開發瘀傷溯源之單照式光譜影像及分析系統

根據衛生福利部的資料，2019-2021年間每年的兒虐通報案數都在四萬件上下，雖然第一線人員在進行處理時都能在受害者身上發現瘀傷，但由於缺乏方便且客觀的檢測技術，往往無法取得虐待和家暴的事證，使第一線的防禦能力降低。為能提供醫療或鑑定人員快速即時的蒐證及分析，本研究將建構一套單照式瘀傷超光譜影像及分析系統，相較於傳統的光譜影像系統須紀錄相對完整的光譜資訊(包含數十到上百個光譜維度)，本系統將透過主成分分析法找出瘀傷皮膚漫反射光譜中的特徵光譜(只包含2-3個主成分)，透過濾鏡及相機成像的設計，可在一次的取像中取得患部範圍不同主成分所對應的含量分布，而取得主成分的含量資訊後，即可分析獲得患部區域的色素組成分布，快速推估該瘀傷的形成時間。為了要能合理降低光譜維度、獲得正確的色素分子組成、並做出瘀傷形成時間的分析，在系統開發過程中須由主成分分析法(PCA)找出瘀傷的主成分光譜，以機器學習演算法建立主成分光譜含量與瘀傷進程間的時間變化模型；再透過蒙地卡羅(MC)演算法擬合及光聲影像系統進行定量及驗證，找出特徵光譜對應的色素分子組成，進一步修正時間模型；最後以主成分光譜設計濾鏡、開發主成分光譜含量影像的重建演算法、並透過鏡頭的設計來開發適用於瘀傷檢測的單照式光譜影像系統。系統開發完成後可提供一項客觀的輔助鑑定方式，希望能藉此增加對家暴、兒虐或死因評判的能力，提升國家在此類刑事案件上的防治力。此外，以主成分光譜為基礎的單照式系統亦提供一套新型的光譜影像技術，未來可進一步應用於其他的領域中，如農業科技、環境檢測、生醫研究、食品科學等，提供架構更簡單且更即時的檢測工具。