一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法，用于判斷某段時(shí)間內(nèi)人們戶外活動(dòng)時(shí)間是否足夠，該方法通過(guò)對(duì)頭發(fā)分段，將近頭皮端頭發(fā)進(jìn)行不同強(qiáng)度的紫外輻照處理，應(yīng)用多光譜成像系統(tǒng)采集處理前后頭發(fā)的光譜圖像，通過(guò)將紫外輻照后近頭皮端頭發(fā)的光譜信息與不同段頭發(fā)的相比較，對(duì)某段時(shí)間內(nèi)人們的戶外活動(dòng)時(shí)間是否足夠進(jìn)行判斷。本發(fā)明采用多光譜成像技術(shù)判斷戶外活動(dòng)時(shí)間，大大降低了傳統(tǒng)方法所需的時(shí)間，且具有分析科學(xué)、簡(jiǎn)單、速度快，樣本預(yù)處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了快速科學(xué)判斷戶外活動(dòng)時(shí)間的目的。
【專利說(shuō)明】
一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及頭發(fā)檢測(cè)方法領(lǐng)域，具體是一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]戶外活動(dòng)對(duì)于每個(gè)人具有重要意義，不僅可以增強(qiáng)體質(zhì)，提高免疫力，同時(shí)還可以預(yù)防心理疾病，延年益壽。然而隨著城市化進(jìn)程明顯加快，人與人之間的競(jìng)爭(zhēng)力和壓力也隨之增強(qiáng)，快節(jié)奏的生活方式使人們無(wú)暇進(jìn)行戶外活動(dòng)，隨之而來(lái)的肥胖、近視、壓力、焦慮和抑郁等癥狀蔓延開來(lái)。國(guó)家對(duì)于大眾尤其是青少年的戶外活動(dòng)高度重視，頒布了一系列方針政策鼓勵(lì)人們展開戶外活動(dòng)，教育部國(guó)家體育總局要求青少年每天參加戶外體育鍛煉的時(shí)間不少于一小時(shí)，以增強(qiáng)青少年體質(zhì)，促進(jìn)青少年健康成長(zhǎng)。
[0003]目前關(guān)于戶外活動(dòng)時(shí)間主要是通過(guò)資料查閱法、訪談法、問(wèn)卷調(diào)查法和統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行分析，但這些方法需要較多的人力、物力和時(shí)間，應(yīng)用上受到一定限制；問(wèn)卷調(diào)查問(wèn)題設(shè)計(jì)比較難，且回收率難以保證;通過(guò)這些方法獲得的結(jié)果主觀性較強(qiáng)，科學(xué)性不足，因此在判斷戶外活動(dòng)時(shí)間中，需要一種快速、準(zhǔn)確、科學(xué)的方法。人們?cè)趹敉饣顒?dòng)時(shí)會(huì)受到太陽(yáng)中的紫外輻照，通過(guò)頭發(fā)的光損傷可以反映紫外輻照的程度，進(jìn)一步可判斷戶外活動(dòng)時(shí)間。多光譜成像技術(shù)具有快速、量化、無(wú)損的特點(diǎn)，結(jié)合多光譜成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)頭發(fā)光損傷的快速準(zhǔn)確分析，進(jìn)一步判斷戶外活動(dòng)時(shí)間是否達(dá)標(biāo)。國(guó)內(nèi)外還未有應(yīng)用多光譜成像技術(shù)快速判斷戶外活動(dòng)時(shí)間的文獻(xiàn)報(bào)道。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)沒有應(yīng)用多光譜成像技術(shù)檢測(cè)戶外活動(dòng)的問(wèn)題。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法，其特征在于:包括以下步驟:
(1)、樣本的選取和預(yù)處理:
隨機(jī)選取未經(jīng)任何化學(xué)處理的頭發(fā)樣品，清洗去除其表面油污，然后將頭發(fā)樣品分段并標(biāo)記作為樣本，對(duì)近頭皮端的樣本進(jìn)行不同強(qiáng)度的紫外輻照處理；
(2)、光譜圖像獲取:
利用多光譜成像系統(tǒng)對(duì)所有處理前的頭發(fā)樣品、所有處理后的樣本進(jìn)行掃描，獲取頭發(fā)所有處理前后的多光譜圖像，光譜成像系統(tǒng)的掃描范圍是可見光到近紅外波段；
(3)、光譜值提取:
對(duì)獲取的多光譜圖像進(jìn)行預(yù)處理，提取每個(gè)波長(zhǎng)處對(duì)應(yīng)的平均光譜反射值；
(4)、戶外活動(dòng)時(shí)間判斷
將紫外輻照處理后的樣本與未處理的不同段頭發(fā)樣品的平均光譜反射值相比較，若:未處理頭發(fā)樣品的平均光譜反射值多處理后樣本的平均光譜反射值，則某段時(shí)間內(nèi)戶外活動(dòng)時(shí)間足夠;未處理頭發(fā)樣品的平均光譜反射值 <處理后樣本的平均光譜反射值，則某段時(shí)間內(nèi)戶外活動(dòng)時(shí)間欠缺。
[0006]所述的一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法，其特征在于:所有頭發(fā)樣品均在枕部采集，并選取未接受過(guò)任何化學(xué)處理的頭發(fā)樣品，且頭發(fā)樣品均采取相同方式清洗處理。
[0007]所述的一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法，其特征在于:步驟(2)中，利用Videometer Lab多光譜成像系統(tǒng)對(duì)所有樣本進(jìn)行多光譜掃描，具體過(guò)程為:先利用定標(biāo)板對(duì)多光譜成像系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，再對(duì)樣本進(jìn)行多光譜掃描。
[0008]所述的一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法，其特征在于:步驟(3)中，采用多光譜圖像進(jìn)行預(yù)處理的具體過(guò)程為:首先對(duì)多光譜圖像進(jìn)行分割，然后提取感興趣區(qū)域。
[0009]所述的一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法，其特征在于:基于該檢測(cè)方法可用于設(shè)計(jì)、建立一套光譜快速判斷戶外活動(dòng)時(shí)間的自動(dòng)檢測(cè)和分析裝置。
[0010]本發(fā)明相比現(xiàn)有的技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明提供了一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間判斷的檢測(cè)方法，為判斷戶外活動(dòng)時(shí)間提供了一種快速、準(zhǔn)確、科學(xué)的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為不同段頭發(fā)樣本在波長(zhǎng)范圍400-1000nm的平均反射光譜圖。
[0012]圖2為不同段頭發(fā)樣本在波長(zhǎng)940nm處的平均反射光譜圖。
[0013]圖3為近頭皮端頭發(fā)在不同強(qiáng)度紫外輻照后，在波長(zhǎng)940nm處的平均反射光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，包括以下步驟:
(I)樣本的選取和預(yù)處理
隨機(jī)選取一名頭發(fā)未經(jīng)過(guò)任何化學(xué)處理的八年級(jí)女生，用干凈的不銹鋼剪刀在其枕部取頭發(fā)50根左右，取得的頭發(fā)放于自封袋中避光保存。隨機(jī)取30根頭發(fā)，將每根頭發(fā)均沿著發(fā)根到發(fā)尾的方向以每5cm(大約五個(gè)月生長(zhǎng)時(shí)間)一段截取，截取好的頭發(fā)分別用乙醇和超純水超聲振蕩清洗20min，去除表面油污和雜質(zhì)，在室溫下自然晾干。相同節(jié)段的頭發(fā)置于同一自封袋中并標(biāo)記作為樣本，近頭皮端截取的5cm長(zhǎng)的頭發(fā)標(biāo)記為第I段，相鄰段標(biāo)記為第2段，以此類推。
[0015](2)樣本處理及光譜值獲取
