專利名稱：中醫(yī)舌像分析與診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體的說，是一種中醫(yī)舌像分析與診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)中醫(yī)診斷的信息來源主要是望、聞、問和切，又稱“四診”。作為望診的重要內(nèi)容，對舌的診斷是獲取病人健康狀況信息的一種重要途徑。長期以來，舌診方法主要依賴于醫(yī)生直觀的定性觀察和臨床經(jīng)驗，存在主觀依賴性強(qiáng)和可重復(fù)性差等不利因素，這勢必影響中醫(yī)的整體發(fā)展。中醫(yī)舌診的客觀化、定量化和標(biāo)準(zhǔn)化，對于中醫(yī)辨證規(guī)范化及中醫(yī)舌診的進(jìn)一步發(fā)展，具有重要的理論價值和實際意義。采用圖像處理和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對舌像進(jìn)行分析和病情診斷，是發(fā)展中醫(yī)舌診的一條創(chuàng)新之路。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利申請?zhí)?00310114742.9，發(fā)明名稱從舌圖像中提取關(guān)注區(qū)域的方法及相應(yīng)監(jiān)控方法和設(shè)備，該專利提出了一種從舌圖像中提取關(guān)注區(qū)域的方法，但該方?jīng)]有結(jié)合中醫(yī)望診的特點，它為每個人設(shè)定特定的模板，并在數(shù)據(jù)庫中記錄該模板，在實際使用時假設(shè)采集的舌圖像跟模板設(shè)定時相同(相同的伸舌長度和角度等)，這在實際情況中幾乎做不到，此外該方法主要用于家庭用個人健康監(jiān)控系統(tǒng)。在進(jìn)一步的檢索中，尚未見有報道過有那種包括舌像分析和診斷的、適合面向大眾的中醫(yī)院的計算機(jī)系統(tǒng)。對舌圖像自動進(jìn)行分析和處理，并能挖掘和學(xué)習(xí)隱含的描述中醫(yī)舌診特征的知識進(jìn)行病情診斷的中醫(yī)舌診系統(tǒng)，無疑會極大推動中醫(yī)的發(fā)展，其應(yīng)用前景將非常廣闊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種中醫(yī)舌像分析與診斷系統(tǒng)，使其對病人的舌圖像進(jìn)行分析和處理，挖掘其中的中醫(yī)舌診特征，并進(jìn)行病情診斷，最后根據(jù)診斷結(jié)果，給出相應(yīng)的治療方案。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括GUI模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、舌像采集與預(yù)處理模塊、舌像處理與分析模塊、診斷與治療模塊。GUI模塊為前臺模塊，另外四個模塊為后臺模塊，用戶通過GUI模塊實現(xiàn)與其它各模塊的交互操作；GUI模塊和數(shù)據(jù)管理模塊是兩個并行的模塊，運(yùn)行在系統(tǒng)的整個工作過程中。用戶通過GUI模塊，首先調(diào)用數(shù)據(jù)管理模塊建立病人電子病歷和專家信息；再調(diào)用舌像采集與預(yù)處理模塊，進(jìn)行舌像采集和預(yù)處理，并通過數(shù)據(jù)管理模塊將預(yù)處理后的舌圖像存入數(shù)據(jù)庫；然后調(diào)用舌像處理與分析模塊對預(yù)處理后的舌圖像，進(jìn)行舌體分割和舌像特征提取，并通過數(shù)據(jù)管理模塊將所提取的舌像特征存入數(shù)據(jù)庫；最后通過診斷與治療模塊對提取的舌像特征進(jìn)行診治，并通過數(shù)據(jù)管理模塊將診治結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫。
