Phân tích hình ảnh và quang phổ khuôn mặt và lòng bàn tay của con người bằng công nghệ hình ảnh siêu quang phổ
Công nghệ hình ảnh siêu phổ là một loại công nghệ dữ liệu hình ảnh mới xuất hiện trong thập kỷ qua. Ban đầu, công nghệ này chủ yếu được sử dụng trong quân sự và phát hiện cảm biến từ xa và các lĩnh vực khác. Hiện nay, công nghệ này không ngừng mở rộng sang nhiều lĩnh vực dân sự, bao gồm khoa học vật liệu, địa vật lý, giảm thiểu thảm họa môi trường, các loài thực vật, cây trồng và thực phẩm, và y sinh học. Trong lĩnh vực y tế, công nghệ này liên quan đến chẩn đoán bệnh, nghiên cứu y sinh học và nghiên cứu cơ bản, và cũng có những khám phá sơ bộ trong nghiên cứu y học cổ truyền Trung Quốc, chẳng hạn như phân biệt hội chứng y học cổ truyền Trung Quốc và chẩn đoán lưỡi. Tuy nhiên, vì ứng dụng công nghệ hình ảnh siêu phổ trong lĩnh vực y tế vẫn còn trong giai đoạn trứng nước nên nghiên cứu về các giá trị bình thường của cơ thể con người vẫn còn bỏ ngỏ. Bài báo này nhằm mục đích hiển thị và phân tích các bộ phận quan trọng của cơ thể con người bằng cách áp dụng công nghệ này và cung cấp dữ liệu sinh lý bình thường cho nghiên cứu hình ảnh siêu phổ về cơ thể người, chẩn đoán bệnh và chẩn đoán khuôn mặt và bàn tay theo y học cổ truyền Trung Quốc. Hiển thị hình ảnh của hình ảnh siêu phổ và phân tích quang phổ của các bộ phận khuôn mặt và bàn tay của cơ thể con người được thực hiện và kết quả như sau.
Vật liệu và phương pháp
Đối tượng và nhóm thử nghiệm: Có 10 đối tượng trong nghiên cứu này, bao gồm 5 nữ và 5 nam, độ tuổi từ 25 đến 55, với độ tuổi trung bình là 33,1 tuổi. Hình ảnh siêu
phổ của khuôn mặt và lòng bàn tay của họ đã được thu thập.
Nghiên cứu này đã áp dụng camera siêu phổ 400-1000nm và sản phẩm FS13 của Công ty TNHH Công nghệ CHNSpec có thể được sử dụng cho nghiên cứu liên quan.
Dải quang phổ là 400-1000nm, độ phân giải bước sóng tốt hơn 2,5nm và lên đến 1200 kênh quang phổ. Tốc độ thu thập có thể đạt 128FPS trong toàn phổ và cao nhất
sau khi chọn băng tần là 3300Hz (hỗ trợ chọn băng tần đa vùng).
Phân tích quang phổ
1.Phân tích trực quan hình ảnh siêu quang phổ
(1) Khuôn mặt
① Đặc điểm của ảnh siêu phổ khuôn mặt: Ảnh siêu phổ khuôn mặt có thể hiển thị toàn bộ đường viền khuôn mặt và các cơ quan như miệng, mũi, mắt và lông mày có thể nhận dạng rõ ràng, nhưng tai và tóc khó phân biệt. Khuôn mặt về cơ bản là đối xứng ở cả hai bên và hình dạng và kích thước của các cơ quan ở cả hai bên gần như giống nhau. Các vùng phản xạ cao của khuôn mặt chủ yếu ở xương gò má, má, trán và sống mũi, trong khi các vùng phản xạ thấp là mắt, lông mày và môi. Không giống như ảnh ánh sáng khả kiến, ảnh siêu phổ không thể hiển thị ngoại hình của một người. ② Đặc điểm của ảnh khuôn mặt ở các dải quang phổ khác nhau: Trong các ảnh được ghi ở dải quang phổ 450-900nm, các đường viền khuôn mặt có thể nhìn thấy được và ảnh ở dải 580-830nm rõ hơn. Dưới 530nm, cường độ phản xạ của ảnh yếu đi, mỗi phần có xu hướng đồng đều, ảnh trở nên mờ và nhiễu tăng lên, và dưới 500nm, nhiễu nền tăng dần; trên 830nm, hình ảnh bị yếu đi ở các phần phản xạ cao ban đầu và mỗi phần cũng có xu hướng đồng đều, không giống như dưới 530nm, nhiễu trên hình ảnh không tăng lên.
(2) Cây cọ
① Đặc điểm phân bố cường độ ánh sáng toàn bộ lòng bàn tay: Ảnh siêu phổ lòng bàn tay bao phủ toàn bộ đường viền lòng bàn tay, có thể phân biệt các bộ phận và ngón tay khác nhau. Dấu vân tay ngón tay, xương dưới và lòng bàn tay có thể nhìn thấy rõ ràng. Lòng bàn tay về cơ bản là đối xứng ở cả hai bên, nhưng có sự khác biệt giữa các bộ phận và cá nhân khác nhau. Các bộ phận phản chiếu cao của lòng bàn tay là các gò ngón tay và các bộ phận xương dưới của bốn ngón tay, và sự phản chiếu ở đầu năm ngón tay là yếu. Hình dạng của lòng bàn tay có thể được nhìn thấy thông qua ảnh siêu phổ.
