一种基于手部形态认知的健康预测模型的构建方法及装置与流程

本发明属于医学信息领域，具体涉及一种基于手部形态的健康预测模构建方法及装置。

背景技术：

传统中医认为，人体是一个有机的整体，机体内部脏腑、气血、经络的生理活动与病理变化，必然有某些征象表现于外，全身的变化可以反映在某一局部，局部的病变也会引起全身的反应。传统中医的望诊就是根据人体内外相应的原理，通过观察机体外在的变化，推断内在脏腑组织的生理活动和病理变化。“手诊”就是通过对手的观察，包括手的形状、指甲、半月痕、青筋、黑白血斑、掌纹、手掌气血等，可以判断出身体疾病，了解健康状况，这是古老医术手诊的的奥妙。

传统中医需要大量的经验积累，才能根据手部形态特征来预测健康的准确性。

技术实现要素：

为解决现有手部形态认知来预测健康依赖于大量经验积累、准确率低的问题，在本发明的第一方面提供了一种基于手部形态认知的健康预测模型的构建方法，包括如下步骤：获取手部的视觉信息，根据视觉语义模型预测视觉信息的语义描述；对所述语义描述进行关键字提取，得到语义描述的特征信息；根据所述特征信息和医学知识库，建立特征信息与病症信息匹配关系数据库；将特征信息作为样本、病症信息作为标签，训练分类模型，直至聚类中心趋于稳定不再变化，得到训练好的分类模型；所述分类模型为knn模型；获取待测人的手部语义描述并将其输入到所述训练好的分类模型中，得到健康预测结果。

在本发明的一些实施例中，所述对所述语义描述进行关键字提取，得到语义描述的特征信息包括如下步骤：根据手部的生理构造将所述语义描述划分为整体描述和局部描述，所述整体描述包括手部的颜色、形状、温度；所述局部描述包括手掌描述、手指描述、指甲描述、青筋描述；根据tf-idf分词技术对包含手的生理构造与健康信息有关的文章进行词频计算，得到语义描述的特征信息。

进一步的，所述手掌描述至少包括对手掌的色泽、手掌的纹理、手掌的气血中的一种进行的描述；手指描述至少包括对手指的指形、手指的血色中的一种进行的描述；指甲描述至少包括对指甲的色泽、指甲板的纹理中的一种进行的描述。

在本发明的一些实施例中，所述训练好的分类模通过如下步骤实现：将特征信息与其匹配的病症特征信息映射为多维向量；根据手部的生理构造将特征信息划分为若干个类别；将特征信息对应的病症特征信息作为标签；根据所述若干个类别及其对应的标签以及多维向量构建样本数据集；将所述样本数据集划分为训练集、验证集、测试集；根据所述多维向量的相似度对所述knn模型训练，直至其聚类中心趋于稳定且不再变化，得到训练好的分类模型。

进一步的，所述多维向量的相似度通过余弦相似度进行计算。

在本发明的一些实施例中，所述获取待测人的手部语义描述并将其输入到所述训练好的分类模型中，得到健康预测结果包括如下步骤：若无法直接获取待测人的手部语义描述，则通过视觉采集装置获取待测人的手部的视觉信息；根据视觉语义模型预测视觉信息的语义描述。

本发明的第二方面，提供了一种基于手部形态认知的健康预测模型的构建装置，包括获取模块、提取模块、匹配模块、训练模块、预测模块，所述获取模块，用于获取手部的视觉信息，根据视觉语义模型预测视觉信息的语义描述；所述提取模块，用于对所述语义描述进行关键字提取，得到语义描述的特征信息；所述匹配模块，用于根据所述特征信息和医学知识库，建立特征信息与病症信息匹配关系数据库；所述训练模块，用于将特征信息作为样本、病症信息作为标签，训练分类模型，直至聚类中心趋于稳定不再变化，得到训练好的分类模型；所述分类模型为knn模型；所述预测模，用于获取待测人的手部语义描述并将其输入到所述训练好的分类模型中，得到健康预测结果。

进一步的，所述训练模块包括映射模块、预处理模块、构建模块、分类模块，所述映射模块，用于将特征信息与其匹配的病症特征信息映射为多维向量；所述预处理模块，用于根据手部的生理构造将特征信息划分为若干个类别；将特征信息对应的病症特征信息作为标签；所述构建模块，用于根据所述若干个类别及其对应的标签以及多维向量构建样本数据集；所述分类模块，用于将所述样本数据集划分为训练集、验证集、测试集；根据所述多维向量的相似度对所述knn模型训练，直至其聚类中心趋于稳定且不再变化，得到训练好的分类模型。

本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明第一方面提供的方法。

本发明的第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明第一方面提供的方法。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过视觉语义结合自然语言处理、机器学习将手部形态特征与相关病症构成数据集，通过knn分类算法实现对数据集的分类，从而实现了健康预测。

