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专利号: 202210280243X
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种成像法皮肤粗糙度估计方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、获取皮肤的低分辨率原始灰度图像集合

通过接收入射光进待测皮肤表面的反射光,获取一幅低分辨率原始灰度图像I,通过控制入射光的角度从而分别获取一系列的低分辨率原始灰度图像集合{O(t),t=1,2,3…N};

S2、利用低分辨率原始灰度图像集合{O(t),t=1,2,3…N}重建高分辨率灰度图像H;

S3、基于高分辨率灰度图像计算纹理宽度;

所述纹理宽度的计算方法如下:

S3‑1、将高分辨率灰度图像H分成NH个子区域{Hi,i=1,2,…NH},对于不同的区域子图Hi,分别计算其纹理宽度;

S3‑2、设计梯度算子:

水平算子

竖直算子

S3‑3、使用Gx卷积Hi,结合阈值TH,获得纹理图像E;

S3‑4、针对E中的任意纹理点Ek,寻找该位置对应H中的附近同一行的极值点;

S3‑5、根据步骤中S3‑4极值点之间的像素距离,定义为该纹理点Ek的宽度Width(k);

S3‑6、继续步骤S3‑4、S3‑5,求出所有纹理点对应的宽度,获得Width(k),k=1,2…Mx,Mx为纹理点数量;

S3‑7、水平方向平均纹理宽度为:

S3‑8、同理,将S3‑3中的Gx替换为Gy,S3‑4中的同一行代替为同一列,S3‑6中的Mx替换为My,沿着步骤S3‑3至S3‑6,得到了竖直方向平均纹理宽度S3‑9、衡量皮肤纹理结构的纹理平均宽度定义为:Width=(Widthx+Widthy)/2则通过分析NH个子区域,对于高分辨率灰度图像H,可以获得NH个纹理平均宽度{Widthi,i=1,2,…NH};

S4、基于纹理宽度数据与皮肤粗糙度建立对应关系模型利用粗糙度测量仪,一方面测量皮肤某一区域的粗糙度,另一方面计算对应待测皮肤图像区域获得纹理宽度数据,形成至少100组{粗糙度,纹理宽度}的数据对,进而构建皮肤粗糙度与纹理宽度的对应关系模型;

S5、针对任意用户自动估算实现大视场的皮肤粗糙度分布对于任意用户,重复步骤S1‑S4,即可获得待测皮肤粗糙度分布,对应着大视场下的不同的区域的皮肤,从而可一次性获得大视场下的高精度的待测皮肤粗糙度分布。

2.根据权利要求1所述的成像法皮肤粗糙度估计方法,其特征在于,所述步骤S2包括如下子步骤:S2‑1、高分辨率灰度图像H初始解的频谱

对低分辨率原始灰度图像I进行线性插值H=L(I),并获取其频域表达ξ{H},L{·}即线性插值操作,ξ{·}即傅里叶变换操作,FH=ξ{H}即高分辨率图的初始解的频谱,初始t=1;

S2‑2计算某一角度入射光对应的皮肤的振幅分布图针对某一个角度入射光,这个角度对应的分辨率原始灰度图像是O(t),且对应的频谱域孔径函数为P(t),那么对应的皮肤的振幅分布图像为:‑1

其中,ξ {·}即傅里叶逆变换操作,P(t)即频谱域孔径函数;

S2‑3更新高分辨率图的频谱

针对步骤S2‑2中的这个角度,利用对应的原始的灰度图像O(t)去更新其振幅图像的灰度强度部分其中|·|即求模值操作,

计算更新高分辨率图的解,其频谱F′H:

式子中λ为收敛步长,一般是常数;

S2‑4迭代更新

(1)t

(2)t=N,则判断收敛与否,即评估|F′H‑FH|的接近程度,判断∑|F′H‑FH|<0.1是否成立,如成立,则已经很接近,认为已经收敛,计算出高空间分辨率的皮肤振幅分布图像H',即‑1H'=ξ {F′H};∑|F′H‑FH|<0.1不成立,则继续执行跳到步骤S2‑2继续执行步骤S2‑2至步骤S2‑4;

S2‑5、通过求模值操作获得最终更新的高分辨率灰度图像H。

3.根据权利要求2所述的成像法皮肤粗糙度估计方法,其特征在于,所述步骤S4中,对应关系模型为:2

Ra=a1(Width) +a2(Width)+a3其中a1,a2,a3为待定参数,根据{粗糙度,纹理宽度}的数据对,利用最小二乘法训练获得参数a1,a2,a3。

4.根据权利要求2所述的成像法皮肤粗糙度估计方法,其特征在于,所述频谱域孔径函数P(t)由入射光的位置相对于中心的位置决定。

5.一种成像法皮肤粗糙度估计装置,其特征在于,包括采集装置和计算机控制器,所述计算机控制器(4)包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上执行权利要求

1‑4任意一项所述成像法皮肤粗糙度估计方法的计算机程序。

6.根据权利要求5所述的成像法皮肤粗糙度估计装置,其特征在于,所述采集装置包括物镜盘(2)和灰度相机(3),所述物镜盘(2)一侧设有若干LED颗粒(201),所述处理器输出控制信号控制LED颗粒(201)的启闭,所述物镜盘(2)的中心处设有通光孔(203),所述通光孔(203)处设有成像物镜(202),所述成像物镜(202)和灰度相机(3)处于同一成像光轴上,所述灰度相机(3)采集的图像传输至处理器。

7.根据权利要求6所述的成像法皮肤粗糙度估计装置,其特征在于,若干所述LED颗粒(201)围绕通光孔(203)均匀分布,且呈发散状设置。

8.根据权利要求7所述的成像法皮肤粗糙度估计装置,其特征在于,所述物镜盘(2)一侧沿着通光孔(203)边缘向外设置有若干LED灯环,每个所述LED灯环上等分设置有若干LED颗粒(201)。

9.根据权利要求8所述的成像法皮肤粗糙度估计装置,其特征在于,所述处理器由内向外依次控制LED灯环上的LED颗粒(201)的启闭。