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PROCEDE POUR APPRECIER LE5 VARIATIONS, DANS LE TEMPS, DE
CARACTERISTIQUES D'UNE ZONE OU DE ~'EN.5EMBLE D'UNE PERSONNE,
IN5~ALLATION POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE ET APPLI-
CATION5 D'UN TEL PROCEDE.
L'invention est relative à un procéde pour
apprécier les variations, dans le temps, de caractéris-
tiques, notamment les dimensions ou la coloration , ou
autre, d'une zone ou de l'ensemble d'une personne.
Le problème d'une telle appréciation de variations
de caractér~stiques dimenslonnelles se pose, en particulier,
pour suivre les effets de produits ou de traitements amin-
cissants destinés à modifier la silhouette d'une personne.
On effectue, par exemple, la mesure directe des
dimensions de la périphérie de certaines zones. Il arrive
également d'effectuer une mesure directe du pli cutané.
Toutefois, l'exactitude de ces mesures est critiquable car
elles ne sont pas toujours effectuées au même endroit et
dans des conditions semblables.
On a proposé, également, d'utiliser l'échographie
pour mesurer, ~ l'aide d'ondes ultrasonores, la distance
entre l'os et la peau et pc~ur suivre les variations de cette
distance ; on a également proposé d'utiliser les rayons X
pour effectuer cette mesure de distance entre l'os et la
peau. Mais ces systèmes de mesure sont lourds et ne peuvent
être, en général, effectués qu'en établissements
spécialisés. De plus, là encore, la comparaison de mesures
effectuées à des moments différents ne perme ~ pas toujours
d'apprécier avec exactltude les variations possibles. Les
résultats de chaque mesure dépendent, en effet, de l'endroit
où est effectu~e la mesure et des conditions dans lesquelles
cette mesure est effectuee; cet endroit et ces condltions
peuvent varier,d'une mesure à l'autre, dans des proportions
~elles que le~ inc~rtitudes dues au positionnement sont du
même ordre de grandeur que la précision de la ~esure elle-
même.
Ce prob~me de l'appr~ciation des variations de
~ `
-- 2
caractéristiques, dans le temps, n'est pas limi-té au cas
de caractéristiques dimensionnelles. On peut citer, en
esthétique, l'étude des filtres solaires et leur influence
sur l'évolution de la coloration de zones du corps d'une
personne.
L'invention a pour but, surtout, de fournir
un procédé du genre défini précédemment tel qu'il réponde
mieux que jusqu'à présent aux diverses exigences de la pra-
tique, et notamment tel qu'il permette d'effectuer d'une
maniere plus simple et plus rapide, et avec une précision
améliorée, une appréciation des variations, dans le temps,
des caractéristiques d'une zone ou de l'ensemble d'une
personne.
Selon l'invention, il est prévu un procédé pour
apprécier des variations, dans le temps, de caractéristiques,
notamment les dimensions ou la coloration, ou autre, d'une
zone ou de l'ensemble d'une personne, caractérisé par le fait
que l'on utilise une caméra vidéo pour prendre une image à
un instant donné (T) de la zone ou de l'ensemble de la
personne, placée devant un écran éclairé par un systeme
d'éclairage de manière que l'ensemble de la personne appa-
raisse en ombre par rapport à l'écran; que l'on enregistre
cette image sur un analyseur d'images pour la mémoriser;
qu'à un instant ultérieur (T ~ ~ T) on rappelle l'image
prise à l'instant donné (T) et, en s'aidant de cette
image rappelée, on fait placer la personne dans une posi-
tion aussi voisine que possible de celle qu'elle occupait
lors de la prise de l'image au premier instant (T); que
l'on prend une deuxième image à l'instant ultérieur (T +~ T)
de la zone ou de l'ensemble de la personne, encore placée
devant l'écran, à l'aide de la caméra vidéo; et que l'on
mesure ces images sur ledit analyseur d'images.
Dans le cas de l'ensemble d'une personne, on
forme avantageusement quatre images de la personne corres-
i .. .
