WO2012120413A1 - Procédé de détermination d'un éclairage standardisé et dispositif associé - Google Patents

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WO2012120413A1
WO2012120413A1 PCT/IB2012/050972 IB2012050972W WO2012120413A1 WO 2012120413 A1 WO2012120413 A1 WO 2012120413A1 IB 2012050972 W IB2012050972 W IB 2012050972W WO 2012120413 A1 WO2012120413 A1 WO 2012120413A1
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skin
light source
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illumination
area
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Gaëtan BOYER
Marc Pericoi
Sabine LAQUIEZE
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PERITESCO
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PERITESCO
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/44—Detecting, measuring or recording for evaluating the integumentary system, e.g. skin, hair or nails
    • A61B5/441—Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0077—Devices for viewing the surface of the body, e.g. camera, magnifying lens

Definitions

  • the invention relates to a device for providing a quality and standardized lighting on a skin area to allow the study of its surface state.
  • Quality lighting is understood to mean lighting that makes it possible simultaneously to obtain a spatial homogeneity over an area of interest defined for the study of the colorimetric aspect, and a directional characteristic that makes it possible to highlight the relief of the cutaneous tissue.
  • the examination of the surface condition of the skin is an essential step in the dermatological clinical examination.
  • various characteristics of this surface a large part of the information on its state resides in its relief, its color and its reflection. The highlighting of these characteristics will depend on the lighting used.
  • FR2589242 describes a system for highlighting cutaneous relief from impression. However, the system is intended for the study of inert samples and does not allow to study in vivo the state of the skin surface.
  • FR2826857 describes a system of general lighting of the skin.
  • the measurement of the relief characteristic of the cutaneous tissue is not the objective of the proposed device and this measurement is mentioned without any precision on the demonstration of this characteristic.
  • a good homogeneity of lighting on the area of interest is essential to avoid influencing the evaluation.
  • Omnidirectional lighting will for example provide a good homogeneity on the area of interest to properly assess the color, but will erase the relief by removing drop shadows, making it impossible to evaluate the latter parameter.
  • An effective way to reveal relief is to create drop shadows. A grazing light will thus bring out this relief by maximizing the shadows worn, but will provide poor homogeneity in the study area making it difficult to assess color. It is necessary to create a lighting combining these two characteristics simultaneously.
  • the reflection properties of the observed tissue should be considered. It is best to avoid visible direct reflection of the light sources in order to avoid disturbing the evaluation.
  • Non-exhaustive examples include the forearm, the arm, the cheek, the legs, the area of dark circles and puffiness, the contour of the eyes. From a general point of view, any zone of the body may, in certain cases, be of interest to be observed with such a type of illumination (observation of all dyskeratoses).
  • the lighting device is placed on the cutaneous tissue.
  • the lighting constraints described above, which are necessary for optimal observation, are supplemented by constraints on the physical characteristics of the device, the dimensions and weight of which must be as small as possible in order to have no influence on the state of the cutaneous tissue. .
  • the dimensional aspect is also important to allow the device to be placed on all areas of the human body.
  • the present invention aims to bring together all the conditions described above to provide optimal illumination for the study of the relief and the colorimetric appearance of a skin area on the entire human body.
  • a method for determining an optimized illumination of a zone of human skin in order to allow the study of its surface state, the skin zone having relief zones, the illumination being derived from a device comprising one or more light sources and generating shadow zones in the vicinity of the relief zones, is characterized in that it comprises the following steps:
  • first parameter P1 as a function of the contrast between the brightness inside the shadow zones and the brightness outside the shadow zones
  • second parameter P2 function of the homogeneity of the brightness
  • the search for a maximum for the function C can comprise a step where the variations of C are studied as a function of the variations of at least one parameter among: the type of light source, the height (h) of the light source relative to to the skin, the distance (e) of the light source with respect to the skin and the angle (a) of illumination of each light source with respect to the area of skin under consideration.
  • the invention also relates to a device for illuminating an area of human skin with at least one of: the height (h) of the light source relative to the skin, the distance (e) of the light source relative to the skin and the angle (a) of illumination of each light source with respect to the skin zone considered, was determined according to the method according to the invention.
  • At least one light source is punctual
  • the device may include a window for observation.
  • the device may comprise a shooting system fixed to its structure.
  • the device can be connected to a system for recording and sending the shot to a remote user.
  • the device may include a support plate on the skin minimizing the influence of the device on the measurement zone.
  • the plate may include centering means for automatically centering the device around an outer element attached to the skin.
  • the device may comprise projection means capable of transmitting structured light.
  • the device may comprise means for measuring the reflected light.
  • the device may comprise means for projecting luminous symbols for repositioning assistance.
  • the device may include sensors for measuring one or more physical properties of the skin.
