Monte Karlo simulācijas tuvajā infrasarkanajā spektra diapazonā ādas mitruma novērtējumam

Abstract

Šajā darbā tika pētītas iespējas noteikt ādas mitrumu ar inversās Monte Karlo metodes palīdzību. Ūdens absorbcijas spektrs tuvajā infrasarkanajā spektra diapazonā (900 nm – 1700 nm) ir ar izteiktiem maksimumiem un minimumiem, tāpēc šis spektra diapazons varētu tikt izmantots ūdens tilpuma daļas novērtējumam ādā ar optiskām metodēm. Tika izveidoti trīs dažādi ādas modeļi, ar kuriem tika veiktas Monte Karlo simulācijas un pārbaudīta optisko parametru izmaiņu ietekme uz spektra intensitāti un formu. Simulētie spektri tika salīdzināti ar eksperimentāli iegūtajiem ādas difūzi atstarotās gaismas spektriem ar mērķi noteikt ādas mitrumu katrā eksperimenta gadījumā. Lai to panāktu, tika izveidota inversa pieeja Monte Karlo metodei. Darba rezultāti parāda, ka Monte Karlo simulācijas var efektīvi attēlot ādas difūzi atstarotās gaismam spektru, un ar inversu pieeju Monte Karlo simulācijām iespējams kvalitatīvi novērtēt ādas mitrumu.

Possibilities to determine skin moisture by using inverse Monte Carlo simulations were studied in this work. Water absorption spectra in the near infrared spectral range of 900 nm to 1700 nm has distinct maximum and minimum intensities, therefore this spectral range could be used to determine skin moisture level by using optical methods. Three different skin models were created and used to do Monte Carlo simulations with the purpose of to see how different input parameters affect the intensity and form of the diffuse reflectance spectrum. The simulated spectra were then compared to the experimentally obtained spectra, and skin moisture level was estimated. This was achieved by the developed inverse Monte Carlo approach. The results show that by using Monte Carlo simulations it is possible to effectively simulate diffuse reflectance spectra and, by using the inverse approach, determine the moisture level of human skin.