CN109350138B - 一种源生分层种植系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种源生分层种植系统包括密度检测器、数据处理器以及用于二者互相通信的短距通信模块，密度检测器可以检测头部毛发的密度，且将毛发密度通过短距通信模块发送至数据处理器，数据处理器包括一数据库，将接收到的毛发密度储存至数据库，数据处理器能根据密度检测器发送的毛发密度判定头部是否可分区，若头部可分区，根据毛发密度对头部区域进行标记，可以标记为高密度区标记、中密度区标记和低密度区标记，可以选择在中密度区和或低密度区使用种植器进行种植毛发；若头部不可分区，数据处理器可以根据毛发密度选择分层宽度，由种植器根据分层宽度进行逐层递增或递减的方式种植毛发。

Description

一种源生分层种植系统

技术领域

本发明涉及植发技术领域，特别涉及一种源生分层种植系统。

背景技术

脱发是指头发脱落的现象。正常脱落的头发都是处于退行期及休止期的毛发，由于进入退行期与新进入生长期的毛发不断处于动态平衡，故能维持正常数量的头发，以上就是正常的生理性脱发。病理性脱发是指头发异常或过度的脱落，其原因很多。病理性脱发是一种常见的皮肤病，可造成男性脂溢性脱发、早秃、秃顶及斑秃、全秃等脱发的症状；随着社会的进步，越来越多脱发的人们选择植发。

发明内容

本发明提供一种源生分层种植系统，通过分层种植，使得种植后的头部各区域的毛发数量更加均衡。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种源生分层种植系统，包括密度检测器、数据处理器、短距通讯模块，其中：

所述密度检测器检测头部的毛发密度；

所述数据处理器通过所述短距通讯模块与所述密度检测器连接，且能实时接收所述密度检测器发送的毛发密度；所述数据处理器包括一数据库，所述数据库用于储存所述毛发密度；所述数据处理器依据所述毛发密度判定所述头部是否可分区；

若所述头部可分区，则所述数据处理器根据所述头部各区域的毛发密度将人体的头部各区域进行标记，标记包括高密度区标记、中密度区标记、低密度区标记中的任意一种标记；由种植器在所述中密度区和/或低密度区进行种植毛发；

若所述头部不可分区，由所述数据处理器依据所述毛发密度数据选择分层宽度，由种植器根据所述分层宽度进行逐层递增或递减的方式分层种植。

在一个实施例中，所述密度检测器将头部划分为6个区域，分别检测所述6个区域的毛发密度，将所述6个区域的毛发密度发送至所述数据处理器，所述数据处理器计算所述6个区域的毛发密度的方差值，若有至少一个区域的毛发密度的方差值大于预设方差值，则所述数据处理器判定所述头部可分区；若所述6个区域的毛发密度的方差值均小于或等于预设方差值，则所述数据处理器判定所述头部不可分区。

在一个实施例中，所述选择分层宽度的方法：

步骤a.所述数据处理器对获取的毛发密度数据作预处理；

步骤c.基于预处理后的毛发密度数据，通过对所述毛发密度数据作多函数拟合处理，得出不同毛发密度数据所表现的函数特征值；

步骤d.依据特征值在特征值库中的对应识别，得出对应的分层宽度。

在一个实施例中，所述密度检测器包括一壳体和多个检测器，

所述壳体包括若干个可拆卸连接的多边形移动片,所述多边形移动片与头皮接触的一面固定粘接一层可移无痕胶；所述多边形移动片材质为柔性材质；所述多边形移动片为能无缝拼接的正多边形，且每个边角倒圆；

所述检测器，分别设于所述6个区域内，包括自然光发射器，用于产生自然光；起偏器，用于从所述自然光中获取偏振光束；光学元件，用于将所述偏振光束聚焦在头部表面的毛发处，所述光学元件包括透射光栅；以及偏振光传感器，用于检测与毛发或头部表面相互作用并且具有预定线性偏振的光；

所述起偏器和/或所述光学元件的设置能使所述偏振光束在毛发处或头部表面同时具有若干个空间上分离的焦点，其中不同的焦点被设置成与相同的毛发重合，且所述若干个焦点处具有不同朝向的偏振光束；所述若干个焦点处于相对于所述偏振光束的横向方向上的空间；

所述偏振光传感器包括圆形的透光基板和嵌设于所述透光基板内且同心设置的若干个螺旋铁环，所述每个螺旋铁环包括若干个绕成环形的金属片；所述每个金属片包括第一边、第二边、第三边和第四边，所述第四边和第二边分别位于对应所述螺旋铁环的内外边界上，所述第一边和第三边分别位于两条以所述螺旋铁环圆心为起点的等速螺线上；所述每个螺旋铁环的径向长度小于待测偏振光束的波长，相邻两个所述螺旋铁环的间距小于亚波长；在同一螺旋铁环内，相邻两个金属片之间的最大距离小于待测偏振光束的波长；在每层所述螺旋铁环内，各所述金属片绕对应螺旋铁环的中心分别旋转弧度θ1,θ2,θ3,…θn后重合，且各所述螺旋铁环旋转弧度的数值可以将2π整除，并满足各环内部金属片之间的距离在亚波长范围内，以增强各所述螺旋铁环内金属片之间的局域场耦合；处于最外层的螺旋铁环的外周半径小于待测偏振光束的20个波长；在第一边和第三边上，所述等速螺线的起始半径与末端半径的半径差小于待测光束的10个波长；所述末端半径对应的末端相位处于(0,6π)范围内；

所述透光基板包括基座和设于基座上的介质，所述螺旋铁环设于基座与介质之间，所述基座上设有一层金属薄膜，在所述金属薄膜上旋涂光刻胶，在所述光刻胶干燥后通过光束或电子束曝光，使所述螺旋铁环图形转移到所述光刻胶上，利用聚焦离子铣的方法将所述光刻胶上的所述螺旋铁环图形转移至所述金属薄膜上，得到所述螺旋铁环；在所述螺旋铁环上设有一层介质保护层；在基座与所述金属薄膜之间镀设过渡层，所述过渡层为氧化铋薄膜或钛膜。

