專利名稱：：在剃刮期間可轉(zhuǎn)印到皮膚上以用于光學測量的圖案的制作方法在剃刮期間可轉(zhuǎn)印到皮膚上以用于光學測量的圖案發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及點圖案，所述點圖案可轉(zhuǎn)印到皮膚上并通過光學測量技術(shù)辨識出以檢測圖案區(qū)響應(yīng)于外力(例如剃刮)而進行的運動。
背景技術(shù)：
：利用三維(3D)圖像相關(guān)照相測量作為全視場、非接觸光學檢測技術(shù)來分析機器零件和剖切組織樣品中的應(yīng)變已為人們所知。這種技術(shù)例如描述于Tyson,J.、Schmidt,T.Galanulis，K.在2003年9月的Biophotonics中發(fā)表的文獻"OpticalDeformation&StrainMeasurementinBiomechanics，，第1至7頁中和Tyson,J.，Schmidt,T.，Galanulis,K.在2002年9月/10月(ProQuestScienceJournals)的ExperimentalTechniques第26巻第5期第39至42頁中發(fā)表的"BiomechanicsDeformationandStrainmeasurementswith3DImageCorrelationPhotogrammetry"中。該文獻描述了已經(jīng)從尸體上取下并在拉伸測試下破裂的剖切骨、膝腱和韌帶樣品、活體解剖青蛙心臟和屈曲的人造肌肉樣品的應(yīng)變測試。這種測量系統(tǒng)的已知工業(yè)應(yīng)用是用于航空或機器零件。這些生物樣品和工業(yè)應(yīng)用涉及在測試期間將對象保持在夾具中。這種類型的測量系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)和公立大學中(包括堪薩斯州WichitaState的UniversitiesofMaine和俄亥俄州的Akron在內(nèi))，其中它們中有至少300個用于歐洲以及40個用于美國。例如，美國航天局NASA采用這種技術(shù)來進行整個航天飛機機翼前沿的測量(NASAJohnsonSpaceFlightCenter&SouthwestResearch)以及用于外部燃料箱(ET)泡沫沖擊(LockheedMartinMannedSpaceSystems)。這種技術(shù)允許非接觸測定三維坐標和三維位移、三維速度和加速度、以及平面應(yīng)變張量和平面應(yīng)變速率。商業(yè)普遍應(yīng)用的三維圖像相關(guān)攝影測量數(shù)字照相機系統(tǒng)的實例為由GOMmbh^〉司制造并以商品名ARAMIS系統(tǒng)上市的系統(tǒng)。帶有圖案的試樣制備描述于上面的"BiomechanicsDeformation"和"OpticalDeformation"文章中，或者可供選擇地描述于GOM公司出版(2005)的"ARAMISUserManual，，第26至27頁中，作為由覆蓋有噴涂的黑色噴涂物(例如，黯黑色噴涂物或者石墨噴涂物)的噴涂的染色滲透劑顯影劑(例如白色)組成的高對比度隨機(不規(guī)則)圖案，例如通過輕輕按壓商購的噴漆罐上的噴射按鈕。借助于描筆或者漏印/噴射技術(shù)來施加圖案也是已知的。已知光滑的試樣表面是優(yōu)選的。所述圖案可為規(guī)則或不規(guī)則圖案。已知對于圖案而言避免大塊區(qū)域具有不變的亮度(例如寬線條)是優(yōu)選的。已知避免圖案發(fā)亮并且寧愿圖案具有無光或發(fā)暗的表面是優(yōu)選的。由批準用于食品或化妝品的染料或墨制成的紋身貼紙用于新用途以作為身體飾物或者在已經(jīng)支付了票價時給人的手做標記是已知的。這些通常涉及圖形元件或文本的可辨識的有序排列，如例如美國專利5,578,353(Drew,III)、7，011，401(Markey，III)、6，161，554(Dunlap-Harris)和6，457，585(Huffer等人)中已知的那樣。一些此類紋身通過紋身所具有的壓敏粘合劑層轉(zhuǎn)印到人的身體上。其它此類紋身用可溶于水的墨印刷在紙張基底上，并且將所述紙張在存在水分的情況下與皮膚接觸并將墨轉(zhuǎn)印到皮膚上。點圖案在眼睛色盲測試中是已知的，例如Ishihara著色表(以其設(shè)計者Dr.ShinobuIshihara的名字命名，其為UniversityofTokyo的一名教授，于1917年公布他的測試)，該測試采用具有點背景的彩色板，點背景的中間為通過色彩區(qū)分開的可識別的規(guī)則圖案，通常呈現(xiàn)阿拉伯數(shù)字或英語字母形狀，也參見美國專利2,937,567(Hardy)和美國專利申請2005/0213039(Ohashi)。這些視力檢查表通常印刷在重磅紙上并且小心地保管以防止污損，以便由從事眼睛護理的專業(yè)人員用來對患者進行診斷。仍然需要以對受試者而言舒適的方式確定與在皮膚上使用的產(chǎn)品交互作用的活體人體皮膚表面上的應(yīng)變場。還需要快速和/或便利地將可移除的圖案施加到受試者身上。發(fā)明概述本發(fā)明的一個目標是提供在一個人釆用諸如干式剃刀或濕式剃刀之類的剃刮裝置來剃刮皮膚上的毛發(fā)時測量活體人皮膚上的應(yīng)變的方法。濕式剃刀(也稱作安全剃刀)為一種器具，其具有與剃刮準備產(chǎn)品(例如通常與剃刮骨、凝膠或洗劑相結(jié)合地涂敷到皮膚上的水)共同使用的鋒利剃刀刀片(例如在設(shè)置在手柄上的刀片架中)，用于剃刮皮膚上的毛發(fā)。本發(fā)明的另一個目標是提供在將力施加到皮膚上時(例如通過沿著其中已經(jīng)涂覆了化妝品例如洗劑、霜骨或潤膚劑的一部分皮膚拖拉手指或鈍的探針物品)測量人體外部皮膚上的皮膚應(yīng)變的方法。在一個方面，本發(fā)明特征在于用于測量參數(shù)的方法，所述參數(shù)可指示由在測試期間施加到皮膚表面上的力所產(chǎn)生的活體人皮膚表面的變形。首先在受試人的皮膚上設(shè)置圖案，然后用兩臺數(shù)字照相機對皮膚進行成像。照相機然后捕捉圖案化的皮膚表面的未變形或參考位置的參考圖像數(shù)據(jù)。在將力施加到皮膚上時，照相機捕捉可指示圖案化的皮膚表面的變形位置的第二圖像數(shù)據(jù)。存儲和處理參考數(shù)據(jù)和受力或變形狀況數(shù)據(jù)，以確定圖案化的皮膚表面相對于其參考位置的運動。確定可指示圖案化的皮膚表面相對于其參考位置("未變形狀態(tài)")的這種移動("變形狀態(tài)")的至少一個參數(shù)。優(yōu)選地，該參數(shù)為可數(shù)字量化的參數(shù)。更優(yōu)選地，該參數(shù)為應(yīng)變。所確定的參數(shù)可為應(yīng)變張量或應(yīng)變速率。所確定的參數(shù)可為主應(yīng)變或次應(yīng)變。所確定的參數(shù)可供選擇地為皮膚的位置坐標、位移、速度或加速度。在所述方法的某些具體實施中施加到皮膚上的力可來自剃刮或者通過橫跨皮膚拖拉的手指或鈍探針產(chǎn)生。剃刀的性能特征(例如在使用期間皮膚表面上所產(chǎn)生的應(yīng)變)可被量化?？稍诟魈甑痘蜷_發(fā)期間所評價的原型之間進行比較。可評價涂敷到皮膚上的霜骨或洗劑的功效。有利的是，在所述方法的某些具體實施中，在用剃刀剃刮期間的移動量例如應(yīng)變量可在剃刮行程的幾個不同的測量區(qū)域上進行確定。