基于三維坐標(biāo)的投影積分函數(shù)皮膚狀態(tài)綜合評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種多指標(biāo)、多部位的皮膚狀態(tài)綜合評價方法，屬于皮膚科學(xué)與系統(tǒng) 科學(xué)交叉融合的工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是在深入研究皮膚指標(biāo)測試數(shù)據(jù)特性與領(lǐng)域內(nèi) 評價標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對皮膚各部位及各項指標(biāo)測試數(shù)據(jù)通過構(gòu)建投影積分函數(shù)進(jìn)行處理計 算，探索能夠反映皮膚狀態(tài)的綜合、有效評價途徑。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類生活水平的逐步提高，在解決了衣食住行的基礎(chǔ)性問題后，身體健康、容 顏秀美成為人們愈來愈關(guān)注的問題。皮膚作為覆蓋在身體最外層的保護(hù)膜，起著抵御細(xì)菌、 調(diào)節(jié)體溫的作用，它同時也反映著身體內(nèi)部的問題。可知，皮膚作為一個復(fù)雜而重要的生命 感官，對身體健康的表征具有重大意義。
[0003] 此外，當(dāng)前各種效用、各種類型的化妝品層出不窮，人們在面臨選擇時如何結(jié)合自 身的皮膚狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)評價，可為后續(xù)基于皮膚各項指標(biāo)出發(fā)分析化妝品的養(yǎng)護(hù)效果，制 定調(diào)理方案，有針對性地購買化妝品提供依據(jù)。
[0004] 目前針對皮膚狀態(tài)進(jìn)行評價方法研究的不多，大多數(shù)研究是通過對單一因素皮膚 指標(biāo)的描述反映面部皮膚狀態(tài)的特定特征，因此評價結(jié)果往往具有不完整性。另外，開展 基于測試數(shù)據(jù)的皮膚狀態(tài)評價，一方面設(shè)及到多指標(biāo)多因素的綜合性融合問題，另一方面 由于測試儀器與人員操作原因，不可避免地使建模數(shù)據(jù)帶有噪聲而成為不確定信息評價問 題。因此，要對皮膚狀態(tài)進(jìn)行客觀、科學(xué)評價，不僅需要采用綜合方法解決多指標(biāo)間相互作 用的融合問題，多個測試部位綜合數(shù)據(jù)的處理問題，還需要借鑒描述不確定信息的理論方 法W反映皮膚狀態(tài)數(shù)據(jù)與評價標(biāo)準(zhǔn)的模糊不確定性。 陽〇化]基于此，綜合皮膚測試的多部位、多指標(biāo)數(shù)據(jù)，構(gòu)建一種綜合指標(biāo)、部位的皮膚測 試數(shù)據(jù)的評價函數(shù)，為全面衡量、評判皮膚狀態(tài)提供一種科學(xué)的衡量尺度與可行方法，從而 為皮膚健康、有效護(hù)理及化妝品的使用提供參考是必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對面部皮膚評價中設(shè)及指標(biāo)、部位等多項因素的問題，建立基于指標(biāo)位 置集、測試部位集、模糊評價集的=維坐標(biāo)，提出了基于=維坐標(biāo)的投影積分函數(shù)皮膚狀態(tài) 綜合評價方法，目的是解決現(xiàn)有人體面部皮膚狀態(tài)評價對單一因素評價及評價不夠全面、 科學(xué)等問題。針對領(lǐng)域?qū)＜医o出的評價標(biāo)準(zhǔn)，提出投影積分函數(shù)對測試部位的測試數(shù)據(jù)進(jìn) 行插值積分運(yùn)算，而后投影于指標(biāo)維度進(jìn)行二次插值積分，W最大程度地融合測試信息，而 后采用模糊隸屬度表達(dá)皮膚狀態(tài)評價等級的漸進(jìn)不確定性，最終通過模糊矩陣計算并確定 皮膚狀態(tài)綜合評價等級，并在評價等級的基礎(chǔ)上給出對應(yīng)皮膚狀態(tài)的具體分值，便于測試 個體對于自身的皮膚狀態(tài)綜合獲取直觀的量化評判值，為全面衡量、評判皮膚狀態(tài)提供一 種客觀的衡量尺度與可行方法，從而為皮膚健康、有效護(hù)理及化妝品的使用提供參考。