在一个实施例中，所述起偏器包括准直透镜、偏振片和两个相位延迟器，所述偏振片用于对来自所述自然光发射器的自然光进行起偏；所述两个相位延迟器用于产生不同的相位延迟，将来自所述偏振片的光束调制为预定偏振态的完全偏振光；

所述相位延迟器包括第一基板和第二基板；在所述第一基板内侧设有相互平行且间隔排列的透光条，所述透光条由正性透明光阻材料制成；在所述第一基板和第二基板上均形成有沿第一方向配向的配向层，所述第一方向平行于第一基板；所述第一基板和所述第二基板之间填充有液晶材料；

所述第一基板与第二基板间的距离为l₁；所述透光条的厚度为g；l₁和g满足如下关系：

其中，λ为透过所述相位延迟器的光的波长，△n为所述液晶材料的双折射率，k₁为正整数，k_g为小于等于k₁的正奇数；所述λ＝550nm；所述△n＝0.12，k₁＝1，k_g＝1，l₁＝3.4μm，g＝2.3μm。

在一个实施例中，6个所述检测器通过所述短距通信模块同时向一个所述数据处理器传输毛发密度的方法包括：

所述数据处理器将可用频带划分为N个基本子频带，为6个所述检测器调度各自独占的M6个基本子频带；

6个所述检测器分别对各自待传输的毛发密度进行快速傅里叶反变换处理，第6个所述检测器对所述毛发密度进行长度为M6×K点的快速傅里叶反变换处理，采用的采样速率是M6×fs；

6个所述检测器分别对快速傅里叶反变换处理后的毛发密度进行调制，其中第6个所述检测器将毛发密度调制到M6个基本子频带上；

6个所述检测器分别在各自独占的M6个基本子频带上发射毛发密度；

所述数据处理器在N个基本子频带的范围内同时接收6个所述检测器发送来的毛发密度，进行N×K点的快速傅立叶变换处理，采用的采样速率是N×fs；fs表示一个基本子频带对应的快速傅里叶反变换/快速傅立叶变换的采样速率；

其中，所述数据处理器生成一个控制指令，其中包括用于指示被调度的6个基本子频带的位图bitmap；发送所述控制指令；

各所述检测器通过接收所述控制指令，解析其中用于指示被调度的基本子频带的位图bitmap，得知被调度的M6个基本子频带；

所述数据处理器为每个检测器设置用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据基本子频带调度的结果，将被调度的M6个基本子频带所对应的M个bit设置为第一值；通过一个控制指令发送所述bit组至对应的检测器；

所述检测器接收控制指令，获得用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据所述bit组中被设置为第一值的M6个bit得知所对应的M个基本子频带被调度；

所述第6个检测器将数据调制到所述M6个基本子频带上，在各基本子频带上独立传输；或将数据调制到所述M6个基本子频带组合的频带上，在所述组合的频带上传输；所述M6个基本子频带是连续的基本子频带。

在一个实施例中，所述数据处理器包括数据接收站，所述数据接收站包括：

第一调度单元，用于将可用频带划分为N个基本子频带，为6个检测器调度各自独占的M6个基本子频带；

第一接收单元，用于在N个基本子频带的范围内同时接收6个检测器发送来的毛发密度；

第一处理单元，用于对接收到的毛发密度进行N×K点的快速傅立叶变换处理，采用的采样速率是N×fs，得到各检测器发送来的毛发密度；fs表示一个基本子频带对应的快速傅立叶变换的采样速率；

其中，所述调度模块，用于生成一个控制指令，其中包括用于指示被调度的6个基本子频带的位图bitmap，并发送所述控制指令；或者为每个检测器设置用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据基本子频带调度的结果，将被调度的M6个基本子频带所对应的M个bit设置为第一值；通过一个控制指令发送所述bit组至对应的检测器。

在一个实施例中，所述检测器包括数据发射站，所述数据发射站包括：

第二接收单元，用于获取所述数据处理器为其调度的M6个基本子频带的指示信息；N为系统可用频带包含的基本子频带的个数；

第二处理单元，用于对待传输的毛发密度进行长度为M6×K点的快速傅里叶反变换处理，采用的采样速率是M6×fs；

第二调制单元，用于将快速傅里叶反变换处理后的毛发密度调制到M6个基本子频带上；

第一发射单元，用于在所述M6个基本子频带上发射毛发密度；fs表示一个基本子频带对应的快速傅里叶反变换的采样速率；

其中所述第二接收单元，通过接收一控制指令，解析其中用于指示被调度的基本子频带的位图bitmap，得知被调度的M6个基本子频带；或者，通过接收一控制指令，获得用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据所述bit组中被设置为第一值的M6个bit得知所对应的M个基本子频带被调度。

在一个实施例中，所述数据处理器连接一显示装置，所述显示装置用于显示所述6个区域的毛发密度，所述毛发密度显示方法包括：

获取需要显示的毛发密度；

在显示区域内显示所述毛发密度的目标信息元素，所述显示区域的显示方式包括特效显示；所述特效显示包括以下至少一种：字体放大显示、字体加粗显示、特定字体颜色显示、特定背景颜色显示以及显示区域的放大或大小的显示；在非显示区域内选择所述特效显示；

根据预设速度控制所述非显示区域内的所述特效显示的切换。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例的整体框图；

图2为本发明实施例中毛发密度的传输流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种源生分层种植系统，包括密度检测器、数据处理器、短距通讯模块，其中：

密度检测器检测头部的毛发密度；

数据处理器通过短距通讯模块与密度检测器连接，且能实时接收密度检测器发送的毛发密度；数据处理器包括一数据库，数据库用于储存毛发密度；数据处理器依据毛发密度判定头部是否可分区；

