一种基于中医舌、面图像的标准色卡及其应用的制作方法

本发明属于中医技术领域，特别涉及一种基于中医舌、面图像的标准色卡及其应用。

背景技术：

望诊是中医诊断的重要内容，望诊的内容主要包括：观察人的神、色、形、态、舌象、络脉、面色、皮肤、五官九窍等情况以及排泄物、分泌物、分泌物的形、色、质量等，其中舌诊和面部色诊虽属头面五官，但因舌象、面色反映内脏病变较为准确，实用价值较高。舌、面象中包涵很多重要的临床信息，且能有先于机体发病出现，它能客观地反映出人体气血的盛衰，疾病的性质，病位的深浅，病情的转归，能反映出机体的生理及病理变化。望色诊断，是诊视皮肤络脉色泽的变化，由于面部毛细血管丰富，故中医望诊主要是诊察面色。《素问·五脏生成》说：“五色微诊，可以目察。”中医望色诊断理论指导着中医的临床诊疗活动。但是，目前的中医舌面诊的五色主要是医生通过经验进行判断，这对医生的临床经验的要求极高，而现有的西医皮肤色卡与中医领域对五色的判断完全不同，其难以对中医舌面诊的五色判断进行指导，中医舌面诊缺少恒定客观判断标准，不仅会影响了判断的准确性，而且还严重阻碍了中医舌、面诊的应用与发展。因此，实现舌、面诊的标准化、定量化及客观化极为迫切。

随着计算机信息处理技术的飞速发展，图像处理和模式识别等人体生物特征识别技术(biometrics)已越来越受到世界范围内科学研究界的重视，并广泛地应用于中医学。人体生物特征识别技术通过自动分析、识别人体生物特征中的舌、面象、脉象、虹膜等全息元的病理表象，可为中医诊断提供客观化、定量化指标，推动中医诊断进入计算机化、自动化的高速发展新阶段。20世纪80年代以来，随着颜色光学理论的发展、测色仪器的更新以及舌、面诊客观化研究的广泛应用，舌、面诊研究已取得了一定的进展。为了克服传统舌诊方法的弊端，一些学者通过将舌、面象图片输入计算机进行定量化的检测和分析，在一定程度上实现舌、面诊的客观化和数字化，但是对于中医舌、面诊来说，通过舌、面象采集，图像的颜色能否真实再现客观真实的颜色信息成为了舌、面象客观化的重要基石。人体的舌和面经过照明光源的照射、成像设备的采集与处理，最后经显示器显示后，不可避免地会发生一些颜色失真。对于图像分析来说，颜色失真首先会使直接观察图像的医生，产生不正确的判断；另外，颜色失真也会影响舌、面象特征自动分析的准确度和鲁棒性，特别是影响在中医辩证中占有重要地位的舌色、苔色、面色、光泽特征的自动分析。因此，对于中医舌、面象分析来说，颜色校正是图像处理关键步骤，其目的是降低或消除成像过程中光照环境、成像设备等各种因素对图像颜色的影响。

《青紫类舌色的色度量化特征研究新探》、《青紫类舌色的色度量化特征研究新探》、《后体的特征提取与辅助中医舌象诊断系统的应用与研究》和《基于移动终端的中医舌象数据挖掘系统研究与设计》等多篇文献在多个方面克服了中医舌、面象分析的困难，但目前中医学界仍未能得到一种能够对中医舌、面象分析能起到指导作用的标准和依据该标准指导实际诊断的方法。

因此，开发一种能够指导中医舌、面象分析的基于中医舌、面图像的标准色卡及其应用极具现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术没有能够对中医舌、面象分析能起到指导作用的标准和依据该标准指导实际诊断的方法的缺陷，提供一种能够指导中医舌、面象分析的基于中医舌、面图像的标准色卡及其应用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于中医舌、面图像的标准色卡，包括以下色块：

