便携式舌诊镜、舌体图像获取方法和舌诊系统与流程

本发明涉及医用器械领域，具体涉及一种便携式舌诊镜、舌体图像获取方法和舌诊系统。

背景技术：

舌诊是中医对病患进行诊断的一种手段，舌苔的苔色、厚度及润燥度正常与否可以作为判断病情严重程度的一种依据。传统的中医舌诊的方法，通常是凭医生的直接目测，受医生的主观性和经验等因素较大，从而影响病情判断的准确度。因此，为了克服传统舌诊的主观因素，并提高舌诊的准确度和可靠性，就必须要对舌苔或舌质进行必要的定量或定性的分析。

现有的舌诊装置，参考授权公告号为cn203861194u的专利文件，包含壳体、计算机、键盘、鼠标、舌苔观测装置和电源接口；壳体的上部一侧设置有计算机及键盘鼠标等物，壳体的上部的另一侧设置有舌苔观测装置，舌苔观测装置的后侧设置有清毒按钮和采光按钮，舌苔观测装置的内侧上部设置有紫外线消毒灯，紫外线消毒灯的一侧设置有灯管，紫外线消毒灯和灯管的下部设置有上挡板，舌苔观测装置的一侧设置有舌像采集口，舌像采集口的内侧水平位置设置有摄像头，舌像采集口的下部设置有下挡板，舌苔观测装置内侧下部设置有两个灯管，两个灯管的内侧设置有数据处理器。被测者需要将舌体伸入舌像采集口中进行舌像采集。

现有的舌诊装置的舌苔观测装置，设备体积庞大，设备操作复杂，成本高昂，无法在小型医院和家庭中普及。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种便携式舌诊镜，旨在解决现有的舌苔观测装置体积庞大、操作复杂的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种便携式舌诊镜，该便携式舌诊镜包括壳体和设置在所述壳体上的电路板、光源、摄像头、扬声器和测距传感器；所述电路板包括与所述光源、摄像头、测距传感器、扬声器连接的控制模块和用于与上位机连接的通信模块；

所述壳体包括手持部和设置于所述手持部一端的采集部，所述摄像头、测距传感器和光源均位于所述采集部上，且所述采集部在其同一侧面上开设有供所述摄像头、测距传感器和光源显露出的通孔；所述测距传感器用于检测被测者的舌体与所述摄像头之间的距离，所述摄像头用于采集指定距离下被测者的舌体图像并通过所述通信模块上传至所述上位机。

优选地，所述光源包括环绕所述摄像头均匀布置的多个led灯。

优选地，所述多个led灯以所述摄像头为中心自内向外依次构成多个环形灯组，以所述摄像头为中心自内向外，多个所述环形灯组相对于所述采集部的外表面的凸出高度递增；所述便携式舌诊镜还包括罩设于所述光源外的环形导光罩，所述环形导光罩远离所述采集部的端面为内凹弧面。

优选地，所述测距传感器的测距窗口朝向所述摄像头的光轴倾斜设置，所述测距传感器的测距参照基准轴与摄像头的光轴的相交点到所述摄像头中心的距离为80-120毫米。

优选地，还包括与所述控制模块连接的触摸显示屏，所述触摸显示屏用于显示舌体图像。

优选地，所述控制模块包括mcu电路、与所述光源连接的照明驱动电路和与所述扬声器连接的语音电路，所述照明驱动电路、语音电路、摄像头、测距传感器和通信模块均与所述mcu电路连接。

本发明还提出一种舌体图像获取方法，应用于如上所述的便携式舌诊镜，所述方法包括：

通过测距传感器获取被测者舌体与摄像头之间的成像距离；

当所述成像距离达到第一预设阈值时，通过光源进行补光和通过所述摄像头获取参照图像；

根据所述参照图像中舌体的曝光度调节所述光源的补光程度，并通过扬声器发出提示用户移动便携式舌诊镜的动作提示语音；

当所述成像距离达到第二预设阈值时，通过所述摄像头获取舌体图像。

优选地，所述第一预设阈值大于或等于20mm，且小于或等于150mm。

优选地，所述第二预设阈值80mm、90mm、100mm、110mm或120mm。

本发明还提出一种舌诊系统，包括如上所述的便携式舌诊镜和上位机，所述上位机包括与所述便携式舌诊镜连接的通信端口和用于根据所述便携式舌诊镜采集的舌体图像输出图像分析结果的数据处理模块。