② Đặc điểm của ảnh khuôn mặt trong các dải quang phổ khác nhau: Tương tự như ảnh siêu quang phổ khuôn mặt, trong ảnh ghi trong dải quang phổ 450-900nm, đường viền lòng bàn tay có thể nhìn thấy đầy đủ, ảnh trong dải quang phổ 580-830nm rõ nét hơn. Dưới 530nm, cường độ phản xạ của ảnh yếu đi, mỗi phần có xu hướng đồng đều, ảnh bị mờ và nhiễu tăng, nhiễu nền dưới 500nm tăng dần; trên 830nm, ảnh yếu đi ở các phần có phản xạ cao mạnh, mỗi phần cũng có xu hướng đồng đều, nhiễu không tăng.
2. Phân tích cường độ ánh sáng phản xạ của các dải bước sóng phát hiện khác nhau trên khuôn mặt và lòng bàn tay
(1) Khuôn mặt: Phân tích thống kê cường độ ánh sáng trung bình của từng bộ phận trên khuôn mặt cho thấy bất kể bộ phận nào trên khuôn mặt, giá trị cường độ ánh sáng đều cao hơn ở vùng 450nm và 730-880nm, và thấp hơn ở vùng 530 và 580nm. Từ phân tích các bộ phận, giá trị cường độ ánh sáng của trán dưới cao hơn một chút, các bộ phận khác tương đối gần nhau. Khuôn mặt bình thường có tính đối xứng hai bên tốt, và sự khác biệt cường độ ánh sáng hai bên của hầu hết các bộ phận và cơ quan không lớn; xương gò má trái và phải có sự khác biệt lớn hơn một chút trong 450-630nm và khóe miệng trái và phải có sự khác biệt lớn hơn một chút trong 450nm.
(2) Lòng bàn tay: Phân tích thống kê cường độ ánh sáng trung bình của từng phần lòng bàn tay ở các bước sóng khác nhau cho thấy kết quả tương tự như ảnh siêu phổ khuôn mặt, với giá trị cường độ ánh sáng cao hơn ở vùng 450nm và 730-880nm và giá trị cường độ ánh sáng thấp hơn ở vùng 530 và 580nm. Cường độ ánh sáng của từng phần lòng bàn tay được tính bằng cách trừ tay phải khỏi tay trái. Có thể thấy rằng các giá trị cường độ ánh sáng gần nhau ở từng phần lòng bàn tay. Sự khác biệt giữa hai bên gốc ngón tay lớn hơn một chút ở các dải sóng ánh sáng khác nhau.
3. Đặc điểm phân bố phổ của các dải bước sóng phát hiện khác nhau của khuôn mặt và lòng bàn tay
(1) Đặc điểm phân bố phổ khuôn mặt: Thông qua phần mềm phân tích và kiểm soát siêu phổ PhySpec1.9.2, có thể thấy đường cong phổ của các bộ phận khuôn mặt tương tự nhau, cường độ ánh sáng trong dải 500-580nm thấp và cường độ phản xạ của các bộ phận khác nhau là khác nhau. Chi tiết về sự thay đổi đột ngột của cường độ ánh sáng ở một hoặc một số bước sóng có thể được nhìn thấy trong đường cong phổ của từng bộ phận. Đường cong phổ trung bình của giá trị trung bình mẫu phản ánh các đặc điểm của nhóm, trong khi đường cong phổ của các cá nhân khác nhau khá khác so với đường cong nhóm và đường cong cá nhân điển hình trong một số dải phổ.
(2) Đặc điểm phân bố phổ lòng bàn tay: Phần mềm phân tích và kiểm soát siêu phổ Physpec1.9.2 được sử dụng để quan sát các đường cong phổ ở bên trái và bên phải lòng bàn tay tương tự nhau. Giống như khuôn mặt, cường độ ánh sáng trong dải 500-580nm thấp và cường độ ánh sáng phản xạ thay đổi tùy theo từng phần. Có thể thấy chi tiết về những thay đổi đột ngột về cường độ ánh sáng ở một số bước sóng nhất định trên mỗi đường cong phổ. Đường cong phổ trung bình của giá trị trung bình mẫu phản ánh các đặc điểm của nhóm và các đường cong phổ của các cá thể khác nhau rất khác so với các đường cong nhóm và cá thể điển hình trong một số dải phổ nhất định.
III. Kết luận
1. Hình ảnh siêu quang phổ có thể hiển thị rõ ràng các bộ phận khác nhau của cơ quan trên khuôn mặt và lòng bàn tay, trong đó đoạn 580-830nm rõ hơn. Cường độ phản xạ của các bộ phận khác nhau của khuôn mặt và lòng bàn tay không đồng nhất, quang phổ về cơ bản là đối xứng ở cả hai bên và đặc điểm của các bộ phận có thể được hiển thị trên đường cong quang phổ.
2. Công nghệ hình ảnh siêu phổ có thể hiển thị rõ ràng đặc điểm phân bố phổ của bề mặt cơ thể con người. Quy luật phân bố phổ của người bình thường sẽ cung cấp tham chiếu để chẩn đoán bệnh và phân biệt hội chứng TCM.