皮肤颜色检测仪的研究

　　一、概述

　　在大多数皮肤病中,其病变伴随着皮肤颜色的改变,在皮肤病变好转或痊愈时,皮肤颜色也随之改变或恢复正常。医生在对皮肤病的诊断和治疗过程中,皮肤颜色是其主要的依据之一。由于颜色是一个心理物理量,它既与人眼的视觉特性有关,又与所观测到的客观辐射有关。而且人的情绪、精神状态都会对颜色的观察结果产生不同程度的影响。

　　利用皮肤颜色检则仪来测定皮肤颜色,可对其给出定量、准确的结果,消除人为因素的影响。对于每例病人所测定的皮肤颜色的数据不仅给医生的诊断和治疗提供了科学依据,而且可以保留大量的临床资料。这对提高皮肤病的医疗水平具有重大的意义。

　　二、检测原理

　　1.人类皮肤的颜色随着种族的不同有很大的差异,而且对于同一种族的人随着居住环境的不同肤色也有所差异。甚至对于一个人而言,其身体各个部位的肤色也有差异。为解决上述各种肤色差异对颜色测量产生的影响,使用比较测量的方法是十分有效的。由于人体各部位有着相当好的对称性,可先检测病变皮肤对称部位正常皮肤的颜色,再检测病变皮肤的颜色,则可检测出其颜色的变化。

　　现代色度学采用CIE(国际照明委员会)所规定的一套颜色测量原理、数据和计算方法,称之为CIE标准色度学系统。根据CIE推荐的XYZ表色系统、标准照明和观测条件来确定三刺激值X、Y、Z和色差ΔE*ab。颜色三刺激值的计算方法是由颜色刺激函数φ(λ)[φ(λ)=ρ(λ)·S(λ)]分别乘以CIE光谱三刺激值,如下式所示:

　　式中k为颜色调整因子;S(λ)为照明体相对光谱功率分布函数;ρ(λ)为被测物体的光谱反射率;X-、Y-、Z-为标准色度观察者的光谱三刺激值。

　　其中,k、S(λ)X-、S(λ)Y-及S(λ)Z-对于一定的光源来说,均有标准数据,因此只要求得ρ(λ)就可计算出三刺激值。本系统取Δλ=10nm。ρ(λ)可由下式表述:

　　式中ρsp(λ)为被测物体的反射率;ρst(λ)为标准白板的反射率;f(λ)为修正值。

　　只要在不同的波长点处测得ρsp(λ)及ρst(λ)就可求得ρ(λ),进而求得被测物体反射光的三刺激值X、Y、Z。

　　由物体的三刺激值可计算出其色度坐标x、y、z。

　　色差ΔE*ab的计算通常采用CIE1976(L*、a*、b*)米制表色系统。

　　通过对病变皮肤颜色的测量,虽然给出了病变的定量描述。但经过大量的临床检测表明,病变皮肤反射光谱的能量分布显得更为重要。因为颜色是可见光辐射刺激人眼而产生的视觉效应。有时光辐射的能量分布虽然不同,但引起的颜色视觉却完全一样。事实上,同一种颜色的光存在着多种不同的光谱能量分布,例如真正的绿光(即单色光)与由黄绿光混合而成的绿光看起来完全一样,但它们的光谱能量分布却不同。因此,在皮肤病的诊断和治疗过程中,对其反射光谱能量分布的检测能够更确切地给出病变的定量描述.