本发明的便携式舌诊镜结构简单，体积小巧，成本低廉，可以做到采集部直径仅为10厘米，手持部可直接单手握住。而且本发明在使用过程中，用户仅需根据提示语音进行简单的位置调试，而光线、图像采集、数据上传等过程均自动完成，不需要用户再做其他操作，因此本发明使用更为便捷，适合在医院和家庭中作全面推广应用。

附图说明

图1为本发明便携式舌诊镜在一实施例中的结构示意图；

图2为本发明便携式舌诊镜在又一实施例中的结构示意图；

图3为图2中所示的光源的结构示意图；

图4为本发明便携式舌诊镜中摄像头与测距传感器的位置关系图；

图5为本发明便携式舌诊镜与上位机的功能模块图；

图6为本发明便携式舌诊镜中光源的电路结构图；

图7为图5中所示的mcu电路的电路结构图；

图8为图5中所示的照明驱动电路的电路结构图；

图9为图5中所示的语音电路的电路结构图；

图10为本发明中舌体图像获取方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2和图5所示，本发明提出一种便携式舌诊镜，该便携式舌诊镜包括壳体1和设置在壳体1上的电路板2、光源3、摄像头4、扬声器10(图9中所示)和测距传感器5；电路板2包括与光源3、摄像头4、测距传感器5、扬声器10连接的控制模块21和用于与上位机8连接的通信模块22；

壳体1包括手持部11和设置于手持部11一端的采集部12，摄像头4、测距传感器5和光源3均位于采集部12上，且采集部12在其同一侧面上开设有供摄像头4、测距传感器5和光源3显露出的通孔；测距传感器5用于检测被测者的舌体9与摄像头4之间的距离，摄像头4用于采集指定距离下被测者的舌体图像并通过通信模块22上传至上位机8。

本实施例中，壳体1对其他部件起支撑固定的作用，壳体1分为手持部11和采集部12，手持部11可采用手柄形式，采集部12连接于手柄的端部，本实施例优选采集部12位于手柄形式的手持部11顶部，使用起来更为方便舒适。采集部12可采用中空的圆盘结构，内部空腔用以容置电路板2。采集部12的其中一个侧面开设有用于供摄像头4、测距传感器5和光源3显露出的通孔，设置该通孔的侧面可称为“采集端面”，供摄像头4穿过的通孔位于该采集端面的中央，光源3则靠近摄像头4设置，光源3的作用在于补偿摄像头4采集图像所需的光线，使采集过程中被测物(舌体9)始终处于恒定光源条件中，减小了环境光线强暗对采集的舌体图像的影响。光源3优选色温5000k，显色指数>90％，照度2000lux。摄像头4优选800万以上像素的相机。上位机8可以是具有数据处理功能的pc端或内置相关数据处理软件的手机或云端服务器，上位机8的主要作用是将摄像头4采集的舌体图像进行处理和分析，以得到舌诊分析结果。

作为优选，测距传感器5设置于摄像头4的上方，且与摄像头4位于同一竖直平面上，以便检测和判定被测者舌体9的位置。扬声器10用于提示语音，以引导用户将舌诊镜移动至指定位置，即令舌诊镜上的摄像头4与被测者的舌体9位于同一水平面且摄像头4距离被测者的舌体9预设距离处，或是提示用户图像采集成功等信号。

使用时，用户(被测者自身或其他人，如医生，以下均以医生作为用户主体进行描述)先启动便携式舌诊镜，被测者根据扬声器10发出的提示语音伸出舌体9；测距传感器5检测被测者舌体9的位置，控制模块21根据测距传感器5反馈的位置信息控制扬声器10发出动作提示语音，以令用户根据该动作提示语音将便携式舌诊镜移动至指定位置；当测距传感器5检测到便携式舌诊镜到达指定位置时向控制模块21发送信号，控制模块21根据所述信号驱动摄像头4进行图像采集，采集的图像通过通信模块22上传至上位机8进行图像处理和分析。在该过程中，用户可通过手动打开光源3或控制模块21根据摄像头4反馈的环境光强度自动点亮光源3以补偿亮度不足的环境光，同时也可通过手动调节亮度调节键或在上位机8的控制下调节光源3亮度。

本发明的便携式舌诊镜结构简单，体积小巧，成本低廉，可以做到采集部12直径仅为10厘米，手持部11可直接单手握住。而且本发明在使用过程中，用户仅需根据提示语音进行简单的位置调试，而光线、图像采集、数据上传等过程均自动完成，不需要用户再做其他操作，因此本发明使用更为便捷，适合在医院和家庭中作全面推广应用。

