一种喉镜片材料成分检测方法与流程

本发明涉及光谱成分分析，具体涉及一种喉镜片材料成分检测方法。

背景技术：

1、由于喉部位于口腔深处，通常情况下喉部生理结构复杂，通过目视不可窥及，需要借助特定的医疗器械，喉镜片主要用于喉部和咽部病变的监测。通常由一个手柄和一个镜片组成，镜片较为小巧，目的是为了方便进入口腔，通过光线反射的原理提供清晰的视野，以方便医生检查口咽部和喉部的内部结构，判断病人的病症状况。

2、喉镜片需要与人体喉部皮肤直接接触，因此要求喉镜片在生产时对其成分有严格的要求，需要无刺激性，对人体组织有良好的兼容性。此外喉镜片由于需要延伸到患者喉部，延伸距离较长，因此要求喉镜片具备足够的耐用性和稳定性。虽然通过光谱分析能够检测出喉镜片材料成分与标准喉镜片之间的差异，但是由于人体喉部温度和湿度较高，为了能够更加清楚反射喉部情况，喉镜片表面往往都有防雾涂层，而防雾涂层的存在导致光谱信号被过度反射，使得喉镜片表面的细微特征难以检测准确。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种喉镜片材料成分检测方法，以解决现有的问题。

2、本发明的一种喉镜片材料成分检测方法采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了一种喉镜片材料成分检测方法，该方法包括以下步骤：

4、采集喉镜片的高光谱图像数据；

5、将高光谱图像数据中各像元在所有波长下的反射强度进行排列得到各像元序列；通过图像分割获取高光谱图像数据中的喉镜片区域；将喉镜片区域划分为具有各边界圈层像元序列的不同圈层；获取各边界圈层像元序列的动态圈层规则距离；

6、根据动态圈层规则距离得到各边界圈层像元序列的圈层涂装非均匀系数；将各边界圈层像元序列中所有像元的像元序列在相同波长下的反射强度均值作为均值像元序列；根据圈层涂装非均匀系数得到各层均值像元序列的圈层交叉验证系数；获取相邻圈层的均值像元序列间的最大相关性系数；

7、结合圈层交叉验证系数及最大相关性系数得到各层均值像元序列的涂层波宽干扰系数；获取各圈层的涂层能量损耗系数；结合涂层波宽干扰系数及涂层能量损耗系数得到高光谱图像数据的涂层校正像元序列；根据涂层校正像元序列完成喉镜片材料成分检测。

8、优选的，所述将喉镜片区域划分为具有各边界圈层像元序列的不同圈层，包括：

9、针对喉镜片区域，将喉镜片区域最外层的所有像元作为第一个边界圈层像元序列，然后将边缘圈层像元序列中的各像元从喉镜片区域剔除，继续获取剔除后的喉镜片区域的最外层所有像元，作为第二个边界圈层像元序列，以此类推，获取到预设数值个边界圈层像元序列后，将喉镜片区域的最终剩余区域的所有像元作为最后一个边界圈层像元序列。

10、优选的，所述获取各边界圈层像元序列的动态圈层规则距离，包括：

11、针对各边界圈层像元序列，计算边界圈层像元序列中两两像元的排列组合数，计算各像元的像元序列与剩余其他像元的像元序列的dtw距离，将所有所述dtw距离的和值与所述排列组合数的比值作为各边界圈层像元序列的动态圈层规则距离。

12、优选的，所述根据动态圈层规则距离得到各边界圈层像元序列的圈层涂装非均匀系数，包括：

13、针对各边界圈层像元序列，计算所有像元在各波长下的光谱反射强度的均值，计算各像元在各波长下的光谱反射强度与所述均值的差值绝对值，计算所有像元的所有波长下的所述差值绝对值的和值，计算所述和值与动态圈层规则距离的乘积，记为第一乘积，计算像元总个数与波长总数量的乘积，记为第二乘积，将第一乘积与第二乘积的比值作为各边界圈层像元序列的圈层涂装非均匀系数。

14、优选的，所述根据圈层涂装非均匀系数得到各层均值像元序列的圈层交叉验证系数，包括：

15、针对各层均值像元序列，将均值像元序列以波长为横轴、反射强度为纵轴拟合为均值像元曲线，将相邻圈层的均值像元曲线间的交叉点作为涂层交叉点，获取涂层交叉点的对应波长，计算相邻圈层的圈层涂装非均匀系数的差值绝对值，将所述差值绝对值作为以自然常数为底数的指数函数的指数，将所述波长与所述指数函数的计算结果作为各层均值像元序列的圈层交叉验证系数。

