ENGINEERING DESIGN / 2026.10.14

面部分区检测硬件
与贴面光疗联动设计说明

设计目标：以多光谱面部图片为检测输出，建立可解释、可复测的局部皮肤问题地图，再为可寻址贴面光疗面膜提供受约束的候选区域方案。本文为研发规格建议，尚未接入真实检测模型或面膜设备。

核心原则：图像质量先于算法得分，空间映射先于光强调节，安全与证据先于自动执行。网格强度、状态得分、临床疾病严重度是不同概念，必须分别定义。

1. 产品范围与竞品取舍

理美官网以贴面光疗面膜为核心产品方向。本次设计延伸检测硬件，把报告的「哪里有问题」转为面膜的「哪里允许输出何种光场」。不以整脸综合分数直接驱动全部 LED。

B3 介绍材料提供八光谱、正脸/左右脸、问题标记和热力图、历史对比等参考。其「三维拍摄」展示的是三个拍摄方向，不能据此认定提供真实度量 3D 重建。资料不同页面出现 17 项、20 项和 30+ 维度；这些属于介绍文案，不是统一检验过的性能清单。

一期沿用内部材料的三光谱/12 指标方向，采用可拆卸标定模块。竞品的报告编辑与手动分数调整不应改变模型原始输出；人工复核必须记录修改者、依据、时间，并保留原值与版本。

2. 硬件采集规格建议

• 主机：相机、可控光源接口、模块识别、交互显示、处理与通信模块；固定受测距离、姿态与环境光遮挡。具体镜头、传感器、分辨率由最小目标尺寸和光学验证选型，不预先虚构指标。
• 自然光：受控白光与色卡标定，锁定曝光/白平衡；偏振光：明确照明与镜头偏振方向，交叉偏振抑制镜面反射；伍氏光：一期材料提出 365 nm，需单独验证光谱、泄漏、相机响应、曝光与眼部安全。
• 模块存储：module_id、光谱实测数据、照度/辐照度基准、曝光预设、校准日期、校准版本、温漂信息。模块未识别或校准过期时不输出可执行计划。
• 采集：固定正脸与左右斜侧脸，角度窗口通过工程试验确定。每视角按序采集三光谱；检测帧间运动，必要时重拍。无 UV 模块或未通过安全验证时允许降低能力并清楚标记不可评估项。
• 质控：模糊、过/欠曝、局部遮挡、表情、化妆品/护肤品干扰、皮肤反光与运动。质控阈值需在设备样本上锁定；无有效数据时输出重拍原因而非生成分数。

3. 分区诊断：统一坐标与两级表达

3.1 语义区域

建议先采用 12 区：左/中/右额头、眉间、鼻部、左右上颊、左右下颊、左右口周、下巴。左右以受测者为准。眼球/眼睑、唇红、鼻孔、毛发、遮挡为独立掩膜；诊断有效区与光疗禁照区分别存储。安全禁照区需考虑定位误差、光斑串光和面膜移位余量。

3.2 网格坐标

关键点模型只提供几何对齐。先在每张图像提取有效皮肤与质量掩膜，再配准至固定拓扑的规范表面。可以以 MediaPipe 标准拓扑作为原型起点；生产网格密度按最小可检测病灶、光学分辨率、配准误差与 LED 可控分辨率决定，不盲目追求更密。

固定 grid_id 不随每次照片重新编号。为每次采集保存 image_id、view_id、channel、相机标定、2D↔表面坐标变换与残差。跨光谱、跨视角融合时记录可见性与置信度；同一皮肤点不得在多视图聚合中重复计算面积。

规范表面的单目深度是估计值；本页 3D 为标准网格示意。若需要真实面积 cm²、贴合间距或光斑距离，增加标定尺度、多视角重建/深度传感，或面膜接触测量。没有真实尺度时面积仅报告相对占比。

3.3 局部指标与聚合

每格保存各指标的 raw_value、unit、problem_intensity、state_score、confidence、valid_fraction、source_channels、exclusion_reason。保留连续问题图与实例标记，计数与密度使用同一去重口径。区域同时显示均值、热点强度、问题面积占比和可用覆盖率；均值不替代局部峰值。

