[发明专利]高光谱成像系统及其使用方法

说明书

本发明公开了一种高光谱成像系统，所述高光谱成像系统包括图像捕获装置、照明部件、可调谐滤波器和红外截止滤波器。所述高光谱系统可在至少50nm的光谱分辨率下在至少450nm至700nm的光谱范围内捕获目标对象诸如临床测试受试者的光谱图像。所述红外截止滤波器定位在所述目标对象和所述可调谐滤波器之间以减少漏穿并且改善所述高光谱成像系统的性能。

技术领域

本公开整体涉及一种高光谱成像系统。更具体地，本公开涉及一种具有合适操作速度和成像尺寸的高光谱成像系统，用于在临床测试环境中诊断和/或评估人面部上的皮肤状况。

背景技术

存在许多化妆品护肤组合物可用于治疗各种各样的皮肤状况(例如，色素沉着过度、细纹和皱纹、油光和干燥)。当评估护肤组合物的有效性时，制造商在临床环境中测试组合物并不少见。当在临床环境中测试护肤组合物时，相比于侵入式方法(诸如活组织检查)，测试受试者和测试管理员通常更喜欢非侵入式测试方法(诸如成像技术或视觉评估)。图像分析技术通常涉及捕获皮肤的一部分的图像(例如，在照片中)，然后分析所捕获的图像，例如，以评估感兴趣的皮肤状况的存在或严重性或评估护肤组合物或护肤剂的存在或功效。常见的图像分析技术包括由专业皮肤评级员进行的评估和由计算机使用计算机视觉和/或计算机学习技术进行的评估。

当在临床环境中捕获人类受试者的图像时，可能重要的是受试者保持静止，尤其当使用较长曝光时间(即，较慢相机快门速度)时。受试者的移动可降低所捕获图像的质量(例如，导致模糊)，并且在使用较长曝光时间的情况下，可加重移动对图像质量的影响。因此，期望具有一种能够在约五秒或更短时间内捕获相对较大图像区域(例如，整个面部)的系统，以最大程度缩短测试受试者必须保持静止的时间。

已知存在多种成像技术用于在临床环境中评估皮肤。例如，U.S.6,571,003描述了一种利用数字相机来捕获受试者面部图像的系统。随后由计算机分析所捕获的图像以识别美容皮肤缺陷诸如红斑。然后，系统可在显示装置上可视地显示所识别的缺陷。虽然此类系统可用于识别皮肤中的可见缺陷，但系统操作的光谱带可局限于可见光谱中的仅几条谱带(例如，红光、绿光和蓝光)，这继而可限制可以分析的缺陷的类型和/或严重性。

在一些情况下，可使用多光谱成像来提供用于非侵入式地分析皮肤的附加光谱带。例如，U.S.7,603,031中描述的多光谱成像系统可通过采用照明特征和滤波器组合的各种组合来提供附加的光谱模式。然而，多光谱成像技术可能仍无法提供期望数量的邻接光谱带(例如，10条或更多条)，并且当在临床环境中捕获测试受试者的图像时，操纵滤波器和/或照明灯的数量来提供期望数量的光谱带可能是麻烦的。

常规的高光谱成像装置诸如可商购获得的分光光度计通常用于在预定范围内的邻接光谱带中捕获和记录目标表面的图像。所记录的光谱图像通常在相对较宽的光谱范围内具有相对较高光谱分辨率。例如，常规的高光谱成像系统可分析400nm至800nm光谱范围内的10nm谱带，从而提供40条邻接光谱带。然而，基于分光光度计的系统诸如U.S.8,761,476中公开的系统不适用于分析大样品区域(例如，大于50cm²或大于100cm²的区域)或提供合适的空间分辨率，因为输出可包括“光谱平均化”。

其他高光谱系统诸如U.S.2007/0237374中描述的系统聚焦于可使用窄范围的光谱带检测的特定皮肤缺陷，但这些系统不解决与分析整个光谱带范围内的皮肤缺陷相关联的难题。

因此，仍然需要一种适用于在临床环境中分析皮肤的高光谱成像系统，其提供高速图像捕获能力、合适的光谱分辨率、合适的空间分辨率、大图像采集区域和高通量图像处理能力。

发明内容