阅读说明：本技术 基于多光谱的检测美容一体化装置及方法 (Detection and beauty integrated device and method based on multiple spectrums ) 是由 曹笈 裴海燕 朱滨 谷雨 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于多光谱的检测美容一体化装置及方法,包括控制器、多光谱图像采集模块、光谱信息处理模块、算法处理模块和LED检测/美容集成模块,LED检测/美容集成模块包括一体化集成的LED美容功能和LED检测功能；控制器一方面控制多光谱图像采集模块进行图像的获取,另一方面同时触发LED检测/美容模块,用于为图像获取过程提供辅助光源；本发明提出的多光谱美容检测一体化装置与方法,通过微型多光谱芯片实现不同光谱信息下的提取及皮肤状况分析,通过LED模块的智能化复用减小美容检测一体化仪器的尺寸,将检测仪器小型化与美容仪器功能化性能集成,获得多光谱美容检测一体化装置。(The invention discloses a multispectral-based detection and beauty integrated device and a multispectral-based detection and beauty integrated method, which comprise a controller, a multispectral image acquisition module, a spectral information processing module, an algorithm processing module and an LED detection/beauty integrated module, wherein the LED detection/beauty integrated module comprises an integrally integrated LED beauty function and an LED detection function; the controller controls the multispectral image acquisition module to acquire images on one hand, and simultaneously triggers the LED detection/beauty module to provide an auxiliary light source for the image acquisition process on the other hand; the multispectral cosmetic detection integrated device and the method provided by the invention realize extraction and skin condition analysis under different spectral information through the micro multispectral chip, reduce the size of the cosmetic detection integrated instrument through intelligent multiplexing of the LED module, integrate the miniaturization of the detection instrument with the functional performance of the cosmetic instrument and obtain the multispectral cosmetic detection integrated device.)

基于多光谱的检测美容一体化装置及方法

技术领域

本发明涉及皮肤美容技术，尤其涉及一种基于多光谱的检测美容一体化装置及方法。

背景技术

当今时代，经济不断发展，不同文化开始传播，人们的护肤的意识也随着新的时代潮流不断增强，人们对于健康肌肤的理念逐步形成。不断革新的机械生产技术，使得美容护肤仪器成为皮肤美容领域的趋势，不断创新的技术使得获得更全面的皮肤细节成为可能。

传统的护肤美容步骤通过清洁、检测，针对不同皮肤问题的美容，需要将不同功能的大型仪器配套使用，价格昂贵，操作使用不便等问题逐渐凸显。现有美容行业的检测美容仪器存在功能单一，体积庞大，数据读取慢等问题。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于多光谱的检测美容一体化装置及方法，集检测与美容功能于一体，减小了仪器尺寸。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于多光谱的检测美容一体化装置，包括控制器、多光谱图像采集模块、光谱信息处理模块、算法处理模块和LED检测/美容集成模块，所述LED检测/美容集成模块包括LED美容功能和LED检测功能，其中检测功能是利用LED光源辅助多光谱图像采集模块获取更高质量的多光谱皮肤信息，美容功能通过LED不同组合方式实现光谱美容；所述控制器的输出端一端连接到LED检测/美容模块的输入端，控制器的输出端另一端连接到多光谱图像采集模块的输入端；所述LED检测/美容模块的输出端连接到多光谱图像采集模块的另一输入端，多光谱图像采集模块的输出端连接到光谱信息处理模块的输入端，光谱信息处理模块的输出端连接到算法处理模块的输入端，算法处理模块的输出端一端连接到诊断结果显示终端，另一端连接到控制器的输入端。实现方法为：控制器控制检测LED辅助多光谱图像采集模块将摄取的图像传输到多光谱信息处理模块，对数据进行重组与融合后传输到算法处理模块，对皮肤问题进行分析与标记，并将测得的数据量化归类；经过算法处理模块处理过后有两条输出方式，分别是：一、将诊断结果输出显示终端；二、将诊断结果返回至控制器，得到诊断结果，从而定制美容光谱LED组合控制信号，进一步触动LED检测/美容模块，对检测到皮肤问题结果进行有针对性的光谱美容功能。