若头部可分区，则数据处理器根据头部各区域的毛发密度将人体的头部各区域进行标记，标记包括高密度区标记、中密度区标记、低密度区标记中的任意一种标记；由种植器在中密度区和/或低密度区进行种植毛发；

若头部不可分区，由数据处理器依据毛发密度数据选择分层宽度，由种植器根据分层宽度进行逐层递增或递减的方式分层种植。

本实施例提供的一种源生分层种植系统包括密度检测器、数据处理器以及用于二者互相通信的短距通信模块，密度检测器可以检测头部毛发的密度，且将毛发密度通过短距通信模块发送至数据处理器，数据处理器包括一数据库，将接收到的毛发密度储存至数据库，数据处理器能根据密度检测器发送的毛发密度判定头部是否可分区，若头部可分区，根据毛发密度对头部区域进行标记，可以标记为高密度区标记、中密度区标记和低密度区标记，可以选择在中密度区和或低密度区使用种植器进行种植毛发；若头部不可分区，数据处理器可以根据毛发密度选择分层宽度，由种植器根据分层宽度进行逐层递增或递减的方式种植毛发。本实施例通过分区或分层种植毛发，能在头部密度不同的区域之间作过渡处理，使得头部各区域之间衔接自然，头部整体的毛发密度均衡。

在一个实施例中，密度检测器将头部划分为6个区域，分别检测6个区域的毛发密度，将6个区域的毛发密度发送至数据处理器，数据处理器计算6个区域的毛发密度的方差值，若有至少一个区域的毛发密度的方差值大于预设方差值，则数据处理器判定头部可分区；若6个区域的毛发密度的方差值均小于或等于预设方差值，则数据处理器判定头部不可分区。

在本实施实例中，所述密度检测器获取的毛发密度的原始数据可以表示为离散的N×M点阵数据，在本实例中被称为N×M密度矩阵D_N×M，在系统内存中的表现就是一个密度检测器物理光学信号经过离散量化后的毛发密度矩阵，每个毛发密度矩阵元素都是毛发密度数据，其形式类似于一张bitmap的灰度图对应的数据。头部区域的毛发密度越高，对应的密度矩阵数据的值越高。所述头部毛发密度矩阵的维度的长度可以自由调节，在实际实施过程中，使用的算法与毛发密度矩阵的大小无关，保证以后系统的可扩展性，有助于系统升级。密度监测仪将头部划分为6个区域，分别检测6个区域的毛发密度，如果6个区域的毛发密度大于预设方差值，那么头部可分。判断头部是否可分是本实施系统中的初步判断，进一步而言这是初级的判断，原因是没有对头部严格定义可分区域的边界。为了找出头部毛发密度分区区域及其边界，本实施实例采用两个步骤实现头部毛发分区区域的确定：

(a)头部毛发轮廓边界的确定。

(b)头部毛发密度数据的聚类及分区区域的确定。

首先详细给出步骤(a)的解决方法。在步骤(a)中，由于人的头部呈现出圆形形态，且大部分人头部从上往下俯视呈现出不规则形状，那么确定头部毛发轮廓边界就是一个比较重要的问题了。头部毛发轮廓边界检测方法的具体实施如下描述。首先，对要对头部毛发密度矩阵D进行过滤，移除噪音数据；假设头部毛发密度矩阵D，它是N行M列矩阵。头部毛发轮廓边界确定算法描述如下各步：

(1)给定N×M头部毛发密度矩阵D，密度矩阵的数据的行和列的坐标分别用x(横坐标值)与y(纵坐标值)表达，设置循环次数变量k与参数h的初始值分别为k＝1，h＝0.1(这些参数的值可以根据实际情况进行调整)。

(2)分别计算在x与y方向梯度函数G_x(x,y)与G_y(x,y)的值。

在坐标(x,y)处的x方向的梯度值计算如下：

在坐标(x,y)处的y方向的梯度值计算如下：

其中D是头部毛发密度矩阵，x与y分别表示矩阵的行坐标与列坐标值。

(3)根据公式

计算复合梯度值d。

(4)根据下面公式计算得到权重w：

其中σ表示序列

的标准差，

t用来记录N与M值的最大值的一半。

(5)定义过滤器函数f(x,y)：

其中

表示点(x,y)的权重w(x,y)加上它的周围4个点的权重的均值，点的权重w(x+i,y+j)由算法的(4)步得到，而这里在计算f(x,y)的时候实际是利用了坐标(x,y)本身及其周围的4个元素的w值。在实际操作中，对每个坐标(x,y)，f(x,y)的初始值是毛发密度矩阵D在坐标(x,y)处的值D(x,y)；随着算法的不断迭代f(x,y)的值可能会不断发生变化。

(6)对头部毛发密度矩阵D中的每一个数值都实施(2)-(5)步的运算，且每次循环k＝k+1，当k＝N×M的时候，循环结束。

(7)对头部毛发密度矩阵D中的每个元素都得到f(x,y)值后，设置阀值δ，取f(x,y)>δ时候的x及y值的结果作为边界元素的坐标值。这样就得到了最终的头部边界元素集合

假设边界元素最终得到P个，把相邻的边界元素相连，就构成了边界。

经过所述头部毛发轮廓边界确定算法对头部毛发轮廓边界的确定会得到一个整体区域，这个区域是一个不规则区域。下一步要完成的工作就是对这个不规则区域进行基于密度的数据聚类，确定6个毛发密度分区区域。下面对所述头部毛发密度数据聚类方法，也就是步骤(b)进行详细的描述。在步骤(b)中，头部毛发密度聚类方法是一种基于密度聚类的方法。根据步骤(a)确定了头部毛发轮廓边界后，处于边界内的数据点是可聚类数据点，并且直接抛弃处于边界外的数据点。在进行头部毛发密度点聚类的时候，必须对处于头部毛发轮廓边界内的点的密度值进行过滤，简单而言就是保留D(x,y)>θ的数据，如果不满足D(x,y)>θ这个条件，那么设置D(x,y)＝0。条件中的θ是可以提前指定的参数。头部毛发密度矩阵在坐标(x,y)的矩阵是二维的，所以先给出二维高斯密度内核函数K(x,y)

