一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法，用于判断某段时间内人们户外活动时间是否足够，该方法通过对头发分段，将近头皮端头发进行不同强度的紫外辐照处理，应用多光谱成像系统采集处理前后头发的光谱图像，通过将紫外辐照后近头皮端头发的光谱信息与不同段头发的相比较，对某段时间内人们的户外活动时间是否足够进行判断。本发明采用多光谱成像技术判断户外活动时间，大大降低了传统方法所需的时间，且具有分析科学、简单、速度快，样本预处理简单等优点，实现了快速科学判断户外活动时间的目的。
【专利说明】
一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法
技术领域
[0001]本发明涉及头发检测方法领域，具体是一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法。
【背景技术】
[0002]户外活动对于每个人具有重要意义，不仅可以增强体质，提高免疫力，同时还可以预防心理疾病，延年益寿。然而随着城市化进程明显加快，人与人之间的竞争力和压力也随之增强，快节奏的生活方式使人们无暇进行户外活动，随之而来的肥胖、近视、压力、焦虑和抑郁等症状蔓延开来。国家对于大众尤其是青少年的户外活动高度重视，颁布了一系列方针政策鼓励人们展开户外活动，教育部国家体育总局要求青少年每天参加户外体育锻炼的时间不少于一小时，以增强青少年体质，促进青少年健康成长。
[0003]目前关于户外活动时间主要是通过资料查阅法、访谈法、问卷调查法和统计法进行分析，但这些方法需要较多的人力、物力和时间，应用上受到一定限制；问卷调查问题设计比较难，且回收率难以保证;通过这些方法获得的结果主观性较强，科学性不足，因此在判断户外活动时间中，需要一种快速、准确、科学的方法。人们在户外活动时会受到太阳中的紫外辐照，通过头发的光损伤可以反映紫外辐照的程度，进一步可判断户外活动时间。多光谱成像技术具有快速、量化、无损的特点，结合多光谱成像技术，实现对头发光损伤的快速准确分析，进一步判断户外活动时间是否达标。国内外还未有应用多光谱成像技术快速判断户外活动时间的文献报道。
[0004]
【发明内容】
本发明的目的是提供一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法，以解决现有技术没有应用多光谱成像技术检测户外活动的问题。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法，其特征在于:包括以下步骤:
(1)、样本的选取和预处理:
随机选取未经任何化学处理的头发样品，清洗去除其表面油污，然后将头发样品分段并标记作为样本，对近头皮端的样本进行不同强度的紫外辐照处理；
(2)、光谱图像获取:
利用多光谱成像系统对所有处理前的头发样品、所有处理后的样本进行扫描，获取头发所有处理前后的多光谱图像，光谱成像系统的扫描范围是可见光到近红外波段；
(3)、光谱值提取:
对获取的多光谱图像进行预处理，提取每个波长处对应的平均光谱反射值；
(4)、户外活动时间判断
将紫外辐照处理后的样本与未处理的不同段头发样品的平均光谱反射值相比较，若:未处理头发样品的平均光谱反射值多处理后样本的平均光谱反射值，则某段时间内户外活动时间足够;未处理头发样品的平均光谱反射值 <处理后样本的平均光谱反射值，则某段时间内户外活动时间欠缺。
[0006]所述的一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法，其特征在于:所有头发样品均在枕部采集，并选取未接受过任何化学处理的头发样品，且头发样品均采取相同方式清洗处理。
[0007]所述的一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法，其特征在于:步骤(2)中，利用Videometer Lab多光谱成像系统对所有样本进行多光谱扫描，具体过程为:先利用定标板对多光谱成像系统进行校准，再对样本进行多光谱扫描。
[0008]所述的一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法，其特征在于:步骤(3)中，采用多光谱图像进行预处理的具体过程为:首先对多光谱图像进行分割，然后提取感兴趣区域。
[0009]所述的一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法，其特征在于:基于该检测方法可用于设计、建立一套光谱快速判断户外活动时间的自动检测和分析装置。