2.本发明通过对待识别手的临床征兆异常变化特征信息与临床征兆特征信息空间向量集合进行语义相似性计算，得到待识别手的临床征兆异常变化的认知结果。

附图说明

图1为本发明的一些实施例中的基于手部形态认知的健康预测模型的构建方法的基本流程图；

图2为本发明的一些实施例中的基于手部形态认知的健康预测模型的构建装置的结构示意图；

图3为本发明的一些实施例中的电子设备的基本结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

参考图1，在本发明的第一方面提供一种基于手部形态认知的健康预测模型的构建方法，包括如下步骤：s101.获取手部的视觉信息，根据视觉语义模型预测视觉信息的语义描述；s102.对所述语义描述进行关键字提取，得到语义描述的特征信息；s103.根据所述特征信息和医学知识库，建立特征信息与病症信息匹配关系数据库；s104.将特征信息作为样本、病症信息作为标签，训练分类模型，直至聚类中心趋于稳定不再变化，得到训练好的分类模型；所述分类模型为knn模型；s105.获取待测人的手部语义描述并将其输入到所述训练好的分类模型中，得到健康预测结果。

可选的，视觉语义模型至少包括neuraltalk、showandtell、showattendandtell、sca-cnn、neuralbabytalk、bottom-upandtop-down其中的一种。

在本发明的一些实施例中，所述对所述语义描述进行关键字提取，得到语义描述的特征信息包括如下步骤：根据手部的生理构造将所述语义描述划分为整体描述和局部描述，所述整体描述包括手部的颜色、形状、温度；所述局部描述包括手掌描述、手指描述、指甲描述、青筋描述；根据tf-idf分词技术对包含手的生理构造与健康信息有关的文章进行词频计算，得到语义描述的特征信息。

具体地，手部不同部位及形态特征与健康信息如下：a、如果拇指半月痕出现粉红色，是表示胰脏机能不良，严重会引起糖尿病，这是个提前的警告信号；b、食指半月痕，关连胃肠，当食指的半月甲呈现粉红色时，表示胃、大肠的循环不良，食欲自然减退；c、中指半月痕，关连心包经、神志：当中指半月痕粉红色说明精神紧张，工作过渡紧张，会感到头晕、头痛、思路不清，失眠多梦；d、环指半月痕，关连三焦经、内分泌，如果环指呈粉红色表示运行于环指的三焦经发生异常，全身的血液循环不良，体质下降，阴阳失调；e、小指半月痕，关连心肾，粉红色时表征心脏出问题。

进一步的，所述手掌描述至少包括对手掌的色泽、手掌的纹理、手掌的气血中的一种进行的描述；手指描述至少包括对手指的指形、手指的血色中的一种进行的描述；指甲描述至少包括对指甲的色泽、指甲板的纹理中的一种进行的描述。可选的，除了上述tf-idf关键词提取方法，还可采用主体模型或rake(rapidautomatickeywordextraction)等方法进行关键词提取。

在本发明的一些实施例中，所述训练好的分类模通过如下步骤实现：将特征信息与其匹配的病症特征信息映射为多维向量；根据手部的生理构造将特征信息划分为若干个类别；将特征信息对应的病症特征信息作为标签；根据所述若干个类别及其对应的标签以及多维向量构建样本数据集；将所述样本数据集划分为训练集、验证集、测试集；根据所述多维向量的相似度对所述knn模型训练，直至其聚类中心趋于稳定且不再变化，得到训练好的分类模型。

具体地，特征信息与对应的病症特征信息关系如下：

1、手感的对比：1)、手感凉：主脾肾阳虚。发内寒，体弱怕冷，血气不循环，吸收能力差。阳虚的人很容易怕冷；2)、手感热：主心肾阴虚。烦躁、上火、失眠、多梦、紧张；3)、手感湿：主心脾两虚；心情压力，容易疲劳乏力；手汗多，多为脾胃积热，心火盛、精神紧张；4)、手感干：主肺脾两亏。表明容易得呼吸系统方面的疾病。5)、手感粘：主内分泌失调；特别是糖尿病的人比较多见；容易热，出汗，且汗是粘的；6)手感温暖润泽有弹性，健康情况良好；

2、手感的温度：

1)、手感热：两种情况：一种是实热病，比如发烧，头越摸越热，多摸两秒钟，这说明多有炎症；另一种是虚火，也就是再握时反而觉得不是很热了，可见于甲状腺功能亢进，肝肾阴虚，多见虚火上浮、失眠多梦、心烦、口干口苦、咽喉炎、高血压、糖尿病、阴虚劳热症等；2)、手指热：多见于便秘、血粘稠、三脂偏高；3)、手掌热：心火盛，多见于失眠多梦、心烦、口干口苦、咽炎等；4)、手感寒：可见于脾肾阳虚，甲状腺功能低下、微循环障碍、经脉运行不畅、容易疲劳、容易感冒、月经不调等；5)、手指凉：多为血液循环较差，容易疲劳乏力，难入睡、多梦、心跳心慌、头脑不清、头晕头痛；6)、手掌凉：多为脾胃虚寒、脾胃消化吸收系统较差，容易消化不良、便溏、疲倦乏力、贫血。女性多见于妇－科疾病、白带比较多一点，月经不调；7)、寒热交错：手心凉手指热，或者手心热手掌凉，或者一只手凉一只手热，这叫阴阳失调。多见于夏天怕热，冬天怕冷；食热上火，食凉觉寒；上热下寒，穿多一件怕热，穿少一件又怕凉，虚不受补；月经不调。心烦心燥、失眠多梦、容易上面咽喉痛，下面手脚冻等内分泌失调现象；8)、正常的手应该是冬暖夏凉。如果刚刚相反的话说明是血虚。但是手的温度不一定都是别人的手太凉或者太热，也许是自己的问题，所以首先要保证自己的身体是健康的；