-i s
.~ . .
pondant à une position de face, une position de dos, et
deux positions de profil.
L'invention est également relative à une
installation pour apprécier des variations, dans le temps,
de caractéristiques, notamment les dimensions ou la colo-
ration, ou autre, d'une zone ou de l'ensemble d'une personne,
comportant un plateau tournant ayant un ou plusieurs
reperes pour la position de la personne destinée à se tenir
sur ce plateau, et une caméra vidéo ayant une position fixe
par rapport audit plateau, ainsi qu'un écran ayant également
une position fixe par rapport au plateau et devant lequel
ladite personne est placée, caractérisée par le fait qu'elle
comprend des moyens pour éclairer l'écran de maniere que
l'ensemble de la personne apparaisse en ombre par rapport
audit écran, et par le fait que la caméra vidéo est combi-
née avec un analyseur d'images permettant d'enregistrer,
de mémoriser et de mesurer des images de ladite personne
prises par ladite caméra vidéo.
~es moyens d'éclairage comprennent de préfé-
: 20 rence des moyens, prévus de chaque côté de l'écran, pour
émettre de la lumiere dirigée vers la surface de l'écran,
la lumière étant diffusée et réfléchie par l'écran vers
l'avant, de manière qu'une personne située en avant de
l'écran apparaisse en ombre par rapport à l'écran.
Une premiere application d'un procédé selon
l'invention concerne l'appréciation des effets d'un trai-
tement, notamment au niveau de zones telles que le visage,
les cuisses ou les seins.
Une autre application d'un procédé selon
l'invention concerne l'appréciation des variations de
coloration d'une zone de la surface de la peau d'une personne.
Une autre application d'un procédé selon
: l'invention concerne l'appréciation de l'évolution de
cicatrices, notamment de personnes brulées.
; ~
- 3a -
Une autre application d'un procédé selon
l'invention concerne l'appréciation de l'évo].u-tion des
vergetures, cette appréciation ayan-t lieu à la fois en
dimensions et en coloration.
L'invention consiste, mises à part les dispo-
sitions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions
dont il sera plus explicitement question ci-apres à propos
d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence
aux dessins ci-annexés, mais qui n'est nullement limitatif.
La figure 1 de ces dessins illustre sché-
matiquement une installation pour la mise en oeuvre d'un
procédé selon l'invention.
La figure 2 est un schéma illustrant la
détermination des axes de la section d'une zone.
La figure 3 est un organigramme simplifié
résumant les étapes de l'acquisition e-t de la mesure d "lne
image.
//
. -, ,
~, :
.` :
. ~
,
,
74
La figure 4 est un organi9ramme ~implifi~ ~sumant
les ~tapes de la comparaison de deux images et de la ~esure
de leurs di.fférences.
La figure 5, enfin, est un organigramme si~plifié
résu~ant les ~tapes du calcul du p~rimètre d'une section.
En se reportant ~ la figure 1 des dessins, on peut
voir une personne 1 qui se tient debout sur un plate~u 2
dont le plan ~oyen est horizontal, et qui peut tourner
autour d'un axe vertical passant par son centre. Ce pl~teau
2 comporte des repères formés par exemple par des contours 3
pour le positionnement des pieds de la personne 1. Le pla-
teau 2 est en outre ~quip~, à ~a partie arriere, d'une ~orte
de portique 2~ réglable en hauteur suivant la double flèche
h. Ce portique 2a comporte une barre transversale
supérieure 2b horizontale sur laquelle est ~onté un appui
2~l notamment un appuie-nuque, r~glable suivant une direc-
tion orthogonale au plan moyen du portique 2a repr~sent~e
par la double flèche l. Les deux montants verticaux du por-
tique 2~ sont parallèles et suffisamment écartés pour ne pas
gêner la prise de vue de la personne l.