  • Fig. 1 is a schematic perspective view illustrating a skin portion of a plane P illuminated according to the method of the invention
  • Fig. 2 is a diagram illustrating an example of light intensity distribution of a point source
  • Fig. 3 is a schematic view illustrating the implementation of the method according to the invention by an example of linear module with 3 point sources,
  • Fig. 4 is a diagram illustrating the resulting light distribution of the association of 3 sources as a function of their spacing.
  • Fig. 6 is a cross section of FIG. 4 for d close to 40
  • Fig. 8 is a view similar to FIG. 3 in the case of a particular embodiment with 2 modules and 2 point sources,
  • Fig. 9a and 9b are diagrams illustrating the light distribution obtained for 2 sets of different geometrical parameters
  • Fig. 10 is a diagram illustrating the highlighting of the relief by a device according to the invention.
  • Fig. 1 1 a and 1 1 1 b are diagrams illustrating examples of flux obtained for the demonstration of the contrast for 2 sets of different parameters
  • Fig. 12 and 13 are perspective views of a device according to the invention.
  • Fig. 14 is a perspective view illustrating a shooting system attached to the shell of the device of FIG. 12 and 13,
  • Fig. 15 is a view similar to FIG. 14 illustrating a system of independent shooting of the hull
  • Fig. 16 is a view similar to FIG. 12, with parts torn off, illustrating the presence of a graduated ruler on the edge of the area of interest,
  • Fig. 17 is a view similar to FIG. 16, illustrating the presence of a color chart fixed around the area of interest
  • Fig. 18 is a view similar to FIG. 16, illustrating the presence of a pivoting disk with color charts for colorimetric evaluation by a observer
  • Fig. 19 is a top view of the device of FIG. 12 illustrating the presence of a device for enlarging the area of interest
  • Fig. 20 is a view similar to FIG. 12, on a smaller scale, illustrating the presence of repositioning aid projection modules, and
  • Fig. 21 is a perspective view of a device according to the invention in a situation using an external module for repositioning assistance.
  • Light is provided by one or more modules.
  • Each module consists of a combination of several light sources that can be point, linear or flat. These sources can be of the incandescent bulb type, neon, LED bulb or discharge bulb.
  • the shape of a module can be linear, circular, planar or any.
  • the modules consist of point sources.
  • the realization of the constraints described above is made by considering the light distribution of each source and by determining the optimal geometrical parameters of the relative arrangement between the sources and between the modules with respect to the area of interest.
  • FIG. 2 An example of light distribution of a source is shown in Figure 2.
  • the use of a single source of this type will obviously produce a non-homogeneous illumination.
  • the association of different sources can also provide a non-homogeneous source if their arrangement is not correct.
  • the present invention uses sources whose spacing, height with respect to the studied surface as well as the angle of illumination with respect to the normal to the studied surface allow a lighting both homogeneous and the highlighting of the relief .
  • the light sources are white.
  • the type of wavelength used by the present invention is not restrictive and may range from ultra violet to infrared.
  • FIG. 3 An exemplary embodiment is shown in FIG. 3 based on the assumption of 3 sources positioned on the same straight line parallel to the studied plane with a spacing between each source noted d as represented in FIG. 3 and with each source having a Gaussian brightness distribution of which the direction of maximum intensity is shown schematically by a dotted arrow.
  • the lighting directions of each source are assumed, in the present embodiment, parallel. This reasoning can be applied to any type of light distribution with any direction lighting direction.
  • the resulting illumination is observed on a line denoted L in FIG. 3 parallel to the source disposition line.
  • FIGS. 4 to 7. This resulting illumination is shown in FIGS. 4 to 7. It can be seen that for a small gap, the association of the 3 sources generates a Gaussian-shaped illumination.
  • this distance d 40 is optimal for the particular light distribution described above. In the case of a different distribution, this value is likely to change.
  • the present invention provides the different sources so as to obtain this optimum.
  • each module used is also optimized.
  • the parameters studied are the height h of each module relative to the reference surface P, the distance e with respect to the point O, and the illumination angle a. These parameters are represented in FIG. 8.
  • the highlighting of the relief and the creation of homogeneous illumination is done by arranging each module at an optimal height and an angle of incidence with respect to the area of interest studied.
  • Determining the optimal values of each parameter is made by studying from a theoretical point of view the homogeneity of the lighting of the area of interest as well as the quality of the highlighting of the relief. This study is done using optical simulation tools and allows to simulate for each parameter its influence on the final result of the lighting obtained. The theoretical results can of course be verified experimentally by the implementation of the device.
  • the methodology used to determine the optimal values of h, e and a can be iterative.
  • a test is performed from basic parameters. The influence of each parameter on the result is studied based on a visual approach, or on indicators representative of the homogeneity such as the standard deviation of the light distribution.
