专利名称：中医舌像分析与诊断系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种计算机应用技术领域的系统，具体的说，是一种中医舌像分析与诊断系统。
背景技术：
传统中医诊断的信息来源主要是望、闻、问和切，又称“四诊”。作为望诊的重要内容，对舌的诊断是获取病人健康状况信息的一种重要途径。长期以来，舌诊方法主要依赖于医生直观的定性观察和临床经验，存在主观依赖性强和可重复性差等不利因素，这势必影响中医的整体发展。中医舌诊的客观化、定量化和标准化，对于中医辨证规范化及中医舌诊的进一步发展，具有重要的理论价值和实际意义。采用图像处理和数据挖掘技术，对舌像进行分析和病情诊断，是发展中医舌诊的一条创新之路。
经对现有技术文献的检索发现，中国发明专利申请号200310114742.9，发明名称从舌图像中提取关注区域的方法及相应监控方法和设备，该专利提出了一种从舌图像中提取关注区域的方法，但该方没有结合中医望诊的特点，它为每个人设定特定的模板，并在数据库中记录该模板，在实际使用时假设采集的舌图像跟模板设定时相同(相同的伸舌长度和角度等)，这在实际情况中几乎做不到，此外该方法主要用于家庭用个人健康监控系统。在进一步的检索中，尚未见有报道过有那种包括舌像分析和诊断的、适合面向大众的中医院的计算机系统。对舌图像自动进行分析和处理，并能挖掘和学习隐含的描述中医舌诊特征的知识进行病情诊断的中医舌诊系统，无疑会极大推动中医的发展，其应用前景将非常广阔。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足与缺陷，提出一种中医舌像分析与诊断系统，使其对病人的舌图像进行分析和处理，挖掘其中的中医舌诊特征，并进行病情诊断，最后根据诊断结果，给出相应的治疗方案。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括GUI模块、数据管理模块、舌像采集与预处理模块、舌像处理与分析模块、诊断与治疗模块。GUI模块为前台模块，另外四个模块为后台模块，用户通过GUI模块实现与其它各模块的交互操作；GUI模块和数据管理模块是两个并行的模块，运行在系统的整个工作过程中。用户通过GUI模块，首先调用数据管理模块建立病人电子病历和专家信息；再调用舌像采集与预处理模块，进行舌像采集和预处理，并通过数据管理模块将预处理后的舌图像存入数据库；然后调用舌像处理与分析模块对预处理后的舌图像，进行舌体分割和舌像特征提取，并通过数据管理模块将所提取的舌像特征存入数据库；最后通过诊断与治疗模块对提取的舌像特征进行诊治，并通过数据管理模块将诊治结果存入数据库。
GUI模块为客户所使用的图形用户界面，通过该界面可以实现用户与其它各模块的交互操作，实现包括电子病历管理，舌图像采集，舌像处理与分析，病情的诊断与治疗等操作，显示并打印出最终的结果。
数据管理模块实现了本系统中的信息存储和管理，包括电子病历和专家信息两个子模块，其中电子病历子模块实现包括电子病历的建立、病人信息的录入、舌像分析结果及诊断结果的录入等功能；专家信息子模块又包括了医生信息和专家系统两个子模块。医生信息子模块主要对医生的个人信息进行管理，而专家系统子模块则实现了创建、更新以及查询中医舌诊专家知识的功能。专家知识包括各种病例的典型舌像特征和治疗方案。