色块一的l值为61，a值为14，b值为18；

色块二的l值为65，a值为15，b值为18；

色块三的l值为69，a值为15，b值为18；

色块四的l值为56，a值为17，b值为20；

色块五的l值为67，a值为19，b值为20；

色块六的l值为62，a值为18，b值为21；

色块七的l值为38，a值为18，b值为19；

色块八的l值为45，a值为19，b值为22；

色块九的l值为51，a值为18，b值为23；

色块十的l值为66，a值为21，b值为19；

色块十一的l值为52，a值为20，b值为19；

色块十二的l值为60，a值为20，b值为18；

色块十三的l值为51，a值为14，b值为24；

色块十四的l值为63，a值为16，b值为23；

色块十五的l值为57，a值为16，b值为23；

色块十六的l值为60，a值为11，b值为27；

色块十七的l值为54，a值为11，b值为26；

色块十八的l值为67，a值为9，b值为25。

本发明的标准色卡中的各色块采用lab颜色模型，其相比于rgb和cmyk两种色彩模式，其与设备无关，直接基于生理特征，其中l值为亮度，a和b是两个颜色通道，其中a包括的颜色是从深绿色(低亮度值)到灰色(中亮度值)再到亮粉红色(高亮度值)，b是从亮蓝色(低亮度值)到灰色(中亮度值)再到黄色(高亮度值)，a、b颜色混合后将产生具有明亮效果的色彩。本发明的标准色卡的以上色块是根据中医的五色选取的，各色块lab的具体值的确定过程为：广泛采集舌、面部图像→专家对舌、面部图像进行分类→提取颜色特征→聚类分析→得到各色块。本发明的标准色卡很好地弥补了目前中医舌面诊领域缺乏相关标准的缺陷，为中医舌面诊提供了一种客观、准确且传承性好的评价标准。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种基于中医舌、面图像的标准色卡，还包括以下色块：

色块十九的l值为96，a值为0，b值为0；

色块二十的l值为81，a值为0，b值为0；

色块二十一的l值为66，a值为0，b值为0；

色块二十二的l值为51，a值为0，b值为1；

色块二十三的l值为36，a值为0，b值为0；

色块二十四的l值为22，a值为0，b值为0。

本发明的色块十九～二十四属于灰度色块，灰度是黑白过渡形成的色差，能对彩色的色块一～十八起到对比参照的作用，同时在校正时能提高校正精度。

如上所述的一种基于中医舌、面图像的标准色卡，色块一～三属于白色类；色块四～六属于常色类；色块七～九属于黑色类；色块十～十二属于红色类；色块十三～十六属于黄色类；色块十七～二十一属于青色类；色块十九～二十四属于灰度类。

本发明还提供一种应用如上所述的一种基于中医舌、面图像的标准色卡的系统，包括中央处理器及分别与中央处理器连接的图像采集装置和数据存储器；

所述图像采集装置用于采集待测人员的舌面图像并将该信息传递至中央处理器；

所述中央处理器用于对采集到的待测人员的舌面图像进行颜色校正后，调取数据存储器中的标准色卡与颜色校正后的待测人员的舌面图像进行比对，得到待测人员的舌、面的颜色分类；

所述数据存储器用于存储如上所述的基于中医舌、面图像的标准色卡。

本发明还提供一种基于中医舌、面图像的标准色卡对待测人员舌、面的颜色分类进行判断的系统，该系统结构简单，处理过程简单，自动程度高，相比于通过人工观察的传统手段，其客观性好，可广泛应用于各医院，能够辅助医生快速获取舌、面的颜色分类结果。

作为优选的技术方案：

如上所述的系统，还包括与中央处理器连接的显示装置和/或通讯装置；

所述显示装置用于显示中央处理器处理所得的待测人员的舌、面的颜色分类；

所述通讯装置用于与外界进行信号及数据传输。本发明的系统的具体结构并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求增/减设备。