[0010]本发明相比现有的技术具有以下优点:本发明提供了一种基于多光谱成像技术的户外活动时间判断的检测方法，为判断户外活动时间提供了一种快速、准确、科学的方法。
【附图说明】
[0011]图1为不同段头发样本在波长范围400-1000nm的平均反射光谱图。
[0012]图2为不同段头发样本在波长940nm处的平均反射光谱图。
[0013]图3为近头皮端头发在不同强度紫外辐照后，在波长940nm处的平均反射光谱图。
【具体实施方式】
[0014]下面对本发明的具体实施例做详细说明，但本发明的实施方式不限于此，包括以下步骤:
(I)样本的选取和预处理
随机选取一名头发未经过任何化学处理的八年级女生，用干净的不锈钢剪刀在其枕部取头发50根左右，取得的头发放于自封袋中避光保存。随机取30根头发，将每根头发均沿着发根到发尾的方向以每5cm(大约五个月生长时间)一段截取，截取好的头发分别用乙醇和超纯水超声振荡清洗20min，去除表面油污和杂质，在室温下自然晾干。相同节段的头发置于同一自封袋中并标记作为样本，近头皮端截取的5cm长的头发标记为第I段，相邻段标记为第2段，以此类推。
[0015](2)样本处理及光谱值获取
将第I段头发(近头皮端)用不同强度的紫外进行辐照，紫外辐照剂量分别为第I段和第2段头发相差5个月时间所应该接收的紫外辐照强度、第I段和第3段头发相差10个月所应该接收的紫外辐照强度，以此类推。处理前后的样本均利用多光谱成像系统进行扫描，获取多光谱图像，对多光谱图像进行分割，提取感兴趣区域，获取样本的光谱值。图1所示为未处理的不同段头发样本的平均光谱反射值，图2所示在单个波长940nm处的平均光谱反射值更加清晰明了地反映不同段头发平均光谱反射值的变化趋势。第一段头发用不同强度的紫外辐照后，在波长940nm处的平均光谱反射值如图3所示。
[0016](3)户外运动时间判断
第I段头发用与第2段头发相差五个月时间应接收的紫外强度辐照后，获取的光谱值与第二段头发的光谱值比较，若第二段头发的光谱值大于或与第I段头发紫外辐照后的光谱值相当，则认为此学生在前6到10个月接收的紫外辐照强度足够，即户外运动时间足够，若第二段头发的光谱值比第I段头发紫外辐照后的光谱值过小，则认为其户外活动时间欠缺，以此类推，可判断此学生在其他时间段的户外活动时间是否足够。
【主权项】
1.一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)、样本的选取和预处理: 随机选取未经任何化学处理的头发样品，清洗去除其表面油污，然后将头发样品分段并标记作为样本，对近头皮端的样本进行不同强度的紫外辐照处理； (2)、光谱图像获取: 利用多光谱成像系统对所有处理前的头发样品、所有处理后的样本进行扫描，获取头发所有处理前后的多光谱图像，光谱成像系统的扫描范围是可见光到近红外波段； (3)、光谱值提取: 对获取的多光谱图像进行预处理，提取每个波长处对应的平均光谱反射值； (4)、户外活动时间判断 将紫外辐照处理后的样本与未处理的不同段头发样品的平均光谱反射值相比较，若:未处理头发样品的平均光谱反射值多处理后样本的平均光谱反射值，则某段时间内户外活动时间足够;未处理头发样品的平均光谱反射值 <处理后样本的平均光谱反射值，则某段时间内户外活动时间欠缺。2.根据权利要求1所述的一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法，其特征在于:所有头发样品均在枕部采集，并选取未接受过任何化学处理的头发样品，且头发样品均采取相同方式清洗处理。3.根据权利要求1所述的一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法，其特征在于:步骤(2)中，利用Videometer Lab多光谱成像系统对所有样本进行多光谱扫描，具体过程为:先利用定标板对多光谱成像系统进行校准，再对样本进行多光谱扫描。4.根据权利要求1所述的一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法，其特征在于:步骤(3)中，采用多光谱图像进行预处理的具体过程为:首先对多光谱图像进行分割，然后提取感兴趣区域。5.根据权利要求1所述的一种基于多光谱成像技术的户外活动时间的快速检测方法，其特征在于:基于该检测方法可用于设计、建立一套光谱快速判断户外活动时间的自动检测和分析装置。
【文档编号】G01N21/25GK106053352SQ201610301214
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】郑磊, 曹月, 熊灿, 颜玲, 瞿昊
【申请人】合肥工业大学