СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЦВЕТА УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛА ПАЦИЕНТА
METHOD FOR COLORIMETRY OF PATIENT'S BODY SURFACE AREA

Изобретение относится к исследованию с помощью оптических средств, а именно к области измерения цвета поверхности объектов, и может найти применение в различных областях, где требуется объективное определение цвета поверхности объектов, в том числе медико-биологического характера для целей медицинской диагностики, изучения динамики патологических и травматических процессов.
Известен способ измерения цвета (см. Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. - М.: Мир. - 1978. - С.249-251) на фотоэлектрических колориметрах путем определения координат цвета исследуемого образца по функциям сложения МКО 31 г. Данный способ включает в себя тонкую регулировку трех фотоэлементов или фотоумножителей так, чтобы их чувствительность была пропорциональна по всему видимому спектру, например, функциям сложения МКО 31 г. При этом если получено точное воспроизведение функций сложения МКО, то реакция фотоумножителей при измерении цвета исследуемого образца должна соответствовать соответствующей реакции образца сравнения, в таком случае делают заключение об одноцветности исследуемого образца и образца сравнения относительно стандартного наблюдателя.
Данный метод применим в случае наличия эталонных образцов с известными координатами, поскольку координаты цвета исследуемого образца определяются путем их сопоставления с известными координатами эталонного образца.
Недостатком этого метода является необходимость наличия набора предварительно откалиброванных эталонных образцов. При этом, если нужно определить координаты цвета двух образцов при отсутствии какого-либо иного исходного стандарта с известными координатами, колориметрия различий применима быть не может. При этом точность измерений исследуемого образца зависит также и от точности калибровки эталонных образцов.
6
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ измерения цвета кожи или иных аналогичных материалов, принятый в качестве прототипа (патент РФ 20599211, МКИ G01I 3/46, пр. 12.02.93 г., опубл. 27.04.96 г., БИ №12), включающий операции измерения количества трех разделенных основных цветов эталонного участка и исследуемого участка, преобразования результатов измерений в коды или цифровые сигналы.
Существенным недостатком этого способа является длинная совокупность операций, необходимость создания для его реализации специального оптического устройства, включающего в себя как оптические, так и электронные блоки и требующего размещения исследуемого образца внутри данного устройства.
Задачей изобретения является повышение точности и достоверности измерения и количественного выражения цвета окрашенных объектов за счет использования прямых формул определения координат цвета и учета влияния условий измерения, а также добиться практического осуществления измерения и количественного выражения цвета в кодах или цифровых параметрах с использованием серийно выпускаемых промышленных приборов без размещения образца внутри устройства.
Поставленная задача достигается тем, что способ измерения цвета поверхности тела пациента, включающий операции измерения количества трех разделенных основных цветов эталонного образца и исследуемого образца, преобразования результатов измерений в коды или цифровые сигналы, отличается тем, что при измерении количеств трех разделенных основных цветов вводят поправку координат цвета исследуемой поверхности тела пациента на координаты цвета эталонного образца, заключающуюся в вычитании координат цвета эталонного образца из координат цвета исследуемой поверхности, в качестве эталонного образца берут неповрежденный участок поверхности тела пациента, а в качестве исследуемого образца поврежденный участок поверхности тела пациента, тем самым получают истинное значение координат цвета исследуемого образца кожи пациента, не зависящего от цвета кожи пациента, для отслеживания динамики изменений во времени координат цвета вводят поправку координат цвета исследуемого участка поверхности тела пациента, полученных при последующих измерениях, на координаты цвета неповрежденного участка поверхности тела с учетом возможного изменения во времени координат цвета неповрежденного участка по сравнению с координатами цвета этого неповрежденного участка, полученными при первоначальном измерении в день травмы, определяют координаты максимально присутствующего цвета на определенной площади исследуемого участка поверхности тела пациента.
На фиг.1 приведена зависимость координат цветности от площади участка поверхности тела пациента. На фиг.2 приведена зависимость координат цветности от времени, прошедшего со дня получения травмы.
Способ измерения цвета участка поверхности тела пациента осуществляется следующим образом.
Цвет участка поверхности тела пациента измеряется с помощью спектрального прибора по спектрам отражения или с помощью цифрового фотоаппарата.
При использовании спектрального прибора с помощью двух световодов, по одному из которых происходит облучение участка поверхности тела, а по второму отраженный свет передается на спектральный прибор, измеряются спектры отражения участка поверхности тела в видимой области спектра φ(λ). В колориметрической системе МКО 1931 года координаты цвета X, Y, Z определяются по формулам:
Где:
S(λ) - спектральное распределение энергии источника света, , ,  удельные координаты цвета (табличные значения).
С помощью цифрового фотоаппарата получают цветную фотографию, из которой определяют координаты цвета RGB. Координаты цвета X, Y, Z связаны с основными цветами системы RGB уравнениями:
Координаты цветности x, y, z связаны с координатами цвета X, Y, Z соотношениями
Как следует из формул (1), (2) и (3), координаты цвета зависят от спектрального распределения источника, которое меняется во времени. Для определения этого распределения используют эталонный образец. В качестве эталонного образца берут неповрежденный участок поверхности тела пациента. В этом случае выполняется условие однозначности в облучении поврежденного и неповрежденного участка поверхности тела пациента, а также появляется возможность учета цвета поверхности тела пациента при определении координат цвета поврежденного участка поверхности тела пациента.
Для исключения влияния изменения освещения производят одновременное определение координат цвета поврежденного и неповрежденного участка поверхности тела пациента, который в дальнейшем является эталонным для исключения мешающих факторов. В полученные координаты цвета поврежденного участка вводят поправки на координаты цвета неповрежденного участка по закону сложения цветов, тем самым исключают влияние цвета поверхности тела пациента на цвет поверхности тела поврежденного участка.
Способ предполагает измерение координат цвета поверхности тела пациента в последующие после получения травмы дни и возможность проследить за их изменением во времени. При этом, чтобы исключить влияние условий измерения в последующие дни, а также возможного изменения цвета неповрежденного участка во времени в процессе наблюдения, вводят поправку координат цвета исследуемого участка поверхности тела пациента, полученных при последующих измерениях, на координаты цвета неповрежденного участка поверхности тела с учетом возможного изменения во времени координат цвета неповрежденного участка по сравнению с координатами цвета этого неповрежденного участка, полученными при первоначальном измерении в день травмы, определяют координаты максимально присутствующего цвета на определенной площади исследуемого участка поверхности тела пациента, по которым можно проследить динамику изменения цвета во времени. На фиг.2 приведена зависимость координат цветности Х и Y от времени со дня получения травмы.
Для исключения поверхностной неоднородности цвета поверхности тела пациента определяют координаты максимально присутствующего цвета на определенной площади поверхности исследуемого участка поверхности тела пациента. На фиг.1 приведена зависимость координат цвета от площади поверхности на фотографии в пикселях.
Неоднородность (см. фиг.1) проявляется при малых и больших площадях и отсутствует в интервале площадей от 900 до 2000. В случае измерения спектров отражения усреднения по площади происходят автоматически и определяются диаметром используемого световода.
Таким образом, по предложенному способу можно определить координаты цвета участка поверхности тела пациента с учетом всех факторов, влияющих на измерения, а по зависимости (см. фиг.2) установить давность получения травмы.