對于每個測量區(qū)域可確定平均應(yīng)變。這有利地允許在其預(yù)期用途的代表性范圍內(nèi)量化剃刀的性能?？捎蓭讉€測量區(qū)域來確定總體平均應(yīng)變量。本發(fā)明的優(yōu)點包括光學測量系統(tǒng)對使用者不具有侵害性，它不接觸測試者的皮膚，不干涉利用將力施加到皮膚上的產(chǎn)品時的正常運動。本發(fā)明的具有創(chuàng)造性方法的另一優(yōu)點是允許受試者自由地移動他或她的身體并以正常不受限制的方式行動，因此更逼真地復制正常使用的狀態(tài)，因為平移或所謂的剛體運動已被除去并且不會使測量失真。受試者可自行剃刮或者將手指(或鈍探針)拖拉過皮膚，或者另一個試驗管理者可將力施加到受試者身上。施用到皮膚上的圖案可為規(guī)則圖案或不規(guī)則圖案。不規(guī)則圖案也稱作隨機圖案?？蓪⑺鰣D案作為眾多的"點"施加到受試者的皮膚上。在另一方面，本發(fā)明的特征在于所制備的圖案容易施加到受試者的皮膚上并且在光學測量后也可移除?？梢瞥y身具有基底和圖案，所述圖案具有隨機分布的多個標記以形成介于約40%至約60%之間的圖案密度。在有利的實施方案中，所述標記呈點的形式。在另一方面，本發(fā)明提供用于在皮膚上形成圖案以進行光學測量的紋身，所述紋身具有基底和具有多個分布點的不規(guī)則圖案(45)。所述點用基本上不溶于水的但基本上可溶于醇的墨或者染料制成。所述基底可為濕氣可滲透的，例如可滲透醇。在有利的實施方案中，構(gòu)成標記或者點的各個元件具有兩種不同的尺寸。在另一個實施方案中，圖案中存在有三種或更多種不同的尺寸。在另一個有利的實施方案中，可移除紋身具有約50%的圖案密度。在其它的目前還更優(yōu)選的實施方案中，圖案密度為約42.5%。在另一個實施方案中，紋身可通過用醇潤濕而轉(zhuǎn)印到皮膚上?；卓蔀榧垙?，例如通常稱作吸墨紙或巻煙紙的紙張。紋身可用油基墨或染料進行印刷。優(yōu)選地，通過去除在紋身上的圖案上形成的覆蓋層而將紋身制作得很方便，因此避免了在將它施加到皮膚上之前剝離這樣一個層的需要。也通過去除粘合劑層而將紋身既便利又經(jīng)濟地制成。在附屬的從屬權(quán)利要求中公開了進一步的實施方案。通過以舉例方式參照下面的發(fā)明詳述和附圖，將會更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點。附圖概述圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)圖像分析系統(tǒng)的示意圖2顯示依照本發(fā)明的一個實施方案的應(yīng)用于測量皮膚的方法的圖l照相系統(tǒng)的示意圖3顯示圖1圖像系統(tǒng)的透視圖4顯示數(shù)字光學圖像的示意圖，其圖示說明處于未變形狀態(tài)的像素和面元；圖5顯示數(shù)字光學圖像的示意圖，其圖示說明處于變形狀態(tài)的像素和面元；圖6顯示光學圖像分析步驟的流程圖7顯示可供用于圖2的方法的可轉(zhuǎn)印到皮膚上的優(yōu)選隨機圖案；圖8顯示依照本發(fā)明的一個實施方案應(yīng)用于測量皮膚的方法中的在皮膚上的參考圖案的光學圖像；圖9顯示在中間行程剃刮位置處皮膚應(yīng)變灰色樣卡中的示意圖；圖IO顯示在行程末端剃刮位置處皮膚應(yīng)變灰色樣卡中的示意圖；圖11顯示與圖9相對應(yīng)的在皮膚應(yīng)變的交叉影線樣卡中的示意圖12顯示在與圖IO相對應(yīng)的皮膚應(yīng)變的交叉影線樣卡中的示意圖13顯示靠近行程起點的應(yīng)變測量區(qū)域的示意圖；圖14顯示靠近中間行程的應(yīng)變測量區(qū)域的示意圖；圖15顯示靠近行程末端的應(yīng)變測量區(qū)域的示意圖；圖16顯示依照本發(fā)明的另一個實施方案的應(yīng)用于測量皮膚的方法的鈍探針；圖17顯示描述線條元件平移和應(yīng)變的參考圖；圖18顯示描述中心投影的幾何模型的參考圖；圖19顯示描述變形梯度張量的解析計算的參考圖；圖20顯示描述用于應(yīng)變計算的3x3鄰域的參考圖；圖21顯示描述用于四邊形面元的鄰域的參考圖；和圖22顯示描述具有相鄰點的四邊形面元的參考圖。本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的詳細說明照像系統(tǒng)參見圖1至3。對于三維變形和應(yīng)變測量而言，應(yīng)當被施加力的樣本35(圖1中示意性所示)(根據(jù)本發(fā)明，如圖2所示，其例如為在剃刮期間的活體人40的外部皮膚表面)用一對高分辨率的數(shù)字CCD照相機10、20進行觀察，這些照相機測量樣本的三維坐標和三維變形。所述一對照相機筒單地以工作距離30放在待測試對象的前面。典型的工作距離為1米至2米。三維圖像相關(guān)攝影測量技術(shù)為兩臺照相機同步的圖像相關(guān)性和攝影測量的組合。將具有良好對比度的規(guī)則圖案或不規(guī)則圖案45施加到在試驗期間變形的測試對象表面上，例如施加到皮膚表面上。盡管可利用規(guī)則圖案例如以重復的列和行對齊的點陣列(例如矩陣點陣)，然而不規(guī)則圖案是優(yōu)選的，以避免對于周期性重復或規(guī)則圖案而言在理論上可能發(fā)生的這樣一種情況即變形以整數(shù)個圖案的形式出現(xiàn)，使得照相機將此種變形錯認為是大的平移或剛體平移。不規(guī)則圖案并不必在嚴格意義上或數(shù)學意義上為絕對不規(guī)則的(例如來自隨機數(shù)值生成器)，圖案看不出來是周期性重復圖案即可。這種圖案在外加載荷狀態(tài)下(根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，其為剃刮動作)的變形通過CCD照相機被記錄下來并進行評估。初始圖像處理限定了獨一無二的相關(guān)性區(qū)域(稱作宏圖像面元)，其通常為5至25個像素見方，橫跨有圖案的照像區(qū)域。每個面元中心為測量點，可將其看成變形點和應(yīng)變花。在每個連續(xù)的圖像中用子像素精度(達到像素的百分之一)追蹤這些面元。接著，采用傳統(tǒng)的攝影測量原理(例如在JohnWileyandSons出版社2001年出版的Mikhail,E.、Betel,J.和McGloneJ.所著的IntroductiontoModernPhotogrammetry中所討論，其全文以引用方式并入本文)，計算出樣品有圖案表面的三維坐標。結(jié)果得到在對象的有圖案表面上的組件的三維形狀(輪廓)、每點的三維位移和平面應(yīng)變張量。三維圖像相關(guān)性追蹤所施加的微圖案(隨機圖案)而不是投影圖案上的變化，并采用普通白光而不是相干激光。系統(tǒng)以子像素精度追蹤施加到測量表面上的圖案。這意味著只要對象保持在照相機的視場內(nèi)，就可追蹤所有的局部變形。因此，可以單一測量值分析大變形。剛體運動不影響測量值，并且也可由原始像素重合進行計算。當然，在照相機視區(qū)內(nèi)部所研究的對象已經(jīng)被移除、處理和置換之后，可繼續(xù)測量。對于三維圖像相關(guān)性的靈敏度是1/30,000視場。例如，對于一個3cm的視場，靈敏度是l微米；以及對于一個30cm的視場，靈敏度是10微米。只要存在幾十微米的變形，幾米見方的視場也不是問題。系統(tǒng)固有地測量三維形狀，并因此同時地而不是順序地測量三維變形。