ASCH VAPOSCAN经皮水分流失测量仪在皮肤水合作用视觉评估中的量化校准作用

2024年12月丰桥工业大学Yuya Hasegawa研究团队在《Journal of the Optical Society of America A》上发表了题为“Visual cues for moisture perception of facial skin: a pilot study on the effects of enhancing high-spatial-frequency components of skin lightness to decrease perceived moisture levels in young Asian observers"的文献。该研究聚焦面部皮肤“水分"这一视觉属性，探究了影响皮肤水分感知的视觉线索，重点分析了增强皮肤亮度的高空间频率成分对年轻亚洲观察者感知皮肤水分水平降低的作用。

---

摘要

面部皮肤纹理是反映个人印象和健康状况的重要视觉线索。本研究聚焦“水分"这一视觉属性，探究了影响皮肤水分感知的视觉线索。实验刺激材料为不同拍摄角度、有无化妆状态下，面部整体、脸颊、眉部三个区域的面部图像。参与者采用五点量表，对呈现的刺激材料的水分感、光泽度和吸引力三项视觉属性进行评分。实验1的结果显示，评分结果与CIELAB色彩空间中各通道的直方图统计特征存在相关性，且该相关性会随实验条件和面部区域的不同而变化，其中脸颊部位的水分感知与L*通道的方差呈负相关。随后，在实验2的模拟皮肤状态下，以及实验3中因洁面后护肤方式或底妆不同产生的不同皮肤状态图像中，研究人员通过增强皮肤亮度的高空间频率成分得到了相似的评分结果。这些实验证实，被试感知到的皮肤水分感和吸引力会下降，而感知到的光泽度会上升，且这些结果与通过图像处理模拟降低水分感知水平的图像相关联。研究发现表明，皮肤亮度的高空间频率成分可作为判断皮肤水分感知水平降低的视觉线索。

实验材料与使用仪器

实验材料

1. 实验1采用23名日本女性（20岁13人、40岁1人、50岁3人、60岁6人）的面部皮肤图像，涵盖无妆、仅涂粉底和画眉毛的化妆两种状态，以及0°正面、45°斜角两个拍摄角度，裁剪出面部整体、脸颊、眉部三个区域，共276张图像；实验2选用实验1中无妆正面的脸颊图像进行图像处理；实验3以2名20岁日本女性为模特，在4个不同时间点结合不同护肤、底妆方式采集图像，含面部整体、脸颊及经高空间频率成分增强处理的干燥脸颊图像，共192张。

2. 实验参与人员为来自日本丰桥技术科学大学和九州大学的亚裔年轻学生，实验120人（男女各10人，平均年龄23.0±3.2岁）、实验221人（男10人女11人，平均年龄22.7±3.3岁）、实验320人（男女各10人，平均年龄22.4±3.1岁），均为正常或矫正后正常视力。

实验仪器

1. 图像采集设备：NIKON D850相机、Andoer SLH3超级灯座；

2. 刺激呈现设备：EIZO CG319X、EIZO EV2450显示器；

3. 皮肤物理参数测量设备：ASCH VAPOSCAN经皮水分流失测量仪、SKICON-200EX-USB

4. 实验与分析工具：MATLAB R2021a、Psychtoolbox3.0，MATLAB R2024a。

ASCH VAPOSCAN经皮水分流失测量仪

实验过程

本研究共设计三个心理物理学实验，层层递进探究面部皮肤水分感知的视觉线索，所有实验均在暗室中进行，参与者在距离显示器70cm处借助颏托完成评分任务，评分采用1（低）至5（高）的五点量表，评价维度为水分感、光泽度、吸引力。

实验1：探究皮肤水分感知的视觉线索及相关图像统计特征

1. 向参与者呈现276张不同面部区域、拍摄角度、化妆状态的图像，每轮试验先经0.5秒灰色背景刺激间隔，再呈现图像直至参与者完成评分；

2. 每位参与者完成828次试验，试验按视觉属性和面部区域分为9个模块，模块顺序平衡，内部试验随机，每46次试验设置休息；

3. 采用MATLAB R2024a对评分结果取平均值，通过双因素重复测量方差分析，探究拍摄方向、化妆状态与面部区域对各视觉属性评分的影响，并分析评分与CIELAB色彩空间中L*、a*、b*通道的均值、方差、偏度等直方图统计特征的相关性。

实验2：验证增强皮肤亮度高空间频率成分对水分感知的影响

1. 选取实验1中无妆正面的脸颊图像，通过傅里叶变换等图像处理步骤增强皮肤亮度的高空间频率成分，模拟皮肤干燥状态，设置原始、低、中、高四个干燥程度梯度；

2. 每位参与者完成276次试验，按视觉属性分模块呈现图像，模块顺序平衡，内部试验随机，每92次试验休息；

3. 计算不同图像处理条件下的平均评分，通过单因素重复测量方差分析，分析干燥程度对水分感、光泽度、吸引力评分的影响。

实验3：验证视觉线索的稳健性及与皮肤物理参数的关联

1. 采集2位模特在不同时间、护肤/底妆方式下的面部图像，裁剪出面部整体、脸颊图像，并对脸颊图像进行与实验2高梯度一致的干燥化处理，共得到192张实验图像；

2. 同时使用ASCH VAPOSCAN经皮水分流失测量仪测量模特皮肤的TEWL、角质层含水量、油脂含量等物理参数；

3. 每位参与者完成576次试验，按面部区域/处理状态分模块呈现图像，模块顺序平衡，内部试验随机，每64次试验休息；

4. 计算不同条件下的平均评分，通过单因素重复测量方差分析分析实验条件对视觉属性评分的影响，并分析评分结果与皮肤物理参数之间的相关性。

结论

1. 皮肤水分感知与年龄相关，被试感知到的皮肤水分感会随年龄增长而降低，且面部整体的水分感、光泽度、吸引力评分均高于脸颊和眉部区域，正面拍摄的图像比斜角拍摄更易让观察者感知到皮肤水分，化妆仅对皮肤吸引力评分有提升作用，眉部区域无妆状态下的水分感和光泽度评分更高。

2. CIELAB色彩空间的光亮度相关统计特征是皮肤水分感知的重要视觉线索，其中脸颊部位的水分感知与L通道方差呈强负相关，均值L与水分感知正相关，偏度L与水分感知负相关，且脸颊部位的红度（均值a）、黄度（均值b*）越高，水分感知越低。

3. 增强皮肤亮度的高空间频率成分会降低观察者感知到的皮肤水分感和吸引力，同时提升感知到的光泽度，该视觉线索具有稳健性，在不同图像样本集中均能观察到相同的感知变化规律。

4. 观察者对皮肤水分的视觉感知与皮肤实际的物理水分参数（经皮水分流失、角质层含水量等）无强相关性，说明皮肤水分感知是独立的视觉现象，受视觉特征影响更大，而非皮肤实际的生理水分含量。

5. 皮肤亮度的高空间频率成分是判断皮肤水分感知水平降低的关键视觉线索，相较于单纯改变L*通道方差，针对性增强高空间频率成分对降低水分感知的效果更明显，且皮肤水分感与通透感存在视觉相似性，二者会随干燥感知增强同步下降，但观察者仍能区分自然皮肤的水分感与通透感。

返回列表