舌像采集与预处理模块包括图像采集和图像预处理两个子模块。图像采集子模块实现对数码相机等图像采集设备的参数设定和设备调节，并可从采集设备获取和传输舌图像；图像预处理子模块，根据舌图像的具体情况对舌图像进行颜色调整、几何校正、去噪等预处理，为后续的分析与处理提供基础。舌图像在拍摄过程中，可能由于光学系统、运动等造成图像的模糊，以及源自电路和光学等因素的噪声而使得图像质量发生退化；另外病人由于未能掌握正确的伸舌姿势而使得舌体发生歪斜等等。通过对舌图像进行预处理，减小或去除这些不利因素对后续舌图像分析造成的影响。
舌像处理与分析模块包括舌体提取子模块、舌型分析子模块、苔质分离子模块、颜色识别子模块、舌苔分析子模块、舌纹检测子模块。舌体提取子模块从舌图像中自动提取出舌体部分，为进一步的识别与分析做好准备；舌型分析子模块自动对舌体的胖瘦进行检测和描述；苔质分离子模块分离出舌体的舌苔和舌质区域；颜色识别子模块，对舌体中对应于人不同器官健康状况的五大部分，分别进行舌苔和舌质颜色描述；舌苔分析子模块对舌苔区域的各种特征进行分析、提取和描述，舌纹检测子模块对舌面裂纹的深浅和多少进行检测，给出舌纹特征的描述。舌像处理与分析模块最终自动获得一个对舌像特征定量描述的特征向量。
舌苔分析子模块又包括舌苔润燥分析、舌苔薄厚分析、舌苔腐腻检测三个子模块，其中润燥分析子模块自动对舌苔的润燥进行检测，舌苔薄厚分析子模块对舌苔的薄厚进行分析，舌苔腐腻检测子模块通过计算一些纹理特征来表征舌苔腐腻状况。
诊断与治疗模块采用模式识别技术，首先对若干舌像样本的特征进行学习，深入挖掘其中隐含的描述中医舌诊特征的知识，得出每种病例典型的舌像样本，将其特征向量和治疗方案通过数据管理模块的专家系统子模块录入数据库，最后根据待诊断舌像的特征向量和专家信息进行病情诊断，并根据诊断结果给出治疗方案。
本发明提供了一个集电子档案管理、舌像分析与诊断于一体的完整的自动化系统，具有高稳定性和高自动化程度等特点，能提高中医舌诊的客观性和效率，让少数中医专家精深的医术惠及大众，是中医院理想的舌诊辅助系统。
图1中医舌象分析与诊断系统的结构组成2舌体五大区域模板具体实施方式
如图1所示，本系统包括五大模块GUI模块、数据管理模块、舌像采集与预处理模块、舌像处理与分析模块、诊断与治疗模块。GUI模块为前台模块，其他四个模块为后台模块，用户通过GUI模块实现与其它各模块的交互操作；GUI模块和数据管理模块是两个并行的模块，运行在系统的整个工作过程中。用户通过GUI模块，首先调用数据管理模块建立病人电子病历和专家信息；再调用舌像采集与预处理模块，进行舌像采集和预处理，并通过数据管理模块将预处理后的舌图像存入数据库；然后调用舌像处理与分析模块对预处理后的舌图像，进行舌体分割和舌像特征提取，并通过数据管理模块将所提取的舌像特征存入数据库；最后通过诊断与治疗模块对提取的舌像特征进行诊治，并通过数据管理模块将诊治结果存入数据库。
GUI模块为图形用户界面，该界面可实现与其它各模块的交互操作，实现电子病历的管理，舌图像的采集，舌像处理与分析，病情的诊断与治疗等操作，可以显示和打印最终的结果。GUI中用户首先可以通过数据管理模块建立病人的电子病历，可以包括病人的姓名、年龄等基本信息，并可选择诊治医生。然后用户可以选择舌像采集与预处理模块，获取病人的舌图像并选择符合要求的舌图像，然后对该图像进行颜色校正、几何校正、去噪等预处理，最后将该舌图像录入病人的电子病历。此外，在GUI中通过数据管理模块的专家系统子模块，创建可根据舌像进行诊断的病症以及相应治疗方案等中医专家知识。
