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舌诊的图像信息采集方法研究进展

来源:本站
摘要:自古以来,舌诊信息都是通过人眼在自然光线下对舌体的观察所得,既受到医生个人经验和环境因素的影响,又没有具体的量化指标和分类标准,这使中医的传承和发展受到了严重的限制。近年来,随着计算机技术的高速发展,现代科学技术已逐步渗透到中医舌诊客观化的研究当中,基于图像处理的中医舌诊客观化研究有了突飞猛进的发......

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   舌诊是中医望诊的重要组成部分,是中医辨证论治的依据之一。自古以来,舌诊信息都是通过人眼在自然光线下对舌体的观察所得,既受到医生个人经验和环境因素的影响,又没有具体的量化指标和分类标准,这使中医的传承和发展受到了严重的限制。为了顺应中医现代化的要求,20世纪80年代起,众多研究者开始致力于中医舌诊客观化的研究。近年来,随着计算机技术的高速发展,现代科学技术已逐步渗透到中医舌诊客观化的研究当中,基于图像处理的中医舌诊客观化研究有了突飞猛进的发展,占据了舌诊客观化研究的首要位置。基于图像处理的舌诊客观化研究的关键点在于舌诊图像信息的精确采集,而舌诊图像信息的采集往往受到光源环境、CCD设备和色彩校正方法等因素的影响。为了探讨目前舌诊图像信息采集方法的研究现状,以期进一步促进舌诊客观化的研究进展,本文围绕舌诊图像采集的三个关键环节——光源、CCD设备和色彩校正方法展开综述。

1  光源

    不同光源由于其色温、照度、显色指数、光谱分布等的不同,对被照物体颜色的呈现效果也不同。舌诊图像信息的采集要求有较高的准确性和稳定性,为了减少自然光的不稳定对舌象信息的影响,研究者往往采用人工光源代替自然光在暗房或暗箱中进行舌诊图像的采集工作。然而,传统的“望舌”是在自然光下进行的,因此,选择的人工光源的各项指标应该尽量接近于自然光,以适应传统的观察习惯。

    台湾蒋依吾等。1 J采用标准色温冷光灯(色温值约为5 300 K,亮度约为3 100 Lux)作为舌诊图像采集的照明光源。石强等[2]。通过分析传统舌象观察的光线条件和人造光源的特点,选择了色温接近传统观察光线且显色性好的标准光源D50作为照明光源,对20例志愿者的舌象进行了观察;结果显示,在自然光线和标准光源D50照明两种条件下,舌象一致率在90%以上。卫保国等[3]采用两只OSRAM 全光谱荧光灯Ll8/72BIOLUX(显色指数96,色温6 500 K)在45/0几何照明条件下进行了舌诊图像的采集。张志枫等[4]采用松下YPZ 220/18—3U/E27 光源(色温6 500 K,显色指数85)作为照明光源,对不同病种、不同证型胃病患者的舌象进行了观察。宋贤杰等[5]在采集舌象光源的光谱研究中选择了四种荧光灯光源,通过多个光学参数和采集图像的比较,得出PHILIPS YPZ 220/18-3U.RR.D型光源最接近自然光源,可作为舌象采集的标准照明光源。蔡轶珩等[6]为了减小舌象仪的体积,直接采用了数码相机的自带闪光灯作为照射光源。沈兰荪等[7]

在小型舌象采集平台的研制中,以具有连续分布光谱、显色指数为100的卤钨灯作为主要光源,闪光灯作为补充光源,采用积分球漫射/垂直照明方式进行了舌诊图像的采集。日本Yamamot0等[3]利用日本SERIC公司生产的人工日光灯XC一100A作为照明光源进行舌象采集,以分析舌象的颜色特征。综上可知,在采集舌象光源的选择上,大部分研究者采用

了荧光灯光源,这是因为荧光灯的色温接近自然光源,同时其还具有较高的显色指数。近年来,LED 光源作为新兴光源,随着其光谱分布的逐步扩展,也被应用到舌诊图像的采集当中,如黄丹[9]在舌象采集装置中就选择了冷白光LED光源作为主要照明光源,再以白色和红色LED发光二极管作为补充光源。

2 CCD设备

    CCD设备作为成像设备由于其分辨率和彩色深度的不同,对舌诊图像信息的采集具有直接的影响。为了满足舌诊图像颜色信息的准确性与高还原性要求,余兴龙等[10]最早将彩色摄像机应用于舌诊自动识别系统中。随着现代科技的发展,舌诊图像的采集设备从最初的彩色摄像机获取模式信号逐渐转变为使用数码相机直接获取数字信号。如许家佗等[11-12]用CASl0-3000EX数码相机进行舌象采集,以观察舌象的颜色和纹理特征。卫保国等[3]、沈兰荪等[7]采用KODAK DC260数码相机,在曝光补偿+0.5 EV、感光度l00、对焦方式为多点自动聚焦、模式为白平衡的日光条件下进行舌诊图像的采集。何岳等[13]为了克服不同数码相机对色彩校正通用性的影响,搭建了基于DH—HV3103UC数字摄像机的摄像采集平台。苏婉等[14]运用Nikon D80单反数码相机采集舌象,以观察不同证型的肺癌患者的舌象特征。

3色彩校正

    颜色信息是舌象信息的主要组成部分,采集图像颜色的真实性是后续舌象信息分析的前提与保证。照射光源的性能可直接影响色彩的重现,不同的图像采集设备具有不同的色彩性能,图像在不同设备之间传输也会产生颜色的偏差,这些因素都会对舌诊图像的颜色信息产生影响。因此,保持舌诊图像颜色信息的一致性和重现性是实现舌诊客观化的关键点,进行色彩校正成为客观化研究的重中之重。

    赵忠旭等[15-16]提出了采用修正的多项式回归模型和神经网络模型进行色彩校正的方法,即在摄像机输出的物体R、G、B与显示器的驱动值Rl、Gl、B1之问建立数学模型,将R、G、B转换为Rl、Gl、B1,使显示器显示颜色的三刺激值xl、Yl、zl与物体的三刺激值X、Y、Z相同,从而达到色彩校正的目的。此法的精度高于传统的矩阵法,运算复杂度低都是分开的,这使得采集设备复杂,体积庞大,不便于移动,无法满足行动不便患者的舌图像信息采集,大大限制了舌诊客观化在临床中的应用。③不同的研究单位应用的舌诊图像采集设备标准不同,没有统一的硬件标准使得不同的研究者往往只是针对自己的硬件设备进行客观化定标,各单位之间研究成果不能比较、交流,导致了大量的重复性工作,这种情况严重阻碍了舌诊客观化的发展。④目前在色彩校正方法上也没有统一的标准,往往是针对不同的硬件设备建立不同的色彩校正方法,在监督色板校色方面,由于舌色的色域是局限在一定范围中的,故校正选取色标时,需要尽量多地选定舌色色域中的色块,当前这方面的研究还不够深入。

    鉴于以上分析,笔者认为,舌诊客观化研究工作还需要在采集方法的关键技术上重点突破;要使得舌诊客观化产品在临床上更便捷地发挥作用,需要在采集设备方面进行改进。我们可以引进更多的新兴光源,通过比较不同的光源、CCD设备和色彩校正方法对舌图像信息采集的影响制定舌诊图像采集的硬件标准,通过缩小暗箱的体积使采集设备一体化、小型化,为舌图像的便捷采集和后续信息的准确分析提供条件。

 

作者: 本站 2012-6-25
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