  • a new test with the updated parameters to optimize the lighting is done, and so on until the result is optimal.
  • Simplex or Levenberg-Marquardt type optimization algorithms can be used. This approach is combined with the observation of an experienced practitioner who validates and orients the parameters, this time with a clinical approach to the result obtained.
  • the optimum light output is a feature that can not be optimized solely by considering the actual observation of the user.
  • FIGS. 9A and 9B An example of luminous flux obtained for the particular embodiment with 2 modules is shown in FIGS. 9A and 9B for the homogeneity.
  • Figure 9A there is a low quality lighting homogeneity, with a point of maximum central brightness.
  • Figure 9B where the parameters have been optimized. There is greater homogeneity with a lower gradient.
  • FIGS. 1A and 1B An example of a flux obtained is represented in FIGS. 1A and 1B. As shown, in the first case, FIG. 11A, a contrast of 0.67 is observed whereas the illumination of the second configuration, FIG. 11B, generates a contrast of 0.63 in the particular embodiment described.
  • optimization can be done by successively considering the homogeneity and the contrast, or by considering the 2 parameters at the same time.
  • the structure of the present invention completely surrounds the area of interest for isolating the area from outdoor lighting.
  • the structure may be a shell having a parallelepipedal shape as shown in FIG. 12.
  • the support of the shell on the skin is done by a special plate.
  • This plate may be a simple plane around the area of interest as shown in Figure 13, or be of a particular shape to allow a centering around a particular device glued to the skin.
  • the device may for example be a ring used in cutaneous measurements with a confocal microscope.
  • the plate and the shell may also have lower edges of particular shape to best adapt to areas whose morphology is not flat.
  • a curved plate can better stick to the surface to ensure a continuous contact between the area of interest and the device.
  • a flexible deformable plate can also be used. Observation of the area of interest can be done in two ways.
  • the observation is direct and the user visualizes through a window made on the top of the hull the area of interest as shown in Figure 12.
  • the camera system is fixed on the shell as shown in FIG. 14.
  • the weight of the system is taken up by the shell on the tissue zone around the observed zone.
  • the camera system is not fixed on the shell.
  • an outer frame with support around the shell allows to work at a constant distance from the area of interest as shown in FIG.
  • the camera can be a camera, a compact camera or a SLR camera.
  • the device used is a camera
  • a live view on an external screen can be realized with the possibility of using live geometric measurement tools or colorimetric evaluation.
  • a camera In the case where a camera is used, it can be connected to an outdoor unit for recording and transmission of the shooting to a remote user.
  • the transmission can be both wired and wireless.
  • tools can be placed inside the shell to facilitate evaluation.
  • a graduated ruler see Figure 16, can be placed at the level of the lighting plan to evaluate for example the size of spots or scars.
  • Fixed calibrated color patterns can also be positioned on the edge or inside the area of interest in order to perform a colorimetric calibration of the shots as in the embodiment shown in FIG. 17.
  • a specific target can be used to perform including the white balance.
  • a pivoting disk with color patterns corresponding to the desired hues on its periphery may be fixed on the plate as in the embodiment shown in FIG. scroll through the different hues to evaluate which one is closest to the area to be evaluated.
  • a magnification device may be placed in front of the observation window as in the embodiment shown in FIG. 19.
  • the filters can be placed in front of the light sources and / or in front of the observation window. These filters can be used to filter a particular wavelength, to polarize the light, or to highlight a particular feature.
  • a structured light projection device on the zone of interest which may be lines, a grid or any pattern.
  • This structured light projection helps the user to assess the relief of the area studied and can if a recording of the projection of this structured light is made, serve to reconstruct the relief observed using calculation algorithms.
  • modules projecting light marks may be fixed on the shell of the device as in the embodiment shown in FIG. 20.
  • the repositioning may also be performed by modules attached to another structure and projecting marks on the skin for placing the device as in the embodiment shown in Figure 21.
  • one or more sensors for measuring the physical properties of the skin with or without contact can be integrated with the platen in order to measure, for example, the temperature or the hydration.
  • the sensors can be capacitive, resistive or thermal type.
  • the power supply of the device can be battery-powered or battery-powered, via a transformer or other source such as a computer USB port.
  • the device eliminates external light conditions.

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Abstract

Procédé de détermination d'un l'éclairage optimisé d'une zone de peau humaine afin de permettre l'étude de son état de surface, la zone de peau présentant des zones de relief, l'éclairage étant issu d'un dispositif comportant une ou plusieurs sources lumineuses et générant des zones d'ombre au voisinage des zones de relief, le procédé comprenant les étapes suivantes: définition d'un premier paramètre P1 fonction du contraste entre la luminosité à l'intérieur des zones d'ombre et la luminosité à l'extérieur des zones d'ombre, définition d'un second paramètre P2 fonction de l'homogénéité de la luminosité, définition d'une fonction coût C fonction du premier paramètre P1 et/ou du second paramètre P2, recherche d'un maximum pour la fonction coût C.