用于獲得前述結(jié)果的商業(yè)上廣泛利用的三維圖像相關(guān)性攝影測量數(shù)字照相機系統(tǒng)的一個實例為由GOMmbh公司("GesellschaftfuerOptischeMesstechnik")(地址Mittelweg7-8,D-38106Braunschweig,Germany,網(wǎng)址www.gom.com)制造、以商品名稱ARAMIS系統(tǒng)上市并描述于它們的出版物"ARAMISUserManualv5.4.1"(2005年)中的系統(tǒng)，其全文引入本文以供參考；這種ARAMIS系統(tǒng)例如通過TrilionQualitySystems公司(地址FourTowerBridge,200BarrHarborDrive,Suite400，WestConshohocken，Pennsylvania19428;網(wǎng)址www.trilion.com)廣泛分布于美國，其為在以上"發(fā)明背景"章節(jié)中例如用于航天工業(yè)、大學和NASA的以及在本文的技術(shù)文獻中所描述的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)允許大測量區(qū)域，因為利用相同的傳感器，大小物體例如尺寸從lmm至2米的那些物體以及在0.05%至百分之幾百范圍內(nèi)的應(yīng)變均可進行測量。圖l示意性地示出了這樣一種系統(tǒng)。左邊的照相機10具有左照相機透鏡11，右邊的照相機20具有右照相機透鏡21。照相機各連接到照相機轉(zhuǎn)接板13上并固定到照相機支撐件15(例如照相機三角架16所支撐的軌道)上。為調(diào)節(jié)起見，照相機可繞它們的照相機轉(zhuǎn)動軸線12轉(zhuǎn)動，這些照相機轉(zhuǎn)動軸線12彼此分隔開基距25。將照相機IO、20分別放置到由激光分度儀28生成的角平分線24的左右，角平分線24對分在照相機對準待測量樣品(35、40)時的照相機角度a。激光分度儀28僅用于校正以對準照相機IO、20，在應(yīng)變測量期間例如在受試者正在剃刮時不使用。待測對象35放置在由寬度W、高度H和長度L所限定的測量體積內(nèi)部的近似中心34處。在操作時，所述系統(tǒng)為非接觸式光學三維變形測量系統(tǒng)，如圖1或圖2中所示。它分析、計算和記錄皮膚表面的變形。測量結(jié)果的圖示提供對待測量皮膚表面行為的了解。所述系統(tǒng)識別出數(shù)字攝影圖像中待測量對象的表面結(jié)構(gòu)并將坐標分配給圖像像素。當記錄代表皮膚表面的未變形(例如，在剃刮動作前的無應(yīng)力皮膚狀況)狀態(tài)的參考狀態(tài)時，第一坐標就已經(jīng)被收集。在待測量的皮膚表面變形之后或期間，記錄下進一步的圖像。然后，系統(tǒng)比較數(shù)字圖像并計算相對于參考圖像的皮膚表面特性的位移和變形。系統(tǒng)適于在靜態(tài)和動態(tài)載荷下的三維變形測量以便分析真實組件的變形和應(yīng)變。圖3示出了硬件組件的典型設(shè)置。用于運行測量系統(tǒng)的一種適用的硬件和軟件組件配置包括一對1.3M照相機(10，20),具有通過"Firewire"接頭(AppleComputer,Inc.的廣泛有售的IEEE-1394接口的商品命名，IEEE-1394界面是一種計算機和數(shù)字視頻串行總線接口標準)連接到計算機上的50mm透鏡(ll，21);和一個具有Linux操作系統(tǒng)和6.0.0-4版Aramis應(yīng)用軟件(軟件由其制造商GOMmbH定期更新)的64位雙處理器計算機(18)。照相機由GOM公司采用商購自Schneider(Jos.SchneiderOptischeWerkeGmbHofBadKreuznach，Germany)的50mm透鏡進行組裝和銷售，但是也可采用其它50mm透鏡。命名"1.3M"表示名義1,3兆像素，例如每個圖像為1280x1024像素的照相機分辨率。照相機系統(tǒng)的典型幀速率為10fps("fps"是指靜止幀每秒)。這種幀速率被確定為對于所有或幾乎所有受試者均足夠，除了剃刮特別快的受試者之外。應(yīng)當理解，典型的視頻具有約30fps的幀速率，并且名稱"高速"可處在480fps至80,000fps范圍內(nèi)?？捎糜谒鱿到y(tǒng)的其它照相機是分辨率較高(4M)但幀速率較低(最大7fps)或速度較高(480fps)的系統(tǒng)。也可用Hz表示幀速率"fps"，例如，12fps=12Hz。為進行測量，選定了測量體積。對于人臉40或者腿部，本文所用的照相機和透鏡構(gòu)型的適用的選定體積為近似135mmx108mmx108mm。根據(jù)選定體積，系統(tǒng)的校準利用標準校準板。體積處在10mm3至1000mm3范圍內(nèi)均有可能，并且根據(jù)要測量的皮膚區(qū)域的大小進行選擇。適用的一組系統(tǒng)組件顯示于下面的表中<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>也可采用合適的CMOS照相機取代CCD照相機，CMOS照相機據(jù)信具有類似的參數(shù)。盡管上述照相機速度處于10至12fps范圍是優(yōu)選的，但照相機速度并不是關(guān)鍵。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，也可采用幾千幀每分鐘例如70，000fps的照相機速度，并且只需要足夠的速度來捕捉足夠的應(yīng)變圖像。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，幀速的實際限制由計算機內(nèi)存(RAM)和"Firewire，，接口所決定，使得像素數(shù)目隨著幀速增加而降低，并且存在的像素越少，分辨率就可能越低。進行測量的一種典型步驟包括以下步驟1.將隨機圖案施加到感興趣的皮膚區(qū)域的表面上，例如通過紋身貼紙設(shè)計(下文進一步描述)；2.捕獲呈同步立體數(shù)字圖像形式的參考圖像；3.將剃刮準備品(例如剃刮骨)涂覆到感興趣的區(qū)域(以備剃刮之用)。剩下成圖案的點中的一些沒有剃刮準備品，以便計算機可與參考圖案聯(lián)系起來；4.捕捉嚢括剃刀的行程運動的呈同步立體數(shù)字圖像的一系列幀；和5.利用Aramis系統(tǒng)軟件的評估模式分析所述系列的捕捉圖像，所述軟件識別在參考圖像和隨后的應(yīng)變圖像上的外施圖案。利用攝像測量評估計算出三維坐標、三維位移和平面應(yīng)變張量，并用圖形顯示出結(jié)果。為了分析圖像，操作者在圖像上確定開始點。在攝影圖像中直接定義待評估的區(qū)域(計算屏框)和開始點。軟件然后計算在圖案化的區(qū)域上的正方形或矩形圖像細部或者框，將其稱為面元。優(yōu)選地，施用到要觀察的表面上的圖案小于面元尺寸?？蛇x擇每個面元由例如約15像素xl5像素構(gòu)成。為提高分辨率，面元可具有重疊區(qū)域，例如2像素重疊區(qū)域可適于靜止的對象，例如被固定的那些對象。已經(jīng)確定，為分析剃刮動作，適合于選擇具有25像素見方(25x25像素)的面元。對于這種尺寸的面元，釆用近似半個面元尺寸重疊是優(yōu)選的，即重疊區(qū)域為13像素。這在剃刮期間在受試者進行移動的場合有助于精確度，以便用面元覆蓋更多的點。在圖6的簡明流程圖中，這些步驟被引用在操作塊1和2中。將參照圖4和5解釋面元。圖4顯示限定矩形面元的像素50的一個實例，每個像素50為最小單元并表示成正方形或盒形。