Технология гиперспектрального изображения - это новая технология обработки изображений, которая появилась в течение последнего десятилетия. Изначально она использовалась преимущественно в военных и удаленных областях обнаружения и других областях. Теперь она постоянно расширяется во многих гражданских областях, охватывая материаловедение, геофизику, сокращение негативного воздействия на окружающую среду, виды растительности, культуры и продукты питания, а также биомедицину. В медицинской области эта технология занимается диагностированием заболеваний, биомедицинским и фундаментальным исследованиям, а также имеются первичные исследования в области исследования традиционной китайской медицины, такие как дифференциация синдромов традиционной китайской медицины и диагностика языка. Однако, поскольку применение гиперспектральной технологии изображения в медицинской области все еще находится в зачаточном состоянии, исследования нормальных значений человеческого тела все еще являются неизвестными. Целью этой статьи является демонстрация и анализ важных частей человеческого тела, применение этой технологии и предоставление нормальных физиологических данных для исследования гиперспектральной технологии обработки изображений человеческого тела, диагностики заболеваний и диагностики лица и рук традиционной китайской медицины. Изображение гиперспектрального изображения и спектральный анализ частей лица и рук.Выполняются процессы в организме человека, и результаты следующие.
Материалы и методы
Субъекты и экспериментальные группы: в данном исследовании участвовало 10 субъектов, включая 5 женщин и 5 мужчин в возрасте от 25 до 55 лет со средним возрастом 33,1 года. Были собраны гиперспектральные изображения их лиц и ладоней.
В данном исследовании использовалась гиперспектральная камера с диапазоном волн 400-1000 нм, и продукт FS13 компании CHNSpec Technology Co., Ltd. может быть использован для связанного исследования. Спектральный диапазон составляет 400-1000 нм, разрешение по длине волны лучше чем 2.5 нм, и до 1200 спектральных каналов. Скорость сбора данных может достигать 128 кадров в секунду в полном спектре, а самая высокая после выбора полос - 3300 Гц (поддерживаются многообластные выборы полос).
Спектральный анализ
1. Интуитивный анализ гиперспектральных изображений
(1) Лицо
① Характеристики гиперспектральных изображений лица: Гиперспектральные изображения лица могут показывать всю форму лица, и органы, такие как рот, нос, глаза и брови, четко идентифицируются, однако уши и волосы трудно отличить. Лицо в основном симметрично с двух сторон, а формы и размеры органов с обеих сторон примерно одинаковы. Высокоотражающие области лица находятся преимущественно на скулах, щеках, лбу и мостике носа, в то время как низкоотражающие области - это глаза, брови и губы. В отличие от изображений видимого света, гиперспектральные изображения не могут показать внешний вид человека. ② Характеристики изображений лица в различных спектральных диапазонах: В изображениях, записанных в спектральных диапазонах от 450 до 900 нм, контуры лица видны, а изображения в диапазоне от 580 до 830 нм более четкие. Ниже 530 нм интенсивность отражения изображения ослабевает, каждая часть склонна к единому, изображение размывается и шум увеличивается, а ниже 500 нм фоновый шум постепенно увеличивается; выше 830 нм изображение ослабевает в исходных высокоотражающих частях, и каждая часть также склонна к единому, и в отличие от менее 530 нм, шум на изображении не увеличивается.
(2) Ладонь
① Характеристики общего распределения интенсивности света ладони: Гиперспектральное изображение ладони охватывает всю контур ладони и может различать различные части и пальцы. Отпечатки пальцев, гипотенар и пальмарные отпечатки четко видны. Ладонь в основном симметрична с обеих сторон, но есть различия между разными частями и индивидами. Высокорефлекторными частями ладони являются горбы пальцев и гипотенарные части четырех пальцев, а отражение в концах пяти пальцев слабое. Форма ладони может быть видна через гиперспектральное изображение.
② Характеристики изображений лица в различных спектральных диапазонах: Как и в гиперспектральных изображениях лица, в изображениях, записанных в спектральных диапазонах 450-900 нм, контур ладони полностью виден, а изображения в диапазоне 580-830 нм более четкие. Ниже 530 нм интенсивность отражения изображения ослаблена, каждая часть имеет тенденцию к равномерности, изображение становится размытым, увеличивается мусор, а фоновый шум ниже 500 нм постепенно увеличивается; выше 830 нм изображение ослаблено в частях с сильным высоким отражением, каждая часть также имеет тенденцию к равномерности, и мусор не увеличивается.
2. Анализ интенсивности отраженного света в различных диапазонах длин волн обнаружения на лице и ладони
(1) Лицо: Статистический анализ средней интенсивности света каждой части лица показывает, что независимо от того, какая часть лица, значение интенсивности света выше в областях 450нм и 730-880нм, а ниже в областях 530 и 580нм. Из анализа частей видно, что значение интенсивности света нижней части лба немного выше, а остальные части относительно близки. Обычное лицо имеет хорошую билатеральную симметрию, и разница в интенсивности света между большинством частей и органов не является большой; левая и правая скулы имеют небольшую разницу в 450-630нм, а левый и правый уголки рта имеют небольшую разницу в 450нм.
(2) Ладонь: статистический анализ средней интенсивности света каждой части ладони при разных длинах волн показывает, что результаты аналогичны гиперспектральному изображению лица, с более высокими значениями интенсивности света в областях 450 нм и 730-880 нм и более низкими значениями интенсивности света в областях 530 и 580 нм. Интенсивность света каждой части ладони подсчитывается путем вычитания правой руки из левой руки. Можно увидеть, что значения интенсивности света близки в каждой части ладони. Разница между двумя сторонами основания пальца чуть больше в разных диапазонах длин волн света.
3. Характеристики спектрального распределения различных длин волн детекции лица и ладони
(1) Характеристики спектрального распределения лица: С помощью программного обеспечения PhySpec1.9.2 для гиперспектрального контроля и анализа наблюдается, что спектральные кривые отдельных частей лица схожи, интенсивность света в диапазоне 500-580нм низкая, а отражение в разных частях различается. Особенности внезапного изменения интенсивности света на одной или нескольких длинах волн могут быть увидены на спектральных кривых каждой части. Средняя спектральная кривая образца отражает групповые характеристики, в то время как спектральные кривые разных индивидуумов существенно отличаются от группы и типичных индивидуальных кривых в некоторых спектральных диапазонах.
(2) Характеристики спектрального распределения ладони: программа управления и анализа гиперспектральных данных Physpec1.9.2 используется для наблюдения того, что спектральные кривые слева и справа от ладони похожи. Как и в случае с лицом, интенсивность света в диапазоне 500-580 нм низкая, и интенсивность отраженного света меняется от части к части. На каждой спектральной кривой можно увидеть подробности внезапных изменений интенсивности света при определенных длинах волн. Средняя спектральная кривая среднего значения образца отражает групповые характеристики, и спектральные кривые разных лиц значительно отличаются от групповых и типичных кривых в некоторых спектральных диапазонах.
III. Заключение
1. Гиперспектральные изображения могут ясно показать различные части органов лица и ладоней, среди которых отчетливее все же сегмент 580-830 нм. Интенсивность отражения разных частей лица и ладоней неодинакова, и спектр в основном симметричен с обеих сторон, и характеристики частей можно показать на кривой спектра.
2. Технология гиперспектрального изображения может четко показать спектральные характеристики поверхности тела человека. Закон спектрального распределения у здоровых людей будет служить опорой для диагностики заболеваний и дифференциации синдромов традиционной китайской медицины.