Multi-Source-LED-Arrays liefern die kritische gerichtete Beleuchtung, die zur Kartierung der physikalischen Topographie der Haut erforderlich ist. Durch sequenzielle Beleuchtung der Haut aus präzisen schrägen und azimutalen Winkeln – typischerweise in einer Sechs-Licht-Konfiguration – erzeugen diese Arrays unterschiedliche Schattenmuster, während die Kamera fixiert bleibt. Dieser Prozess erfasst die Rohdaten, die notwendig sind, um mathematisch zwischen der Pigmentierung und der physikalischen Textur der Haut zu unterscheiden.
Die Hauptaufgabe von Multi-Source-LED-Arrays in der photometrischen Stereoanalyse besteht darin, die Trennung von Oberflächenalbedo (Farbe) von der 3D-Geometrie zu ermöglichen. Diese Trennung ist die grundlegende Voraussetzung für eine genaue 3D-Rekonstruktion der Hautoberfläche.
Die Mechanik der gesteuerten Beleuchtung
Um zu verstehen, wie die photometrische Stereoanalyse für die Hautanalyse funktioniert, muss man sich ansehen, wie die Hardware das Licht manipuliert.
Sequenzielle Aktivierung
Die LEDs beleuchten das Subjekt nicht gleichzeitig. Stattdessen aktiviert das System sequenziell LEDs, die sich an verschiedenen Positionen befinden.
Fester Blickwinkel, wechselnde Schatten
Während die Lichter ihre Sequenz durchlaufen, behält die Kamera einen festen Blickwinkel bei.
Die Kamera erfasst eine Reihe von Bildern, bei denen das Subjekt identisch ist, aber die Schatteneffekte in jedem Frame basierend auf der Position der Lichtquelle unterschiedlich sind.
Präzisionswinkel
Die Arrays verwenden gesteuerte schräge und azimutale Winkel.
Diese Winkelpräzision stellt sicher, dass die Schatten, die von Hautmerkmalen wie Poren, Falten oder Akne geworfen werden, aus genügend unterschiedlichen Richtungen erfasst werden, um ihre Tiefe zu berechnen.
Licht in 3D-Daten umwandeln
Die physische Hardware dient einem bestimmten rechnerischen Ziel: dem Lösen der "Reflexionsgleichung".
Lösen der Reflexionsgleichung
Das System analysiert, wie sich die Lichtintensität in jedem Pixel über die Bildsequenz hinweg ändert.
Durch die Korrelation der bekannten Position der LED mit der resultierenden Helligkeit auf der Haut löst das System die Reflexionsgleichung, um die Oberflächenorientierung an jedem Punkt zu bestimmen.
Trennung von Albedo und Form
Standardfotografie verwechselt oft dunkle Flecken (Pigmentierung) mit Schatten (Tiefe).
Das Multi-Source-Array ermöglicht es der Software, Oberflächenalbedo von 3D-Geometrie erfolgreich zu trennen. Diese Unterscheidung ist entscheidend für die Erstellung einer echten 3D-Rekonstruktion und nicht eines flachen 2D-Bildes.
Verständnis der Kompromisse
Während Multi-Source-LED-Arrays hochpräzise 3D-Modellierung ermöglichen, führen sie zu spezifischen Herausforderungen, die bewältigt werden müssen.
Empfindlichkeit gegenüber Bewegungen des Subjekts
Da die LEDs sequenziell feuern, dauert der Prozess eine gewisse Zeit.
Jede Bewegung des Subjekts zwischen den Lichtblitzen kann den Bildstapel falsch ausrichten und Artefakte in der endgültigen 3D-Rekonstruktion verursachen.
Kalibrierungsanforderungen
Das System benötigt die genaue Kenntnis des Winkels jeder Lichtquelle.
Wenn die LED-Positionierung ungenau ist oder sich im Laufe der Zeit verschiebt, ist die Lösung der Reflexionsgleichung falsch, was zu verzerrten Oberflächen-Topographien führt.
Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen
Der Wert von Multi-Source-LED-Arrays hängt von den spezifischen Anforderungen Ihres Bildgebungssystems oder Ihrer klinischen Praxis ab.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Analyse der Oberflächentextur liegt: Stellen Sie sicher, dass Ihr System ein LED-Array mit hoher Anzahl (wie die Sechs-Licht-Konfiguration) verwendet, um genügend Schattendaten zur Auflösung feiner Details wie Poren zu erfassen.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Pigmentierungsanalyse liegt: Überprüfen Sie, ob die Systemsoftware die Albedo-Trennung effektiv nutzt, um Schattenstörungen zu entfernen und Ihnen einen klaren Blick auf die wahre Hautfarbe zu ermöglichen.
Diese Technologie verwandelt Beleuchtung von einem passiven Element in ein aktives Messwerkzeug und liefert die geometrische Sicherheit, die für die professionelle Hautanalyse erforderlich ist.
Zusammenfassungstabelle:
| Merkmal | Funktion in der photometrischen Stereoanalyse | Vorteil für die Hautanalyse |
|---|---|---|
| Sequenzielle Aktivierung | Erfasst Schatten aus mehreren bekannten Lichtwinkeln | Unterscheidet zwischen Tiefe (Schatten) und Farbe (Flecken) |
| Fester Kamera-Blickwinkel | Sorgt für konsistente Pixel-Ausrichtung über Bilder hinweg | Gewährleistet hochauflösende Kartierung von Poren und Falten |
| Schräge/Azimutale Winkel | Erzeugt präzise Schatten basierend auf der Oberflächen-Topographie | Ermöglicht die Berechnung exakter 3D-geometrischer Oberflächenformen |
| Albedo-Trennung | Entkoppelt Oberflächenfarbe von physikalischer Textur | Bietet einen klaren Blick auf echte Pigmentierung ohne Lichtinterferenz |
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Referenzen
- Shahzad Anwar, Melvyn Smith. 3D Skin Texture Analysis: A Neural Network and Photometric Stereo Perspective. DOI: 10.15221/12.030
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von Belislaser Wissensdatenbank .
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