基于三维坐标的投影积分函数皮肤状态综合评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种多指标、多部位的皮肤状态综合评价方法，属于皮肤科学与系统 科学交叉融合的工程技术领域，具体地说，是在深入研究皮肤指标测试数据特性与领域内 评价标准的基础上，对皮肤各部位及各项指标测试数据通过构建投影积分函数进行处理计 算，探索能够反映皮肤状态的综合、有效评价途径。
【背景技术】
[0002] 随着人类生活水平的逐步提高，在解决了衣食住行的基础性问题后，身体健康、容 颜秀美成为人们愈来愈关注的问题。皮肤作为覆盖在身体最外层的保护膜，起着抵御细菌、 调节体溫的作用，它同时也反映着身体内部的问题。可知，皮肤作为一个复杂而重要的生命 感官，对身体健康的表征具有重大意义。
[0003] 此外，当前各种效用、各种类型的化妆品层出不穷，人们在面临选择时如何结合自 身的皮肤状态进行科学评价，可为后续基于皮肤各项指标出发分析化妆品的养护效果，制 定调理方案，有针对性地购买化妆品提供依据。
[0004] 目前针对皮肤状态进行评价方法研究的不多，大多数研究是通过对单一因素皮肤 指标的描述反映面部皮肤状态的特定特征，因此评价结果往往具有不完整性。另外，开展 基于测试数据的皮肤状态评价，一方面设及到多指标多因素的综合性融合问题，另一方面 由于测试仪器与人员操作原因，不可避免地使建模数据带有噪声而成为不确定信息评价问 题。因此，要对皮肤状态进行客观、科学评价，不仅需要采用综合方法解决多指标间相互作 用的融合问题，多个测试部位综合数据的处理问题，还需要借鉴描述不确定信息的理论方 法W反映皮肤状态数据与评价标准的模糊不确定性。 阳〇化]基于此，综合皮肤测试的多部位、多指标数据，构建一种综合指标、部位的皮肤测 试数据的评价函数，为全面衡量、评判皮肤状态提供一种科学的衡量尺度与可行方法，从而 为皮肤健康、有效护理及化妆品的使用提供参考是必要的。
【发明内容】
[0006] 本发明针对面部皮肤评价中设及指标、部位等多项因素的问题，建立基于指标位 置集、测试部位集、模糊评价集的=维坐标，提出了基于=维坐标的投影积分函数皮肤状态 综合评价方法，目的是解决现有人体面部皮肤状态评价对单一因素评价及评价不够全面、 科学等问题。针对领域专家给出的评价标准，提出投影积分函数对测试部位的测试数据进 行插值积分运算，而后投影于指标维度进行二次插值积分，W最大程度地融合测试信息，而 后采用模糊隶属度表达皮肤状态评价等级的渐进不确定性，最终通过模糊矩阵计算并确定 皮肤状态综合评价等级，并在评价等级的基础上给出对应皮肤状态的具体分值，便于测试 个体对于自身的皮肤状态综合获取直观的量化评判值，为全面衡量、评判皮肤状态提供一 种客观的衡量尺度与可行方法，从而为皮肤健康、有效护理及化妆品的使用提供参考。
[0007] 本发明中，与皮肤状态综合评价相关的特征因素分为两种：一种是表征皮肤状态 的测试指标，例如水分含量、水分散失、油脂、黑色素、皮肤色度、光泽度、弹性、粗糖度，定义 为皮肤测试指标集，简称指标集，并将各指标对应于坐标轴的位置定义为指标位置集；另 一种是进行指标测试的选定部位，例如额头、左眼角、左脸颊、左下己，定义为皮肤测试部位 集，简称测试部位集。
[0008] 本发明提供的基于=维坐标的投影积分函数皮肤状态综合评价方法，主要包括W 下六个步骤：
[0009] 步骤一、构建=维度皮肤状态综合评价体系；
[0010] 首先定义指标位置集、测试部位集和模糊评价集，组成元素分别为皮肤的测试指 标、测试部位及评价等级的模糊隶属度，并分别作为=维度皮肤状态综合评价体系的X、Y、Z 轴。指标位置集与测试部位集中的元素分别不等距分布于X轴及Y轴，在=维坐标系中 表示第i个测试指标元素的X轴位置或坐标值，W非线性相关性系数，即秩相关系数作为距 离度量并分配X轴上各项测试指标间的距离，i= 1，2,…，m，其中m为测试指标的个数，即 指标集内测试指标总数。y，代表测试部位集中的第j个测试部位元素，按照专家意见核定 测试部位间的距离，j= 1，2,…，n，其中n为测试部位集内测试部位的个数，即测试部位集 内测试部位总数。模糊评价集Z表示依据测试指标数据转换后的评价等级的隶属程度。运 样，由于评价等级对应测量数值的不同，运里需建立与评价等级对应的多个标准评价等级 的皮肤状态=维度图，后续只需考察测试样本皮肤状态综合模糊隶属度在哪个标准评价等 级中的最大，就可确定为对应的评价等级。