区域强度 = Σ(valid_area_i × intensity_i) / Σ(valid_area_i)
问题占比 = Σ(problem_area_i) / Σ(valid_skin_area_i)
热点 = 有效网格的预定义高分位强度（口径锁定）
缺失网格 = null + reason；不得按 0 或「正常」参与均值

状态分数暂按内部草案越高越好；A 90–100、B 75–89、C 60–74、D 40–59、E 0–39。问题强度越高越突出。两者不是默认互为 100-x，必须按标定映射；综合分数仅用于概览，不直接产生光疗参数。

4. 指标边界与验证优先级

一期 12 指标：水分、油脂、毛孔、黑头、纹理粗糙度、皱纹、敏感泛红、红血丝、痘痘/瑕疵、浅层色素、深层色素、卟啉。项目材料为目标需求，不能视为已实现或已验证。

先验证可见毛孔、纹理、皱纹、痘痘/瑕疵、泛红与可见色素的分割和计数，使用专家标注及一致性分析。泛红不能单独诊断敏感或屏障损伤；纹理不等于胶原含量；UV 荧光不直接等于细菌数量。

水分和油脂如果宣称物理量，需要独立参考仪器或传感器标定并证明泛化；深层色素须定义「深层」及验证方法。未达到标准时保留为图像代理特征或暂不输出，不能制造精确测量的印象。

5. 从诊断网格到面膜 LED

5.1 面膜坐标与覆盖矩阵

定义 mask_cell_id、通道 wavelength_id、灯珠空间位置、驱动范围、光斑形状与皮肤平面辐照度。通过面膜结构关键点、尺寸档位与贴合测量建立 face_grid→mask_cell 的变换。皮肤网格和 LED 单元不一一对应：一个 LED 可能覆盖多格，一个皮肤格也可能收到多个 LED 的光。

逐通道测量覆盖矩阵 A(λ, distance, fit, temperature)：A_ij 表示控制单元 j 在参考驱动下对皮肤网格 i 的辐照度贡献。记录眼部及禁照区域收到的串光；选择安全边界时采用不利工况，而不是平均值。

E_i(λ,t) = Σ_j A_ij(λ,fit,temp) × u_j(λ,t)
D_i(λ) = ∫ E_i(λ,t) dt
恒定输出：D[J/cm²] = E[mW/cm²] × t[s] / 1000

5.2 候选方案与受约束控制

先由经过验证、版本化的适应范围协议库产生目标区域方案，再求满足剂量上限、温度、电流、通道组合、禁照泄漏和均匀性约束的控制向量。不可行时拒绝计划或降低目标并要求复核，不自动放宽约束。

颜色定义为设备的实测离散波长通道与组合，UI 颜色仅显示。实际处方参数包括波长/带宽、皮肤平面辐照度、时长、累计剂量、占空比与疗程。本文不指定治疗波长或剂量数值，需根据目标用途与产品验证证据锁定。

检测高强度≠光疗高强度。高泛红、异常色素、低置信度、禁忌筛查未通过、贴合失败时，优先暂停/复核。检测 UV 通道不纳入默认光疗输出。

5.3 设备本地联锁

设备确认支持的通道与参数范围，校验计划完整性、身份、校准版本、有效期与防重放标识；返回 ACK 后才能启动。掉线、过温、接触失效、供电异常或紧急停止时本地关断，不依赖云端发回停止指令。日志记录实际执行的参数、时间与事件；无辐照度反馈传感器时累计剂量仅是标定估算，必须明确误差范围。

6. 接口建议与可追溯性

以下为接口契约草案，不是已经上线的 API。数值仅表示格式，示例计划保持不可执行。

{
  "schema_version": "draft-1",
  "session_id": "sample-session",
  "coordinate_frame": "canonical-face-v1",
  "model_version": "unvalidated",
  "calibration_version": "prototype",
  "grid": [{
    "grid_id": "g0042", "region_id": "R04",
    "valid_fraction": 0.96,
    "metrics": {"redness": {"problem_intensity": 72,
      "confidence": 0.93, "unit": "relative_index"}},
    "exclusion_reason": null
  }],
  "candidate_plan": {
    "executable": false, "status": "review_required",
    "mask_calibration_id": null, "channels": [],
    "reason": "demo_only_no_validated_protocol"
  }
}

