1)光谱采集:将检测探头置于需要探测的皮肤位置，一般选择手臂肘部上下3cm的位置或面部肌肤，根据检测需求轮流点亮特定的LED，采集340nm-1000nm波长范围内的荧光光谱或可见近红外反射光谱。对不同年龄段、不同特征的多个皮肤样本进行数据采集。
[0025](2)光谱预处理:对采集到的荧光光谱或反射光谱有选择性地进行归一化，平滑去噪，多元散射校正处理。
[0026](3)皮肤特性参数测定:采用日本美能达公司的CR10色差仪进行多个皮肤样本的白皙度检测，采用德国CK公司的皮肤测试仪Cutometer dual MPA580进行皮肤水分和弹性等参数的检测。
[0027](4)评测模型建立:基于多元校正方法，如主成分回归(PCR)，偏最小二乘回归(PLSR)，神经网络的方法，建立皮肤多光谱与皮肤白皙度、水分、弹性等参数的检测评估模型。其中主成分分析的思路是分别对因变量和自变量进行降维处理，提取一定数目的主元，建立回归模型。而偏最小二乘法在提取主元时既考虑了因变量和自变量的信息最大化，又考虑了两者间主元的相关性。是建立线性模型的首选方法。而对于非线性模型则可采用神经网络方法进行精确建模。
[0028](5)皮肤特性检测:对于新的待检测的皮肤，采集到多个光谱并进行预处理，经处理器分析后将皮肤的各项特性参数输出到显示屏显示。
[0029]实验:皮肤白皙度的检测
皮肤样本:邀请39人次进行皮肤测试，每人在手肘内侧上下3cm处分别记录3组光谱数据。
[0030]( 1)采集皮肤样本的多光谱数据。
[0031]在每人静坐一分钟后，在手肘内侧下方3cm处放置皮肤检测探头，开始测试，微处理器自动控制380nmLED光源打开，被检皮肤在该光源激发下产生焚光信号，信号经过400nm的长通滤光片后被光谱仪收集；微处理器再将光源切换到白光LED，并收集反射光谱信号。如此反复记录三组光谱数据采集。再改变测量位置到手肘上方3cm处，以相同的方式采集三组光谱数据。此外，在以黑色铝块样本时，测量一个背景信号。
[0032](2)皮肤白皙度检测。
[0033]记录完皮肤光谱数据后，立即使用美能达公司的CR10色差仪，测量并记录被测皮肤与标准黑色样本色差值dE，dl，da, db。其中dl值越大表示皮肤越白。
[0034]( 3 )光谱数据处理
将采集到的每个组合后的光谱信号减去背景噪声信号后，得到的光谱数据进行归一化，平滑处理，如此得到78个皮肤样本的234个光谱。对于每个样本，3次测得光谱的平均光谱用以代表该皮肤。
[0035]( 1)数据分析与模型建立。
[0036]所得的光谱数据经过主成分分析提取有效主元后，通过线性判别分析的方法建立皮肤光谱信息与皮肤白皙度(色差值dl)间的回归关系。也可直接采用偏最小二乘回归的方法建立该评测模型。
[0037](2)模型验证。
[0038]采用留一法对模型正确性进行评估。图2即为78个皮肤样本的白皙度评测结果，dl值越大表示皮肤越白。基于光谱法的评估值与真实间误差极小，误差均方根RMSEV仅为
1.54，验证了该方法在皮肤白皙度检测中的合理性与可行性。
【主权项】
1.一种基于多光谱的皮肤检测方法，其特征在于包括: 步骤1、光谱采集:将检测探头置于待探测的皮肤位置，根据检测需求轮流点亮多个LED光源中的需检测的LED并采集295-420nm波长范围内的荧光光谱或可见近红外反射光谱； 步骤2、光谱预处理:对采集到的荧光光谱或反射光谱有选择性地进行归一化，平滑去噪，多元散射校正处理； 步骤3、皮肤特性参数测定:对皮肤样本参数进行检测； 步骤4、评测模型建立:基于多元校正方法，建立皮肤参数的检测评估模型； 步骤5、皮肤特性检测:对于新的待检测的皮肤，采集到多个光谱并进行预处理，经处理器分析后将皮肤的各项特性参数输出到显示屏显示。2.根据权利要求1所述的基于多光谱的皮肤检测方法，其特征在于:所述的步骤3中的多元校正方法为主成分回归方法，分别对因变量和自变量进行降维处理，提取一定数目的主元，建立回归模型。3.根据权利要求1所述的基于多光谱的皮肤检测方法，其特征在于:所述的步骤3中的多元校正方法为偏最小二乘回归。4.根据权利要求1所述的基于多光谱的皮肤检测方法，其特征在于:所述的步骤3中的多元校正方法为神经网络方法进行精确建模。5.一种基于多光谱的皮肤检测系统，其特征在于包括:检测探头装置，光谱探测装置，系统控制装置，数据处理反馈装置；检测探头装置由多个LED光源，滤波片和光纤组成；光源头装置由白光LED和多个用于荧光光谱激发的不同峰值波长的LED构成，波长范围可覆盖295-420nm ;光纤装置为大芯径光纤；光谱探测装置由小型光谱仪或集成了带通滤光片和光探测器的组合系统构成；系统控制装置由微处理器和驱动控制电路组成；数据处理反馈装置包括微处理器和显示屏；微处理器将记录的光谱信号进行分析处理，并实时将光谱信号和分析结果反馈到显示屏上。6.根据权利要求5所述的基于多光谱的皮肤检测系统，其特征在于包括:所述的检测探头装置不同峰值波长的LED选择峰值波长在375-420nm范围内的LED用于荧光激发。7.根据权利要求5所述的基于多光谱的皮肤检测系统，其特征在于包括:所述的检测探头装置滤波片装置选用滤除激发光源强光的长通滤波片。
【专利摘要】本发明公开了一种基于多光谱的皮肤检测方法与系统，包括光谱采集步骤、光谱预处理步骤、皮肤特性参数测定步骤、评测模型建立步骤、皮肤特性检测步骤；系统包括检测探头装置，光谱探测装置，系统控制装置，数据处理反馈装置；检测探头装置由多个LED光源，滤波片和光纤组成；光源头装置由白光LED和多个用于荧光光谱激发的不同峰值波长的LED构成；光纤装置为大芯径光纤；光谱探测装置由小型光谱仪或集成了带通滤光片和光探测器的组合系统构成；系统控制装置由微处理器和驱动控制电路组成；数据处理反馈装置包括微处理器和显示屏。本发明是基于多光谱的大信息量、低背景噪声、快速、有效的检测；检测系统廉价、便携、小型；能用于皮肤综合特性参数的全面的无损检测。
【IPC分类】A61B5/00
【公开号】CN105380609
【申请号】CN201510887697
【发明人】何赛灵, 董泳江
【申请人】江苏鼎云信息科技有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月7日