2、人体皮肤光谱成像概述

人体皮肤光谱成像概述

1. 光谱成像基础

光谱成像利用成像设备收集多个特定光谱波段的光，很多波段超出了人类视觉范围。与之同义或更具体的术语包括成像光谱学、化学成像、多光谱成像（MSI）和高光谱成像（HSI）。多光谱成像通常采集数十个光谱波段，而高光谱成像采集数百个狭窄且连续的光谱波段。

光谱成像依赖于物体在一定距离外反射的光。光通常指电磁能量，技术上定义为光谱的可见部分（波长范围为380 - 780 nm），这里的光也包括可见光谱区域之外的区域。当光源（如太阳或灯）的光照射到表面时，会发生透射、吸收、反射或散射。所有高于绝对零度的物质都会发射与温度成正比的波长的能量。这些相互作用与波长有关，反映了给定材料的光学特性。反射率值与波长的关系图称为光谱，特定物质的光谱称为光谱特征，类似于物质的指纹。

反射光可分为漫反射和镜面反射。漫反射是指粗糙或散射表面的反射光在一定角度范围内分布，镜面反射是指如镜子等抛光表面以与入射源相等但相反的角度反射平行光线。这种分布的量化称为双向反射分布函数（BRDF）。大多数现实世界的材料（如人体皮肤）具有这两种特性的组合。反射光的偏振是一个重要特性，但通常被视为二阶效应，是光谱成像中的高级话题。

光的一个重要特性是光子的能量，光子能量与波长成反比，关系为：
[E = \frac{hc}{\lambda}]
其中，(E)为能量，(h)为普朗克常数，(c)为光速，(\lambda)为波长。

光的波长范围构成了电磁波谱，波长与频率成反比。为方便起见，电磁波谱根据现象学分为与特定应用相关的区域。大多数光谱成像发生在紫外线（> 250 nm）到长波红外（< 14 µm）范围内，常用的长度单位是纳