其中x，y分别是所述头部毛发密度矩阵D的行坐标与列坐标，实际坐标(x,y)处于所述头部毛发轮廓边界内。对处于头部毛发轮廓边界内每一个头部毛发密度数据D(x,y)计算其估计的概率值：

此公式中的N表示取D(x,y)周围数据的点的个数，在实际处理过程中可以选择不同的值；h是平滑参数，h>0，例如选N＝5,h＝1.2。定义p(x,y)的分别在x上以及在y上的梯度函数

以上梯度函数G_p(x,y)(x)与G_p(x,y)(y)的h定义与前面所述p(x,y)的定义是一样的，是平滑参数。利用以上p(x,y)的梯度函数更新x及y的值

其中，l是迭代的步骤，δ是一个可以指定某个值的参数，例如指定δ＝0.01。迭代过程一直持续，直到‖x^l+1-x^l‖<ε，ε＝0.00001，ε的值也可以选取不同的数值，它表示迭代的容忍度。最终经过迭代会收敛到某个最终的x’与y’的值。

经过以上迭代计算对头部毛发密度矩阵D的每个元素得到收敛得到的坐标(x′,y′)，都可以得到其对应的密度概率值p(x′,y′)，抛弃掉部分满足p(x′,y′)<ε的数据点，ε是根据已有数据指定的某个值。因为本系统需要6个头部毛发分区区域，这6个头部毛发分区区域分别是R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，与R₆。对估计的概率序列{p(x′,y′)}从大到小排序，得到最大的6个坐标点(x₁,y₁)，(x₂,y₂)，(x₃,y₃)，(x₄,y₄)，(x₅,y₅)与(x₆,y₆)。然后对其他在矩阵D坐标表达范围内的其坐标处的密度值满足条件D(x,y)>θ的坐标计算到这6个点的距离，条件中的θ是可以提前指定的参数。具体而言使用的是欧式距离公式与以上最大密度的6个点计算欧式距离d_i：

划分数据点D(x,y)到头部毛发分区区域R_i的方法是看到那个点的距离最小：

由以上方法可得到6个头部毛发分区的所有的密度数据点。对所有处于某一头部毛发区域的密度数据点计算其平均密度值，例如头部毛发分区区域R_i的平均密度是A_i，

其中D(x,y)∈R_i，|R_i|表示处于头部毛发分区区域R_i的数据点D(x,y)的个数，D是所述头部毛发密度矩阵。同时，也要计算每个头部毛发区域的方差，如果每个区域的方差水平低于预设的值，那么认为这个分区是不合理的；如果每个分区区域的方差水平高于预设的值，则把所述头部分区区域的毛发密度平均值作为植发的密度水平依据。以上所述算法过程是有效的，根据这个头部毛发密度平均值选择不同的头部分区区域的植发密度，从而保证头部区域植发的平滑性与合理性。头部毛发分区区域的密度方差计算方法为：

其中D(x_j,y_j)是在分区R_i的第j个点的密度矩阵值，|R_i|表示分区i的元素的个数，A_i是所述的分区区域R_i的密度平均值。

在本实施例中密度检测器能将头部划分为6个区域，并能获取6个区域内的毛发密度，数据处理器能接收并处理密度检测器发送的毛发密度，处理过程包括计算6个区域的毛发密度的方差值，为毛发密度的偏差幅度提供数字依据。只要测得的6个区域的毛发密度的方差值中有一个区域的毛发密度大于预设方差值，那么数据处理器判定头部可分区；若测得的6个区域的毛发密度的方差值均小于或等于预设方差值，则数据处理器判定头部不可分区。本技术方案通过数据处理器对头部各区域的毛发密度进行数据处理，若大于预设方差，则说明头部该区域的毛发密度偏离头部整体的毛发密度的程度较大，则头部可分区，根据分区进行种植毛发，可以使得头部整体的毛发密度达到同一水平；若小于或等于预设方差，说明头部该区域的毛发密度和头部整体的毛发密度基本处于同一水平，则头部不可分区，根据数据处理器选择的分层宽度进行逐层递增或递减的方式种植毛发。

在一个实施例中，选择分层宽度的方法：

步骤a.数据处理器对获取的毛发密度数据作预处理；

步骤b.基于预处理后的毛发密度数据，通过对毛发密度数据作多函数拟合处理，得出不同毛发密度数据所表现的函数特征值；

步骤c.依据特征值在特征值库中的对应识别，得出对应的分层宽度。

在本实施例中，数据处理器依据获取的毛发密度作函数拟合，进而得出不同毛发密度所表现的函数特征值，将特征值与特征值库中分层宽度进行匹配，最后得出对应的分层宽度。本技术方案通过获取的毛发密度选择分层宽度，使得种植毛发的分层宽度与头部毛发的实际情况相适应，使头部整体的毛发密度更加均衡，衔接更加自然。下面对具体函数拟合方法做详细介绍。分层植发方法依然需要用到头部毛发密度矩阵D，然而不能进行有效分区，那么可先对头部毛发密度矩阵D进行离散傅立叶变换得到频域的特征值