GUI模塊為客戶所使用的圖形用戶界面，通過該界面可以實現(xiàn)用戶與其它各模塊的交互操作，實現(xiàn)包括電子病歷管理，舌圖像采集，舌像處理與分析，病情的診斷與治療等操作，顯示并打印出最終的結(jié)果。
數(shù)據(jù)管理模塊實現(xiàn)了本系統(tǒng)中的信息存儲和管理，包括電子病歷和專家信息兩個子模塊，其中電子病歷子模塊實現(xiàn)包括電子病歷的建立、病人信息的錄入、舌像分析結(jié)果及診斷結(jié)果的錄入等功能；專家信息子模塊又包括了醫(yī)生信息和專家系統(tǒng)兩個子模塊。醫(yī)生信息子模塊主要對醫(yī)生的個人信息進(jìn)行管理，而專家系統(tǒng)子模塊則實現(xiàn)了創(chuàng)建、更新以及查詢中醫(yī)舌診專家知識的功能。專家知識包括各種病例的典型舌像特征和治療方案。
舌像采集與預(yù)處理模塊包括圖像采集和圖像預(yù)處理兩個子模塊。圖像采集子模塊實現(xiàn)對數(shù)碼相機(jī)等圖像采集設(shè)備的參數(shù)設(shè)定和設(shè)備調(diào)節(jié)，并可從采集設(shè)備獲取和傳輸舌圖像；圖像預(yù)處理子模塊，根據(jù)舌圖像的具體情況對舌圖像進(jìn)行顏色調(diào)整、幾何校正、去噪等預(yù)處理，為后續(xù)的分析與處理提供基礎(chǔ)。舌圖像在拍攝過程中，可能由于光學(xué)系統(tǒng)、運(yùn)動等造成圖像的模糊，以及源自電路和光學(xué)等因素的噪聲而使得圖像質(zhì)量發(fā)生退化；另外病人由于未能掌握正確的伸舌姿勢而使得舌體發(fā)生歪斜等等。通過對舌圖像進(jìn)行預(yù)處理，減小或去除這些不利因素對后續(xù)舌圖像分析造成的影響。
舌像處理與分析模塊包括舌體提取子模塊、舌型分析子模塊、苔質(zhì)分離子模塊、顏色識別子模塊、舌苔分析子模塊、舌紋檢測子模塊。舌體提取子模塊從舌圖像中自動提取出舌體部分，為進(jìn)一步的識別與分析做好準(zhǔn)備；舌型分析子模塊自動對舌體的胖瘦進(jìn)行檢測和描述；苔質(zhì)分離子模塊分離出舌體的舌苔和舌質(zhì)區(qū)域；顏色識別子模塊，對舌體中對應(yīng)于人不同器官健康狀況的五大部分，分別進(jìn)行舌苔和舌質(zhì)顏色描述；舌苔分析子模塊對舌苔區(qū)域的各種特征進(jìn)行分析、提取和描述，舌紋檢測子模塊對舌面裂紋的深淺和多少進(jìn)行檢測，給出舌紋特征的描述。舌像處理與分析模塊最終自動獲得一個對舌像特征定量描述的特征向量。
舌苔分析子模塊又包括舌苔潤燥分析、舌苔薄厚分析、舌苔腐膩檢測三個子模塊，其中潤燥分析子模塊自動對舌苔的潤燥進(jìn)行檢測，舌苔薄厚分析子模塊對舌苔的薄厚進(jìn)行分析，舌苔腐膩檢測子模塊通過計算一些紋理特征來表征舌苔腐膩狀況。
診斷與治療模塊采用模式識別技術(shù)，首先對若干舌像樣本的特征進(jìn)行學(xué)習(xí)，深入挖掘其中隱含的描述中醫(yī)舌診特征的知識，得出每種病例典型的舌像樣本，將其特征向量和治療方案通過數(shù)據(jù)管理模塊的專家系統(tǒng)子模塊錄入數(shù)據(jù)庫，最后根據(jù)待診斷舌像的特征向量和專家信息進(jìn)行病情診斷，并根據(jù)診斷結(jié)果給出治療方案。
本發(fā)明提供了一個集電子檔案管理、舌像分析與診斷于一體的完整的自動化系統(tǒng)，具有高穩(wěn)定性和高自動化程度等特點，能提高中醫(yī)舌診的客觀性和效率，讓少數(shù)中醫(yī)專家精深的醫(yī)術(shù)惠及大眾，是中醫(yī)院理想的舌診輔助系統(tǒng)。


圖1中醫(yī)舌象分析與診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成2舌體五大區(qū)域模板具體實施方式