Description

PROCEDE DE DETERMINATION D'UN ECLAIRAGE STANDARDISE ET DISPOSITIF ASSOCIE
L'invention concerne un dispositif permettant de fournir un éclairage de qualité et standardisé sur une zone de peau afin de permettre l'étude de son état de surface. On entend par éclairage de qualité un éclairage permettant d'obtenir simultanément une homogénéité spatiale sur une zone d'intérêt définie pour l'étude de l'aspect colorimétrique, et une caractéristique directionnelle permettant la mise en évidence du relief du tissu cutané.
Dans les domaines cosmétique et médical, l'examen de l'état de surface de la peau est une étape essentielle de l'examen clinique dermatologique. Parmi les différentes caractéristiques de cette surface, une grande partie de l'information sur son état réside dans son relief, sa couleur et sa réflexion. La mise en évidence de ces caractéristiques va dépendre de l'éclairage utilisé.
Il est important de pouvoir réaliser ce type d'observation in vivo afin de se rapprocher au mieux des conditions réelles du vivant.
FR2589242 décrit un système de mise en évidence du relief cutané à partir d'empreinte. Toutefois, le système est destiné à l'étude d'échantillons inertes et ne permet pas d'étudier in vivo l'état de la surface cutanée. FR2826857 décrit un système d'éclairage général de la peau.
Toutefois, la mesure de la caractéristique de relief du tissu cutané n'est pas l'objectif du dispositif proposé et cette mesure est mentionnée sans aucune précision sur la mise en évidence de cette caractéristique. Une bonne homogénéité d'éclairage sur la zone d'intérêt est indispensable pour éviter d'influencer l'évaluation. On peut considérer les deux cas extrêmes d'éclairage. Un éclairage omnidirectionnel va par exemple fournir une bonne homogénéité sur la zone d'intérêt permettant d'évaluer correctement la couleur, mais va gommer le relief en supprimant les ombres portées, rendant impossible l'évaluation de ce dernier paramètre. Une méthode efficace pour faire apparaître le relief consiste à créer des ombres portées. Un éclairage rasant va ainsi faire ressortir ce relief en maximisant les ombres portées, mais va fournir une homogénéité médiocre sur la zone étudiée rendant difficile l'évaluation de la couleur. Il convient de créer un éclairage combinant simultanément ces deux caractéristiques. De plus, il convient de considérer les propriétés de réflexion du tissu observé. Il est préférable d'éviter une réflexion directe visible des sources lumineuses afin d'éviter de perturber l'évaluation.
De nombreuses zones cutanées peuvent bénéficier d'un examen avec ce type d'éclairage. On peut citer, de manière non exhaustive, l'avant bras, le bras, la joue, les jambes, la zone des cernes et des poches, le contour des yeux. D'un point de vue général toute zone du corps peut, dans certains cas, présenter un intérêt à être observée avec un tel type d'éclairage (observation de toutes dyskératoses).
Afin de faciliter l'observation, le dispositif d'éclairage est posé sur le tissu cutané. Aux contraintes d'éclairage décrites ci-dessus nécessaires à une observation optimale se rajoutent des contraintes sur les caractéristiques physiques du dispositif dont les dimensions et le poids doivent être les plus faibles possibles afin de n'exercer aucune influence sur l'état du tissu cutané. L'aspect dimensionnel est également important pour permettre au dispositif de se placer sur l'ensemble des zones du corps humain.
La présente invention a pour objectif de réunir toutes les conditions décrites ci-dessus afin de fournir un éclairage optimal pour l'étude du relief et de l'aspect colorimétrique d'une zone de peau sur l'ensemble du corps humain.
Selon l'invention un procédé de détermination d'un l'éclairage optimisé d'une zone de peau humaine afin de permettre l'étude de son état de surface, la zone de peau présentant des zones de relief, l'éclairage étant issu d'un dispositif comportant une ou plusieurs sources lumineuses et générant des zones d'ombre au voisinage des zones de relief, est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- définition d'un premier paramètre P1 fonction du contraste entre la luminosité à l'intérieur des zones d'ombre et la luminosité à l'extérieur des zones d'ombre, - définition d'un second paramètre P2 fonction de l'homogénéité de la luminosité,
- définition d'une fonction coût C fonction du premier paramètre P1 et/ou du second paramètre P2,
- recherche d'un maximum pour la fonction cout C.
La fonction coût peut être définie sous la forme C=a*P1 +b*P2, où a et b sont des nombres réels.
