基于治疗区域识别的智能美容装置的制作方法

本发明涉及一种智能人体美容装置。

背景技术：

随着生活水平提高，人们对自身容貌越来越重视，各种各样的美容仪器也进入人们的视野，帮助人们保养和提高自己的容颜，这些美容仪器不少都是利用光、电、声等物理效应来应对皮肤或人体的各种问题，常见的有射频美容技术、微电流技术、激光照射、超声波技术等。

如射频美容技术是利用射频波穿透表皮基底黑色素细胞的屏障，使真皮层胶原纤维加热至55℃-75℃，胶原纤维收缩，使松弛的皮肤皱纹被拉紧，同时热效应使胶原增生，新生的胶原重新排列，数量增加，修复老化受损的胶原层，从而达到除皱紧肤的效果。

如微电流技术通过微电流，刺激肌肉按摩，让肌肉恢复弹性，同时电流的刺激真皮层也会促进细胞产生更多的atp，而atp又是胶原蛋白产生的关键物质，从而达到皮肤紧致的效果。

激光美容技术的主要原理是采用了对人体有益、透过能力较强、人体组织吸收率高的光波波段，利用弱激光对生物组织的刺激作用，同时对脸部多个美容穴位照射，通过对面部穴位和局部皮肤照射，有效的刺激面部经络穴位，加速血液循环，改善皮肤的供给状态，增加肌肤组织营养，促进皮肤的新陈代谢，去除衰老萎缩的上皮细胞，增强面部皮肤骨胶原蛋白活力，促进细胞再生能力和皮脂腺、汗腺的分泌功能，刺激表皮末梢神经，促进肌体的合成代谢及组织修复，从而改善面部肤色晦暗、色素沉着、皮肤松弛、皱纹、眼袋下垂、黑眼圈、毛孔粗大、皮肤粗糙等，使面部皮肤红润光泽、弹性增强，延缓皮肤的衰老，起到养颜美容的效果。

超声波是指频率超过2万赫兹以上的机械振动波，该振动波具有机械作用、温热作用和化学作用。超声波美容仪利用超声波穿透力强、能深入皮下4～6mm的特点在人身体、面部进行理疗来达到减肥塑身以及美白改善肤质的目的。

美容治疗又可以分为侵入式和非侵入式、有创、微创或无创等类型，一般而言非侵入式和微创、无创技术对治疗后的生活影响相对更小，非侵入式的治疗对主治者的要求也相对低，甚至可以由被治疗者自己操作，相关类型的仪器也更多的家用化和便携化。

对于不少非侵入式美容仪器而言，在治疗过程中往往单次治疗的区域往往只是需要治疗区域的小部分，整个治疗区域的治疗依靠仪器(或仪器的治疗头、手柄)在需治疗的皮肤区域不停移动最后覆盖所有需要治疗区域。

同时，这些美容治疗技术一般都存在各种参数的调节，比如强度、治疗持续时间的调节，这些参数的调节往往跟被治疗的皮肤位置和相关皮肤或皮下组织本身的特点有较大关系，比如轻度皱纹和重度皱纹的去皱所想要的去皱治疗的强度和持续时间肯定是不一样的。

对于需要治疗的皮肤和人体组织而言，不同区域的皮肤所需要的治疗方式或治疗强度等可能存在区别，比如眼周的治疗强度一般要比面部其它部位的治疗强度要小以确保安全。

近年来，随着技术，尤其是深度学习的快速发展、对于物体识别技术如人脸识别等快速发展，准确度和速度都在快速提高，比如不少手机摄像时能实时识别人脸，美颜相机能实时识别眼睛、嘴巴等并对特定位置进行滤波处理从而达到美颜效果。

本发明将识别技术引入到美容装置中，通过识别被治疗区域获得被治疗区域信息，自动匹配合适的治疗方式和治疗参数，从而达到比较好的治疗效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有美容仪器需要手动调整参数来针对不同治疗位置优化治疗效果，提供一种具有治疗区域识别能力的智能美容装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明的装置包括治疗子系统、识别子系统、主控模块、电源模块、用户界面子系统等；本发明子系统的划分主要基于逻辑上划分，在物理实现上某些子系统可能组合在一块。

其中电源模块向其它模块提供电源，电源模块可以采用电池包括可充电电池供电的实现方式，也可以采用acadapter电源适配器供电的方式；采用可充电电池，包括电池、充电管理电路、电源管理电路等等，采用电池供电便携度更高，采用acadapter电源适配器供电电源功率受限较小。