如圖1所示，本系統(tǒng)包括五大模塊GUI模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、舌像采集與預(yù)處理模塊、舌像處理與分析模塊、診斷與治療模塊。GUI模塊為前臺模塊，其他四個模塊為后臺模塊，用戶通過GUI模塊實現(xiàn)與其它各模塊的交互操作；GUI模塊和數(shù)據(jù)管理模塊是兩個并行的模塊，運(yùn)行在系統(tǒng)的整個工作過程中。用戶通過GUI模塊，首先調(diào)用數(shù)據(jù)管理模塊建立病人電子病歷和專家信息；再調(diào)用舌像采集與預(yù)處理模塊，進(jìn)行舌像采集和預(yù)處理，并通過數(shù)據(jù)管理模塊將預(yù)處理后的舌圖像存入數(shù)據(jù)庫；然后調(diào)用舌像處理與分析模塊對預(yù)處理后的舌圖像，進(jìn)行舌體分割和舌像特征提取，并通過數(shù)據(jù)管理模塊將所提取的舌像特征存入數(shù)據(jù)庫；最后通過診斷與治療模塊對提取的舌像特征進(jìn)行診治，并通過數(shù)據(jù)管理模塊將診治結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫。
GUI模塊為圖形用戶界面，該界面可實現(xiàn)與其它各模塊的交互操作，實現(xiàn)電子病歷的管理，舌圖像的采集，舌像處理與分析，病情的診斷與治療等操作，可以顯示和打印最終的結(jié)果。GUI中用戶首先可以通過數(shù)據(jù)管理模塊建立病人的電子病歷，可以包括病人的姓名、年齡等基本信息，并可選擇診治醫(yī)生。然后用戶可以選擇舌像采集與預(yù)處理模塊，獲取病人的舌圖像并選擇符合要求的舌圖像，然后對該圖像進(jìn)行顏色校正、幾何校正、去噪等預(yù)處理，最后將該舌圖像錄入病人的電子病歷。此外，在GUI中通過數(shù)據(jù)管理模塊的專家系統(tǒng)子模塊，創(chuàng)建可根據(jù)舌像進(jìn)行診斷的病癥以及相應(yīng)治療方案等中醫(yī)專家知識。
對預(yù)處理后的病人舌圖像，在GUI中通過調(diào)用處理與分析模塊，首先采用SNAKE(活動輪廓模型)方法進(jìn)行準(zhǔn)確的舌體提?。蝗缓髮μ崛〉纳囿w進(jìn)行苔質(zhì)采用基于區(qū)域的方法進(jìn)行分離；在分離了舌苔和舌質(zhì)后，根據(jù)中醫(yī)理論將舌體分成對應(yīng)于人不同器官健康狀況的五大部(如圖2中A部分對應(yīng)于腎，B部分對應(yīng)胃和脾，C部分對應(yīng)心臟和肺，D和E部分對應(yīng)肝臟和膀胱)，分別對其顏色進(jìn)行識別，用一個50維的向量來描述(以A區(qū)為例，定量描述為舌苔比例，舌苔主顏色，舌苔主顏色比例，舌苔次顏色，舌苔次顏色比例，舌質(zhì)比例，舌質(zhì)主顏色，舌質(zhì)主顏色比例，舌質(zhì)次顏色，舌質(zhì)次顏色比例。其中舌質(zhì)顏色有淡紅、淡白、紅、暗紅、青紫5種類型；而舌苔顏色分為白、淡黃、黃、灰4種類型)。再進(jìn)行舌苔分析，首先從顏色和紋理角度描述舌苔的薄厚，將舌體的顏色值轉(zhuǎn)換到Luv空間，計算舌苔u值占舌體u值的比例，再利用2D Gabor小波變換系數(shù)能量來描述舌苔區(qū)域的厚度特征，這樣得到一個2維的描述舌苔薄厚的向量。其次將Shafer兩色反射模型變換到色度空間得到高光象素，從高光象素出發(fā)進(jìn)行區(qū)域生長來獲得亮斑區(qū)域，再根據(jù)亮斑區(qū)域的大小來判斷舌苔潤燥，得到一個1維的描述潤燥程度的值。最后通過計算Rosenfeld/Tamura粗糙度、角二階矩、對比度、相關(guān)性等紋理特征來進(jìn)行舌苔腐膩檢測，得到一個1維的描述舌苔腐膩程度的值。舌苔分析結(jié)束后采用結(jié)合邊緣置信度的多尺度邊緣檢測的方法進(jìn)行舌紋檢測，根據(jù)舌紋的長度和寬度描述出舌紋的大小，并表示為一個1維的值(取值為1，2，3，分別表示舌紋的無、有、嚴(yán)重)；最后對舌形胖瘦進(jìn)行分析，利用最小二乘法將得到的舌體邊緣點擬合為二次曲線，根據(jù)二次項的大小來判斷舌面大小，用一個1維的值來描述(取值為1，2，3，分別表示舌體的瘦、中、胖)。最后將上述描述舌像各種特征的向量組合成一個56維的舌像特征向量。