3、手掌的软硬：

1)、手掌软：a、手掌厚而有肉有力，富有弹性，多为精力充沛，体质强壮，适应力强。b、如果手掌厚而无力，弹性差，多为精力欠佳，疲劳乏力。c、手掌软细薄而无力，多精力衰退，体弱多病。手软的人多为用脑干活的人。中医有句话：手掌如棉，闲且有钱，说明知识的重要性；2)、手掌硬：a、手掌肌肉硬直、缺乏弹性者。血气有点抑制了，经脉不是很通畅，适应能力比较差。b、手掌硬直而瘦者，多为消化系统功能问题，循环系统不是很好，凡事多固执，缺乏应变能力。手硬手粗的人多为劳力者，用力干活的人。

进一步的，所述多维向量的相似度通过余弦相似度进行计算。余弦相似度算法的含义为：一个向量空间中两个向量夹角间的余弦值作为衡量两个个体之间差异的大小，余弦值接近1，夹角趋于0，表明两个向量越相似，余弦值接近于0，夹角趋于90度，表明两个向量越不相似。

余弦函数在三角形中的计算公式为：

则多维空间余弦函数为：

其中xi表示向量a的任意分量，yi表示向量b的任意分量。举例说明：假设手的特征信息有3个分类集合，item1，item2和item3，用向量表示分别为：item1[1，1，0，0，1]；item2[0，0，1，2，1]；item3[0，0，1，2，0]，即五维空间中的3个点。用欧式距离公式计算item1、itme2之间的距离，以及item2和item3之间的距离，分别是：

item1-item2＝(1-0)²+(1-0)²+(0-1)²+(0-2)²+(1-1)²＝7；

item2-item3＝(0-0)²+(0-0)²+(1-1)²+(2-2)²+(1-0)²＝1；

用余弦函数计算item1和item2夹角间的余弦值为：

用余弦函数计算item2和item3夹角间的余弦值为：

由此可得出item1和item2相似度小，两个之间的距离大(距离为7)，item2和itme3相似度大，两者之间的距离小(距离为1)。

在本发明的一些实施例中，所述获取待测人的手部语义描述并将其输入到所述训练好的分类模型中，得到健康预测结果包括如下步骤：若无法直接获取待测人的手部语义描述，则通过视觉采集装置获取待测人的手部的视觉信息；根据视觉语义模型预测视觉信息的语义描述。

参考图2，本发明的第二方面，提供了一种基于手部形态认知的健康预测模型的构建装置1，包括获取模块11、提取模块12、匹配模块13、训练模块14、预测模块15，所述获取模块11，用于获取手部的视觉信息，根据视觉语义模型预测视觉信息的语义描述；所述提取模块12，用于对所述语义描述进行关键字提取，得到语义描述的特征信息；所述匹配模块13，用于根据所述特征信息和医学知识库，建立特征信息与病症信息匹配关系数据库；所述训练模块14，用于将特征信息作为样本、病症信息作为标签，训练分类模型，直至聚类中心趋于稳定不再变化，得到训练好的分类模型；所述分类模型为knn模型；所述预测模15，用于获取待测人的手部语义描述并将其输入到所述训练好的分类模型中，得到健康预测结果。

进一步的，所述训练模块14包括映射模块、预处理模块、构建模块、分类模块，所述映射模块，用于将特征信息与其匹配的病症特征信息映射为多维向量；所述预处理模块，用于根据手部的生理构造将特征信息划分为若干个类别；将特征信息对应的病症特征信息作为标签；所述构建模块，用于根据所述若干个类别及其对应的标签以及多维向量构建样本数据集；所述分类模块，用于将所述样本数据集划分为训练集、验证集、测试集；根据所述多维向量的相似度对所述knn模型训练，直至其聚类中心趋于稳定且不再变化，得到训练好的分类模型。

本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明第一方面提供的方法。

参考图3，电子设备500可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)501，其可以根据存储在只读存储器(rom)502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器(ram)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram503中，还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理装置501、rom502以及ram503通过总线504彼此相连。输入/输出(i/o)接口505也连接至总线504。

通常以下装置可以连接至i/o接口505：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506；包括例如液晶显示器(lcd)、扬声器、振动器等的输出装置507；包括例如硬盘等的存储装置508；以及通信装置509。通信装置509可以允许电子设备500与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图3示出了具有各种装置的电子设备500，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。图3中示出的每个方框可以代表一个装置，也可以根据需要代表多个装置。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装，或者从存储装置508被安装，或者从rom502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时，执行本公开的实施例的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本公开的实施例所描述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开的实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、rf(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个计算机程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的实施例的操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++、python，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。