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基于图像分析技术的发用产品蓬松功效定量评价研究

我国发用产品行业发展迅速，各种发用产品层出不穷。随着经济发展和生活水平的提高以及人们对健康和形象的日益重视，消费者对发用产品的要求不仅是简单清洁，更注重发用产品的功效及护理效果。蓬松是单根发丝纤维参数（例如直径、硬度、几何形状以及毛发内单个纤维的排列）相互作用的结果，其外观表现是发丝之间有间隙，而不是紧贴、倒塌，蓬松是发用产品赋予头发的最理想特性之一[1]。消费者普遍都希望拥有蓬松的头发，因此宣称“发丝蓬松”的发用产品成为化妆品洗护行业的热点。

化妆品的功效宣称不仅是厂商和消费者了解产品的重要途径，也是行政管理部门的监管热点。国家药监局发布的《化妆品功效宣称评价规范》公告（2021年第50号）提道，能够通过视觉、嗅觉等感官直接识别的且在标签上明确标识仅具物理作用的功效宣称，可免予公布产品功效宣称依据的摘要[2]。视觉评估的方法虽然简单直观，但视觉评估存在着很大的主观性，消费者对同一图像可能会得出不同的结果。因此，为了客观评估发用产品的蓬松功效并为受试者提供更为详实准确的信息，寻求科学的蓬松功效评估方法已成为化妆品发用产品行业重点关注的领域之一。目前发用产品蓬松功效评价方法多为体外离体发束头发体积的变化情况来进行评估，但离体发束无法直观展现发丝的蓬松度[3-6]。

图像分析技术在化妆品的功效评价中占据重要地位，其可利用不同原理的成像设备及算法，对比受试者使用特定产品前后特定参数的变化来评价化妆品功效[7]。Image-proplus（IPP）是由美国MediaCybernetics公司研发的一款顶级2D、3D图像分析软件，可对图像进行处理和分析。赵小敏等[8]利用图像采集仪器结合IPP分析对比功效化妆品使用前后的脸部皮肤参数，结果表明IPP可以准确地表征化妆品功效。许扬等[9]应用IPP处理和分析软件研究鸡胚尿囊膜血管新生面积定量的新方法，结果表明IPP可较准确地反映鸡胚血管新生情况。王云路等[10]根据头发的颜色，区域连通性和空间位置的三大特征，根据图像分析技术利用空间灰度差异确立头发区域。李红梅等[11]提出了一种头发区域检测及几何特征提取的方法，提取头发区域的长度、厚度、面积三个几何特征。

本研究基于发用产品蓬松功效人体试验，采用IPP图像分析软件分析测量真人头发面积，并将分析结果与受试者问卷调查进行了比较，以期进一步探讨基于图像分析技术的定量评价方法在发用产品蓬松功效评价的应用。

1.1仪器与产品

Image-ProPlusv7.0图像分析软件（MediaCybernetics）；EOS60D数码单反相机（佳能）；蓬松洗发水（市售）。

1.2受试者筛选

依据《赫尔辛基宣言》，本次无创测试经受试者本人自愿，在测试前告知受试者本次测试的目的、可能的利益、潜在的风险和问题以及相关的权利和义务，阅读并签署知情同意书[12]。

入选标准：选择符合试验要求的中国健康男性或女性；头发易扁塌、缺乏蓬松；年龄18—60周岁；既往对发用产品无过敏史；能很好配合试验者，在测试期间能保持生活的规律性。

排除标准：近一周使用抗组胺药或近一个月内使用免疫抑制剂者；近两个月内受试部位应用任何抗炎药物者；受试者患有炎症性皮肤临床未愈者；胰岛素依赖型糖尿病患者；正在接受治疗的哮喘或其他慢性呼吸系统疾病患者；哺乳期或妊娠妇女；参加其他临床试验研究者；体质高度敏感者。

共有31名年龄在21—49周岁的受试者参加了受试者头面部图像采集测试，其中女性30名，男性1名，平均年龄为（35.7±7.2）岁；共有30名年龄在23—50周岁的受试者参加了受试者问卷调查，其中女性28名，男性2名，平均年龄为（26.7±5.4）周岁。参与头面部图像采集测试的受试者和参与问卷调查的受试者为两组独立群体。

1.3.1受试者头面部图像采集

固定受试者与相机间的距离，及相机的高度等参数，设置相机参数：光圈：f/5，快门速度：1/80s，自动白平衡，ISO1250。实验在封闭的房间中进行，数码相机与受试者眼睛的角度关系为0°，拍摄距离固定为45cm（图1为拍摄示意图）。

受试者到访前需3天不洗头，到访后，在温度20℃～22℃，湿度40%～60%的实验室中静坐30min，由经过良好培训的专业技术人员对受试者的头面部进行采集并进行定量图像分析。随后由一名技术人员指导受试者使用产品，头发自然晾干后，由同一专业技术人员对受试者的头面部进行采集并进行定量图像分析。整个试验期间，受试者不能使用除测试产品外的任何发用产品。为消除曾用产品的影响，测试前2周受试者只可使用无任何蓬松功效或成分的洗发水。受试者使用产品3天后回访由同一技术人员对受试者的头面部进行采集并进行定量图像分析。

1.3.2定量图像分析方法

头发是人类外观的一个高度可变的特征，头发可由长