在一较佳实施例中，光源3包括环绕摄像头4均匀布置的多个led灯31。

本实施例中，摄像头4位于采集部12的中央位置，若干led灯31则环绕摄像头4均匀布置，使摄像头4四周光线均匀，该布置结构可以避免光源3在被测者脸部产生影响图像质量的阴影。本实施例中，所有led灯31可以相并联，即使其中一个led灯31损坏，整体光源3也不会熄灭，因此减小单个led灯31对整体的光线效果的影响。本实施例中，所有led灯31还可以以并联和串联相结合的方式连接，例如图6所示的电路结构，光源3包括30个led灯31，每6个led灯31相串联，共分成5组并联的led灯组。

在一较佳实施例中，如图3所示，多个led灯31以摄像头4为中心自内向外依次构成多个环形灯组，以摄像头4为中心自内向外，多个环形灯组相对于采集部12的外表面的凸出高度递增；便携式舌诊镜还包括罩设于光源3外的环形导光罩32，环形导光罩32远离采集部12的端面为内凹弧面321。

本实施例中，每个环形的led灯组由pcb板和设置于该pcb板上的若干led灯31组成，本实施例中的光源3包括有3组环形灯组，其中，最内一环的led灯31采用1mm高度的贴片灯，最外一环的led灯31采用8mm高度的插件灯。

多个环形灯组中led灯31相对于采集部12的外表面的凸出高度自摄像头4向外依次递增，即构成该光源3背向采集端面的一侧，为内凹外突的内凹弧面；与之相适配的，罩设于光源3外的环形导光罩32也具有与该光源3外形适配的内凹弧面321，环形导光罩32的作用是导引led灯31发出的光线，使之透射于环形导光罩32的外侧，本实施例中环形导光罩32优选无色磨砂玻璃或亚克力磨砂塑料，同时，每两相邻的两个led灯31于环形导光罩32上的投射区域均相互交叠，使环形导光罩32上的所有区域均被光源3的光线覆盖，从而令环形导光罩32散发出均匀的光线。

在一较佳实施例中，如图4所示，摄像头4以光轴水平设置，测距传感器5的测距窗口朝向摄像头4的光轴倾斜设置，测距传感器5的测距参照基准轴与摄像头4的光轴的相交点到摄像头4中心的距离为80-120毫米。

本实施例中，测距传感器5可选红外测距传感器、激光测距传感器等，本实施例优选测量精度在1毫米以内的红外测距传感器。测距传感器5具有红外发射器和红外接收器，二者并列设置，其测距窗口向下倾斜设置，同时，摄像头4的光轴水平设置，因此测距传感器5的测距参照基准轴与摄像头4的光轴存在相交点，该相交点的位置由测距传感器5相对于水平面的倾斜度、和测距传感器5与摄像头4之间的距离而决定。本发明将该相交点的位置设定为距离摄像头480-120毫米的距离，在该范围内，摄像头4拍摄的被测者舌体图像最完整，且占用整个图像的面积最大，对于后期的舌体图像分析和病情诊断有益。

当舌体9位于测距传感器5的测距参照基准轴与摄像头4的光轴的相交点上时，红外测距传感器5获取其与舌体9之间的距离，上位机8则可根据该距离判断该舌体9的胖瘦程度，配合图像得出更精确的舌诊结果。所述相交点与摄像头4之间的距离更优的选择为100毫米。

在一较佳实施例中，壳体1内还设有与电路板2连接的电源模块和电源开关6。

本实施例中，电源模块可选用蓄电池、干电池或是直接采用usb充电接口连接外部电源的方式获得电能。手持部11上的电源开关6，用于控制电源通断。电源开关6的位置可以位于手持部11靠近采集端面一侧，当被测者自行使用本便携式舌诊镜采集舌体图像时，该电源开关6的位置便于被测者大拇指直接按下；该电源开关6也可以设置于手持部11背向采集端面的一侧，当医生使用本便携式舌诊镜采集被测者的舌体图像时，该电源开关6的位置便于医生大拇指直接按下。

在一较佳实施例中，本便携式舌诊镜还包括与所述控制模块连接的触摸显示屏，触摸显示屏用于显示舌体图像。

使用便携式舌诊镜时，用户可通过触摸显示屏上显示的提示信息将个人信息录入，再通过触摸显示屏进行人机交互；用户在采集舌体图像时，可先通过触摸显示屏输入被测者的编码以登录，并在进行舌体扫描时，通过该触摸显示屏查看被测者舌体图像的预览图，当时显示清晰时，再确定采集该舌体图像。