` Des moyens d'éclairage 4, 5 sont pr~vus de chaque
cote d'un ~cran 6, la lu~i~re ~mise ~tant dirig~e vers la
surface de cet ~cran. La lumière est diffus~e et réfléchie
par l'~cran h vers l'avant, c'est-à-dire vers la droite
selon la représentation du dessin. La personne 1 est située
en ava~t de l',écran 6 qui, yén~r~lement, est blanc.
Pour un o~servateur, ou un appareil de prises
d'i~ages 7 situé encore plus avant ~ue la personne 1 par
rapport à l'~cran 6 (la personne 1 se trouvera donc entre
l'écran 6 et cet appareil 7) et tourn~ vers l'écran 6, la
personne 1 appara~tra en ombre, ou en silhouette sombre, par
rapport à l'~cran 6 qui constitue un fond clair.
L'appareil de pri~e d'i~ages 7 prévu comporte au
moins une cam~ra vid~o 8 ayant une position fixe par rapport
au plateau 2 et ~ l'écran 6. Des moyens de support Ba sont
prQpres ~ ~aintenir cette cam~ra 8 dans une position fixe.
Ces ~oyens de ~upport 8a sont agenc~s pour permettre un
r~glage en hauteur et en direction de la cam~ra B qui est
ensuite bloquée dans la position régl~e. L'~cran S est
maintenu dans une position fixe par rapport au plateau 2,
ainsi que les moyens d'~clairage 4l 5
La caméra vid~o 8 est reliée à des moyens de
mémorisation ou d'enregistrement des images. ~ Ces ~oy-
ens sont formés par un analyseur d'images 9, par exemple du
type connu commercialement sous la dé5ignation QTM 900 de
Cambridge Instruments. Ce sys~ème d'analyse d'images
comprend des moyens de calcul (ordinateur notamment)
et a des possibilites automatiques de prise d'informationsl
de ~ise en ~émoirel de rappel de la mémoire, de manipulation
et d'affichage des images d'origine variée pour la xecon-
naissancel la modification et la mesure des particulescomprises dans ces images. Il permet l'identification de ces
particules par combinaison des ~esures densitométriques de
taille et de forme. Les images détect~es en niveau de gris
(64 niveaux de qris) sont transformées en images binaires et
~émorisées.
Le système permet de visualiser sur un ~cran ~ideo
lO deux images binaires simultanement
superposées et de distinguer de l'ima~e originale les
details ajoutés ou soustraits sans perte de détails de
l'image d'origine. Sur la figure 1, on a repxésenté
schematiquement une partie de5 contours 11 (krait plein~, 12
Stirets) de deux images superposées.
A un instant donné T on prend une i~age, à l'aide
de la caméra 8, d'une zone ou de l'ensemble de la personne
1. Par exemple, on prend une image d'une zone de la personne
comprise entre la taille et les genoux ; ~ette zone forme
une silhouette se détachant en ombre par rapport à l'écran
6.
A un instant ult~rieur T + ~ T, l'expression ~ T
correspon~ant à plusieurs jours, semaines ou ~eme plusieurs
~ois, on rappelle l'image initiale (prise à l'instant T~ qui
~23~
est une image binaire m~morisée par le système de ~esure,
sur l'écran de contrale de l'analyseur d'images 9. Dans ces
conditions, lorsque, à l'instant T ~ ~T on rappelle cette
image binaire, on peut faire placer la personne 1 dans une
positisn aussi voisine que possible de celle qu'elle occu-
pait au premier instant T. On superpose en quelque sorte la
deuxième image Uvivante'' qui apparait en temps réel sur
l'écran 10 et la première image ~émoris~e, rappelée sur cet
écran 10. Il y a donc une sorte d'autopositionnement de la
personne 1 qui permet de diminuer considérabement les
sources d'inexactitudes évoquées précédemment, qui se
glissent dans une comparaison effectuée à des intervalles de
temps différents.