在得出對舌像特征的定量描述后，通過診斷與治療模塊進(jìn)行自動診斷。該模塊，首先對經(jīng)由資深中醫(yī)專家診斷過的若干舌體樣本的特征進(jìn)行提取，而后對提取的樣本按病例進(jìn)行聚類，得出各類病例的聚類中心，并去除嚴(yán)重偏離聚類中心樣本，對于每種病例選擇10個典型舌像樣本，將其特征向量及治療方案通過數(shù)據(jù)管理模塊的專家系統(tǒng)子模塊存入數(shù)據(jù)庫。最后將待診斷舌像的特征向量與數(shù)據(jù)庫中每個典型舌像樣本的特征一一匹配，得到匹配值，選擇相似程度最高的N個樣本(N可設(shè)定為10)，用K近鄰法確定病情和相應(yīng)的治療方案。最后給出診斷結(jié)果和治療方案，同時把診斷結(jié)果和治療方案錄入病人電子病歷中。
本發(fā)明對于舌像分析與診斷的特點在于(1)提供了一套適用于醫(yī)院的完整的舌診自動化系統(tǒng)，包括根據(jù)實際就醫(yī)流程所設(shè)計的電子病歷管理系統(tǒng)。(2)本發(fā)明首先從圖像采集設(shè)備中獲取舌像，并進(jìn)行有效的預(yù)處理；其次，從舌圖像中自動提取出舌體部分；然后對舌體的各種屬性進(jìn)行自動分析和識別，給出定量特征的描述；用模式識別和數(shù)據(jù)挖掘的方法對提取的若干舌體樣本的特征進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，獲得每種病例的典型舌像特征；最后對前述步驟提取出的病人舌像特征進(jìn)行病情診斷，并根據(jù)診斷結(jié)果給出治療方案。
權(quán)利要求
1.中醫(yī)舌像分析與診斷系統(tǒng)，包括GUI模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、舌像采集與預(yù)處理模塊、舌像處理與分析模塊、診斷與治療模塊，其特征在于，GUI模塊為前臺模塊，另外四個模塊為后臺模塊，用戶通過GUI模塊實現(xiàn)與另外四個模塊的交互操作，其中GUI模塊和數(shù)據(jù)管理模塊是兩個并行的模塊，運(yùn)行在系統(tǒng)的整個工作過程中用戶通過GUI模塊，首先調(diào)用數(shù)據(jù)管理模塊建立病人電子病歷和專家信息；再調(diào)用舌像采集與預(yù)處理模塊，進(jìn)行舌像采集和預(yù)處理，并通過數(shù)據(jù)管理模塊將預(yù)處理后的舌圖像存入數(shù)據(jù)庫；然后調(diào)用舌像處理與分析模塊對預(yù)處理后的舌圖像，進(jìn)行舌體分割和舌像特征提取，并通過數(shù)據(jù)管理模塊將所提取的舌像特征存入數(shù)據(jù)庫；最后通過診斷與治療模塊對提取的舌像特征進(jìn)行診治，并通過數(shù)據(jù)管理模塊將診治結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中醫(yī)舌像分析與診斷系統(tǒng)，其特征是，所述的數(shù)據(jù)管理模塊包括病歷和專家信息兩個子模塊，其中電子病歷子模塊實現(xiàn)對病人病歷的管理，專家信息模塊又分為醫(yī)生信息和專家系統(tǒng)兩個子模塊，醫(yī)生信息子模塊主要對醫(yī)生的個人信息進(jìn)行管理，而專家系統(tǒng)子模塊則用于管理中醫(yī)舌診的專家知識。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中醫(yī)舌像分析與診斷系統(tǒng)，其特征是，所述舌像采集與預(yù)處理模塊包括圖像采集和圖像預(yù)處理兩個子模塊，圖像采集子模塊實現(xiàn)對圖像采集設(shè)備的參數(shù)設(shè)定和設(shè)備調(diào)節(jié)，并從采集設(shè)備獲取和傳輸舌圖像；圖像預(yù)處理子模塊根據(jù)舌圖像的具體情況對舌圖像進(jìn)行預(yù)處理，為后續(xù)的分析與處理提供基礎(chǔ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的舌像采集與預(yù)處理模塊，其特征是，所述圖像預(yù)處理子模塊，對于舌圖像在拍攝過程中造成的圖像質(zhì)量退化，以及舌體發(fā)生歪斜情況進(jìn)行預(yù)備處理，減小或去除這些因素對后續(xù)舌像分析造成的影響。