给出M个点的离散傅立叶变换矩阵W，W是M×M矩阵

在矩阵W中，M表示点的个数，ω＝e^-2πi/M，ω中的i为单位虚根，满足i²＝-1。给定N×M头部毛发密度矩阵D，那么离散傅立叶变换结果是X＝DW。用离散傅立叶变换矩阵进行数据的离散傅立叶变换，可明显提高效率，因为这个矩阵可以提前计算好并放于硬件存储器上，避免传统意义上的动态积分计算。然后对X矩阵进行SVD(Singular ValueDecomposition)分解，得到X＝UΣV^T，其中X是N×M矩阵，U是N×N正交矩阵，Σ是N×M对角矩阵，Σ对角元素diag(Σ)是头部毛发分区密度矩阵D的特征值，V是m×m正交矩阵。让Σ的最右下侧部分值设置为0，假设Σ保留矩阵最左上部分最大的j个数值得到矩阵Σ’，那么会得到一个新的矩阵X₂＝UΣ’V^T，令X₂y＝0，y是长度为m的向量，求解线性方程组X₂y＝0中的y向量就是植发分层密度特征向量。在分层操作的时候可能需要多层，也就是说对j的选择有多种情况，例如选择三种j的取值，j＝3，j＝4，j＝5，那么会得到三个层次的植发分层密度特征向量。在所述系统中预先设置好分层植发操作的分层密度特征向量，选择不同的j得到的分层密度特征向量与预设的特征向量的距离的大小来判断用哪种分层密度植发，即选择与预设的特征向量距离最短的分层密度作为某一层的植发的密度选择结果。

所述源生分层种植系统中使用以上头部毛发分区方法及头部毛发种植分层方法的收益有以下几点：

(一)对头部毛发分区采用动态头部轮廓边界探测算法，这样可动态识别不规则头部毛发轮廓边界，便于以后于头部毛发分区的操作。

(二)头部毛发分区是按照毛发密度矩阵动态聚类得到的。所述源生分层种植系统预设的分区数量是6个，但实际上可以设置任意大小的分区数量，取决于物理光学密度检测器件的个数。这种动态算法是一种基于密度的聚类方法，具有效率高及准确度高的特点。

(三)对于头部毛发不可分区的情况下，所述源生分层种植系统也给出分层种植毛发的方法，主要是根据密度特征向量确定所需要种植毛发的密度，从而保证种植的毛发具有区域光滑性和美观性。

在一个实施例中，密度检测器包括一壳体和多个检测器，

壳体包括若干个可拆卸连接的多边形移动片,多边形移动片与头皮接触的一面固定粘接一层可移无痕胶；多边形移动片材质为柔性材质；多边形移动片为能无缝拼接的正多边形，且每个边角倒圆；

检测器，分别设于6个区域内，包括自然光发射器，用于产生自然光；起偏器，用于从自然光中获取偏振光束；光学元件，用于将偏振光束聚焦在头部表面的毛发处，光学元件包括透射光栅；以及偏振光传感器，用于检测与毛发或头部表面相互作用并且具有预定线性偏振的光；

起偏器和/或光学元件的设置能使偏振光束在毛发处或头部表面同时具有若干个空间上分离的焦点，其中不同的焦点被设置成与相同的毛发重合，且若干个焦点处具有不同朝向的偏振光束；若干个焦点处于相对于偏振光束的横向方向上的空间；

偏振光传感器包括圆形的透光基板和嵌设于透光基板内且同心设置的若干个螺旋铁环，每个螺旋铁环包括若干个绕成环形的金属片；每个金属片包括第一边、第二边、第三边和第四边，第四边和第二边分别位于对应螺旋铁环的内外边界上，第一边和第三边分别位于两条以螺旋铁环圆心为起点的等速螺线上；每个螺旋铁环的径向长度小于待测偏振光束的波长，相邻两个螺旋铁环的间距小于亚波长；在同一螺旋铁环内，相邻两个金属片之间的最大距离小于待测偏振光束的波长；在每层螺旋铁环内，各金属片绕对应螺旋铁环的中心分别旋转弧度θ1,θ2,θ3,…θn后重合，且各螺旋铁环旋转弧度的数值可以将2π整除，并满足各环内部金属片之间的距离在亚波长范围内，以增强各螺旋铁环内金属片之间的局域场耦合；处于最外层的螺旋铁环的外周半径小于待测偏振光束的20个波长；在第一边和第三边上，等速螺线的起始半径与末端半径的半径差小于待测光束的10个波长；末端半径对应的末端相位处于(0,6π)范围内；

透光基板包括基座和设于基座上的介质，螺旋铁环设于基座与介质之间，基座上设有一层金属薄膜，在金属薄膜上旋涂光刻胶，在光刻胶干燥后通过光束或电子束曝光，使螺旋铁环图形转移到光刻胶上，利用聚焦离子铣的方法将光刻胶上的螺旋铁环图形转移至金属薄膜上，得到螺旋铁环；在螺旋铁环上设有一层介质保护层；在基座与金属薄膜之间镀设过渡层，过渡层为氧化铋薄膜或钛膜。

本实施例中的密度检测器包括壳体和置于壳体上的多个检测器，壳体包括多个多边形移动片，且多边形移动片与头部接触的一面固定粘接有一层可移无痕胶，可移无痕胶能使得多边形移动片较为牢固地固定在头皮上，防止密度检测器在检测毛发密度的过程中壳体移动，进而影响数据处理器接收的毛发密度，导致判定是否分区出现错误，所以壳体不仅承载检测器，而且能使检测器相对于头部固定；各检测器均包括自然光发射器、起偏器、光学元件和偏振光传感器，自然光发射器能发出自然光；起偏器可以从自然光中获取偏振光；光学元件将起偏器获取的偏振光聚焦在头部表面的毛发处；偏振光传感器能检测与毛发相互作用且具有预定线性偏振的光。偏振光传感器包括圆形的透光基板和嵌设于透光基板内且同心设置的若干个螺旋铁环，每个螺旋铁环包括若干个绕成环形的金属片；透光基板包括基座和设于基座上的介质，螺旋铁环设于基座与介质之间，在螺旋铁环上设有一层介质保护层；在基座与金属薄膜之间镀设过渡层。螺旋铁环的利用，实现了左、右旋光透过率的大消光比；只需利用一次光束或电子束曝光以及聚焦离子束刻蚀或反应刻蚀工艺便可实现亚波长尺度的螺旋铁环结构。

