引言：已经有很多人尝试通过使用颜色判别标准科学地表征不同人种的皮肤类型，其中大多数方法都是基于肉眼观察对皮肤颜色的评价。常用的评价方法是哈佛大学的皮肤病学家ThomasB. Fitzpatrick在1975年提出的基于数值分类图表的Fitzpatrick标度。该方法将皮肤类型划分为6个类别。对于保健和护肤品行业，该方法也被认可用作划分人类皮肤对可见光响应的皮肤人类皮肤的可见光反射光谱：CIEL*a*b*颜色分析在不同人种皮肤表征中的应用病学研究工具之一。Fitzpatrick标度是更早期的Von Luschan色度的现代化，后者使用36块不透明的玻璃片表征皮肤的颜色。图1所示为Von Luschan玻璃片描述的人类皮肤的颜色范围。Fitzpatrick标度将这些颜色划分为6种皮肤类型：白化、白色、淡棕色、地中海棕色、深棕色、黑色。直观比较实验对象的皮肤与标准玻璃片的颜色，找出接近的匹配。这种视觉检查和比较的方法现在看来是存在误差的，因为其结论受主观因素影响是易变的，在很多实例中不同研究者对同一实验对象的测试结果是不同的
视觉检查结果的差异主要是因为人眼对颜色敏感度的变化和环境照明条件的不同。目前视觉方法已经逐渐被反射分光光度法所取代，因为后者不会受制于人体和环境的变动。
配备有积分球的分光光度计可以精确测量人体皮肤的反射光谱，还可以配置颜色分析的数学方法，使肤色评价成为一种严密、可重复、准确的技术。颜色分析的数学方法使用样品的百分比反射率光谱、给定照明光源的光谱响应曲线以及三种人眼可见颜料的光谱灵敏度，得到反映样品视觉颜色的量化标准。也就是说，现代光谱颜色分析方法可以计算出颜色的数值，对应于人眼在特定照明条件下看到的颜色。
反射光谱测量的数据与样品的化学成分直接相关。人类皮肤分为三个亚层：角质层（起保护作用的一层死细胞）、表皮层和真皮层。反射光谱可以穿透上述三个皮肤亚层，包含其化学成分信息。表皮层仅由细胞构成，其底部有内含黑色素的黑素细胞。表皮层的主要化学成分是蛋白质（色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸）、DNA、黑色素和尿刊酸。真皮层除了含有细胞之外，还包含神经和毛细血管。真皮层的化学成分还包括氧合血红蛋白、还原血红蛋白和胆红素
本研究将通过颜色分析方法评价Von Luschan颜色图表玻璃片和不同人种皮肤的反射光谱。尽管光谱颜色分析方法比直观检查更加可靠，但是对于理解人类皮肤着色的化学机理该方法仍有一些不足。颜色分析方法虽然可以很好地测量肉眼看到的颜色，但是仅限于定性评价样品可见光的颜色性质。
实验样品反射光谱的测量使用装有150 mmSpectralon积分球的LambdaX50紫外-可见-近红外光谱仪。使镜面反射口保持原位，以便获得全反射光谱。将实验对象的前臂内侧放置于积分球的漫反射口，采集皮肤样品的光谱。Von Luschan玻璃片的光谱也使用漫反射口进行测量。图3所示为150 mm积分球处于全反射模式时的样品光路。镜面反射光和漫反射光都被收集。为了全面研究不同类型的人类皮肤，本研究中测量了从轻度白化到美国黑人等多个人种的实验对象。
样品光谱的显示和处理使用PerkinElmer的UV WinLabTMV6谱图分析软件。样品的颜色分析使用PerkinElmer的颜色分析软件，按照国际照明委员会CIE 1976 L*a*b*规程使用400~700 nm的标准波长范围。该分析方法使用CIE1964 10。标准观察者以及标准光源C（代表了对应色温为6774K的平均日光照明）。本研究在颜色分析过程中选择了CIE L*a*b*颜色空间。L*a*b*颜色空间将色度分量和亮度分量进行分离，使得对样品的色度和亮度分别进行研究成为可能。
图4形象地说明了一个典型的L*a*b*颜色图中L*分量和a*b*分量的分离。在这个三维空间中，x轴代表绿色/红色（a*），y轴代表蓝色/黄色（b*），z轴代表暗度/亮度（L*）。色度和亮度的分离对于肤色分析是非常重要的。人类肤色的亮度主要决定于表皮层底部的黑色素含量，而皮肤色度的主导因素是真皮层的血红蛋白和胆红素。既然我们可以对颜色进行量化地测量，也就可以将人类皮肤与Von Luschan玻璃片进行比较。关键问题在于：Fitzpatrick标度中使用的玻璃片与人类皮肤的颜色接近程度如何时才算是匹配？由于使皮肤和玻璃片产生颜色的化学成分差异很大，这是一个需要考虑的问题。
结果在人类皮肤光谱中，可见光的波长能够穿过相对透明的表皮层，与富含血管的真皮层中复杂多样的化学成分发生相互作用。图5所示为剥离的猪皮表皮层的百分比透射光谱。对于可见光的波长来说，表皮层是相对透明的，仅因为散射过程而减弱到达真皮层的可见光（400 nm以上区域）。400 nm以下的紫外光被尿刊酸、DNA的核酸环和蛋白质的芳香氨基酸等细胞成分所吸收。表皮层的广泛吸收表现为280 nm附近的吸收峰。