像素具有不同的灰階。圖4顯示了左照相機10和右照相機20的示例性面元對(15x15像素)。圖4反映了無應(yīng)力狀態(tài)下的外施圖案，因此形成未變形參考狀態(tài)的圖案。圖5顯示了圖4中所示面元的一個實例，其在通過逐次的中間變形階段(未示出)直到最后的變形狀態(tài)(階段F)拍攝有圖案的對象之后已經(jīng)變形。圖4和圖5中的在像素50上所疊加的黑四邊形示出了處于未變形狀態(tài)的面元。如在處于未變形狀態(tài)的圖4中所見，左照相機10提供其中構(gòu)造面元52L的左圖案，以及右照相機20提供其中構(gòu)造面元52R的右圖案。來自左照相機10的面元顯現(xiàn)成正方形，而來自右照相機20的面元顯現(xiàn)為傾斜的、與梯形相^象，因為相對于左照相機10，右照相機20聚焦在對象的同一區(qū)域例如臉部40上、但與左照相機10成某一角度a拍攝圖片。如圖5中比較所見，在變形的有圖案的對象上，面元52L、52R已經(jīng)經(jīng)受變形并且分別用虛線顯示成變形的面元54L、54R。為便于比較，將未變形的面元52L、52R也顯示在圖5上。為了計算主、次應(yīng)變而在圖像處理過程中采取的步驟概括于圖6的流程圖中。將參考狀態(tài)與一系列變形狀態(tài)進行比較。Aramis系統(tǒng)軟件由面元的拐角點和每個面元的所得中心確定面元的二維坐標。采用攝影測量方法，由左照相機10觀察到的面元的二維坐標和由右照相機20觀察到的同一面元的二維坐標形成每個面元的每個拐角和中心的普通三維坐標。(這引用于圖6的流程圖的操作塊3中)。對于每個后來的圖像對(左-右)測量表面產(chǎn)生應(yīng)變時這些坐標的變化，并計算相對于參考圖像的變形。報告這些數(shù)值作為各種位移和應(yīng)變值。對于剃刮的測量，以百分比變化(％變化)形式報告"主應(yīng)變"是優(yōu)選的。當剃刀從皮膚上面經(jīng)過時，主應(yīng)變方向隨剃刀而動，所以據(jù)信這是研究剃刮的最相關(guān)的參數(shù)。面元起到虛擬應(yīng)變儀的作用?？蓪⒚總€面元看成是虛擬三維伸長儀。大量面元起到虛擬應(yīng)變花的作用；這是近似類似物，因為應(yīng)變花通常被認為是二維的，而面元是三維的。對于處于其未變形和變形狀態(tài)下的面元，通過檢查變形狀態(tài)和參考狀態(tài)之間腿部長度上的變化來計算張量長度上的差別，并表示成百分比(％)變化。因為所確定的坐標呈來自曲面的三維形式，首先用轉(zhuǎn)換式(例如樣條模型，如圖6中的流程圖的操作塊4所引用的那樣)將它們被轉(zhuǎn)換成二維，然后進行工程應(yīng)變計算。再次參見圖6的流程圖，如操作塊5中所示，根據(jù)已知關(guān)系計算變形梯度張量pv=u+Fpu，其中Pu=參考點的坐標pv=變形點的坐標U代表剛體平移。如操作塊6中所述，主、次應(yīng)變由變形梯度張量推導而來。主方向是主應(yīng)變。作為背景信息，在本專利申請的說明書結(jié)尾處的附錄中討論了基本應(yīng)變關(guān)系。由于根據(jù)上述關(guān)系去掉了兩個照相機所見的剛體運動，因此在剃刮時受試者的任何非有意的運動例如在照相機的視場內(nèi)移動他的頭部或身體(乃至在視場內(nèi)走動)均不會有損于由于剃刀剃刮動作的緣故而對皮膚應(yīng)變進行的成像。這種分析技術(shù)非常適合于測量皮膚上的應(yīng)變，因為這些應(yīng)變發(fā)生在正常使用中自行剃刮時，而不必不自然地限制受試者。如果某人具有很粗的胡須毛發(fā)，也可通過成像系統(tǒng)作為圖案進行識別；其不是一種缺點，因為胡須毛發(fā)按不規(guī)則圖案生長。比較剃刮特性圖8顯示了一幅參考圖像，其示出了剃刮前圖案45的數(shù)字圖像(黑色的稍微鋸齒狀的線圍住的圖案45是裁切圖像以增強可視性的人工產(chǎn)物)。所述圖像顯示剃刮表面的基本無應(yīng)變的、未負載狀態(tài)。圖9至12中示意性地示出了被剃刮皮膚上的應(yīng)變圖案。圖11為圖9中灰度色標圖像的交叉影線型式。圖12為圖10中灰度色標圖像的交叉影線型式。在剃刀后面區(qū)域上的應(yīng)變用類似大小的帶或區(qū)域表示，如用類似的陰影區(qū)域描述，其中樣卡"主應(yīng)變％"顯示用于陰影區(qū)域的對應(yīng)樣卡。Aramis成像系統(tǒng)提供帶顏色的這些帶，并且將它們重疊在圖8中所示的參考圖像的黑點上。然而，本文在圖9和10中以灰度色標并在圖11和圖12中以交叉影線示意性地渲染應(yīng)變帶(并且其中黑色的參考點被移除)以便于攝像并印刷在紙張上。在圖9至12中的圖例上也指示了對應(yīng)的顏色。圖9顯示了在具有圖案45的皮膚上剃刮的面部的圖像，其中刀片單元77位于約中間行程。圖9顯示在已經(jīng)被剃刮的相應(yīng)皮膚表面部分中存在于帶(100、101、102、103、104)中的最大應(yīng)變。在圖11中，應(yīng)變帶(100、101、102、103、104)用不同的交叉影線進行描繪以指示幾種應(yīng)變水平。例如，在帶101中，由交叉的垂直和水平線所形成的網(wǎng)格指示介于約6%至8%之間的應(yīng)變水平。在得自Aramis系統(tǒng)的彩色圖像上，將用例如淺黃色顏色指示所述帶。應(yīng)當注意，越接近于剃刀后面，所見的應(yīng)變水平就越高，例如在應(yīng)變帶104中。應(yīng)當理解，可商購獲得的Aramis系統(tǒng)生成彩色圖像，其中彩色的帶或區(qū)域容易彼此混合，例如用例如淺綠色指示稍微高的應(yīng)變區(qū)域，以及淡黃色較低應(yīng)變區(qū)域以略微分散的邊界混合到下一較高應(yīng)變區(qū)域中，并且也存在著圖8所示的黑色參考點。這樣一個淺綠色較高應(yīng)變區(qū)域在圖11中與用來表示介于約8%至10%之間應(yīng)變帶102的下傾的交替實線和虛線相對應(yīng)。在圖9至12中，灰色色標或交叉影線描繪示意性地指示各種應(yīng)變區(qū)域彼此相鄰放置，并且如其所述，圖8的黑色參考點也已經(jīng)被去除以更加清晰。如圖9(或圖11)所見，有約五個(5)易于識別的不同應(yīng)變大小的帶(100、101、102、103、104)。圖9和圖11每個均顯示在剃刀正后面的一個區(qū)域(其應(yīng)變水平介于約12%但不到14%主應(yīng)變之間)為該圖像上的最高應(yīng)變帶104，在圖11中用上傾的交替實線和虛線的交叉影線加以指示(代表來自Aramis系統(tǒng)的圖像上的綠藍色，如圖例上所示)。圖IO顯示了在具有圖案45的皮膚上進行剃刮的面部的圖像，其中刀片單元77位于約行程末端。圖10中所示型式的圖像為在圖9圖像之后約十個(IO)圖像。如圖IO所示，由于圖像捕捉是動態(tài)的，存在于圖9所示區(qū)域中的先前應(yīng)變已經(jīng)減小，因為剃刀已經(jīng)移動到更加遠離圖9區(qū)域并不再同樣扯動它，因為該區(qū)域("中間行程"，在圖10中用括號60近似表示)現(xiàn)在在剃刀后面更遠，因為剃刀已經(jīng)在面部上朝著下頜向下前進。如圖IO所見，具有八個(8)易于識別的不同應(yīng)變大小的帶(100、101、102、103、104、105、106、107)。圖10示出了在帶107中應(yīng)變在18.5%主應(yīng)變以上的位于刀片單元77正后面的區(qū)域。