进一步地，所述LED检测/美容模块包括LED检测功能与LED美容功能，其中LED检测功能包含部分LED/交叉偏振组合镜头。

进一步地，所述LED检测/美容集成模块包括基底电路，所述基底电路上设有散热模块、LED美容部分和LED检测部分；所述LED检测/美容模块的美容部分包括直通电路模块和偏置电路模块，所述直通电路模块将算法处理模块的数据传输到控制器，所述偏置电路模块控制LED驱动电流开关和光量调节；所述LED检测部分包含但不限于白光检测模块，UV光检测模块，红光检测模块和交叉偏振检测模块。

进一步地，所述交叉偏振检测模块包括LED检测光源，其上方设有可伸缩偏振片结构，所述可伸缩偏振片结构上方设有聚光模块；所述可伸缩偏振片结构包括卡扣、卷帘轴、卷帘门，所述卷帘门一端连接卷帘轴，卷帘轴上设置卡扣，通过卡扣控制卷帘门的开关；所述聚光模块包括聚光镜和支撑架；所述交叉偏振结构采用自动化联动控制程序，其功能随着检测LED模组启动而开启。

进一步地，所述LED检测/美容模块的检测灯源按照定制化图案分布于基底电路上，以减少因光源不对称产生的阴影影响图像采集与分析结果；所述LED检测/美容模块的美容灯源按照定制化图案设置于基底电路上，以获得更均匀的美容光谱。

一种基于多光谱的检测美容一体化方法，包括步骤：

(1)控制器向多光谱图像采集模块发送驱动指令，并同时驱动LED检测/美容模块中的检测LED，辅助采集皮肤图像，并将结果发送至光谱信息处理模块；

(2)光谱信息处理模块处理光谱信息形成光谱信息图像，发送给算法处理模块；

(3)算法处理模块对光谱信息图像中的皮肤问题进行提取与标记，并将测得的数据量化归类；

(4)当数据低于健康阈值K时，将算法处理模块处理过的数据传输到控制器，控制器向LED检测/美容模块发送驱动指令，驱动LED检测/美容模块进行美容功能；

(5)当数据高于健康阈值K时，直接输出诊断结果至诊断结果显示终端。

进一步地，控制器可以单独向LED检测/美容模块发送驱动指令，直接驱动美容功能独立工作，达到日常护肤的美容仪效果。

进一步地，获取照片后的信息传输采用蓝牙或者无线模块控制。

进一步地，控制器、LED检测/美容模块以及各处理模块采用有源或者无源控制，例如，可以通过内部电池电路供电，可以连接外部电源设备。

有益效果：本发明基于多光谱的检测美容一体化装置与方法，能够将繁琐的护肤步骤一步化简，通过超表面技术获得的核心光谱芯片实现不同光谱信息下的皮肤状况分析，减小美容检测一体化仪器的尺寸，通过高质量的光谱仪美白祛斑，最终将检测仪器小型化与美容仪器功能化性能集成，获得多光谱美容检测一体化传感装置。

本发明装置便携化，集成化，具有一定的灵活性，可以自行设计功能单元。本发明装置通过检测分析皮肤问题数据反馈直接驱动LED检测/美容模块，从检测到美容，实现皮肤实时监控和修复功能，同时该集成传感装置可以检测皮肤疾病，可以全方位的检测皮肤深层细节信息，包括皮肤紫外线晒伤、化学品损伤、缺水、暗层等皮肤表层和深层问题。

附图说明

图1是本发明基于多光谱的检测美容一体化装置结构示意图；

图2是LED检测与美容集成模块结构示意图；

图3是LED/交叉偏振组合镜头示意图；

图4是单个LED灯珠的聚焦透镜结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示，本发明所述的基于多光谱的检测美容一体化装置，包括控制器、多光谱图像采集模块、光谱信息处理模块、算法处理模块和LED检测/美容集成模块，LED检测与美容集成模块包括LED美容部分和LED检测部分。