La recherche d'un maximum pour la fonction C peut comprendre une étape ou sont étudiées les variations de C en fonction des variations d'au moins un paramètre parmi : le type de source lumineuse, la hauteur (h) de la source lumineuse par rapport à la peau, la distance (e) de la source lumineuse par rapport à la peau et l'angle (a) d'éclairage de chaque source lumineuse par rapport à la zone de peau considérée.
L'invention a également trait à un dispositif d'éclairage d'une zone de peau humaine dont au moins une caractéristique parmi : la hauteur (h) de la source lumineuse par rapport à la peau, la distance (e) de la source lumineuse par rapport à la peau et l'angle (a) d'éclairage de chaque source lumineuse par rapport à la zone de peau considérée, a été déterminée selon le procédé selon l'invention.
Avantageusement au moins une source lumineuse est ponctuelle
Le dispositif peut comporter une fenêtre pour l'observation. Le dispositif peut comporter un système de prise de vue fixé à sa structure.
Le dispositif peut être relié à un système d'enregistrement et d'envoi de la prise de vue à un utilisateur distant.
Le dispositif peut comporter une platine d'appui sur la peau minimisant l'influence du dispositif sur la zone de mesure.
La platine peut comporter des moyens de centrage permettant le centrage automatique du dispositif autour d'un élément extérieur fixé à la peau.
Le dispositif peut comporter des moyens de projection aptes à l'émission de lumière structurée.
Le dispositif peut comporter des moyens de mesure de la lumière réfléchie.
Le dispositif peut comporter des moyens de projection de symboles lumineux d'aide au repositionnement.
Le dispositif peut comporter des capteurs de mesure d'une ou plusieurs propriétés physiques de la peau. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré avec référence aux dessins annexés mais qui n'a aucun caractère limitatif. Sur ces dessins :
Fig. 1 est une vue schématique en perspective illustrant une portion de peau d'un plan P éclairée selon le procédé de l'invention,
Fig. 2 est un schéma illustrant un exemple de distribution d'intensité lumineuse d'une source ponctuelle,
Fig. 3 est une vue schématique illustrant la mise en œuvre du procédé selon l'invention par un exemple de module linéaire à 3 sources ponctuelles,
Fig. 4 est un schéma illustrant la distribution lumineuse résultante de l'association de 3 sources en fonction de leur écartement.
Fig. 5 est une coupe transversale de Fig. 4 pour d=0,
Fig. 6 est une coupe transversale de Fig. 4 pour d proche de 40,
Fig. 7 est une coupe transversale de Fig. 4 pour d=100,
Fig. 8 est une vue similaire à Fig. 3 dans le cas d'une réalisation particulière avec 2 modules et 2 sources ponctuelles,
Fig. 9a et 9b sont des schémas illustrant la distribution lumineuse obtenue pour 2 jeux de paramètres géométriques différents,
Fig. 10 est un schéma illustrant la mise en évidence du relief par un dispositif selon l'invention,
Fig. 1 1 a et 1 1 b sont des schémas illustrant des exemples de flux obtenus pour la mise en évidence du contraste pour 2 jeux de paramètres différents,
Fig. 12 et 13 sont des vues en perspective d'un dispositif selon l'invention,
Fig. 14 est une vue en perspective illustrant un système de prise de vue fixé sur la coque du dispositif de Fig. 12 et 13,
Fig. 15 est une vue similaire à Fig. 14 illustrant un système de prise de vue indépendant de la coque,
Fig. 16 est une vue similaire à Fig. 12, avec parties arrachées, illustrant la présence d'une règle graduée sur le bord de la zone d'intérêt,
Fig. 17 est une vue similaire à Fig. 16, illustrant la présence d'une mire de couleurs fixées autour de la zone d'intérêt,
Fig. 18 est une vue similaire à Fig. 16, illustrant la présence d'un disque pivotant avec mires de couleur pour l'évaluation colorimétrique par un observateur,
Fig. 19 est une vue de dessus du dispositif de Fig. 12 illustrant la présence d'un dispositif de grossissement de la zone d'intérêt,
Fig. 20 est une vue similaire à Fig. 12, à plus petite échelle, illustrant la présence de modules de projection d'aide au repositionnement, et
Fig. 21 est une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention en situation utilisant un module externe d'aide au repositionnement.
On considère que le plan du tissu cutané étudié va être situé sur un plan de référence P à partir duquel les caractéristiques de l'invention vont être décrites (cf. figure 1 ). La zone d'intérêt peut être de forme quelconque. Dans la réalisation présentée au cours de ce document, on considère une zone rectangulaire centrée autour d'un point O. (cf. figure 1 ). La lumière est fournie par un ou plusieurs modules. Chaque module est constitué d'une association de plusieurs sources lumineuses qui peuvent être ponctuelles, linéaires ou planes. Ces sources peuvent être du type ampoule à incandescence, néon, ampoule LED ou ampoule à décharge. La forme d'un module peut être linéaire, circulaire, plane ou quelconque.