如上所述的系统，采集到的待测人员的舌面图像中同时包括待测人员的舌面图像信息和所述标准色卡的图像信息，即采集待测人员的舌面图像时，待测人员手持标准色卡进行摄像，图像中既包括待测人员的舌面图像信息也包括其手持的标准色卡的图像信息。

如上所述的系统，所述对采集到的待测人员的舌面图像进行颜色校正是指基于待测人员的舌面图像中的标准色卡的图像信息和标准色卡的实际图像信息对采集到的待测人员的舌面图像进行颜色校正，以图像中待测人员手持的标准色卡的图像信息作为参考，调整采集到的待测人员的舌面图像的相关参数直至调整后的采集到的待测人员的舌面图像的标准色卡的图像信息与标准色卡的实际图像信息基本匹配。

本发明还提供一种如上所述的系统的控制方法，步骤如下：

(1)图像采集装置采集待测人员的舌面图像，采集的任一张待测人员的舌面图像同时包括待测人员的舌面图像信息和所述标准色卡的图像信息；

(2)中央处理器对采集到的待测人员的舌面图像进行颜色校正；

(3)中央处理器将颜色校正后的图片与所述标准色卡的实际图像信息进行比对，最终得到待测人员的舌、面的颜色分类。

本发明在采集待测人员舌面图像时考虑到了后续颜色校正的需要，让待测人员手持标准色卡进行摄像，后续基于待测人员的舌面图像中的标准色卡的图像信息和标准色卡的实际图像信息对采集到的待测人员的舌面图像进行颜色校正，一定程度上克服了图像采集环境对采集到图像的影响，颜色校正的准确性好，而后将颜色校正后的图片与标准色卡的实际图像信息进行比对即可得到待测人员的舌、面的颜色分类。其处理数据量小，所得结果准确，所需硬件的配置较低，成本低廉，极具应用前景。

作为优选的技术方案：

如上的控制方法，所述对采集到的待测人员的舌面图像进行颜色校正的具体步骤为：

(2.1)以i为迭代次数，令当前迭代次数i为1；

(2.2)利用颜色校正模型调整采集到的待测人员的舌面图像的l值、a值及b值，所述颜色校正模型包括多项式回归算法模型、后向传播网络模型(bp网络)或支持向量回归模型(svm算法)，本发明的颜色校正模型并不仅限于此，其他颜色校正模型也可适用于本发明，本发明仅列举三种较为常用的模型为例；

(2.3)计算调整后的采集到的待测人员的舌面图像中的中医标准色卡的图像信息与中医标准色卡的实际图像信息的平均l值、平均a值及平均b值之差的绝对值|l1-l2|、|a1-a2|及|b1-b2|，其中l1、a1和b1分别为调整后的采集到的待测人员的舌面图像中的中医标准色卡的图像信息的平均l值、平均a值和平均b值，l2、a2和b2分别为中医标准色卡的实际图像信息的平均l值、平均a值和平均b值；

(2.4)|l1-l2|、|a1-a2|或|b1-b2|＞3，则令i＝i+1，返回步骤(2.1)；反之，颜色校正完成，调整后的采集到的待测人员的舌面图像即为颜色校正得到的待测人员的舌面图像。

如上的控制方法，所述将颜色校正后的图片与所述标准色卡的实际图像信息进行比对的具体步骤为：

(3.1)分割颜色校正得到的待测人员的舌面图像分别得到面图像和舌图像；

(3.2)提取面图像中的面部皮肤区域和舌图像中的舌体区域的平均l值、平均a值及平均b值；

(3.3)依次选取标准色卡中的所有色块，比较色块的l值、a值及b值与步骤(3.2)提取的面部皮肤区域或舌体区域的平均l值、平均a值及平均b值；

(3.4)如面部皮肤区域或舌体区域的平均l值、平均a值及平均b值与一色块的l值、a值及b值完全相同，则待测人员的舌、面的颜色分类即为该色块，反之，即面部皮肤区域或舌体区域的平均l值、平均a值及平均b值位于色块i和色块ii的l值、a值及b值之间，进行下一步；