[0011] 步骤二、Z轴模糊评价等级的边界模糊化处理；
[0012] 根据皮肤医学美容领域专家的评价标准W及评价等级边界的模糊性，利用模糊理 论对评价等级的边界进行模糊化处理。针对单一因素指标划分为对应的I、II、III、及IV 等级，确定评价等级交接区域的模糊隶属度函数，其模糊隶属度函数类型的确定应融合专 家意见及测试指标的统计特征。通过对Z轴模糊评价等级的边界模糊化处理，后续可将待 评价样本指标数据代入模糊隶属度函数确定隶属值，就可依次计算、确定Z轴模糊评价等 级中的综合模糊隶属度。 阳013] 步骤S、X轴中采用连接函数（Copula化nction)度量确定指标间距离；
[0014] 指标位置集中测试指标之间的距离确定方法是利用秩相关性系数作为测度。首 先对测试样本中的测试指标值进行统计分析，构建两两测试指标间的频率分布模型，利用 核密度估计确定各测试指标的分布函数，利用获知的边缘分布及联合分布结合构建copula 函数，因此可利用copula函数获得测试指标间非线性的秩相关系数，随后将秩相关系数的 相反数指定为各测试指标在X轴上所占的距离。
[001引步骤四、Y轴测试部位间距的确定；
[0016] 测试部位集中各测试部位的距离确定视研究应用领域不同而定，由测试部位之间 对面部皮肤综合评价的重要程度确定。本发明参考皮肤医学美容领域专家意见，针对皮肤 测试部位的分布情况及对评价影响的程度基本一致运一状况，设定Y轴中皮肤测试部位元 素间的距离取值均为单位长度。
[0017] 步骤五、基于=维坐标的投影积分函数综合处理；
[0018] 5. 1.针对测试样本中的多个测试指标，考察指标集中第j个测试部位的第i个测 试指标值di，，经过模糊处理后，表示在投影的二维YZ平面中反映的信息。其中Z轴的模糊 隶属度在[0,1]范围取值，通过数据转换可确定其对应标准评价等级I至IV的不同模糊隶 属度，即获得第i个测试指标在第j个测试部位的测试指标值di，对应的4个不同评价等级 的二维YZ平面。首先对I等级的二维YZ平面利用模糊隶属度公式计算模糊隶属度Zi,，后 续类似可依次计算II、III、IV等级的模糊隶属度；
[0019] 5. 2.标准评价等级确定条件下，针对测试指标值di,的YZ平面上的所有数据点进 行拉格朗日插值，从而拟合出一条经过所有部位-模糊值点的光滑曲线，将该曲线按首尾 点的距离进行积分，并将积分值与Y轴上所有测试部位的距离累加值相除，获得测试指标 值山，的基于多测试部位的平均模糊隶属度值，表示测试指标值d1,融合所有测试部位信息 的综合模糊隶属度情况；
[0020] 5. 3.指标位置集中含m个测试指标元素，模糊评价集中含四个评价等级的模糊隶 属度，因此需要进行mX 4个二维YZ平面数值计算模糊隶属度，得到m个平均模糊隶属度 值；
[0021] 5. 4.标准评价等级确定条件下，将对应测试指标确定的m个平均模糊隶属度值投 影到XZ平面的Z轴，获得分布于XZ平面的数据点。按照同样的插值积分方法首先将XZ平 面的指标-模糊隶属度值点进行拉格朗日插值，之后对拟合后的曲线按首尾点的距离进行 积分，并将积分值与X轴所有测试指标的距离累加值相除，得到基于多指标多部位的平均 模糊隶属度值，表示考虑多部位多指标后计算获得的综合模糊隶属度值；
[0022] 5. 5.标准评价等级有4级，因此需要进行4个二维XZ平面数值计算，分别获得I、 II、III、IV四个评价等级的基于多指标多部位的模糊隶属度；
[0023] 5. 6.最后针对测试样本计算获得的4个综合模糊隶属度值，选择最大的综合模糊 隶属度对应的评价等级作为皮肤状态综合评价等级。
[0024] 步骤六、综合模糊隶属度值确定评价等级及分值化；
[0025] 为使评价结果具象化，综合考察所有评价信息，将测试样本的最大的综合模糊隶 属度所属评价等级作为主等级，其他等级作为副等级，之后按照本发明提出的主、副等级分 值转化原则将等级换算成百分制，利用计算出的各等级的模糊隶属度作为权重，调整最终 的测试样本的评价分值。 阳0%] 本发明的优点在