在一较佳实施例中，如图2所示，在一较佳实施例中，通信模块22采用usb接口电路、蓝牙模块、wifi模块、4g通讯模块或5g通讯模块中的至少一种，其中，usb接口电路包括设置在壳体1上的usb接口7，4g通讯模块或通讯模块则通过内置sim卡实现与上位机8之间的网络通信。

本实施例中，usb接口7包括usb接口或miniusb接口或microusb接口，即集线器，usb接口电路则用以管理端口的数据收发，usb接口电路可通过与usb接口7适配的usb电缆线向上位机8上传摄像头4采集的图像，也可以接收来自于上位机8的控制指令，并发送至控制模块21进行解读，采用usb电缆线进行通信具有较高的数据传输稳定性。

本实施例中，通信模块22还可采用无线通信的方式与上位机8连接，在实现与上位机8之间的数据互传功能的基础上，可脱离电缆线的约束，很大程度上提高了便携式舌诊镜的使用便捷性。其中，当通信距离在十米以内的情况下优选蓝牙模块，当通信距离较大但不超过局域网范围内的情况下，通信模块22优选wifi模块。当然本实施例只是提供了通信模块22两种优选的无线通信方式，而在实际应用中，可根据实际所需进行选择。若通信模块22采用无线通信的方式，则本便携式舌诊镜优选干电池和蓄电池供电，以摆脱便携式舌诊镜在使用时受到电缆线的约束，从而增加便携式舌诊镜的使用便捷性。

在一较佳实施例中，本发明便携式舌诊镜还包括设置于壳体1上的若干状态指示灯，状态指示灯与电路板2的控制模块21电连接。

本实施例中的状态指示灯，包括采集状态灯、电量指示灯、无线传输指示灯等。其中，采集状态灯用以表示当测距传感器5检测到被测者伸出的舌体9位于指定位置处时，摄像头4采集图像成功或失败。电量指示灯用以表示电源模块的电量存余情况。无线传输指示灯用以表示通信模块22与上位机8的连接状态。多个状态指示灯成列安装于手持部11。状态指示灯采用二极管，并由电路板2的控制模块21控制开闭。

在一较佳实施例中，手持部11上还设有与控制模块21连接的亮度调节按键，用以控制光源3的开闭以及调节光源3的亮度。

在一较佳实施例中，如图7、图8和图9所示，控制模块21包括mcu电路211、与光源3连接的照明驱动电路212和与扬声器10连接的语音电路213，照明驱动电路212、语音电路213、摄像头4、测距传感器5和通信模块22均与mcu电路211连接。

本实施例中，照明驱动电路212的作用是在电源模块的电能供应下以及mcu电路211的控制下驱动光源3发光，语音电路213的作用是在mcu电路211的控制下驱动扬声器10发出提示语音。mcu电路211被启动后，向照明驱动电路212发出指令驱动光源3亮起，以及向摄像头4发出启动指令；测距传感器5持续向mcu电路211反馈被测物的距离信息，mcu电路211根据该距离信息相应调取存储器中预存的提示语音或根据上位机8输出的指令，输出提示语音并通过扬声器10播放，以提示被测者移动头部及舌体9位置或使用便携式舌诊镜的用户移动该舌诊镜位置，当被测物体到达舌诊镜的指定位置时，驱动摄像机获取被测者舌体图像、同时测距传感器5获得该指定位置下舌体9与测距传感器5之间的距离信息，并通过通信模块22将该舌体图像和距离信息上传至上位机8进行分析。

具体地，mcu电路211采用stc15f412单片机u10，照明驱动电路212包括hm3348电源管理芯片u2及其外围电路，电源管理芯片u2的引脚8通过电阻r26和接地电阻r9连接至电源模块以接入驱动电压，引脚7对应连接单片机u10的引脚15，用以通过单片机u10的输出电压变化调节电源亮度。语音电路213采用my1680-12p微集成mp3芯片u4，芯片u4的引脚1和引脚2分别对应连接单片机u10的引脚19和引脚20，以驱动扬声器10发声。

单片机u10的引脚1与测距传感器5连接，用以接收测距传感器5反馈的电压值判断被测物与摄像头4之间的距离，引脚2接入一电压，作为根据测距传感器5反馈的电压值判断被测物距离的参考电压，该参考电压可选2.5v；引脚10连接电源供电，引脚13和引脚14连接转串ic，用以与上位机8互传数据。引脚18可连接光源调节按键，引脚15连接照明驱动电路212，用于调节光源3的亮度；引脚17可连接拍照启动按键，该拍照启动按键可以设置于壳体1上，用以作为摄像头4启动的控制按键；引脚19和引脚20连接语音电路213，用以控制语音输出；引脚21可连接电源指示灯。