在一个实施例中，起偏器包括准直透镜、偏振片和两个相位延迟器，偏振片用于对来自自然光发射器的自然光进行起偏；两个相位延迟器用于产生不同的相位延迟，将来自偏振片的光束调制为预定偏振态的完全偏振光；

相位延迟器包括第一基板和第二基板；在第一基板内侧设有相互平行且间隔排列的透光条，透光条由正性透明光阻材料制成；在第一基板和第二基板上均形成有沿第一方向配向的配向层，第一方向平行于第一基板；第一基板和第二基板之间填充有液晶材料；

所述第一基板与第二基板间的距离为l₁；所述透光条的厚度为g；l₁和g满足如下关系：

其中，λ为透过所述相位延迟器的光的波长，△n为所述液晶材料的双折射率，k₁为正整数，k_g为小于等于k₁的正奇数；所述λ＝550nm；所述△n＝0.12，k₁＝1，k_g＝1，l₁＝3.4μm，g＝2.3μm。

本实施例中的相位延迟器中，在第一基板上设有透光条，在设有透光条和没有透光条的位置处液晶层的厚度不同，且两基板上分别设有沿第一方向配向的配向层，故线偏振光射入相位延迟器时，在不同位置会被转变为旋转方向不同的圆偏振光或椭圆偏振光，从而可实现三维显示效果；由于本发明的相位延迟器只由基板、透光条、液晶层组成，故其不需要通电，能耗低，且结构简单，成本低；由于其产生的是圆偏振光，故观看角度灵活；由于不同位置的液晶层厚度不同，因此其可直接将偏振方向相同的线偏振光转变为左旋和右旋的圆偏振光，而不必先产生偏振方向不同的线偏振光，故其滤光次数少，亮度损失小；本发明的相位延迟器中，l和g符合上述关系，故当偏振方向与第一方向呈45度角的线偏振光射入相位延迟器时，会被正好分别转变为左旋和右旋的圆偏振光，从而可实现最好的三维显示效果。

在一个实施例中，6个检测器通过短距通信模块同时向一个数据处理器传输毛发密度的方法包括：

数据处理器将可用频带划分为N个基本子频带，为6个检测器调度各自独占的M6个基本子频带；

6个检测器分别对各自待传输的毛发密度进行快速傅里叶反变换处理，第6个检测器对毛发密度进行长度为M6×K点的快速傅里叶反变换处理，采用的采样速率是M6×fs；

6个检测器分别对快速傅里叶反变换处理后的毛发密度进行调制，其中第6个检测器将毛发密度调制到M6个基本子频带上；

6个检测器分别在各自独占的M6个基本子频带上发射毛发密度；

数据处理器在N个基本子频带的范围内同时接收6个检测器发送来的毛发密度，进行N×K点的快速傅立叶变换处理，采用的采样速率是N×fs；fs表示一个基本子频带对应的快速傅里叶反变换/快速傅立叶变换的采样速率；

其中，数据处理器生成一个控制指令，其中包括用于指示被调度的6个基本子频带的位图bitmap；发送控制指令；

各检测器通过接收控制指令，解析其中用于指示被调度的基本子频带的位图bitmap，得知被调度的M6个基本子频带；

数据处理器为每个检测器设置用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据基本子频带调度的结果，将被调度的M6个基本子频带所对应的M个bit设置为第一值；通过一个控制指令发送bit组至对应的检测器；

检测器接收控制指令，获得用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据bit组中被设置为第一值的M6个bit得知所对应的M个基本子频带被调度；

第6个检测器将数据调制到M6个基本子频带上，在各基本子频带上独立传输；或将数据调制到M6个基本子频带组合的频带上，在组合的频带上传输；M6个基本子频带是连续的基本子频带。

在一个实施例中，数据处理器包括数据接收站，数据接收站包括：

第一调度单元，用于将可用频带划分为N个基本子频带，为6个检测器调度各自独占的M6个基本子频带；

第一接收单元，用于在N个基本子频带的范围内同时接收6个检测器发送来的毛发密度；

第一处理单元，用于对接收到的毛发密度进行N×K点的快速傅立叶变换处理，采用的采样速率是N×fs，得到各检测器发送来的毛发密度；fs表示一个基本子频带对应的快速傅立叶变换的采样速率；

其中，调度模块，用于生成一个控制指令，其中包括用于指示被调度的6个基本子频带的位图bitmap，并发送控制指令；或者为每个检测器设置用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据基本子频带调度的结果，将被调度的M6个基本子频带所对应的M个bit设置为第一值；通过一个控制指令发送bit组至对应的检测器。

在一个实施例中，检测器包括数据发射站，数据发射站包括：

第二接收单元，用于获取数据处理器为其调度的M6个基本子频带的指示信息；N为系统可用频带包含的基本子频带的个数；

第二处理单元，用于对待传输的毛发密度进行长度为M6×K点的快速傅里叶反变换处理，采用的采样速率是M6×fs；

第二调制单元，用于将快速傅里叶反变换处理后的毛发密度调制到M6个基本子频带上；

第一发射单元，用于在M6个基本子频带上发射毛发密度；fs表示一个基本子频带对应的快速傅里叶反变换的采样速率；

其中第二接收单元，通过接收一控制指令，解析其中用于指示被调度的基本子频带的位图bitmap，得知被调度的M6个基本子频带；或者，通过接收一控制指令，获得用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据bit组中被设置为第一值的M6个bit得知所对应的M个基本子频带被调度。