(3.5)提取面部皮肤区域或舌体区域的中心位置的l值、a值及b值；

(3.6)分别计算色块i、色块ii与步骤(3.5)提取的面部皮肤区域或舌体区域的中心位置的l值、a值及b值之差的绝对值；

(3.7)如色块i与步骤(3.5)提取的面部皮肤区域或舌体区域的中心位置的l值、a值及b值之差的绝对值均小于色块ii与步骤(3.5)提取的面部皮肤区域或舌体区域的中心位置的l值、a值及b值之差的绝对值，则待测人员的舌、面的颜色分类即为色块i，反之，则将待测人员的舌、面的颜色分类记为色块i和色块ii之间。

有益效果：

(1)本发明的一种基于中医舌、面图像的标准色卡，很好地弥补了目前中医舌面诊领域缺乏相关标准的缺陷，为中医舌面诊提供了一种客观、准确且传承性好的评价标准；

(2)本发明的应用基于中医舌、面图像的标准色卡的系统，结构简单，所需配置低，成本低廉，自动化程度高，其能很好的辅助医生进行中医舌面诊，极具应用前景；

(3)本发明的控制方法，方法简单，校正结果准确，比对准确度高。

附图说明

图1为本发明的一种基于中医舌、面图像的标准色卡的示意图；

图2为本发明的应用基于中医舌、面图像的标准色卡的系统的各部件连接示意图；

图3为本发明的应用基于中医舌、面图像的标准色卡的系统运作的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步阐述。

实施例1

一种基于中医舌、面图像的标准色卡，如图1所示，包括以下色块：

色块一的l值为61，a值为14，b值为18；

色块二的l值为65，a值为15，b值为18；

色块三的l值为69，a值为15，b值为18；

色块四的l值为56，a值为17，b值为20；

色块五的l值为67，a值为19，b值为20；

色块六的l值为62，a值为18，b值为21；

色块七的l值为38，a值为18，b值为19；

色块八的l值为45，a值为19，b值为22；

色块九的l值为51，a值为18，b值为23；

色块十的l值为66，a值为21，b值为19；

色块十一的l值为52，a值为20，b值为19；

色块十二的l值为60，a值为20，b值为18；

色块十三的l值为51，a值为14，b值为24；

色块十四的l值为63，a值为16，b值为23；

色块十五的l值为57，a值为16，b值为23；

色块十六的l值为60，a值为11，b值为27；

色块十七的l值为54，a值为11，b值为26；

色块十八的l值为67，a值为9，b值为25；

色块十九的l值为96，a值为0，b值为0；

色块二十的l值为81，a值为0，b值为0；

色块二十一的l值为66，a值为0，b值为0；

色块二十二的l值为51，a值为0，b值为1；

色块二十三的l值为36，a值为0，b值为0；

色块二十四的l值为22，a值为0，b值为0；

其中，色块一～三属于白色类；色块四～六属于常色类；色块七～九属于黑色类；色块十～十二属于红色类；色块十三～十六属于黄色类；色块十七～二十一属于青色类；色块十九～二十四属于灰度类。

实施例2

一种应用基于中医舌、面图像的标准色卡的系统，如图2所示，包括中央处理器及分别与中央处理器连接的图像采集装置、数据存储器、显示装置和通讯装置；

图像采集装置用于采集待测人员的舌面图像并将该信息传递至中央处理器，采集到的待测人员的舌面图像中同时包括待测人员的舌面图像信息和标准色卡的图像信息；

中央处理器用于对采集到的待测人员的舌面图像进行颜色校正后，调取数据存储器中的标准色卡与颜色校正后的待测人员的舌面图像进行比对，得到待测人员的舌、面的颜色分类，对采集到的待测人员的舌面图像进行颜色校正是指基于待测人员的舌面图像中的标准色卡的图像信息和标准色卡的实际图像信息对采集到的待测人员的舌面图像进行颜色校正；