[0007] 本發(fā)明中，與皮膚狀態(tài)綜合評價相關(guān)的特征因素分為兩種：一種是表征皮膚狀態(tài) 的測試指標(biāo)，例如水分含量、水分散失、油脂、黑色素、皮膚色度、光澤度、彈性、粗糖度，定義 為皮膚測試指標(biāo)集，簡稱指標(biāo)集，并將各指標(biāo)對應(yīng)于坐標(biāo)軸的位置定義為指標(biāo)位置集；另 一種是進(jìn)行指標(biāo)測試的選定部位，例如額頭、左眼角、左臉頰、左下己，定義為皮膚測試部位 集，簡稱測試部位集。
[0008] 本發(fā)明提供的基于=維坐標(biāo)的投影積分函數(shù)皮膚狀態(tài)綜合評價方法，主要包括W 下六個步驟：
[0009] 步驟一、構(gòu)建=維度皮膚狀態(tài)綜合評價體系；
[0010] 首先定義指標(biāo)位置集、測試部位集和模糊評價集，組成元素分別為皮膚的測試指 標(biāo)、測試部位及評價等級的模糊隸屬度，并分別作為=維度皮膚狀態(tài)綜合評價體系的X、Y、Z 軸。指標(biāo)位置集與測試部位集中的元素分別不等距分布于X軸及Y軸，在=維坐標(biāo)系中 表示第i個測試指標(biāo)元素的X軸位置或坐標(biāo)值，W非線性相關(guān)性系數(shù)，即秩相關(guān)系數(shù)作為距 離度量并分配X軸上各項測試指標(biāo)間的距離，i= 1，2,…，m，其中m為測試指標(biāo)的個數(shù)，即 指標(biāo)集內(nèi)測試指標(biāo)總數(shù)。y，代表測試部位集中的第j個測試部位元素，按照專家意見核定 測試部位間的距離，j= 1，2,…，n，其中n為測試部位集內(nèi)測試部位的個數(shù)，即測試部位集 內(nèi)測試部位總數(shù)。模糊評價集Z表示依據(jù)測試指標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的評價等級的隸屬程度。運(yùn) 樣，由于評價等級對應(yīng)測量數(shù)值的不同，運(yùn)里需建立與評價等級對應(yīng)的多個標(biāo)準(zhǔn)評價等級 的皮膚狀態(tài)=維度圖，后續(xù)只需考察測試樣本皮膚狀態(tài)綜合模糊隸屬度在哪個標(biāo)準(zhǔn)評價等 級中的最大，就可確定為對應(yīng)的評價等級。
[0011] 步驟二、Z軸模糊評價等級的邊界模糊化處理；
[0012] 根據(jù)皮膚醫(yī)學(xué)美容領(lǐng)域?qū)＜业脑u價標(biāo)準(zhǔn)W及評價等級邊界的模糊性，利用模糊理 論對評價等級的邊界進(jìn)行模糊化處理。針對單一因素指標(biāo)劃分為對應(yīng)的I、II、III、及IV 等級，確定評價等級交接區(qū)域的模糊隸屬度函數(shù)，其模糊隸屬度函數(shù)類型的確定應(yīng)融合專 家意見及測試指標(biāo)的統(tǒng)計特征。通過對Z軸模糊評價等級的邊界模糊化處理，后續(xù)可將待 評價樣本指標(biāo)數(shù)據(jù)代入模糊隸屬度函數(shù)確定隸屬值，就可依次計算、確定Z軸模糊評價等 級中的綜合模糊隸屬度。 陽013] 步驟S、X軸中采用連接函數(shù)（Copula化nction)度量確定指標(biāo)間距離；
[0014] 指標(biāo)位置集中測試指標(biāo)之間的距離確定方法是利用秩相關(guān)性系數(shù)作為測度。首 先對測試樣本中的測試指標(biāo)值進(jìn)行統(tǒng)計分析，構(gòu)建兩兩測試指標(biāo)間的頻率分布模型，利用 核密度估計確定各測試指標(biāo)的分布函數(shù)，利用獲知的邊緣分布及聯(lián)合分布結(jié)合構(gòu)建copula 函數(shù)，因此可利用copula函數(shù)獲得測試指標(biāo)間非線性的秩相關(guān)系數(shù)，隨后將秩相關(guān)系數(shù)的 相反數(shù)指定為各測試指標(biāo)在X軸上所占的距離。