控制器的输出端一端连接到LED检测/美容模块的输入端，控制器的输出端另一端连接到多光谱图像采集模块的输入端；LED检测/美容模块的输出端连接到多光谱图像采集模块的另一输入端，多光谱图像采集模块的输出端连接到光谱信息处理模块的输入端，光谱信息处理模块的输出端连接到算法处理模块的输入端，算法处理模块的输出端一端连接到诊断结果显示终端，另一端连接到控制器的输入端。

本发明的基于多光谱的检测美容一体化装置由三种反馈电路实现，第一反馈电路为控制器、LED检测/美容模块、多光谱图像采集模块、光谱信息处理模块、算法处理模块；控制器的输出端一端连接到LED检测/美容模块的输入端，控制器的输出端另一端连接到多光谱图像采集模块；所述LED检测/美容模块的输出端连接到多光谱图像采集模块的输入端，多光谱图像采集模块的输出端连接到光谱信息处理模块的输入端，光谱信息处理模块的输出端连接到算法处理模块的输入端，算法处理模块的输出端一端连接到诊断结果显示终端，另一端连接到控制器的输入端。

多光谱美容检测方法结合外部LED检测功能，增强多光谱芯片下不同波段皮肤图像细节强度，尤其是紫外与红外条件下皮肤细节分析功能，经由光谱处理与算法处理之后由驱动LED美容功能，进行皮肤的美容治疗，该方法通过LED检测/美容集成模块将LED美容功能与LED检测功能集成得到皮肤状况的实时监测和修复。

第二反馈电路为控制器、多光谱图像采集模块、光谱信息处理模块、算法处理模块、LED检测/美容模块；控制器的输出端一端连接多光谱图像采集模块的输入端，多光谱图像采集模块的输出端连接到光谱信息处理模块的输入端，光谱信息处理模块的输出端连接到算法处理模块的输入端，算法处理模块的输出端连接到控制器的输入端，控制器的输出端另一端连接LED检测/美容模块的输入端，只驱动该模块的美容功能。第二反馈电路完成皮肤美容功能，用于美容仪器的独立功能。

第三反馈电路为控制器、LED检测/美容模块、多光谱图像采集模块、光谱信息处理模块、算法处理模块，控制器的输出端一端连接到LED检测/美容模块的输入端，只驱动该模块的检测功能，LED检测/美容模块的输出端连接到多光谱图像采集模块的输入端，多光谱图像采集模块的输出端连接到光谱信息处理模块的输入端，光谱信息处理模块的输出端连接到算法处理模块的输入端，算法处理模块的输出端连接到控制器的输入端。第三反馈电路完成皮肤检测功能，多用于紫外光、全波段光与交叉偏振光下的增强型检测与图像提取分析过程。

三种反馈电路可同时运行，可独立运行。

本发明的基于多光谱的检测美容一体化装置还包括闭环自调节功能，所谓闭环自调节功能通过检测过程得到的结果直接反馈到控制器，生成光谱组合的控制信号驱动LED检测/美容模块的美容功能，其中反馈的结果会与已有的健康阈值K进行比对分析，超过阈值提醒用户必须进行美容功能，未超过阈值可以选用美容功能。

健康阈值K值为用户数据量化值的叠加，在一段时间内各皮肤特征值的加权平均值，其中，皮肤特征包括痘痘，毛孔，皱纹，斑点等，K值初始值为使用者第一次使用记录值。

如图2所示，LED检测/美容集成模块包括基底电路1，基底电路1上设有散热模块2、LED美容部分6和LED检测部分。LED美容部分6的美容功能用于唤醒皮肤活性与美白祛痘，包括直通电路模块和偏置电路模块，直通电路模块将上一级模块数据直接传输到下一级，例如将算法处理模块的数据传输到控制器，偏置电路模块控制LED检测/美容模块中美容部分的不同驱动电流开关和光量调节。

LED检测/美容模块的美容部分由大功率、高照度的橙光LED和红外LED灯珠组成；LED检测/美容模块的检测部分由高色温度白光LED和纯单色性的紫外LED灯珠构成，其中部分检测LED结合偏振结构组成LED/交叉偏振组合镜头。检测LED的出光光束由微透镜灯具聚焦到平面区域，LED检测功能与LED美容功能由基底电路板集成，控制电路独立通断。