每个计划需绑定检测批次、用户授权、设备标识、面膜固件、算法版本、映射版本与协议版本。人工更改保留原始证据与完整审计记录。设备通信可采用 BLE 或有线链路，最终按硬件选型确定；不能将网页演示当作已有硬件通信协议。

7. 隐私、复测与纵向比较

原图与面部几何属于敏感数据，上传需明确授权；优先本地质控与最小化传输，定义保留期限、删除、加密和访问控制。去除姓名不等于面部图像已经匿名化。训练复用需要单独授权与用途边界。

历史比较必须使用兼容的坐标、模型、光源和校准口径。保存有效覆盖率与不确定区间；更换设备或模型时进行桥接验证。变化只有在超过已验证重复性误差时才解释为改善，不能把一次光线变化当成疗效。

8. 研发阶段与验收框架

• 检测原型：建立多肤色、多脸型、光照与化妆干扰样本；重复拍摄与多光谱配准测试；按指标分别统计标注一致性、分割 IoU/Dice、计数误差、定位误差与失败率。阈值在试点后预先锁定。
• 网格映射：以仿体验证图像区域→皮肤表面→面膜单元的定位误差、光场 RMSE、串光、覆盖均匀性；报告最差工况和有效范围。检测空间分辨率不能低于宣称的局部控制精度。
• 安全验证：覆盖眼部泄漏、温升、功率/剂量误差、参数越界、通信中断、传感器失效与紧急停止。所有联锁需验证失效状态确实关闭输出。
• 效果验证：定义用途、适用人群、主要终点、对照、样本量依据与停止条件；评估不同肤色的性能和风险。先完成安全与测量验证，再开展适合的效果研究。
• 交付：采集 SOP、分区与标注规范、质量门控规范、模型卡、标定档案、接口契约、风险记录、协议证据库、版本化测试报告和设备执行日志。

进入下一阶段前应确定：目标用途与目标问题、相机/光源方案、是否需要真实尺度、LED 可寻址单元与可用波长、贴合检测方式、专业复核流程。尚未确定的事项保持显式待验证，不填入虚构参数。

9. 多脸型补偿演示 V2

首页新增三张项目人像作为外观参考，配套窄长、椭圆、宽颊的手工参数模型。照片并未经过度量重建；模型预设不能用于判断照片人物的真实尺寸或皮肤状态。中颊斑点、额中纹理、下巴瑕疵均为合成目标。

演示使用固定灯珠位置，比较标准脸型的发光权重与当前目标坐标；以邻近固定单元的权重重分配调整光斑中心。采用高斯权重与质心的简化几何模型，不包含实际波长、光束角、皮肤反射、串光和功率标定，不是验证过的 A 矩阵。显示偏差为光斑中心至目标中心的模型距离除以模型面宽，不能解释成毫米、覆盖率或疗效。

面膜展开滑块只用于拆解展示；不会参与补偿计算，不能用于评估工作距离或推导剂量。生产系统必须用实测 A(λ, fit, distance) 替换简化模型，并检查不可达目标、贴合异常和禁照串光。邻域输出不能突破真实硬件的可调分辨率。

色素场景仅展示空间对位，不意味着所有色素病变都适用光疗。没有适应证和安全证据的目标只允许生成需要复核的候选结果，不进入设备执行。

10. 资料与资源

项目依据：《B3中文20250715.pdf》《一期检测指标说明_指标维度与分数分级_0710.docx》《New Specification-20260811.docx》；未将内部资料直接公开下载。

理美科技官网 · Google Face Landmarker · Google Face Geometry · AAD 光与痤疮 · AAD 红光治疗。

演示采用 Google MediaPipe canonical_face_model.obj 与 Three.js 0.170.0；资源自托管，许可证说明。演示语义边界为简化规范模型分区，生产分区需按解剖标注验证；无医学推断与真实设备控制。