在本实施例中允许毛发密度传输过程中的检测器与数据处理器有不同的带宽配置，检测器可采用较低的置降低硬件实现成本，数据处理器则可采用较高的配置来提高效率，且可实现多个检测器同时与数据处理器进行通信。另外，在子频带的边缘增加了保护频带即虚载波，可以避免子频带间干扰，各个子频带可独立做成型滤波，而数据处理器只需做整个频带上的匹配滤波，无需多个基带接收机针对不同的子频带做匹配滤波；降低时间同步的要求数据处理器采样速率是基本子频带样本采样速率的N倍，保证基本子频带上只需N1点的快速傅里叶反变换/快速傅立叶变换模块，数据处理器用N2＝N*N1点的快速傅里叶反变换/快速傅立叶变换模块，而不需要多个行的N1点快速傅里叶反变换/快速傅立叶变换模块来解调各个子频带的信息。这样既可提高频谱利用率、系统吞吐率，可实现多个检测器同时与数据处理器进行通信，且不必增加系统及用户端的成本。

在一个实施例中，数据处理器连接一显示装置，显示装置用于显示6个区域的毛发密度，毛发密度显示方法包括：

获取需要显示的毛发密度；

在显示区域内显示毛发密度的目标信息元素，显示区域的显示方式包括特效显示；特效显示包括以下至少一种：字体放大显示、字体加粗显示、特定字体颜色显示、特定背景颜色显示以及显示区域的放大或大小的显示；在非显示区域内选择特效显示；

根据预设速度控制非显示区域内的特效显示的切换。

本实施例中显示装置与数据处理器连接，该显示装置包括显示区域和非显示区域，显示区域用于显示6各区域的毛发密度，在非显示区域可以选择特效显示，特效显示包括字体大小、字体加粗、特定字体以及背景颜色，特效显示能适应不同用户习惯，显示方式多样化。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种源生分层种植系统，其特征在于，包括密度检测器、数据处理器、短距通讯模块，其中：

所述密度检测器检测头部的毛发密度；

所述数据处理器通过所述短距通讯模块与所述密度检测器连接，且能实时接收所述密度检测器发送的毛发密度；所述数据处理器包括一数据库，所述数据库用于储存所述毛发密度；所述数据处理器依据所述毛发密度判定所述头部是否可分区；

若所述头部可分区，则所述数据处理器根据所述头部各区域的毛发密度将人体的头部各区域进行标记，标记包括高密度区标记、中密度区标记、低密度区标记中的任意一种标记；由种植器在所述中密度区和/或低密度区进行种植毛发；

若所述头部不可分区，由所述数据处理器依据所述毛发密度数据选择分层宽度，由种植器根据所述分层宽度进行逐层递增或递减的方式分层种植；

所述密度检测器将头部划分为6个区域，分别检测所述6个区域的毛发密度，将所述6个区域的毛发密度发送至所述数据处理器，所述数据处理器计算所述6个区域的毛发密度的方差值，若有至少一个区域的毛发密度的方差值大于预设方差值，则所述数据处理器判定所述头部可分区；若所述6个区域的毛发密度的方差值均小于或等于预设方差值，则所述数据处理器判定所述头部不可分区；

所述密度检测器包括一壳体和多个子检测器，

所述壳体包括若干个可拆卸连接的多边形移动片，所述多边形移动片与头皮接触的一面固定粘接一层可移无痕胶；所述多边形移动片材质为柔性材质；所述多边形移动片为能无缝拼接的正多边形，且每个边角倒圆；

所述多个子检测器，分别设于所述6个区域内，包括自然光发射器，用于产生自然光；起偏器，用于从所述自然光中获取偏振光束；光学元件，用于将所述偏振光束聚焦在头部表面的毛发处，所述光学元件包括透射光栅；以及偏振光传感器，用于检测与毛发或头部表面相互作用并且具有预定线性偏振的光；

所述起偏器和/或所述光学元件的设置能使所述偏振光束在毛发处或头部表面同时具有若干个空间上分离的焦点，其中不同的焦点被设置成与相同的毛发重合，且所述若干个空间上分离的焦点处具有不同朝向的偏振光束；所述若干个空间上分离的焦点处于相对于所述偏振光束的横向方向上的空间；

所述偏振光传感器包括圆形的透光基板和嵌设于所述透光基板内且同心设置的若干个螺旋铁环，每个所述螺旋铁环包括若干个绕成环形的金属片；每个所述金属片包括第一边、第二边、第三边和第四边，所述第四边和第二边分别位于对应所述螺旋铁环的内外边界上，所述第一边和第三边分别位于两条以所述螺旋铁环圆心为起点的等速螺线上；每个所述螺旋铁环的径向长度小于待测偏振光束的波长，相邻两个所述螺旋铁环的间距小于亚波长；在同一螺旋铁环内，相邻两个金属片之间的最大距离小于待测偏振光束的波长；在每层所述螺旋铁环内，各所述金属片绕对应螺旋铁环的中心分别旋转弧度θ1,θ2,θ3,…θn后重合，且各所述螺旋铁环旋转弧度的数值可以将2π整除，并满足各环内部金属片之间的距离在亚波长范围内，以增强各所述螺旋铁环内金属片之间的局域场耦合；处于最外层的螺旋铁环的外周半径小于待测偏振光束的20个波长；在第一边和第三边上，所述等速螺线的起始半径与末端半径的半径差小于待测光束的10个波长；所述末端半径对应的末端相位处于(0,6π)范围内；

所述透光基板包括基座和设于基座上的介质，所述螺旋铁环设于基座与介质之间，所述基座上设有一层金属薄膜，在所述金属薄膜上旋涂光刻胶，在所述光刻胶干燥后通过光束或电子束曝光，使所述螺旋铁环图形转移到所述光刻胶上，利用聚焦离子铣的方法将所述光刻胶上的所述螺旋铁环图形转移至所述金属薄膜上，得到所述螺旋铁环；在所述螺旋铁环上设有一层介质保护层；在基座与所述金属薄膜之间镀设过渡层，所述过渡层为氧化铋薄膜或钛膜。

2.根据权利要求1所述的一种源生分层种植系统，其特征在于，

所述选择分层宽度的方法，包括：

步骤a.所述数据处理器对获取的毛发密度数据作预处理;