如图2所示，LED检测/美容模块的检测部分的对称灯源设置于基底的直径对角线处，对称结构是为了避免灯光在人脸检测的面部产生阴影造成分析结果的偏差而设计。LED检测/美容模块的美容功能设置于基底***同心圆环位置，沿基底的直径对称分布，可以根据实际需要灵活增减所需LED的种类和数量。

LED检测/美容模块的检测灯源按照定制化图案分布于基底电路上，以减少因光源不对称产生的阴影影响图像采集与分析结果；LED检测/美容模块的美容灯源按照定制化图案设置于基底电路上，以获得更均匀的美容光谱。

LED检测/美容模块的检测功能用于检测皮肤表皮和深层细节信息，包含但不限于白光检测模块，UV光检测模块和交叉偏振检测模块，分别通过控制白光LED组电路选择通断，UV光LED组电路选择通断，以及白光LED组结合高消光比偏振片结构组成电路通断形成。交叉偏振光路系统由电路驱动白光LED和电路驱动伸缩偏振片共同完成。偏振光功能开启会导致光源强度减小，为了满足检测要求，将白光LED的驱动电路设置为两档调节，分别为正常工作电路驱动和0.7倍最大工作电压驱动，配合白光检测和交叉偏振检测。

交叉偏振检测模块包括LED检测光源3，LED检测光源3设置有不同电压驱动开关功能，其上方设有可伸缩偏振片结构4，该结构类似于普通相机的卷帘门结构，可通过按键控制开关，可伸缩偏振片结构4上方设有聚光模块5，可将不同位置的检测灯光聚到一个的焦平面。

如图3所示，可伸缩偏振片结构4包括卡扣4-1、卷帘轴4-2、卷帘门4-3，卷帘门4-3一端连接卷帘轴4-2，卷帘轴4-2上设置卡扣4-1，通过卡扣控制卷帘门的开关。卡扣4-1由0、1控制，卷帘轴4-2具有自动归位功能。LED检测开始，卡扣4-1控制为1，卷帘轴自动归位功能为关，卷帘门因重力作用撑开；LED检测完成后，卡扣4-1控制为0，卷帘轴自动归位功能为开，卷帘门收起。

如图4所示，单个LED灯珠的聚光模块5包括聚光镜5-1和支撑架5-2。交叉偏振结构采用自动化联动控制程序，其功能随着检测LED模组启动而开启。

本发明的基于多光谱的检测美容一体化方法，主要原理是检测通过皮肤对不同波段光吸收后展现不同的反射和吸收的差异性原理，其中，深入到皮肤表层以下不同的深度位置，反射出更多不同的细节，例如，吸收紫光的差异表现在青白色对应于中性皮肤，青黄色对应于油性皮肤，青紫色对应于干性皮肤，紫色对应于敏感皮肤，悬浮的白色对应着表面角质老化。

本发明的基于多光谱的检测美容一体化方法，包括步骤：

(1)控制器向多光谱图像采集模块发送驱动指令，并同时驱动LED检测/美容模块中的检测LED，辅助采集皮肤图像，并将结果发送至光谱信息处理模块；获取照片后的信息传输采用蓝牙或者无线模块控制；

(2)光谱信息处理模块处理光谱信息形成光谱信息图像，发送给算法处理模块；

(3)算法处理模块对光谱信息图像中的皮肤问题进行提取与标记，并将测得的数据量化归类；

(4)当数据低于健康阈值K时，将算法处理模块处理过的数据传输到控制器，控制器向LED检测/美容模块发送驱动指令，驱动LED检测/美容模块进行美容功能；

(5)当数据高于健康阈值K时，直接输出诊断结果至诊断结果显示终端。

本发明的基于多光谱的检测美容一体化方法，进一步地包括，控制器可以单独向LED检测/美容模块发送驱动指令，直接驱动美容功能独立工作，达到日常护肤的美容仪效果。

控制器、LED检测/美容模块以及各处理模块采用有源或者无源控制，例如，有源控制可以通过内部电池电路供电，无源控制可以连接外部电源设备。