Dans la présente description, on considère que les modules sont constitués de sources ponctuelles. La réalisation des contraintes décrites ci- dessus est faite en considérant la distribution de lumière de chaque source et en déterminant les paramètres géométriques optimaux de la disposition relative entre les sources et entre les modules par rapport à la zone d'intérêt.
Un exemple de distribution lumineuse d'une source est montré figure 2. L'utilisation d'une seule source de ce type va évidemment produire un éclairage non homogène. L'association de différentes sources peut aussi bien fournir une source non homogène si leur disposition n'est pas correcte. La présente invention utilise des sources dont l'espacement, la hauteur par rapport à la surface étudiée ainsi que l'angle d'éclairage par rapport à la normale à la surface étudiée permettent un éclairage à la fois homogène et la mise en évidence du relief. Dans une réalisation particulière les sources lumineuses sont de couleur blanche. Le type de longueur d'onde utilisée par la présente invention n'est pas restrictif et peut aller du domaine de l'ultra violet au domaine infrarouge.
Pour satisfaire aux conditions décrites ci dessus on étudie tout d'abord la distribution résultante de l'association de différentes sources au sein d'un module. Un exemple de réalisation est montré figure 3 en se basant sur l'hypothèse de 3 sources positionnées sur une même droite parallèle au plan étudié avec un écartement entre chaque source noté d comme représenté figure 3 et avec chaque source possédant une distribution de luminosité Gaussienne dont la direction d'intensité maximale est schématisée par une flèche en pointillé. Les directions d'éclairage de chaque source sont supposées, dans la présente réalisation, parallèles. Ce raisonnement peut être appliqué à n'importe quel type de distribution lumineuse avec des directions d'éclairages de direction quelconques. On observe l'éclairage résultant sur une ligne notée L sur la figure 3 parallèle à la droite de disposition des sources.
Cet éclairage résultant est représenté sur les figures 4 à 7. On voit que pour un faible écartement, l'association des 3 sources génère un éclairage de forme Gaussienne. L'écartement des sources permet de fournir une distribution qui s'aplatit jusqu'à un optimum autour de d=40 pour lequel l'éclairage va être constant sur un plateau de largeur maximale. Au delà de cet écartement optimum on va progressivement retrouver trois pics Gaussien correspondant à chaque source.
A noter que cette distance d=40 est optimale pour la distribution lumineuse particulière décrite ci-dessus. Dans le cas d'une distribution différente, cette valeur est susceptible de changer.
La présente invention dispose les différentes sources de manière à obtenir cet optimum.
A noter que l'application de cette méthode décrite pour un module peut être généralisée à plusieurs modules. On peut ainsi envisager la disposition de plusieurs modules autour de la zone à étudier pouvant être allumés distinctement ou non. Dans une réalisation particulière, 2 modules composés chacun de 2 sources ponctuelles sont disposés de part et d'autre de la zone comme montré figure 8. Cette disposition permet la mise en évidence du relief suivant une direction privilégiée.
Dans une autre configuration possible, la mise en place de 4 modules à 90° permet l'étude du relief suivant 2 directions privilégiées.
Une fois l'homogénéité de la lumière générée par un module optimisée, la disposition de chaque module utilisé est également optimisée. Les paramètres étudiés sont la hauteur h de chaque module par rapport à la surface de référence P, l'écartement e par rapport au point O, et l'angle d'éclairage a. Ces paramètres sont représentés sur la figure 8. La mise en évidence du relief et la création d'un éclairage homogène se fait en disposant chaque module à une hauteur et un angle d'incidence optimale par rapport à la zone d'intérêt étudiée.
La détermination des valeurs optimales de chaque paramètre se fait en étudiant d'un point de vue théorique l'homogénéité de l'éclairage de la zone d'intérêt ainsi que la qualité de la mise en évidence du relief. Cette étude se fait à l'aide d'outils de simulation optique et permet de simuler pour chaque paramètre son influence sur le résultat final de l'éclairage obtenu. Les résultats théoriques peuvent bien entendu être vérifiés expérimentalement par la mise en œuvre du dispositif.
La méthodologie utilisée pour déterminer les valeurs optimales de h, e et a peut être itérative. On effectue un essai à partir de paramètres de base. L'influence de chaque paramètre sur le résultat est étudiée en se basant soit sur une approche visuelle, soit sur des indicateurs représentatifs de l'homogénéité tels que l'écart type de la distribution lumineuse. Un nouvel essai avec les paramètres mis à jours permettant d'optimiser l'éclairage est fait, et ainsi de suite jusqu'à ce que le résultat soit optimal. Des algorithmes d'optimisation du type simplex ou Levenberg-Marquardt peuvent être utilisés. Cette approche est combinée à l'observation d'un praticien expérimenté qui valide et oriente les paramètres avec cette fois ci une approche clinique du résultat obtenu. La puissance lumineuse optimale est notamment une caractéristique qui ne peut être optimisée uniquement en considérant l'observation réelle de l'utilisateur.