步骤b.基于预处理后的毛发密度数据，通过对所述毛发密度数据作多函数拟合处理，得出不同毛发密度数据所表现的函数特征值；

步骤c.依据特征值在特征值库中的对应识别，得出对应的分层宽度。

3.根据权利要求1所述的一种源生分层种植系统，其特征在于，

所述起偏器包括准直透镜、偏振片和两个相位延迟器，所述偏振片用于对来自所述自然光发射器的自然光进行起偏；所述两个相位延迟器用于产生不同的相位延迟，将来自所述偏振片的光束调制为预定偏振态的完全偏振光；

所述相位延迟器包括第一基板和第二基板；在所述第一基板内侧设有相互平行且间隔排列的透光条，所述透光条由正性透明光阻材料制成；在所述第一基板和第二基板上均形成有沿第一方向配向的配向层，所述第一方向平行于第一基板；所述第一基板和所述第二基板之间填充有液晶材料；

所述第一基板与第二基板间的距离为l₁；所述透光条的厚度为g；l₁和g满足如下关系：

，

，其中，λ为透过所述相位延迟器的光的波长，△n为所述液晶材料的双折射率，k₁为正整数，k_g为小于等于k₁的正奇数；所述λ=550nm；所述△n=0.12，k₁=1，k_g=1，l₁=3.4μm，g=2.3μm。

4.根据权利要求1所述的一种源生分层种植系统，其特征在于，

6个所述子检测器通过所述短距通信模块同时向一个所述数据处理器传输毛发密度的方法包括：

所述数据处理器将可用频带划分为N个基本子频带，为6个所述子检测器调度各自独占的M6个基本子频带；

6个所述子检测器分别对各自待传输的毛发密度进行快速傅里叶反变换处理，第6个所述子检测器对所述毛发密度进行长度为M6×K点的快速傅里叶反变换处理，采用的采样速率是M6×fs；

6个所述子检测器分别对快速傅里叶反变换处理后的毛发密度进行调制，其中第6个所述子检测器将毛发密度调制到M6个基本子频带上；

6个所述子检测器分别在各自独占的M6个基本子频带上发射毛发密度；

所述数据处理器在N个基本子频带的范围内同时接收6个所述子检测器发送来的毛发密度，进行N×K点的快速傅立叶变换处理，采用的采样速率是N×fs；fs表示一个基本子频带对应的快速傅里叶反变换/快速傅立叶变换的采样速率；

其中，所述数据处理器生成一个控制指令，其中包括用于指示被调度的6个基本子频带的位图bitmap；发送所述控制指令；

各所述子检测器通过接收所述控制指令，解析其中用于指示被调度的基本子频带的位图bitmap，得知被调度的M6个基本子频带；

所述数据处理器为每个检测器设置用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据基本子频带调度的结果，将被调度的M6个基本子频带所对应的M个bit设置为第一值；通过一个控制指令发送所述bit组至对应的子检测器；

所述子检测器接收控制指令，获得用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据所述bit组中被设置为第一值的M6个bit得知所对应的M个基本子频带被调度；

所述第6个子检测器将数据调制到所述M6个基本子频带上，在各基本子频带上独立传输；或将数据调制到所述M6个基本子频带组合的频带上，在所述组合的频带上传输；所述M6个基本子频带是连续的基本子频带。

5.根据权利要求4所述的一种源生分层种植系统，其特征在于，

所述数据处理器包括数据接收站，所述数据接收站包括：

第一调度单元，用于将可用频带划分为N个基本子频带，为6个子检测器调度各自独占的M6个基本子频带；

第一接收单元，用于在N个基本子频带的范围内同时接收6个子检测器发送来的毛发密度；

第一处理单元，用于对接收到的毛发密度进行N×K点的快速傅立叶变换处理，采用的采样速率是N×fs，得到各检测器发送来的毛发密度；fs表示一个基本子频带对应的快速傅立叶变换的采样速率；

其中，所述调度模块，用于生成一个控制指令，其中包括用于指示被调度的6个基本子频带的位图bitmap，并发送所述控制指令；或者为每个子检测器设置用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据基本子频带调度的结果，将被调度的M6个基本子频带所对应的M个bit设置为第一值；通过一个控制指令发送所述bit组至对应的子检测器。

6.根据权利要求4所述的一种源生分层种植系统，其特征在于，

所述子检测器包括数据发射站，所述数据发射站包括：

第二接收单元，用于获取所述数据处理器为其调度的M6个基本子频带的指示信息；N为系统可用频带包含的基本子频带的个数；

第二处理单元，用于对待传输的毛发密度进行长度为M6×K点的快速傅里叶反变换处理，采用的采样速率是M6×fs；

第二调制单元，用于将快速傅里叶反变换处理后的毛发密度调制到M6个基本子频带上；

第一发射单元，用于在所述M6个基本子频带上发射毛发密度；fs表示一个基本子频带对应的快速傅里叶反变换的采样速率；

其中所述第二接收单元，通过接收一控制指令，解析其中用于指示被调度的基本子频带的位图bitmap，得知被调度的M6个基本子频带；或者，通过接收一控制指令，获得用于指示基本子频带调度的bit组，其中的每个bit分别对应一个基本子频带；根据所述bit组中被设置为第一值的M6个bit得知所对应的M个基本子频带被调度。

7.根据权利要求4所述的一种源生分层种植系统，其特征在于，

所述数据处理器连接一显示装置，所述显示装置用于显示所述6个区域的毛发密度，所述毛发密度显示方法包括：

获取需要显示的毛发密度；

在显示区域内显示所述毛发密度的目标信息元素，所述显示区域的显示方式包括特效显示；所述特效显示包括以下至少一种：字体放大显示、字体加粗显示、特定字体颜色显示、特定背景颜色显示以及显示区域的放大或大小的显示；在非显示区域内选择所述特效显示；

根据预设速度控制所述非显示区域内的所述特效显示的切换。

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