La deuxième image, en niveau de gris, obtenue à
l'instant T + ~ T est transformée également en image
binaire et enregistrée. Un rappel des deux images
(instant T et T + ~ T) avec leur superposition sur l'écran
de l'analyseur 9 permet d'apprécier directement les varia-
tions telles que la différence entre les contours. Les zones
de différences que l'on peut photographier peuvent ressortir
de façon hachurée sur l'écran de l'appareil, différences qui
sont calculées quantitativement par l'ordinateur.
On pourra donc, à un autre instant ultérieur,
effectuer une nouvelle comparaison avec les images prises
lors d'instants précédents.
Le plateau 2 peut, par exemple, être placé dans
quatre positions angulaires successives differentes,
décalées de 90- l'une par rapport ~ l'autre, de telle sorte
que l'on puisse obtenir, a un instant donné, quatre images
de la personne 1 correspondant à quatre positions : une
position de face, une position de dos, et deux positions de
profil.
Le procéd~ peut être appliqué à l'~tude de zones
particulières de }a personne 1, telles que le visage, les
cuisses ou les seins. Les appréciations de variations,
notamment, les mesures, peuvent porter non plus sur des
:
~3~
caract~ristiques dimensionnelles, ~ais sur la colorakion
d'un~ r~gion de la peau (appr~ciation de l'~xyth~me, de
l'efficacité de filtres solaires, etc...) Dans ce cas, on
tr~vaille avec des images directes de la personne l,
sans utiliser une silhouette en o~bre sur ~cran 6. Les
iDageS peuvent être observ~es sur écran vidéo.
On peut ~gale~ent utiliser le proc~dé pour suivre
l'évolution de cicatrices, notamment de personnes brûl~es,
ou l'~volution de vergetures auquel cas l'appréciation se
fait à la fois en dimension (surface) et en couleur.
Le procédé et l'installation de l'invention sont
particulièrement intéressants pour ~uivre l'~volution de la
silhouette d'une personne suivant un traitement ou utilisant
des produits amincissants.
Plus précisement, on fait une analyse tridimen-
sionnelle ~ l'aide de quatre mesures ~voquées précédemment.
Par exemple si on considère une section fictive C
(figure 2) d'une cuisse à une hauteur donnée, elle peut être
considérée comme sensiblement elliptique. Les deux mesures
de face et de dos permettront de déterminer, par leur moy-
enne, l'a~e ~ de cette section ; les deux mesures de profil
per~ettent de déterminer par leur moyenne, l'autre axe b de
cette section C, orthogonal à l'axe a.
Un progra~me de calcul est prévu pour faire cal-
culer, par l'ordinateur, la longueur du périmètre de la sec-
tion C.
La mê~e methode peut être appli~uée ~ une section
à un niveau quelconque. Au lieu d'effectuer des mesures
décalées angulaire~ent de 90-, on pourrait effectuer des
mesures plus nombreuses, par exemple décal~es successivement
de 10', par rotation appropxi~e du plateau 2. On
déterminerait successivement les distances telles que 91, g2
... représentées sur la figure 2, permettant de calculer
avec une precision plus grande le p~ ètre C ' par
détermination d'un nombre plus élevé de points de ce
p~rimètre.
~Z~3~7~L
La quantification essur~e avec l'appareil de
l'invention est particulièrement fine puisque la zone
généralement étudiée, comprise entre la taille et le genou,
est découpée en 700 lignes.
Les ~ariations qualitatives (repérage d'endroits
où se trouvent les variations de périmètre) sont rapidement
appréci~es et enregistr~es.
Des ~éries de mesures effectuées avec l'appareil
de l'invention ont permis de constater que la précision de
mesure du périmètre C est de l'ordre de 1 mm. Ces mesures
présentent une excellente corrélation avec des tests
cliniques (mesures effèctuées avec un mètre souple).
Des séries de mesures, telles que celles évoquées,
ont permis de tester l'efficacité d'un produit amincissant
après 10 jours et 20 jours d'application du produit.