显示装置用于显示中央处理器处理所得的待测人员的舌、面的颜色分类；

通讯装置用于与外界进行信号及数据传输；

数据存储器用于存储与实施例1相同的基于中医舌、面图像的标准色卡(图2中的标准色卡)。

以上系统的控制方法，流程图如图3所示，步骤如下：

(1)图像采集装置采集待测人员的舌面图像，采集的任一张待测人员的舌面图像同时包括待测人员的舌面图像信息和所述标准色卡的图像信息；

(2)中央处理器对采集到的待测人员的舌面图像进行颜色校正，具体为：

(2.1)以i为迭代次数，令当前迭代次数i为1；

(2.2)利用颜色校正模型调整采集到的待测人员的舌面图像的l值、a值及b值；

(2.3)计算调整后的采集到的待测人员的舌面图像中的中医标准色卡的图像信息与中医标准色卡的实际图像信息的平均l值、平均a值及平均b值之差的绝对值|l1-l2|、|a1-a2|及|b1-b2|，其中l1、a1和b1分别为调整后的采集到的待测人员的舌面图像中的中医标准色卡的图像信息的平均l值、平均a值和平均b值，l2、a2和b2分别为中医标准色卡的实际图像信息的平均l值、平均a值和平均b值；

(2.4)|l1-l2|、|a1-a2|或|b1-b2|＞3，则令i＝i+1，返回步骤(2.1)；反之，颜色校正完成，调整后的采集到的待测人员的舌面图像即为颜色校正得到的待测人员的舌面图像；

(3)中央处理器将颜色校正后的图片与所述标准色卡的实际图像信息进行比对，最终得到待测人员的舌、面的颜色分类，具体为：

(3.1)分割颜色校正得到的待测人员的舌面图像分别得到面图像和舌图像；

(3.2)提取面图像中的面部皮肤区域和舌图像中的舌体区域的平均l值、平均a值及平均b值；

(3.3)依次选取标准色卡中的所有色块，比较色块的l值、a值及b值与步骤(3.2)提取的面部皮肤区域或舌体区域的平均l值、平均a值及平均b值；

(3.4)如面部皮肤区域或舌体区域的平均l值、平均a值及平均b值与一色块的l值、a值及b值完全相同，则待测人员的舌、面的颜色分类即为该色块，反之，即面部皮肤区域或舌体区域的平均l值、平均a值及平均b值位于色块i和色块ii的l值、a值及b值之间，进行下一步；

(3.5)提取面部皮肤区域或舌体区域的中心位置的l值、a值及b值；

(3.6)分别计算色块i、色块ii与步骤(3.5)提取的面部皮肤区域或舌体区域的中心位置的l值、a值及b值之差的绝对值；

(3.7)如色块i与步骤(3.5)提取的面部皮肤区域或舌体区域的中心位置的l值、a值及b值之差的绝对值均小于色块ii与步骤(3.5)提取的面部皮肤区域或舌体区域的中心位置的l值、a值及b值之差的绝对值，则待测人员的舌、面的颜色分类即为色块i，反之，则将待测人员的舌、面的颜色分类记为色块i和色块ii之间。

让100位已由专家判断出舌面颜色的待测人员分别手持标准色卡使用该系统进行舌、面的颜色分类，而后比对系统得出的舌、面的颜色分类及专家判断所得结果，发现系统所得结果与专家判断的匹配度为100％。

经验证，本发明的基于中医舌、面图像的标准色卡，很好地弥补了目前中医舌面诊领域缺乏相关标准的缺陷，为中医舌面诊提供了一种客观、准确且传承性好的评价标准；应用基于中医舌、面图像的标准色卡的系统，结构简单，所需配置低，成本低廉，自动化程度高，其能很好的辅助医生进行中医舌面诊，极具应用前景；控制方法，方法简单，校正结果准确，比对准确度高。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，这些仅是举例说明，在不违背本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。