這在圖10中用比圖9中所見的灰度色調(diào)更深的帶來顯示。在圖12中，用垂直虛線指示與圖10中所見的最高應(yīng)變帶(在18.5%以上)相對應(yīng)的應(yīng)變帶107(代表來自Aramis系統(tǒng)的圖像上的紫色)。參見圖13至15說明圖像分析。應(yīng)當理解，相對于圖13至15所描述的分析是在完成剃刮行程時在例如圖IO或等同地在圖12中所示的圖像上執(zhí)行的。為便于顯示用于確定代表性空間區(qū)域的技術(shù)，圖13至15刪掉了應(yīng)變帶和參考點圖案45的描繪。在分析圖像時，選擇一組圖像，它們剛好在剃刮行程已經(jīng)開始之后開始并大約靠近從唇部往回延伸的線結(jié)束(對于剃刮面部時所采集的圖像)。有時，將一對圖像(其為來自左右照相機IO、20的圖像)稱作"階段"或"渲染的圖像，，，因為它反映由左右照相機各個數(shù)字圖片所計算的三維渲染，但為簡便起見，將每個"階段"稱作"圖像"。在該組圖像內(nèi)，選擇剛好在剃刀后面的區(qū)域，并記錄下在該區(qū)域中的平均應(yīng)變。"在剃刀后面的區(qū)域，，是指在它落后于剃刀的意義上，因為該區(qū)域已經(jīng)剛剛被剃刮并且剃刀已經(jīng)移動過它，暴露出它進行成像。如圖13所示，從鼻子到耳朵構(gòu)造一條假想的開始線75。圖13描繪近似的開始剃刮位置。近似平行于開始線75構(gòu)造從嘴唇往回延伸的假想結(jié)束線76。當將剃刀刀片單元77拖拉過開始線75時，在圖12所見的圖像上選擇第一測量區(qū)域80。選擇測量區(qū)域80接近刀片單元77大小，并且位于刀片單元正后方("在后面，，意思是在剃刮期間與剃刀行進方向相反)。應(yīng)當理解，假想線75和76和參考測量區(qū)域80被構(gòu)造在例如圖11或12所產(chǎn)生的應(yīng)變帶圖像上，本文刪掉以便容易描繪。因為測量區(qū)域80被構(gòu)造在例如圖11中的應(yīng)變帶上，Aramis系統(tǒng)中的軟件選擇和平均在該界定的測量區(qū)域80內(nèi)的應(yīng)變并記錄在那個測量區(qū)域80中的平均主應(yīng)變。應(yīng)當理解，在測量區(qū)域內(nèi)，可選擇指示剃刮性能的其它參數(shù)取代平均應(yīng)變；例如，可代之以計算最小應(yīng)變或最大應(yīng)變和標準偏差。如圖14所示，使用者已經(jīng)將剃刀朝著下頜進一步拉下，并且刀片單元77近似處在中間行程位置。為說明起見，前面的圖13中的開始位置用假想線刀片單元77'來指示。圖14示出了如何在該位置在刀片單元77后方選擇第二測量區(qū)域81,計算出其內(nèi)部的平均應(yīng)變。如圖15所示，使用者已經(jīng)將剃刀進一步拉下使得刀片單元77近似處在行程結(jié)束位置，在使用者開始抬起刀片單元遠離皮膚之前。在該位置在刀片單元77后方選擇第三測量區(qū)域82，計算出其內(nèi)部的平均應(yīng)變。在行程開始和行程結(jié)束之間可提供任何所需數(shù)目的測量區(qū)域。利用四個這樣的測量區(qū)域目前是優(yōu)選的。所選擇的測量區(qū)域可彼此相鄰，并且如果它們有點，重疊也是容許的。從該組圖像選擇四個所選測量區(qū)域(如示例性測量區(qū)域80、81、82)以在整個剃刮行程的合理的距離量上進行分布，然后將它們的各自的平均數(shù)平均起來。優(yōu)選的是，使四個這樣的測量區(qū)域分布成覆蓋使用者開始將刀片單元77抬離皮膚前，在合理的行程長度上從行程開始到行程結(jié)束的距離。例如，在介于剃刮開始和結(jié)束之間的整個剃刮行程上，可具有介于八(8)至二十(20)個之間的圖像，其中十二(12)個圖像是常見的。這將根據(jù)行程速度而變化。近似根據(jù)總共12個圖像每三個或四個圖像選擇了包括總面積上剃刀正后方應(yīng)變的四(4)個圖像，并選擇了對應(yīng)的測量區(qū)域以及計算出它們的平均應(yīng)變。應(yīng)當理解，在剃刮行程的開始和結(jié)束之間，可能已經(jīng)選擇另一數(shù)目的測量區(qū)域，例如超過四個的數(shù)目。對比剃刀測試這些圖像提供用于比較不同剃刀性能特性的量化工具。當比較剃刀時，檢查在整個行程區(qū)域范圍內(nèi)平均％主應(yīng)變的差別。也應(yīng)當理解，如果在測量區(qū)域.80、81中，已經(jīng)評估了最大應(yīng)變或最小應(yīng)變或標準偏差代替主應(yīng)變，那么將檢查最大應(yīng)變或最小應(yīng)變或標準偏差上的差別。通過這種方式，可比較由兩個不同剃刀刀片單元產(chǎn)生的施加在皮膚上的應(yīng)變。也可評估測試刀片單元和在刀片單元上具有不同部件(例如不同防護件)的對照刀片單元之間、甚至安裝在不同手柄上的相同刀片單元之間的差別，以測試由于手柄人類工程學的原因而可能引起的性能差別。此類測試可評估現(xiàn)有剃刀之間的差別或者有利于原型剃刀的研發(fā)測試。在由本專利申請的受讓人TheGilletteCompany,(Boston,Mass.，USA)所生產(chǎn)的兩種剃刀之間進行了比較，這兩種剃刀即面向男性消費者的以商品名"Fusion"和"FusionPower"上市的剃刀，每種自從2005年后期可在美國市場以及其它市場上普遍商購獲得。"Fusion，，和"FusionPower"剃刀中的每一種均是安全剃刀，其刀片架具有設(shè)置在前面的防護件和后面的頂蓋之間的在其主剃刮表面上的五個刀片。在受讓者的美國專利7，131，202(Pennell等人)中，具體地講在其中的圖1至3中，顯示了這種剃刀刀片架，該專利以引用方式并入本文。手動"Fusion"剃刀描述于例如受讓者的美國外觀設(shè)計專利D534，313(Provost等人)(本文以引用方式并入)以及美國專利7,131,202的圖1至2中，并且也見于本專利申請的圖9至15中(其不以任何方式限制測量程序的一般性)。在因?qū)⑻甑锻侠^皮膚的手工動作而引起運動以及它在剃刀上不具有激勵附加刀片運動的馬達的意義上，將這款"Fusion"剃刀稱作"手動的"。"FusionPower，，剃刀描繪于例如美國外觀設(shè)計專利D534，315(Provost等人)和在2005年9月6日提交的未決的美國專利申請序列號11/220,008(Schnak等人)(公布為US2007/_Al)中，二者均以引用方式并入本文。這種"FusionPower"剃刀被稱作一種"power"型剃刀，因為具有電源(例如電池)以及位于手柄中的用于驅(qū)動偏心重物(也稱作飛塊)的馬達，所述馬達在通電時在用于剃刮期間引起連接到手柄上的剃刀刀片架的小幅擺動。進行比較以確定"FusionPower"剃刀在剃刮應(yīng)用時是否表現(xiàn)出比"FusionManual"剃刀小的阻力。以其正常的預(yù)期操作方式使用每種剃刀，也就是說，在剃刮期間使"FusionPower"剃刀通電以便它振動。在x、y和z軸上測量皮膚主應(yīng)變。在24小時毛發(fā)生長期之后，二十五個測試小組成員剃刮，并在剃刮期間測量行程。確定這兩種剃刀之間主應(yīng)變上的差別。對于手動"Fusion"剃刀，所測量的平均主應(yīng)變?yōu)榧s14.3%。對于"FusionPower"剃刀，所測量的平均主應(yīng)變?yōu)榧s13%。這顯示在使用"FusionPower，，剃刀時，應(yīng)變至少低9%。