L'enregistrement de la silhouette du sujet, se
détachant sur le fond blanc, est réalisé dans les 4 posi-
tions tprofils droit et gauche, face et dos) au temps To
puis est répété dans les mêmes conditions apr~s 10 jours et
20 jours d'application du produit. L'image est enregistrée
dans la mémoire centrale de l'analyseur d'images g et peut
ainsi être rappelée aux deuxième et troisième examens pour
superposition et comparaison des silhouettes.
D'une part, l'expression des résultats se fait
sous forme qualitative : la différence observée entre les
silhouettes au temps To et 10 et 20 jours plus tard peut
être visualisée directement sur l'écran de ~ontrôle 10 et
photographi~e. Sous forme schématique, sur la figure 1, le
trait plein 11 représente une partie du contour de la
silhouette au temps To et le trait en pointillé 12
représente le contour de cette silhouette après 20 jours de
traitement par exemple.
D'autre part, l'expression des résultats
s'effectue sous forme quantitative. Chaque silhouete au
temps To, et 10 et 20 ~ours plus tard, peut être mesurée au
millim~tre pres et traitée mathématiquement.
~33!~9~9L
~ par~ir du dia~è~re enre~i~tr~ pour cha~ue zone
(hanches, haut des cuisses, ~ilieu de la cuisse~, le
péri~ètre moyen e~t calcul~ en tenant compte du diamè~re
~oyen mesur~ sous les 4 positions (profils droit et gauche,
dos et face).
En se reportant à la fiyure 3, on peut suivre
schematiquement les ét~pes de l'acquisition et de la me.~ure
d'une image selon l'invention, à l'aide d'u~ programme
introduit dans l'ordinateur danc ce but.
Dans une premi~re ~tape appel~e ~calibration~
l'étalonnage du systè~e est assuré notamment pour permettre
une bonne correspondance entre les dimensions sur l'image et
les dimensions réelles.
Une deuxième ~tape ~repérage sujet~ a pour but de
repérer l'image sur l'~écran.
Une troisième étape "détection nettoyage image"
permet de détecter l'image et de supprimer les points aber-
rants de cette image, dus par exemple à des parasites.
La quatrième étape ~acquisition image~ consiste en
une analy5e de l'i~age par balayage et une d~termination des
coordonn~es des points de l'i~age.
L'imaqe est ensuite mesurée ("~esure image") et
~émorisée (~mémorisation image").
L'image est visualis~e sur l'écran ~Uvisualisation
image") et une etape ui~pIession~ peut etre prévue pour
donner l'i~age sous forme imprimée.
~ a figure 4 permet de suivre schématiquement les
étapes de la comparaison de deux images, ~A l'instant
~ ~ T, alors qu'une premi~re image a ét~ m~morisée à
l'instant T. On retrouve, pour la deuxième image prise a
l'instant T ~ ~ T, les premières etapes de la igure 3 qui
ne seront pas commentées à nouveau. Après l'acquisition de
l'i~age (la deuxième image), on effectue un ~rappel de
l'i~age ~morisée~ puis une superposition de cette premi~xe
imaqe rappel~e et de l'image en cours de prise (~tape
~superposition d'images~.
~.~3~
On procède ensuite à une ~comparaison des imagesU~
à une ~visualisation des différences~ ainsi qu'à la ~mesure
des différences", ~ventuellement suivie d'une "impress.ion"
des résultats des mesures.
La figure 5 permet de suivre, sommairement, les
étapes du calcul du périmètre d'une section.
Après l'étape d'étalonnage ("calibration"), on
procède au rappel des 4 images (de face, de dos, et deux de
profil) de la personne.
On effectue, sur chaque image, la recherche de la
zone à étudier (par exemple taille, haut de la cuisse...).
On effectue ensuite la mesure de la zone (~détermination
mesure zone~). On met en mémoire les résultats des mesures.
On rappelle ensuite les résultats stockés ("rappel
mémoire zone examinée et résultats"), puis on calcule le
périmètre ("calcul reconstruction périmètxiquP") et on
imprime les résultats du calcul.