[001引步驟四、Y軸測試部位間距的確定；
[0016] 測試部位集中各測試部位的距離確定視研究應(yīng)用領(lǐng)域不同而定，由測試部位之間 對面部皮膚綜合評價的重要程度確定。本發(fā)明參考皮膚醫(yī)學(xué)美容領(lǐng)域?qū)＜乙庖姡槍ζつw 測試部位的分布情況及對評價影響的程度基本一致運(yùn)一狀況，設(shè)定Y軸中皮膚測試部位元 素間的距離取值均為單位長度。
[0017] 步驟五、基于=維坐標(biāo)的投影積分函數(shù)綜合處理；
[0018] 5. 1.針對測試樣本中的多個測試指標(biāo)，考察指標(biāo)集中第j個測試部位的第i個測 試指標(biāo)值di，，經(jīng)過模糊處理后，表示在投影的二維YZ平面中反映的信息。其中Z軸的模糊 隸屬度在[0,1]范圍取值，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可確定其對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)評價等級I至IV的不同模糊隸 屬度，即獲得第i個測試指標(biāo)在第j個測試部位的測試指標(biāo)值di，對應(yīng)的4個不同評價等級 的二維YZ平面。首先對I等級的二維YZ平面利用模糊隸屬度公式計算模糊隸屬度Zi,，后 續(xù)類似可依次計算II、III、IV等級的模糊隸屬度；
[0019] 5. 2.標(biāo)準(zhǔn)評價等級確定條件下，針對測試指標(biāo)值di,的YZ平面上的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn) 行拉格朗日插值，從而擬合出一條經(jīng)過所有部位-模糊值點(diǎn)的光滑曲線，將該曲線按首尾 點(diǎn)的距離進(jìn)行積分，并將積分值與Y軸上所有測試部位的距離累加值相除，獲得測試指標(biāo) 值山，的基于多測試部位的平均模糊隸屬度值，表示測試指標(biāo)值d1,融合所有測試部位信息 的綜合模糊隸屬度情況；
[0020] 5. 3.指標(biāo)位置集中含m個測試指標(biāo)元素，模糊評價集中含四個評價等級的模糊隸 屬度，因此需要進(jìn)行mX 4個二維YZ平面數(shù)值計算模糊隸屬度，得到m個平均模糊隸屬度 值；
[0021] 5. 4.標(biāo)準(zhǔn)評價等級確定條件下，將對應(yīng)測試指標(biāo)確定的m個平均模糊隸屬度值投 影到XZ平面的Z軸，獲得分布于XZ平面的數(shù)據(jù)點(diǎn)。按照同樣的插值積分方法首先將XZ平 面的指標(biāo)-模糊隸屬度值點(diǎn)進(jìn)行拉格朗日插值，之后對擬合后的曲線按首尾點(diǎn)的距離進(jìn)行 積分，并將積分值與X軸所有測試指標(biāo)的距離累加值相除，得到基于多指標(biāo)多部位的平均 模糊隸屬度值，表示考慮多部位多指標(biāo)后計算獲得的綜合模糊隸屬度值；
[0022] 5. 5.標(biāo)準(zhǔn)評價等級有4級，因此需要進(jìn)行4個二維XZ平面數(shù)值計算，分別獲得I、 II、III、IV四個評價等級的基于多指標(biāo)多部位的模糊隸屬度；
[0023] 5. 6.最后針對測試樣本計算獲得的4個綜合模糊隸屬度值，選擇最大的綜合模糊 隸屬度對應(yīng)的評價等級作為皮膚狀態(tài)綜合評價等級。
[0024] 步驟六、綜合模糊隸屬度值確定評價等級及分值化；
[0025] 為使評價結(jié)果具象化，綜合考察所有評價信息，將測試樣本的最大的綜合模糊隸 屬度所屬評價等級作為主等級，其他等級作為副等級，之后按照本發(fā)明提出的主、副等級分 值轉(zhuǎn)化原則將等級換算成百分制，利用計算出的各等級的模糊隸屬度作為權(quán)重，調(diào)整最終 的測試樣本的評價分值。 陽0%] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在