其它皮膚應(yīng)用應(yīng)當理解，前述分析技術(shù)可應(yīng)用于其它在皮膚上施用應(yīng)力的應(yīng)用場合以確定在皮膚上的響應(yīng)特性。例如，作為測試脫毛產(chǎn)品的實例，當用粘合帶抬起或者蠟脫毛帶拔出毛發(fā)時，可測量皮膚上的應(yīng)變。據(jù)推理，將清潔劑施用到皮膚上會弄干皮膚，皮膚從而將變得更硬或換句話講不柔軟。因此假設(shè)在施加到皮膚上的外力一樣的情況下，已經(jīng)用清潔劑處理過的皮膚與未用清潔劑處理過的皮膚相比，那么在清潔劑處理過的皮膚上將有更小的應(yīng)變，因為皮膚更硬。如果施用保濕劑使皮膚更軟或更柔，那么在存在相同外力的情況下，此類保濕劑處理過的皮膚將具有更大的屈服，并顯示出更高的應(yīng)變。在對施用保濕產(chǎn)品例如洗劑、霜骨或潤膚劑對皮膚的影響的光學圖像測試中，建議在測試期間沿著皮膚的一部分拖拉人的手指或者如圖16所示的鈍探針物體90(其模擬手指)，以便將力傳遞到皮膚上。探針90在其尖端具有合適的半徑以基本平滑地拖拉過皮膚。所施加的力可不僅來自外部施加的力例如手指或探針90,而且也來自內(nèi)部引起的力；例如，可請求受試者屈曲一塊肌肉例如微笑、皺眉或者做面部表情，以便將力施加到皮膚上并測量皮膚變形。紋身貼紙圖案本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，為在剃刮時對皮膚成像，圖案理想地不應(yīng)當由于暴露于剃刮環(huán)境(典型地包括水和剃刮準備品例如急或者剃刮骨或凝膠)而損壞，并且同樣希望圖案不是永久的而是在完成測試時基本上容易從皮膚上去除。同樣，一般而言，如果作為測試和成像的一部分將皮膚暴露于洗劑例如保濕劑中，則應(yīng)當施用將不容易被進行測試的材料弄臟的圖案。為在皮膚表面上形成圖案以具有合適的目標來供產(chǎn)生參考和變形圖像，用手用窄漆刷將油漆點畫到臉頰上涂畫受試者的皮膚以產(chǎn)生"點"。選擇不溶于水的顏料例如可商購自五金店的顏料，例如以黑色按商品名稱"Rustoleum"在美國銷售的油基釉質(zhì)顏料。用細尖漆刷的點將顏料涂到皮膚上會給出在成像和分析期間能給出合適結(jié)果的高對比度的隨機點圖案。這種用顏料施用皮膚圖案的方法然而具有以下缺點氣味大、容易產(chǎn)生臟亂、使人暴露于過量的顏料中、要求費時仔細制備且不便從皮膚上去除。盡管可采用噴漆技術(shù)(例如噴漆罐)通過間歇按壓罐的按鈕或釆用氣刷技術(shù)來更快地給出合適的不規(guī)則圖案，然而為了充分保護人的眼睛、鼻子、頭發(fā)和衣服，在這樣一種施用期間將要求精心屏蔽那些區(qū)域，并仍可將人暴露于過量顏料射流或煙氣中，因此也是不方便的。為了提供可快速地施加到待剃刮和成像的面部或身體表面上的圖案45,開發(fā)了一種轉(zhuǎn)印圖案，如圖7所示。可將圖案45制備成用標準FDA批準的墨印刷的如圖7所示的身體紋身貼紙并容易轉(zhuǎn)印到皮膚表面上。紋身圖案45是可移除的或暫時性的(如本文所用的那些詞語)，因為圖案45可從其中已經(jīng)施用它的皮膚上擦除或移除，例如用醇或者用強力、用水和傳統(tǒng)的皂正常清洗、化妝或卸妝組合物(例如石油基洗劑)等。盡管本紋身貼紙可通過用皂和水反復清洗而去除，利用醇進行移除更快。本紋身貼紙與不能通過清洗而擦除或去除并可只能通過醫(yī)療干預(yù)等去除(例如通過激光或外科手術(shù)方法)的永久紋身形成對比。首先用例如70%異丙醇清潔皮膚，并將轉(zhuǎn)印紙73施用到要形成圖案的皮膚區(qū)域。用醇潤濕轉(zhuǎn)印紙73以轉(zhuǎn)印墨圖案45。已經(jīng)確定所用的墨能耐受用水去除、耐受所用的剃刮準備品(例如，剃刮皂、泡沫或凝膠)以及耐受剃刮本身的動作(例如，在皮膚上刮擦刀片架或在皮膚上移動刀片的動作)，并且所轉(zhuǎn)印的圖案可在試驗結(jié)束時有利地用醇容易地去除。據(jù)發(fā)現(xiàn)采用可商購獲得的桌面印刷軟件例如AdobePhotoshop方便地產(chǎn)生圖7所示的圖案45作為計算機數(shù)據(jù)文件。圖案45具有以不規(guī)則圖案分布的標記。所述標記為大致隨機分布的三種不同大小的點。各個點的直徑為直徑1.6mm(0.063in)的小點70、2.1mm(0.083in)的中點71和2，6mm(0.103in)的大點72。不要求點為具有數(shù)學上真實直徑的精確圓，點可為非圓形的或任意形狀，例如卵形或橢圓形，乃至包括矩形在內(nèi)的小多邊形。點大小在整個圖案中的分布為近似每種尺寸三分之一。圖案45可由剛好兩種不同點大小構(gòu)成，然而三種不同的點尺寸是優(yōu)選的。圖案45可包括三種以上不同的點尺寸。具有這種分布的圖案45要足夠小以使評估期間計算面元柵格良好，并且它也要足夠大以被照相機分辨。(圖7的圖像被印刷成5英寸x5英寸見方)。圖案45的密度處在約40%至約60%范圍內(nèi)是優(yōu)選的。下限接近"40%密度"是指例如對于給定正方形面積的圖案45，較深的圖像(例如，點集合)占據(jù)約40%并且背景空間占據(jù)60%。為了給出足夠的對比度，背景為中性的或所謂的"白色"空間。上限接近"60%密度"是指例如對于給定正方形面積的圖案45，較深的圖像(例如，點集合)占據(jù)約60%以及中性("白色")空間占據(jù)40%。約50%圖案密度的近似中間范圍值據(jù)信給出良好的結(jié)果。在優(yōu)選的實施方案中，圖7中所示的圖案45實際上具有約42.5%的圖案密度是適合的(因此，剩下的"白色，，空間包括約57.5%)。圖案45優(yōu)選地為在其范圍內(nèi)圖案密度一致，因此有利于將它施用到皮膚表面例如臉頰或大腿上。將圖案45印刷在基底73上。基底73也可被稱作纖維網(wǎng)或釋放纖維網(wǎng)，因為在轉(zhuǎn)印紋身領(lǐng)域中，纖維網(wǎng)釋放印刷圖案45以將它轉(zhuǎn)印到皮膚上是已知的?；?3優(yōu)選地為濕氣可滲透的(吸收濕氣，例如吸收醇)；這有助于在將基底放抵皮膚并用醇(例如，異丙醇或變性醇)潤濕時釋放印刷的圖案。優(yōu)選地，基底73由紙張或纖維素材料制成。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在造紙領(lǐng)域被稱作"吸墨紙"或通常銷售的用于自己巻煙的巻煙紙種類適宜于用作基底73。其它基底可包括諸如牛皮紙之類的紙張、塑料或它們的復合材料?？蓪D案45以類似于壁紙或禮品包裝紙的長巻產(chǎn)生在基底73上，優(yōu)選地圖案45在至少臉頰大小(至少約4英寸(近似10cm))的長度尺寸上具有一致的圖案密度，此有利于施加到臉頰上。圖案45的點用墨進行印刷。應(yīng)當理解，所用的墨適于皮膚接觸并且無毒，如在美國批準用于食品、藥品和/或化妝品用途的那些墨("FD&C，，或"D&C，，級別)。此類墨在美國聯(lián)邦法規(guī)規(guī)程(U.S.CodeofFederalRegulations)中在21C.F.R.第73和74部分提到。這些一般是食品級和/或化妝品級墨，為按照FDA規(guī)定的化妝品所制造的相同著色劑。適用的墨進行染色并且是溶劑基的。優(yōu)選的墨不是水溶性的。常用的黑墨為包含氧化鐵(其為一種顏料)的墨。深色墨是優(yōu)選的，例如稱作D&CBlack#2的黑墨。此類墨是可廣泛商購獲得的；一個這樣的供應(yīng)商是地址在紐約州(10011)NewYork的WestSeventeenthStreet26號的Temptu公司(網(wǎng)址www.temptu.com)。