Un exemple de flux lumineux obtenu pour la réalisation particulière à 2 modules est représenté sur les figures 9A et 9B pour l'homogénéité. Dans le premier cas, figure 9A, on note une homogénéité d'éclairage de faible qualité, avec un point de luminosité maximal central. Dans le deuxième cas, figure 9B, où les paramètres ont été optimisés. On note une homogénéité plus importante avec un dégradé plus faible.
Une fois l'homogénéité réglée on ajuste les paramètres pour la mise en évidence optimale du relief. Cette mise en évidence se fait en étudiant le contraste entre l'ombre portée d'un parallélépipède situé au centre de la zone de mesure comme représenté figure 10. Un exemple de flux obtenu est représenté figures 1 1A et 1 1 B. Dans l'exemple montré, on observe dans le premier cas, figure 1 1 A, un contraste de 0.67 alors que l'éclairage de la deuxième configuration, figure 1 1 B, génère un contraste de 0.63 dans la réalisation particulière décrite.
L'approche itérative décrite ci dessus peut être appliquée en utilisant ce paramètre de contraste à l'optimisation de l'éclairage. Là aussi la validation et l'optimisation se fait en combinant les mesures à l'observation d'un clinicien expérimenté.
A noter que l'optimisation peut se faire en considérant successivement l'homogénéité et le contraste, ou en considérant les 2 paramètres en même temps.
La structure de la présente invention entoure complètement la zone d'intérêt permettant d'isoler la zone d'un éclairage extérieur. Dans une réalisation à 2 ensembles d'éclairages opposés, la structure peut être une coque possédant une forme parallélépipédique comme représenté figure 12. L'appui de la coque sur la peau se fait par une platine spéciale. Cette platine peut être un simple plan autour de la zone d'intérêt comme représenté figure 13, ou bien être d'une forme particulière afin de permettre un centrage autour d'un dispositif particulier collé à la peau. Le dispositif peut par exemple être un anneau utilisé dans les mesures cutanées avec un microscope confocal.
La platine et la coque peuvent également avoir des bords inférieurs de forme particulière pour s'adapter au mieux aux zones dont la morphologie n'est pas plane. Dans l'exemple de la zone de la joue du visage des bords et une platine incurvée permettent de mieux coller à la surface afin d'assurer un contact continu entre la zone d'intérêt et le dispositif. Une platine souple déformable peut également être employée. L'observation de la zone d'intérêt peut se faire de deux manières.
Dans le premier cas, l'observation est directe et l'utilisateur visualise à travers une fenêtre pratiquée sur le dessus de la coque la zone d'intérêt comme représenté figure 12.
Dans le second cas, un dispositif de prise de vue est situé au dessus de la coque. Plusieurs solutions peuvent alors être utilisées.
Le système de prise de vue est, selon un premier mode de réalisation, fixé sur la coque comme représenté figure 14. Dans ce cas, le poids du système est repris par la coque sur la zone de tissus autour de la zone observée.
Dans un deuxième mode de réalisation, le système de prise de vue n'est pas fixé sur la coque. Dans ce cas, un bâti extérieur avec appui autour de la coque permet de travailler à distance constante de la zone d'intérêt comme représenté figure 15.
Le dispositif de prise de vue peut être une caméra, un appareil photographique compact ou un appareil photographique reflex.
Si le dispositif utilisé est une caméra, une visualisation en direct sur un écran extérieur peut être réalisée avec la possibilité d'utiliser en direct des outils de mesure géométriques ou d'évaluation colorimétriques. Dans le cas où un dispositif de prise de vue est utilisé, celui-ci peut être relié à une unité extérieure permettant l'enregistrement et la transmission de la prise de vue à un utilisateur distant. La transmission peut être aussi bien filaire que sans fil.
Dans une réalisation plus évoluée, des outils peuvent être disposés à l'intérieur de la coque pour faciliter l'évaluation. Une règle graduée, voir figure 16, peut être placée au niveau du plan d'éclairage pour évaluer par exemple la taille de taches ou de cicatrices.
Des mires de couleurs calibrées fixes peuvent également être positionnées sur le bord ou à l'intérieur de la zone d'intérêt afin d'effectuer une calibration colorimétrique des prises de vue comme dans le mode de réalisation représenté figure 17. Une mire spécifique peut servir à effectuer notamment la balance des blancs.