对预处理后的病人舌图像，在GUI中通过调用处理与分析模块，首先采用SNAKE(活动轮廓模型)方法进行准确的舌体提取；然后对提取的舌体进行苔质采用基于区域的方法进行分离；在分离了舌苔和舌质后，根据中医理论将舌体分成对应于人不同器官健康状况的五大部(如图2中A部分对应于肾，B部分对应胃和脾，C部分对应心脏和肺，D和E部分对应肝脏和膀胱)，分别对其颜色进行识别，用一个50维的向量来描述(以A区为例，定量描述为舌苔比例，舌苔主颜色，舌苔主颜色比例，舌苔次颜色，舌苔次颜色比例，舌质比例，舌质主颜色，舌质主颜色比例，舌质次颜色，舌质次颜色比例。其中舌质颜色有淡红、淡白、红、暗红、青紫5种类型；而舌苔颜色分为白、淡黄、黄、灰4种类型)。再进行舌苔分析，首先从颜色和纹理角度描述舌苔的薄厚，将舌体的颜色值转换到Luv空间，计算舌苔u值占舌体u值的比例，再利用2D Gabor小波变换系数能量来描述舌苔区域的厚度特征，这样得到一个2维的描述舌苔薄厚的向量。其次将Shafer两色反射模型变换到色度空间得到高光象素，从高光象素出发进行区域生长来获得亮斑区域，再根据亮斑区域的大小来判断舌苔润燥，得到一个1维的描述润燥程度的值。最后通过计算Rosenfeld/Tamura粗糙度、角二阶矩、对比度、相关性等纹理特征来进行舌苔腐腻检测，得到一个1维的描述舌苔腐腻程度的值。舌苔分析结束后采用结合边缘置信度的多尺度边缘检测的方法进行舌纹检测，根据舌纹的长度和宽度描述出舌纹的大小，并表示为一个1维的值(取值为1，2，3，分别表示舌纹的无、有、严重)；最后对舌形胖瘦进行分析，利用最小二乘法将得到的舌体边缘点拟合为二次曲线，根据二次项的大小来判断舌面大小，用一个1维的值来描述(取值为1，2，3，分别表示舌体的瘦、中、胖)。最后将上述描述舌像各种特征的向量组合成一个56维的舌像特征向量。
在得出对舌像特征的定量描述后，通过诊断与治疗模块进行自动诊断。该模块，首先对经由资深中医专家诊断过的若干舌体样本的特征进行提取，而后对提取的样本按病例进行聚类，得出各类病例的聚类中心，并去除严重偏离聚类中心样本，对于每种病例选择10个典型舌像样本，将其特征向量及治疗方案通过数据管理模块的专家系统子模块存入数据库。最后将待诊断舌像的特征向量与数据库中每个典型舌像样本的特征一一匹配，得到匹配值，选择相似程度最高的N个样本(N可设定为10)，用K近邻法确定病情和相应的治疗方案。最后给出诊断结果和治疗方案，同时把诊断结果和治疗方案录入病人电子病历中。
本发明对于舌像分析与诊断的特点在于(1)提供了一套适用于医院的完整的舌诊自动化系统，包括根据实际就医流程所设计的电子病历管理系统。(2)本发明首先从图像采集设备中获取舌像，并进行有效的预处理；其次，从舌图像中自动提取出舌体部分；然后对舌体的各种属性进行自动分析和识别，给出定量特征的描述；用模式识别和数据挖掘的方法对提取的若干舌体样本的特征进行学习和训练，获得每种病例的典型舌像特征；最后对前述步骤提取出的病人舌像特征进行病情诊断，并根据诊断结果给出治疗方案。
权利要求
1.中医舌像分析与诊断系统，包括GUI模块、数据管理模块、舌像采集与预处理模块、舌像处理与分析模块、诊断与治疗模块，其特征在于，GUI模块为前台模块，另外四个模块为后台模块，用户通过GUI模块实现与另外四个模块的交互操作，其中GUI模块和数据管理模块是两个并行的模块，运行在系统的整个工作过程中用户通过GUI模块，首先调用数据管理模块建立病人电子病历和专家信息；再调用舌像采集与预处理模块，进行舌像采集和预处理，并通过数据管理模块将预处理后的舌图像存入数据库；然后调用舌像处理与分析模块对预处理后的舌图像，进行舌体分割和舌像特征提取，并通过数据管理模块将所提取的舌像特征存入数据库；最后通过诊断与治疗模块对提取的舌像特征进行诊治，并通过数据管理模块将诊治结果存入数据库。