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中醫(yī)舌像分析與診斷系統(tǒng)，其特征是，所述舌像處理與分析模塊包括舌體提取子模塊、舌型分析子模塊、苔質(zhì)分離子模塊、顏色識別子模塊、舌苔分析子模塊、舌紋檢測子模塊，其中，舌體提取子模塊從舌圖像中自動提取出舌體部分，舌型分析子模塊對舌體的胖瘦進(jìn)行自動檢測和描述，苔質(zhì)分離子模塊分離出舌體的舌苔和舌質(zhì)區(qū)域，顏色識別子模塊對不同舌體區(qū)域的舌苔和舌質(zhì)顏色分別進(jìn)行描述，舌苔分析子模塊對舌苔區(qū)域的各種特征進(jìn)行分析、提取和描述，舌紋檢測子模塊對舌面裂紋的深淺和多少進(jìn)行檢測和描述，舌像處理與分析模塊最終自動獲得一個對舌像特征進(jìn)行定量描述的特征向量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的舌像處理與分析模塊，其特征是，所述舌苔分析子模塊包括舌苔潤燥分析、舌苔薄厚分析、舌苔腐膩檢測等三個子模塊，其中潤燥分析子模塊自動對舌苔的潤燥進(jìn)行檢測，舌苔薄厚分析子模塊對舌苔的薄厚進(jìn)行分析，舌苔腐膩檢測子模塊通過計算一些紋理特征來表征舌苔腐膩狀況。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中醫(yī)舌像分析與診斷系統(tǒng)，其特征是，所述診斷與治療模塊，采用模式識別技術(shù)，首先對若干舌像樣本的特征進(jìn)行提取，挖掘其中隱含的描述中醫(yī)舌診特征的知識，得出每種病例典型的舌像樣本，將其特征向量和治療方案通過數(shù)據(jù)管理模塊的專家系統(tǒng)子模塊錄入數(shù)據(jù)庫，最后根據(jù)待診斷舌像的特征向量和數(shù)據(jù)庫中的專家信息進(jìn)行病情診斷，并根據(jù)診斷結(jié)果給出治療方案。
全文摘要
一種中醫(yī)技術(shù)領(lǐng)域的舌像分析與診斷系統(tǒng)，包括GUI模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、舌像采集與預(yù)處理模塊、舌像處理與分析模塊、診斷與治療模塊。GUI模塊和數(shù)據(jù)管理模塊是兩個并行的模塊，用戶通過GUI模塊，首先調(diào)用數(shù)據(jù)管理模塊建立病人電子病歷和專家信息；再調(diào)用舌像采集與預(yù)處理模塊，進(jìn)行舌像采集和預(yù)處理，并通過數(shù)據(jù)管理模塊將預(yù)處理后的舌圖像存入數(shù)據(jù)庫；然后調(diào)用舌像處理與分析模塊對預(yù)處理后的舌圖像，進(jìn)行舌體分割和舌像特征提取，并通過數(shù)據(jù)管理模塊將所提取的舌像特征存入數(shù)據(jù)庫；最后通過診斷與治療模塊對提取的舌像特征進(jìn)行診治，并通過數(shù)據(jù)管理模塊將診治結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明自動化程度和穩(wěn)定性均較高，能極大提高中醫(yī)舌診的效率和客觀性。
文檔編號A61B10/00GK1830380SQ200610025869
公開日2006年9月13日 申請日期2006年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月20日
發(fā)明者郁生陽, 楊杰, 朱巍巍, 薛云峰, 張艷 申請人:上海交通大學(xué)