用户界面子系统，主要完成用户指令和信息的输入和美容装置信息和状态的输出，包括输入系统和输出系统，输入系统包括通过按钮按键输入，也可以通过触摸屏输入、语音输入等，输出系统可以包括不限于led灯显示、数码管显示、显示屏显示，可以通过声音，语音、蜂鸣器等输出相关信息；用户界面还可以通过有线无线如包括不限于蓝牙、wifi、互联网等连接到其它终端上，如手机、pc、平板电脑或专用的终端；通过这些终端的程序如app应用程序，web页面等来进行信息的输入和输出。

治疗子系统主要由直接涉及皮肤和人体治疗相关部件构成，治疗子系统包括但不限于下述治疗模块：射频治疗模块、ems(微电流)治疗模块、彩光嫩肤模块、光子嫩肤模块、超声波治疗模块等，这些模块可以只包含其中一个，也可以包含多个模块。

射频治疗模块可包含射频信号产生电路、射频驱动放大器、射频功率放大器、阻抗匹配电路、射频电极、表皮温度检测等子模块；射频方式可以采取但不限于单极、双极、多极、点阵等各种方式；射频电极形状可以是但不限于圆形、环形、平行电极、阵列等形状；射频治疗模块的可配置参数包括但不限于输出射频的功率、射频频率、射频相位、治疗时皮肤的目标温度、射频治疗的持续时间等。

微电流模块包括微电流产生模块和电极部分；如果同时存在射频治疗模块，微电流的电极可以与射频电极共用同一个电极；微电流模块可以配置的参数包括但不限于微电流的频率和强度和治疗持续时间等。

彩光嫩肤模块是通过不同波长的led发光二极管照射皮肤，包括led驱动电路和led发光管(或led阵列)；可以设置的参数包括但不限于led发光的波长(如果有多种波长led管)、led发光功率、led光照射时间等。

光子嫩肤采用强脉冲光治疗各种皮肤问题，超声波治疗通过把体外的超声波源聚焦到真皮下的筋膜层，以适度的热能刺激这个部位的收紧和再生，从而达到紧致肌肤、提升轮廓的目的，这两种治疗方式相对更为专业，一般需要专业人员参与治疗，由于这两种治疗方式对于皮肤各区域的治疗也存在区别，虽然一般有专业人员参与治疗，但非人工的治疗区域识别对治疗也可以起到辅助作用，本发明仍然可以包括这两种治疗模块进来。

本发明的治疗子系统还可以包含其它治疗模块，因为本发明的创新基于美容过程中，皮肤(人体)各区域对美容设备的参数或治疗方式存在区别，只要满足这一点的治疗模块(治疗方式)，都可以应用到在本发明中的治疗子系统中。

识别子系统的主要任务是识别当前治疗区域，包括当前治疗区域的位置和各种特征参数；识别子系统主要包括治疗区域原始数据获取和数据处理两部分；治疗区域原始数据获取可以是任何可以识别当前位置和参数的技术尤其是成像技术，包括不限于光学图像识别、热成像、超声成像等技术等；治疗区域相关数据获取之后根据各种数据处理技术和先验知识、先验数据、预置数据等得到当前治疗区域的位置和特征参数；如果美容仪器的治疗区域变化，识别子系统的应不停的进行识别，数据采集和识别速度应能保证及时跟上治疗区域速度的变化。

治疗区域原始数据获取采用摄像头如可见光摄像头、红外摄像头获取时，可以采用一个或者多个摄像头获取；多个摄像头数据获取之后可以拼接图像；为确保照相图像清晰，还可以附加一定强度的辅助照明，如果治疗区域包含眼部周边，注意辅助照明强度不宜于太大，以免损害视力等。

采集的治疗区域原始数据根据需要进行滤波处理，如转为灰度值图像，亮度均衡处理等后，进行图像识别；图像识别可采取的技术很多，包括不限于根据几何特征识别、支持向量机方法、神经网络方法等，其中对人脸识别的常见方法有基于特征脸(pca)的人脸识别方法、神经网络的人脸识别方法、弹性图匹配的人脸识别方法、线段hausdorff距离(lhd)的人脸识别方法、支持向量机(svm)的人脸识别方法、三维人脸识别技术等，近来由于机器学习、深度学习、ai(人工智能)的快速发展类似于人脸检测和识别的技术进展很快，这些技术和即将出现的技术都可以应用到本识别子系统来，进一步改善本发明的性能。