采用被稱作"經(jīng)認證的"的墨是優(yōu)選的，這意味著被證實不含毒素。也可采用藍墨。也可采用其它深色的墨或墨混合物。墨通常由在載體上的油染料或顏料構(gòu)成，并且可溶解于低級醇中，但具有很低的水溶解度。墨或染料優(yōu)選地基本上不溶于水，而溶于醇。這樣一種油基墨在具有足夠的耐水性的同時滿足作為紋身貼紙的標準，以滿足以上目標，從而在經(jīng)受剃刮動作的同時提供圖案給皮膚。在醫(yī)藥和化妝品領(lǐng)域很多此類墨被認為是適于與人的皮膚接觸。很多此類染料公開于美國專利4,169,169(Kitabatake)中，其教導內(nèi)容以引用方式并入本文，包括其中的第3欄，第36至68行。將一種油溶染料配制成墨組合物；除了染料以外，墨通常還將包含粘合劑、溶劑、增塑劑以及任選地其它粘合劑。點70、71、72的墨層厚度通常將為大約IO微米或更薄。應(yīng)當理解，沉積到皮膚上的圖案45的墨層極其薄，并且不影響皮膚的特性、剃刮性能或剃刮動作，并且不干涉取測量值。可釆用常規(guī)的計算機打印機印刷包含圖案45的電子數(shù)據(jù)文件，如普遍商業(yè)實施的那樣，并且例如得自紐約州(10011)紐約WestSeventeenthStreet26號Temptu^>司。可用任何已知的印刷方法例如膠版、絲網(wǎng)或凹版印刷將圖案45印刷到基底73紙張上以形成紋身貼紙。同樣，為了印刷紋身，可從計算機將包含圖案45的數(shù)字化圖像或電子文件輸出到其墨盒已經(jīng)裝滿D&C或FDA批準的墨的常規(guī)噴墨打印機或激光噴墨打印機并印刷到紙基底上，如本領(lǐng)域所知的那樣。這種便利的印刷形式一般根據(jù)所述教導內(nèi)容中涉及印刷到基底上的部分進行描述，如美國專利6,042,881(Ewan)中所討論的那樣，其整個內(nèi)容以引用方式并入本文。本領(lǐng)域已知其它印刷到基底上的紋身印刷技術(shù)，例如在美國專利6,596,118(Bailey)中，其教導內(nèi)容以引用方式并入本文。因為去掉了粘合劑，不需要保護性的防粘片來覆蓋加工完的紋身。因此，圖案45的標記在存儲期間可暴露于空氣中，并且這進一步改善了其中受試者可使其皮膚帶有圖案的便利性、簡單性和速度，因為沒有需要被移除和丟棄的保護或者覆蓋層。此外，因為所用的墨不是水溶性的，其為不需要保護性防粘片的又一個原因。前述的說明書描述了眾多的實施方案和變型，顯示很多的可能構(gòu)造和具體體現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在前述公開內(nèi)容的基礎(chǔ)上將容易想到進一步的變型和實施方案。所有此類實施方案和變型均被認為是在權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。附錄應(yīng)變基礎(chǔ)本節(jié)說明應(yīng)變基礎(chǔ)和應(yīng)變計算，認真遵循從Hibbitt等人、Becker等人、Hahn和Kopp等人的著作(列于下面的書目中)中得到的AramisUserGuide(5.4.1版本)。A.l.術(shù)語"應(yīng)變"應(yīng)變是線素變形的量度并可定義如下:"(9//延伸比k為無限小線素的相對伸長。應(yīng)變值s可定義為延伸比1的函數(shù)下面的已知函數(shù)經(jīng)常用于應(yīng)變量度*技術(shù)應(yīng)變對數(shù)或自然應(yīng)變e"cp,)-ln(人)格林應(yīng)變eG=/(W=>2-l)A.2變形梯度張量上一章節(jié)定義一維情況下的延伸比和應(yīng)變量度的一般說明。下面將其擴展到二維情況。A.2.1變形梯度張量定義為了定量地顯示表面元素的變形，引入了變形梯度張量F。變形梯度張量將線素dX轉(zhuǎn)換成線素dx。在兩種情況下，線素連接同一材料坐標。理論上，它是無限小的線素。圖17示出了這種情況。因此，變形梯度張量定義為dx=FdXA.2.2將變形梯度張量分解到極坐標中變形梯度張量的缺點是采用僅一個矩陣建立轉(zhuǎn)動和延伸模型。這可通過將變形梯度分解成兩個張量而補償純轉(zhuǎn)動矩陣和純延伸張量。矩陣可按兩種不同方式進行分解分解成轉(zhuǎn)動和右延伸張量。數(shù)學上，變形梯度張量分解如下F=RU圖18示出了該模型。分解成左延伸張量和轉(zhuǎn)動。數(shù)學上，變形梯度張量分解如下F=VRA.2.3從變形梯度張量推導主、次應(yīng)變可直接從延伸張量U讀出值￡x，sy和sxy=i/^xy。它具有以下形式應(yīng)變量度Sx和sy具有被定義為與坐標系相關(guān)的缺點。這個缺點可通過計算主、次應(yīng)變而消除。對稱矩陣U可轉(zhuǎn)換到主對角形式。兩個特征值M和^可計算如下/,2=1+根據(jù)應(yīng)變量度的選擇，延伸比、和、可被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的應(yīng)變值。較大的特征值稱為主應(yīng)變1S,以及較小的特征值稱作次應(yīng)變2S2。對應(yīng)的特征值確定主應(yīng)變和次應(yīng)變的兩個方向。因此所確定的應(yīng)變值與坐標系無關(guān)并普遍適用。如果材料厚度相對于整個表面很小，則需要頻繁由表面的變形推導材料厚度。因為所用的光學測量技術(shù)不能獲得處于這種尺度的任何數(shù)據(jù)，可從主應(yīng)變和次應(yīng)變￡1和￡2計算第三主應(yīng)變S3，假設(shè)體積不變。不用確定應(yīng)變值，可更一般地表達延伸比之間的關(guān)系。體積恒定性可定義如下經(jīng)常地，需要有效應(yīng)變。可得到根據(jù)vonMises和vonTresca的有效應(yīng)變。根據(jù)vonMises的有效應(yīng)變由以下公式得到根據(jù)vonTresca的有效應(yīng)變由以下公式得到卜卩'l最大A.3由二維位移場計算變形梯度張量由點的給定二維位移場計算變形梯度張量F。為此，必須知道每個點處于其未變形狀態(tài)和變形狀態(tài)的二維坐標。變形梯度張量F的定義解釋如何將未變形的線素轉(zhuǎn)換成變形的線素。為了計算一個點的變形梯度張量，需要與所觀察點相鄰的很多點。對于這個計算模型，對于這組相鄰點假j殳均勻的應(yīng)變狀態(tài)。變形梯度張量產(chǎn)生變形點的坐標Pv，i與未變形點的坐標Pu，i的函數(shù)關(guān)系(i為不同點的指數(shù))。函數(shù)關(guān)系如下pv=u+Fpu其中Pu未變形點的坐標pv變形點的坐標u剛體平移參見圖19。該公式描述了一個線性方程組，其未知量是變形梯度張量F的四個參數(shù)。變形梯度張量F可被解釋為將單位正方形變換為平行四邊形的仿射變換。該方程組可對于三個點進行解析計算。如果選擇了三個點以上，則結(jié)果為超定方程組，其通常是矛盾的。在這種情況下，必須釆用允許以超過三個點進行計算的方法。因此，采用高斯最小二乘調(diào)整法?？烧{(diào)節(jié)相鄰點的數(shù)目以計算對于一點的變形梯度張量。因此這設(shè)定了在其中進行差分的長度。二次地布置一個點的鄰域。最小的鄰域為一個3x3環(huán)境，其可以2為遞增量而增加。圖20顯示了一個3x3鄰域。對于更高的分辨率，變形梯度張量可對于一個四邊形面元進行計算。面元由四個點組成。