16、优选的，所述获取相邻圈层的均值像元序列间的最大相关性系数，包括：

17、将均值像元序列中小于涂层交叉点的部分作为涂层序列，大于涂层交叉点的部分作为成分序列，相邻圈层的均值像元序列的涂层序列间的最大相关性系数表达式为：

18、

19、式中，表示第r层与第r+1层的均值像元序列的涂层序列间的最大相关性系数，表示第r层均值像元序列的涂层序列剔除第个波长后的剩余涂层序，表示第r+1层均值像元序列的涂层序列剔除第个波长后的剩余涂层序列，表示计算两个序列的皮尔逊相关性系数，表示取最大值函数，表示涂层序列中波长的数量；

20、相邻圈层的均值像元序列的成分序列间的最大相关性系数表达式为：

21、

22、式中，表示第r层与第r+1层的均值像元序列的成分序列间的最大相关性系数，表示第r层均值像元序列的成分序列剔除第个波长后的剩余成分序列，表示第r+1层均值像元序列的成分序列剔除第个波长后的剩余成分序列，表示成分序列中波长的数量，表示计算两个序列的皮尔逊相关性系数。

23、优选的，所述结合圈层交叉验证系数及最大相关性系数得到各层均值像元序列的涂层波宽干扰系数，包括：

24、针对各层均值像元序列，将得到所述涂层序列间的最大相关性系数时剔除的波长作为最小相似波长，将得到所述成分序列间的最大相关性系数时剔除的波长作为最大相似波长，计算最大相似波长与最小相似波长的差值绝对值，记为第一差值绝对值，将所述第一差值绝对值作为以自然常数为底数的对数函数的自变量，将所述对数函数的计算结果与圈层交叉验证系数的乘积作为各层均值像元序列的涂层波宽干扰系数。

25、优选的，所述获取各圈层的涂层能量损耗系数，包括：

26、计算第r层成分序列剔除最大相似波长后的剩余成分序列中第个波长的反射强度与第r+1层成分序列剔除最大相似波长后的剩余成分序列中第个波长的反射强度的差值绝对值，记为第二差值绝对值，将剩余成分序列中所有波长的所述第二差值绝对值的均值作为各圈层的涂层能量损耗系数，r表示圈层数，表示波长数。

27、优选的，所述结合涂层波宽干扰系数及涂层能量损耗系数得到高光谱图像数据的涂层校正像元序列，包括：

28、针对各圈层，将涂层能量损耗系数作为以2为底数的对数函数的自变量，将所述对数函数的计算结果与涂层波宽干扰系数的乘积作为各圈层的涂层校正像元反射系数，将每个圈层剔除最大相似波长后的剩余成分序列记为筛选成分序列；

29、涂层校正像元序列的表达式为：

30、

31、式中，表示第k个采样时刻高光谱图像数据的涂层校正像元序列，表示第1个圈层的均值像元序列，表示针对喉镜片区域设置的圈层总数，表示第个圈层的涂层校正像元反射系数，表示第个圈层的筛选成分序列。

32、优选的，所述根据涂层校正像元序列完成喉镜片材料成分检测，包括：

33、将所有采样时刻的高光谱图像数据的涂层校正像元序列的均值作为综合校正像元序列，采用和所述综合校正像元序列同样的计算方式获取标准喉镜片的标准像元序列，计算综合校正像元序列与标准像元序列的余弦相似性，若所述余弦相似性大于等于预设阈值，表示当前喉镜片材料成分合格，反之，表示当前喉镜片的材料成分不合格。

34、本发明至少具有如下有益效果：

35、本发明通过将喉镜片高光谱图像数据设置边界圈层像元序列，计算相连圈层的涂层交叉点和交叉波宽得到圈层交叉验证系数和涂层波宽干扰系数，以此衡量喉镜片表面防雾涂层对高光谱数据的影响，通过计算涂层能量损耗系数得到涂层校正像元反射系数实现对像元校正，解决了由于喉镜片涂层影响造成喉镜片成分检测出现误差的问题，使得涂层校正像元序列更加接近真实标准喉镜片的高光谱信息，提高了喉镜片成分检测的精准度。