將第I段頭發(fā)(近頭皮端)用不同強(qiáng)度的紫外進(jìn)行輻照，紫外輻照劑量分別為第I段和第2段頭發(fā)相差5個(gè)月時(shí)間所應(yīng)該接收的紫外輻照強(qiáng)度、第I段和第3段頭發(fā)相差10個(gè)月所應(yīng)該接收的紫外輻照強(qiáng)度，以此類推。處理前后的樣本均利用多光譜成像系統(tǒng)進(jìn)行掃描，獲取多光譜圖像，對(duì)多光譜圖像進(jìn)行分割，提取感興趣區(qū)域，獲取樣本的光譜值。圖1所示為未處理的不同段頭發(fā)樣本的平均光譜反射值，圖2所示在單個(gè)波長(zhǎng)940nm處的平均光譜反射值更加清晰明了地反映不同段頭發(fā)平均光譜反射值的變化趨勢(shì)。第一段頭發(fā)用不同強(qiáng)度的紫外輻照后，在波長(zhǎng)940nm處的平均光譜反射值如圖3所示。
[0016](3)戶外運(yùn)動(dòng)時(shí)間判斷
第I段頭發(fā)用與第2段頭發(fā)相差五個(gè)月時(shí)間應(yīng)接收的紫外強(qiáng)度輻照后，獲取的光譜值與第二段頭發(fā)的光譜值比較，若第二段頭發(fā)的光譜值大于或與第I段頭發(fā)紫外輻照后的光譜值相當(dāng)，則認(rèn)為此學(xué)生在前6到10個(gè)月接收的紫外輻照強(qiáng)度足夠，即戶外運(yùn)動(dòng)時(shí)間足夠，若第二段頭發(fā)的光譜值比第I段頭發(fā)紫外輻照后的光譜值過(guò)小，則認(rèn)為其戶外活動(dòng)時(shí)間欠缺，以此類推，可判斷此學(xué)生在其他時(shí)間段的戶外活動(dòng)時(shí)間是否足夠。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)、樣本的選取和預(yù)處理: 隨機(jī)選取未經(jīng)任何化學(xué)處理的頭發(fā)樣品，清洗去除其表面油污，然后將頭發(fā)樣品分段并標(biāo)記作為樣本，對(duì)近頭皮端的樣本進(jìn)行不同強(qiáng)度的紫外輻照處理； (2)、光譜圖像獲取: 利用多光譜成像系統(tǒng)對(duì)所有處理前的頭發(fā)樣品、所有處理后的樣本進(jìn)行掃描，獲取頭發(fā)所有處理前后的多光譜圖像，光譜成像系統(tǒng)的掃描范圍是可見光到近紅外波段； (3)、光譜值提取: 對(duì)獲取的多光譜圖像進(jìn)行預(yù)處理，提取每個(gè)波長(zhǎng)處對(duì)應(yīng)的平均光譜反射值； (4)、戶外活動(dòng)時(shí)間判斷 將紫外輻照處理后的樣本與未處理的不同段頭發(fā)樣品的平均光譜反射值相比較，若:未處理頭發(fā)樣品的平均光譜反射值多處理后樣本的平均光譜反射值，則某段時(shí)間內(nèi)戶外活動(dòng)時(shí)間足夠;未處理頭發(fā)樣品的平均光譜反射值 <處理后樣本的平均光譜反射值，則某段時(shí)間內(nèi)戶外活動(dòng)時(shí)間欠缺。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法，其特征在于:所有頭發(fā)樣品均在枕部采集，并選取未接受過(guò)任何化學(xué)處理的頭發(fā)樣品，且頭發(fā)樣品均采取相同方式清洗處理。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法，其特征在于:步驟(2)中，利用Videometer Lab多光譜成像系統(tǒng)對(duì)所有樣本進(jìn)行多光譜掃描，具體過(guò)程為:先利用定標(biāo)板對(duì)多光譜成像系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，再對(duì)樣本進(jìn)行多光譜掃描。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法，其特征在于:步驟(3)中，采用多光譜圖像進(jìn)行預(yù)處理的具體過(guò)程為:首先對(duì)多光譜圖像進(jìn)行分割，然后提取感興趣區(qū)域。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多光譜成像技術(shù)的戶外活動(dòng)時(shí)間的快速檢測(cè)方法，其特征在于:基于該檢測(cè)方法可用于設(shè)計(jì)、建立一套光譜快速判斷戶外活動(dòng)時(shí)間的自動(dòng)檢測(cè)和分析裝置。
【文檔編號(hào)】G01N21/25GK106053352SQ201610301214
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月4日
【發(fā)明人】鄭磊, 曹月, 熊燦, 顏玲, 瞿昊
【申請(qǐng)人】合肥工業(yè)大學(xué)