移动式交叉偏振成像的皮肤检测与算法研究

发布时间：2020-07-05 21:56

【摘要】：人体皮肤病变或其他系统疾病都会引起皮肤组织的变化,皮肤检测对于皮肤的护理诊治及其他疾病的早期发现诊断都具有重要意义。较多的病变都起源于皮肤的深层组织,而目前市场上大部分皮肤检测仪器都只能对皮肤表层的水分、油脂等成分进行分析检测,难以实现对皮肤深层组织的检测。国际上仅有的几款优质皮肤检测仪,虽然可检测深层的黑色素和血红蛋白分布,但体积庞大,价格昂贵,难以满足日益增长的日常自助检测需求。本文利用光波在皮肤表层或内部组织的反射/散射光不同的偏振特性,可以分离皮肤表层和内部组织的反射/散射光线,设计出一套结构简单的面部皮肤检测系统,可以在不损伤皮肤的情况下分析表皮层以下组织的结构;系统用手机代替了传统相机成像,在提高检测精度的同时减小了成像系统体积,提高了系统的灵活性:利用色彩空间属性,编写了手机安卓(Android)系统上运行的图像采集分析软件,可分析显示皮肤的斑点、皱纹、纹理,以及紫外照射引起的血管和色素性病变的分布。并对人眼可见的面部红棕斑、斑点及皱纹等进行了比较分析,验证了利用移动式交叉偏振成像进行皮肤检测的可行性,在医疗美容方面具有一定的实用价值。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O436.3;R751
【图文】：

示意图,波片,退偏,系统结构

（１）双旋转波片（ＤＲＲ）系统逡逑ＤＲＲ系统的起偏器和检偏器均由一片偏振片和一片１／４波片组合而成。ＡＺＺａｍ［２２＿２３］逡逑最先使用了这种结构。图１．２为现在常用的一种ＤＲＲ系统的结构示意图。逡逑ＪＳｐａｔｉ＊邋丨逦Ｉ逦Ｔａｒｇｅｔ，＾逡逑Ｌ逦ｄ．ｆｆｕｓｅｒ逦ＶａｎａｂｌＡ逡逑Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ邋Ｌｉｎｅａｒ邋Ｒｏｔａｔｉｎｇ邋ａｎｇｌｅ邋＾邋ｌ，ｇｈｔ逡逑ｇｅｎｅｒａｔｏｒ邋ｐｏｌａｒｉｚｅｒ邋ｑＵ３ｒｔｃｒ－ｗａｖｅ逡逑（ｆｉｘｅｄ）逡逑，逦Ｒｏｔａｔｉｎｇ逡逑Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ邋ｊ邋Ｃ＾－＾ｕａｒｔｃｒ－ｗａｖｃ逡逑ａｎａｌｙｚｅｒ邋／逦Ｌｉｎｅａｒ逡逑ｐｏｌａｒｉｚｅｒ逡逑ｉ邋（ｆｉｘｅｄ）逡逑６－ｂｉｔ邋ＣＣＤ邋ｄｅｔｅｃｔｏｒ逡逑５１２ｘ５１２邋ｐｉｘｅｌｓ逡逑Ｃａｌｃｕｌａｔｅ邋ａｎｄ邋ｄｉｓｐｌａｙ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ逡逑Ｍｕｅｌｌｅｒ邋ｍａｔｒｉｃｅｓ．ｄｉａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ逡逑ｒｅｔａｒｄａｎｃｃ．ａｎｄ邋ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ．逡逑图１．２双旋转波片（ＤＲＲ）系统结构示意图逡逑Ｇｅｒｌｉｇａｎｄ—使用双旋转波片系统，利用目标的退偏特性判断出目标的形状；逡逑Ｃｏｌｌｉｎｓ［２５］、Ｗｏｌｆｅ［２６佣该系统对Ｍｕｅｌｌｅｒ矩阵进行了快速测量；Ｓｍｉｔｈ［２７］优化了邋ＤＲＲ系统逡逑的结构；Ｒｏｍｅｒｅｉｎ［２８］主要研宄了旋转１／４波片操作的校准方法；Ｗａｄｓｗｏｒｔｈ［２９＾使用不逡逑同方法制造出的１／４波片的性能做了细致的比较。逡逑ＤＲＲ系统将偏振片固定，避免了偏振片微小移动造成的探测器敏感性误差。但是逡逑当数据量较大，或者在室外操作时容易受

偏振光谱,结构应用,液晶,成像系统

移动式交叉偏振成像的皮肤检测与算法研究逡逑（２）液晶调制系统逡逑目前常见的相位延迟调制是由一片偏振片与一对ＬＣＶＲ组成，按如图１．３所示分布，逡逑其中，Ｆｓ为白光光源，ＳＩ是聚光灯，ＦＤ、ＡＤ是光阑，Ｐ！、Ｐ２是偏振片，ＬＣｉ、ＬＣ２、逡逑ＬＣ３、ＬＣ４是液晶调制器，Ｆ是滤光片，Ｃ是相机。逡逑□逦ｄ邋｜邋Ｌｌ逦Ｉ邋Ｌ２逦０，４５。０２＝９ＣＴ逦＿邋Ｘ逡逑＼逦ｃ邋ｅ邋ｎ逡逑ＦＤ逦ＡＤ逦ＬＣ，逡逑0３＝９０°逦＾逦＼逡逑图１．３基于液晶调谐的主动偏振成像系统逡逑ＴｙｏＰＷ首先把这种结构应用到偏振光谱成像中。Ｌａｕｄｅ－邋８0１＾５１６匕［３｜］同时在起偏和检逡逑偏系统中使用了这种结构，从而获得了邋Ｍｕｅｌｌｅｒ矩阵的全部元素，使偏振成像能够适用逡逑于变化的目标。Ｍａｒｔｉｍ）ｔ３２］优化了这种结构及其校准方法。Ｗ0ｚｎｉａｋ［３３ｌ分析了应用于该结逡逑构的一些调整方法，例如ＣＣＤ的参数选择、液晶角度的改变、电压的选择等。北航的逡逑张颖［３４］把１＾NB１１结合到全偏振成像技术中。逡逑（３）振幅分割系统逡逑理论上来说，在高速测量时，成像装置中不能含有转动的部件或者调制器。减少主逡逑动式器件以解决液晶调制系统产生的振动、发热等问题是现在研究的一种趋势。分振幅、逡逑分孔径、分焦平面、载波条纹法这四种是目前比较常见的无运动部件和调制器的方法。逡逑理论上它们能最快的测量光偏振

孔径,实时成像,成像系统,成像

【参考文献】