本发明还提出一种舌体图像获取方法，应用于如上任一实施例中所述的便携式舌诊镜，如图10所示，所述舌体图像获取方法包括：

步骤s10：通过测距传感器获取被测者舌体与摄像头之间的成像距离。

本步骤中，上位机通过通信端口获取便携式舌诊镜中的测距传感器5所采集的被测者舌体(或是被测者脸部)与摄像头之间的距离，即成像距离。

步骤s20：当成像距离达到第一预设阈值时，通过光源进行补光和通过摄像头获取参照图像。

本步骤中，当被测者舌体9与便携式舌诊镜在相对运动中到达了便携式舌诊镜的成像区域内，即舌体9与摄像头4之间的距离达到第一预设阈值的取值范围内时，上位机得到测距传感器5给予的一个触发信号，从而向便携式舌诊镜的控制模块21发出点亮光源指令以点亮光源，以及启动摄像头指令以启动摄像头。

步骤s30：根据参照图像中舌体的曝光度调节光源的补光程度，并通过扬声器发出提示用户移动便携式舌诊镜的动作提示语音。

本步骤中，上位机8获取摄像头4启动后采集的参照图像并进行分析，根据参照图像中舌体9的曝光度可以判定该参照图像采集时的光线是否过暗或过亮，若过暗则相应向便携式舌诊镜的控制模块21发出光源调亮指令，若过亮，则相应向便携式舌诊镜的控制模块21发出光源调暗指令，该过程循环以达到预设的最佳曝光度。与该过程同时进行地，上位机8根据测距传感器5反馈的被测者舌体9与摄像头4之间的距离，输出动作提示语音，如：“靠近”、“退后”、“上移”等等，以提示用户移动便携式舌诊镜的位置，或被测者移动其头部位置，以调整被测者舌体与摄像头之间的相对位置。

步骤s40：当成像距离达到第二预设阈值时，通过摄像头获取舌体图像。

本步骤中，第二预设阈值为一个固定的距离，可根据不同的摄像头参数选定该第二预设阈值，其作用是当舌体9位于摄像头4的距离达到第二预设阈值处时，摄像头4采集的舌体图像最为适合进行后期的图像分析，当被测者舌体到达该位置时，上位机向摄像头发出图像拍摄指令并获取摄像头采集的舌体图像。

其中，第一预设阈值大于或等于20mm，且小于或等于150mm。测距传感器5可测的范围远大于第一预设阈值所覆盖的预设区域范围，但是在预设区域下，测距传感器5的灵敏度较高，因此设定在该预设阈值猜触发上位机8向便携式舌诊镜发出点亮光源指令和启动摄像头指令，可避免许多误启动的情况。

其中，第二预设阈值80mm、90mm、100mm、110mm或120mm。最优选择100mm。被测者舌体9距离摄像头4的距离在80-120毫米范围内的任意一处，摄像头拍摄的被测者舌体图像较完整，且占用整个图像的面积最适合进行后期的舌体图像处理和分析。

本发明还提出一种舌诊系统，如图5所示，该舌诊系统包括便携式舌诊镜和上位机8，上位机8包括与便携式舌诊镜连接的通信端口和用于根据便携式舌诊镜采集的舌体图像输出图像分析结果的数据处理模块。

本实施例中，便携式舌诊镜至少包括壳体1、位于壳体1内的电路板2、安装于壳体1上的光源3、摄像头4、扬声器10和测距传感器5；电路板2包括分别与光源3、摄像头4、测距传感器5、扬声器10连接的控制模块21和与上位机8连接的通信模块22；

壳体1包括手持部11和设置于手持部11一端的采集部12，采集部12的一侧设有竖向的采集端面，摄像头4、测距传感器5和光源3均设置于采集端面上；测距传感器5用于检测被测物体与摄像头4之间的距离，摄像头4用于采集指定距离下被测者的舌体图像并通过通信模块22上传至上位机8，光源3用于补偿摄像所需光线；扬声器10用于输出提示语音。

本实施例中，上位机8可以是pc端、手机或是云端服务器，因此，该便携式舌诊镜可以应用于医院、家庭，甚至是个人，其将图像采集和数据分析两功能板块分割为两个个体分别完成，而且，舌诊镜的操作非常简单，无需专业的医生也可以完成，因此本舌诊系统具有较高的应用价值。

需要说明，以上的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。