[发明专利]一种基于图像灰度的皮肤光透明程度分析方法及其装置

说明书

本发明公开一种基于图像灰度的皮肤光透明程度分析方法及其装置，方法包括以下步骤：步骤1，通过图像采集装置获取光透明皮肤样品的彩色图像；步骤2，在彩色图像中选定皮肤样品的感兴趣的矩形区域，将该矩形区域图像的RGB分量强度转换成灰度强度信号；步骤3，在选定的矩形区域的血管中选取若干感兴趣点，并计算感兴趣点的灰度值、灰度均值和初始灰度均值；步骤4，以初始灰度均值做为最大值进行归一化，计算感兴趣点的灰度值、灰度均值分别相比初始灰度均值得到的灰度值和灰度均值下降百分比P；步骤5，将不同时间的灰度值、灰度均值、灰度均值下降百分比P按照时间坐标绘制成曲线图。本发明有效反映皮肤光透明程度的变化趋势并且成本低廉。

技术领域

本发明涉及图像分析技术领域，尤其涉及一种基于图像灰度的皮肤光透明程度分析方法及其装置。

背景技术

皮肤由表皮、真皮和皮下组织构成，并含有汗腺、毛细血管、神经等附属器官，这些皮肤组成各具复杂的形态特征，对可见光各波长具有不同的折射指数，使得皮肤减弱了皮外光线到达皮内的强度和深度，使得皮下血管呈现模糊状态。

迄今为止，以血管为靶向的医学研究中常采用了开放式皮肤窗口(简称皮窗)用于血管观察、肿瘤微环境观察和治疗等方面研究，通过皮窗获取皮下血管的图像，从而研究血管各种状态。开放式皮窗需对皮肤进行外科手术，剪切皮肤，引起皮肤破损，导致生物体的生理状态变化剧烈，带来相应的负面影响。为避免剪切皮肤，同时获取皮下血管的清晰图像，尽量保证研究的客观性，近十几来年开展了不开放皮窗模型的组织光透明技术(TOC，Tissue Optical Clearing)研究，已在皮下血流监测、皮下肿瘤图像获取广泛的应用研究。

皮肤光透明技术在使用过程中，皮肤由浑浊状态逐渐转为透明状态，皮下血管也逐渐呈现清晰的状态，在此过程中，皮肤光透明状态的变化一般使用专业的激光光源、相机和光谱仪来分析皮肤图像或者皮肤上反射光和透射光的光谱，设备的价格不仅高昂而且不易实施。

为测量光透明的效果，现有的技术手段一般均要使用价格高昂的激光器照射要观察区域的皮肤，如果叠加使用光谱仪，则成本更高。

在测量过程中，通过激光器照射再使用相机获取的皮肤图像的方法一般要在光学暗室中进行，激光器作为专业设备，一般也不易移动，导致测量方法不仅成本昂贵而且操作较为复杂，而且这些方法主要研究的是光透明效果中皮下血管与周边背景图像的区分程度。

通过激光器照射再使用光谱仪监测反射光和透射光强度的方法一般也需使用专业激光器再叠加使用光谱仪，同样也是在光学暗室中进行，测量方法成本昂贵而且操作较为复杂。这种方法还有一个重要缺点，光谱仪只能测量被收集进光谱仪的光，反映光谱变化趋势，针对皮肤上的每一个点光透明程度的变化，无法准确描述。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于图像灰度的皮肤光透明程度分析方法及其装置，以普通白光为光源、以普通数码相机为图像采集设备，结合数字图像处理方法，价格低廉、快速易用的分析判定光透明过程中皮肤由浑浊变成透明的程度。

本发明采用的技术方案是：

一种基于图像灰度的皮肤光透明程度分析方法，其包括以下步骤：

步骤1，通过图像采集装置获取光透明皮肤样品的彩色图像；

步骤2，在彩色图像中选定皮肤样品的感兴趣的矩形区域ROI，矩形区域的像素为NxN，将该矩形区域图像的RGB分量强度转换成灰度强度信号；

步骤3，在选定的矩形区域的血管中选取若干感兴趣点，并计算感兴趣点的灰度值I_DOI、灰度均值I_AVG和初始灰度均值I_ROI，并令I_DOI＝I_AVG；