经过数据处理不仅可以得到当前治疗区域在整个治疗区域的位置，还可以识别当前位置的特征，如识别当前治疗位置为眼周边等，比如通过边沿检测等技术可以识别出当前区域皱纹的密度，比如采取超声成像的数据还可以提取当前皮肤组织的厚度等参数。

主控模块根据识别模块获取的区域位置和特征参数，自动调整治疗子系统治疗模块的治疗参数；除了主控模块全自动调整治疗参数，还可以加入人工调整或人工辅助调整治疗参数的选项。

由于不同的治疗模块具体治疗参数存在区别，下面以射频模块为例说明调整方法，但其他治疗模块调整方法过程是类似的。

射频治疗模块以射频热疗效用作为基础来除皱、嫩肤、消脂等，其几个重要的治疗参数包括不限于治疗深度、治疗温度、治疗持续时间等；不同区域和不同治疗目的的治疗深度有所区别，比如腹部消脂，由于脂肪层位置相对较深，治疗深度要求比较深一些，又如额头去皱，此处皮肤没有那么厚，治疗深度相对较消脂浅一些，治疗深度取决于射频频率、射频方式(单极、双极等)、电极大小距离布局方式等。

射频治疗时，由于人体组织在不同的温度下反应有所区别，所以射频治疗不同温度产生的效果是有所区别的，而治疗温度取决射频功率输出，如有温度控制，则取决目标温度的设置。

射频治疗有累计效应，单次射频治疗的持续时间和射频疗程的次数都对最终的疗效有一定的影响。

主控模块可设定整个治疗区域的治疗目标，如果整个区域的子区域的治疗目标有区别，则相应设置子区域的治疗目标和参数，比如在脸部治疗时，设定眼周、额头、嘴角等区域的治疗目标和参数，治疗目标和参数包含了治疗深度(如可调)、治疗强度、治疗持续时间等；这些治疗目标和参数可以是预置的，预置数据可以来源经验和知识系统，也可以根据用户要求做调整和设置，用户可以通过用户界面设置和调整相关参数。

主控模块根据获取识别子系统的结果，确定当前治疗的区域或子区域的位置，获得当前区域合适的治疗参数，主控模块使用当前区域合适的治疗参数控制治疗模块进行治疗。

当前区域治疗参数也可以根据识别的当前区域的特征参数加以修正，例如在识别子系统识别时提取了皱纹特征参数的话，射频去皱时可以根据当前区域位置皱纹的深度和密度来调整治疗强度，当然特征参数不仅仅包括皱纹参数其它如肤色、皮肤组织厚度、皮肤组织含水率、含脂量等都可以作为调整治疗参数的依据。

主控模块还可以计算当前治疗结果离目标结果的差值，并显示到用户界面上，提示和提醒用户治疗进度信息等；比如对射频治疗而言显示当前区域或全部治疗区域的温度值并标出温度不够、温度超标的区域；比如显示当前区域治疗的持续时间，显示整个区域中还有哪些区域治疗持续时间或累计时间不够，提醒用户加强特定区域的治疗等，这个对治疗头每次只治疗一部分区域的治疗方式帮助较大。

主控模块还可以把历次或多次治疗过程中信息保存下来备查，并且比较历次或多次治疗的效果和进展，并可根据这些信息调整治疗方案和治疗参数等。

在显示治疗信息和输入用户信息时可采用显示屏的方式包括不限于美容装置自带的一体或非一体显示屏、web方式、pc程序、移动终端如专用移动终端或手机平板电脑app应用程序等类似工具，带有显示屏的终端能非常直观的用图形和文字显示治疗目标和治疗状态进展等，也能非常有效的设置和修改目标包括各子区域的目标参数，尤其是带有触摸的显示屏。

以上主控和用户界面调整方式也适应于其他治疗模块，但其识别子系统的识别结果和特征参数、治疗模块设置的具体目标参数、治疗模块的治疗状态根据不同的治疗方式有所不同。

附图说明

图1，具有治疗区域识别的智能美容装置的结构示意图。

图2，治疗子系统射频治疗模块的结构示意图。

图3，识别子系统采取光学识别技术的结构示意图。

图4，美容装置治疗头顶视示意图。

图5，美容装置治疗头侧视示意图。

图6，美容装置主机示意结构框图。

图中，1、摄像头，2、射频外电极，3、led发光二极管，4、射频内电极，5、测温探头，6、手柄外壳。

具体实施方式

如图1所示，本发明的美容装置由电源模块、治疗子系统、主控模块、识别子系统、用户界面子系统等模块构成。

本实施例从物理上划分可以分成电源适配器、主机、治疗头、手机app程序几个部分；电源适配器将交流电转为直流供主机使用，主机和治疗头可以是一体的也可以是分体的，手机app程序通过wifi或蓝牙等方式与主机相连。