Lorsqu'une évaluation de couleur par l'observateur doit être réalisée, un disque pivotant avec sur sa périphérie des mire de couleurs correspondant aux teintes souhaitées peut être fixé sur la platine comme dans le mode de réalisation représenté figure 18. L'utilisateur peut alors faire défiler les différentes teintes afin d'évaluer celle qui se rapproche le plus de la zone à évaluer.
Un dispositif de grossissement peut être placé devant la fenêtre d'observation comme dans le mode de réalisation représenté figure 19.
Dans une réalisation particulière des filtres peuvent être placés devant les sources lumineuses et/ou devant la fenêtre d'observation. Ces filtres peuvent servir à filtrer une longueur d'onde particulière, à polariser la lumière ou à mettre en évidence une caractéristique en particulier.
Dans une réalisation particulière, on peut placer à l'intérieur de la coque un dispositif de projection de lumière structurée sur la zone d'intérêt pouvant être des lignes, une grille ou un motif quelconque. Cette projection de lumière structurée permet d'aider l'utilisateur à évaluer le relief de la zone étudiée et peut si un enregistrement de la projection de cette lumière structurée est fait, servir à reconstruire le relief observé à l'aide d'algorithmes de calcul.
Dans une réalisation particulière, on peut placer à l'intérieur un dispositif de mesure de réflectance ou du flux lumineux perçu à travers la fenêtre d'observation.
Afin de faciliter le positionnement et le repositionnement entre différents temps du dispositif sur la zone d'intérêt étudiée, des modules projetant des repères lumineux peuvent être fixés sur la coque du dispositif comme dans le mode de réalisation représenté figure 20. Le repositionnement peut également être effectué par des modules fixés sur une autre structure et projetant des repères sur la peau permettant de placer le dispositif comme dans le mode de réalisation représenté sur la figure 21 .
Dans une réalisation particulière, un ou plusieurs capteurs de mesures des propriétés physiques de la peau avec ou sans contact peuvent être intégrés à la platine afin de mesurer par exemple la température ou l'hydratation. Les capteurs peuvent de type être capacitif, résistif ou thermique.
L'alimentation du dispositif peut être à piles ou batteries, être réalisée par l'intermédiaire d'un transformateur ou d'une autre source comme un port USB d'ordinateur.
Le dispositif permet de s'affranchir des conditions lumineuses extérieures.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de détermination d'un l'éclairage optimisé d'une zone de peau humaine afin de permettre l'étude de son état de surface, la zone de peau présentant des zones de relief, l'éclairage étant issu d'un dispositif comportant une ou plusieurs sources lumineuses et générant des zones d'ombre au voisinage des zones de relief, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
• définition d'un premier paramètre P1 fonction du contraste entre la luminosité à l'intérieur des zones d'ombre et la luminosité à l'extérieur des zones d'ombre,
• définition d'un second paramètre P2 fonction de l'homogénéité de la luminosité,
• définition d'une fonction coût C fonction du premier paramètre P1 et/ou du second paramètre P2,
• recherche d'un maximum pour la fonction cout C.
2. Procédé de détermination d'un l'éclairage optimisé d'une zone de peau humaine selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la fonction coût est définie sous la forme C=a*P1 +b*P2, où a et b sont des nombres réels.
3. Procédé de détermination d'un l'éclairage optimisé d'une zone de peau humaine selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la recherche d'un maximum pour la fonction C comprend une étape ou sont étudiées les variations de C en fonction des variations d'au moins un paramètre parmi : le type de source lumineuse, la hauteur (h) de la source lumineuse par rapport à la peau, la distance (e) de la source lumineuse par rapport à la peau et l'angle (a) d'éclairage de chaque source lumineuse par rapport à la zone de peau considérée.
4. .Dispositif d'éclairage d'une zone de peau humaine dont au moins une caractéristique parmi : la hauteur (h) de la source lumineuse par rapport à la peau, la distance (e) de la source lumineuse par rapport à la peau et l'angle (a) d'éclairage de chaque source lumineuse par rapport à la zone de peau considérée, a été déterminée selon le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins une source lumineuse est ponctuelle.
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte une fenêtre pour l'observation.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un système de prise de vue fixé à sa structure.
8. Dispositif relié à un dispositif permettant l'enregistrement et la transmission à distance de la prise de vue.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une platine d'appui sur la peau minimisant l'influence du dispositif sur la zone de mesure.
10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la platine comporte des moyens de centrage permettant le centrage automatique du dispositif autour d'un élément extérieur fixé à la peau.
1 1 . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de projection aptes à rémission de lumière structurée.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 1 1 , caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure de la lumière réfléchie.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de projection de symboles lumineux d'aide au repositionnement.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs capteurs de mesure des propriétés physiques de la peau.
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