對于虛擬重心S，計算所計算的變形梯度張量。圖21示意性地示出了四邊形面元。這種計算模型假設(shè)純剛體位移，其中除了其變形以外所接納的各個線素不能通過變形梯度張量F同樣建立模型。這意味著對于計算變形梯度張量F，所有鄰域的點可經(jīng)受平移。對于未變形和變形狀態(tài)，這種平移可不同。選擇平移使得其中要計算的變形梯度張量的點被移動到原點。A.4由三維位移場計算變形梯度張量本說明書到現(xiàn)在為止詳細論及了二維應(yīng)變的計算。然而，測量數(shù)據(jù)由樣品表面的三維高斯坐標組成。為了能夠釆用以上計算模型，三維數(shù)據(jù)必須被轉(zhuǎn)換到二維空間中。A.4.1相切模型第一模型假設(shè)點的局部鄰域可通過切平面很好地接近。由于表面的任意變形的緣故，切平面需要對于變形和未變形狀態(tài)單獨進行計算。局部鄰域中的點然后被垂直投影到切平面上。結(jié)果在二維空間中得到針對變形和未變形狀態(tài)的兩組點，現(xiàn)在即可在該二維空間中計算應(yīng)變。概言之，這種方法由下列任務(wù)組成計算切平面將三維鄰域轉(zhuǎn)換到切平面中將切平面坐標轉(zhuǎn)換到二維空間中由二維點組計算變形梯度張量A.4.2樣條模型上述的相切模型提供了良好的結(jié)果，只要假設(shè)點的局部鄰域的線性化是正確的。在深沖中，變形材料為幾乎連續(xù)的曲面。然后問題是將待測量的特性以仍能給出局部直線度假設(shè)的頻率應(yīng)用到各自的對象上。然而，在現(xiàn)實中幾乎不能提供這種特性。因此，釆用更精確地模擬表面真實形狀的其它模型更好一些。樣條是用于連續(xù)曲線的良好模型。為了不僅根據(jù)線性模型計算邊長，需要具有一條邊上多于兩個點的信息。這意味著四邊形面元的相鄰點必須要包含在計算中。圖22顯示了交叉影線面元的相鄰點。在面元中，可用所形成的樣條計算邊長。所得到的長度可用來在二維空間中構(gòu)造四邊形。然后可采用上述的應(yīng)變計算。A.5應(yīng)變理論的書目1)AramisUserManualv5.4.1(GOMmbH)，第129至135頁。2)Hibbitt，Karlsson和Lorensen，Inc.ABAQUS-TheoryManual,5.7版。3)BeckerundBurger.Kontinuumsmechanik.[ContinuumMechanicsITeubner-Verlag，1975。4)Malvern.IntroductiontotheMechanicsofaContinuousMedium.Prentice畫Hall，1969。5)Hahn，Elastizitatstheorie.Teubner-Verlag,1984。6)KoppundWiegels.EinfuhrungindieUmformtechnik.["IntroductiontoTransformationTechnique"]VeiiagderAugustinusBuchhandlung，1998。下面列出的以下參考編號用于說明書中參考編號含義參考編號含義長度90鈍探針H高度100應(yīng)變帶W寬度101應(yīng)變帶a照相機夾角(a)102應(yīng)變帶1操作塊103應(yīng)變帶2操作塊104應(yīng)變帶3操作塊105應(yīng)變帶4操作塊106應(yīng)變帶5操作塊6操作塊10照相機，左11照相機透鏡，左12照相機轉(zhuǎn)動軸線13照相機轉(zhuǎn)接板-15照相機支撐件16三角架18計算機20照相一幾，右21照相;f幾透鏡，右24激光分度儀的角度對分線25基距28激光分度儀30測量距離34測量體積的中心35待測試樣40人的面部45圖案50像素52L4刀始面元，左照沖目才幾52R4刀始面元，右照相才幾54L變形面元，左照相枳i54R變形面元，右照相才幾60中間行程區(qū)域70小點71中點72大點73轉(zhuǎn)印紙75假想的鼻-耳線76假想唇線77刀片單元77，移動后的刀片單元80測量區(qū)域81測量區(qū)域82測量區(qū)域本文所公開的量綱和值不旨在被理解為嚴格地限于所述的精確值。相反，除非另外指明，每個這樣的量綱均是指所引用數(shù)值和圍繞那個數(shù)值的功能上等同的范圍。例如，公開為"40mm"的量綱旨在表示"約40mm"。文中。對于任何文件的引用不應(yīng)當解釋為承^其是有關(guān)本發(fā):月的現(xiàn)有術(shù)語的任何含義或定義矛盾時，應(yīng)當服從在本發(fā)明中賦予該術(shù)語的含義或定義。雖然已經(jīng)舉例說明和描述了本發(fā)明的特定實施方案，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明實質(zhì)和范圍的情況下可以做出各種其他改變和變型。因此，權(quán)利要求書意欲包括在本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這樣的改變和變型。權(quán)利要求1.一種可移除紋身，所述紋身用于圖案化一部分皮膚以提供用于皮膚變形光學測量的參考標記，所述可移除紋身包括基底(73)，和圖案(45)，所述圖案包括隨機分布的多個標記以形成約40％至約60％之間的圖案密度。2.—種水分激活的可移除紋身，所述紋身用于圖案化一部分皮膚以提供用于基于光學的皮膚變形測量的參考標記，所述可移除紋身包括基底(73)，和隨機圖案(45),所述隨機圖案包括多個分布的點，所述點包括墨或染料，所述墨或染料是基本上不溶于水的并且基本上溶于醇中。3.如權(quán)利要求1所述的可移除紋身，其中所述標記包括點。4.如權(quán)利要求2或3中任一項所述的可移除紋身，其中所述點包括兩種、三種或更多種不同尺寸的點(70，71，72)。5.如權(quán)利要求2至4所述的可移除紋身，其中所述隨機圖案(45)具有約40%至約60%之間的圖案密度。6.如權(quán)利要求1或5所述的可移除紋身，其中所述圖案密度為約50%或約42.5%。7.如前述任一項權(quán)利要求所述的可移除紋身，其中所述標記可通過用醇潤濕而轉(zhuǎn)印到皮膚上。8.如前述任一項權(quán)利要求所述的可移除紋身，其中所述基底(73)為紙張，例如吸墨紙或巻煙紙，或者為水分可滲透的。9.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求3至8中任一項所述的可移除紋身，其中所述標記或點包括基本上不溶于水的墨或染料，例如油基墨或染料。10.如前述任一項權(quán)利要求所述的可移除紋身，其中所述標記或點沒有在所述標記之上形成的與所述基底(73)相對的覆蓋層。11.如前述任一項權(quán)利要求所述的可移除紋身，所述可移除紋身沒有在所述標記或點頂上的粘合劑層。全文摘要本發(fā)明公開了用于將圖案施加到皮膚上的可移除紋身，用于與光學測量系統(tǒng)一起使用以測量例如剃刮期間的皮膚上的力。將具有不同尺寸的點的隨機圖案印刷到一種轉(zhuǎn)印紙上。所述圖案可具有兩種或三種不同尺寸的點。所述點的圖案具有介于約40％至約60％之間的圖案密度。所述圖案用適于與皮膚接觸的非水溶性的墨進行印刷以抵抗?jié)裉旯苇h(huán)境。所述圖案可用醇從受試者身上移除。文檔編號A61B5/103GK101588756SQ200880002911公開日2009年11月25日申請日期2008年1月17日優(yōu)先權(quán)日2007年1月23日發(fā)明者D·G·道蒂申請人:吉列公司