2.根据权利要求1所述的中医舌像分析与诊断系统，其特征是，所述的数据管理模块包括病历和专家信息两个子模块，其中电子病历子模块实现对病人病历的管理，专家信息模块又分为医生信息和专家系统两个子模块，医生信息子模块主要对医生的个人信息进行管理，而专家系统子模块则用于管理中医舌诊的专家知识。
3.根据权利要求1所述的中医舌像分析与诊断系统，其特征是，所述舌像采集与预处理模块包括图像采集和图像预处理两个子模块，图像采集子模块实现对图像采集设备的参数设定和设备调节，并从采集设备获取和传输舌图像；图像预处理子模块根据舌图像的具体情况对舌图像进行预处理，为后续的分析与处理提供基础。
4.根据权利要求3所述的舌像采集与预处理模块，其特征是，所述图像预处理子模块，对于舌图像在拍摄过程中造成的图像质量退化，以及舌体发生歪斜情况进行预备处理，减小或去除这些因素对后续舌像分析造成的影响。
5.根据权利要求1所述的中医舌像分析与诊断系统，其特征是，所述舌像处理与分析模块包括舌体提取子模块、舌型分析子模块、苔质分离子模块、颜色识别子模块、舌苔分析子模块、舌纹检测子模块，其中，舌体提取子模块从舌图像中自动提取出舌体部分，舌型分析子模块对舌体的胖瘦进行自动检测和描述，苔质分离子模块分离出舌体的舌苔和舌质区域，颜色识别子模块对不同舌体区域的舌苔和舌质颜色分别进行描述，舌苔分析子模块对舌苔区域的各种特征进行分析、提取和描述，舌纹检测子模块对舌面裂纹的深浅和多少进行检测和描述，舌像处理与分析模块最终自动获得一个对舌像特征进行定量描述的特征向量。
6.根据权利要求5所述的舌像处理与分析模块，其特征是，所述舌苔分析子模块包括舌苔润燥分析、舌苔薄厚分析、舌苔腐腻检测等三个子模块，其中润燥分析子模块自动对舌苔的润燥进行检测，舌苔薄厚分析子模块对舌苔的薄厚进行分析，舌苔腐腻检测子模块通过计算一些纹理特征来表征舌苔腐腻状况。
7.根据权利要求1所述的中医舌像分析与诊断系统，其特征是，所述诊断与治疗模块，采用模式识别技术，首先对若干舌像样本的特征进行提取，挖掘其中隐含的描述中医舌诊特征的知识，得出每种病例典型的舌像样本，将其特征向量和治疗方案通过数据管理模块的专家系统子模块录入数据库，最后根据待诊断舌像的特征向量和数据库中的专家信息进行病情诊断，并根据诊断结果给出治疗方案。
全文摘要
一种中医技术领域的舌像分析与诊断系统，包括GUI模块、数据管理模块、舌像采集与预处理模块、舌像处理与分析模块、诊断与治疗模块。GUI模块和数据管理模块是两个并行的模块，用户通过GUI模块，首先调用数据管理模块建立病人电子病历和专家信息；再调用舌像采集与预处理模块，进行舌像采集和预处理，并通过数据管理模块将预处理后的舌图像存入数据库；然后调用舌像处理与分析模块对预处理后的舌图像，进行舌体分割和舌像特征提取，并通过数据管理模块将所提取的舌像特征存入数据库；最后通过诊断与治疗模块对提取的舌像特征进行诊治，并通过数据管理模块将诊治结果存入数据库。本发明自动化程度和稳定性均较高，能极大提高中医舌诊的效率和客观性。
文档编号A61B10/00GK1830380SQ200610025869
公开日2006年9月13日 申请日期2006年4月20日 优先权日2006年4月20日
发明者郁生阳, 杨杰, 朱巍巍, 薛云峰, 张艳 申请人:上海交通大学