主机的主要模块示意框图如图6。

主机内根据情况可以包含电池包括可充电电池模块，如包含可充电电池，可采取两级锂电池串联得到7.4v的电压，还需配备充电管理模块、电池保护电路；电源部分还包含电源管理电路提供不同的电压给其它模块使用。

治疗子系统包含射频治疗电路、微电流治疗电路、彩光治疗电路。

射频治疗电路包括射频信号发生器、射频驱动电路、射频功放电路、阻抗匹配电路、温度功率阻抗等测量电路、射频控制电路等；本实施例的射频频率采用1mhz，当然也可以采用其它频率；射频功率放大器采用f类功率放大器来提高效率，本实施例的射频功率要求超过10瓦；射频功率通过变压器耦合输出，并采用双极射频方式；测量电路能实时测量包括不限于温度、射频电极之间施加的射频功率和阻抗等参数；射频控制模块控制射频各电路的工作，并与主控模块相连并交换数据。

微电流治疗电路包括微电流信号的产生，微电流信号的典型频率在20hz到2500hz的范围内，微电流电路的控制电路也与主控模块相连。

彩光治疗电路主要包括led的驱动电路，led的控制电路也与主控模块相连。

治疗头包括射频电极、测温探头、led发光二极管阵列、摄像头、治疗头底座(手柄)构成；参考示意图图4、图5，图4为治疗头的顶视图，图5为侧视图；射频电极用来耦合射频功率，同时微电流模块也复用射频电极，射频电极包括外环电极和内环电极；测温探头在射频治疗时用来测量表皮温度，测温探头的位置也可以放在射频外环电极和内环电极之间；led发光二极管分布在射频内外环之间；摄像头可以采用两个或更多，这样能采集更多更全的信息，克服单个摄像头容易有遮挡的缺点，同时摄像头与射频电极不在同一个平面，分布在治疗头的侧面，参考图5，以确保能采集较多的治疗区域周边信息便于有效识别；电极、led阵列与治疗子系统连接；摄像头与主控模块连接。

主控模块是以cpu为核心的模块，它主要完成各模块的控制和设置，还要完成识别子系统的数据处理部分功能；由于图像/视频处理计算量较大，所以对cpu的性能有一定要求，注意装置的cpu选型要满足能实时识别治疗区域位置和提取特征参数，图像和视频的处理和控制处理也可以通过其他部件来处理，如通过移动终端的app来处理，也可以通过云识别，此时的主控模块应该看成一个逻辑上的模块。

美容装置工作时，主控模块接收来自摄像头的帧数据，首先对帧数据进行图像拼接，然后进行预处理，包括去噪滤波、灰度化、亮度均衡、图片裁剪缩放等，然后再进行图片识别和特征参数提取；识别治疗头所在的具体位置和需要的其它皮肤特征参数。

主控模块根据当前识别的位置和特征参数，调整治疗模块的配置和参数，同时根据治疗模块反馈的状态信息不限于如表皮温度(射频模块)、射频功率(射频模块)、微电流强度(微电流模块)、彩光波长(彩光嫩肤)、彩光强度(彩光嫩肤)、治疗时间等等及时调整治疗模块参数，并将相关信息提示到用户界面上。

本实施例的用户界面子系统分成两部分，基本功能集成在主机上，更全的功能界面通过移动终端的app来实现。

主机上的用户界面部分，包括开关机按钮，用于输入基本模式设置的按钮、用于状态模式指示的led灯，用于参数显示(如温度、功率等)的led数码管或小型液晶显示屏；在主机侧的信息输入输出装置就像传统的美容仪器一样，能完成各项基本功能的基本操作。

本实施例包含了一个无线连接模块，该模块采用wifi或蓝牙的连接方式，方便与移动终端如手机、平板电脑连接。

本实施例还包括一个移动终端的上的app应用程序，该app通过wifi或蓝牙与主机的主控模块相连进行信息交换。

app上可以设置、修改、下载整个治疗区域和细分子区域的配置参数；在app上也能实时显示当前治疗位置的治疗各种信息和状态，也可显示整个治疗区域的信息和状态，包括各个治疗子区域治疗的进展和完成度，以指导后续治疗。

app上还可以保存历次或多次治疗的过程和结果，并且比较历次获多次治疗的效果和进展，并可根据这些信息调整治疗方案和治疗参数等。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。