則表現為圖像模糊不清，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果不同，而利用中值濾波，我們可以將冗雜的噪聲污染適當的減少，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點的滑動窗口，將窗口內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，中值濾波在二維數字圖像中，對于濾波窗口為A的二維中值濾波可以定義為：