新型舌象采集装置设计与颜色校正方法的研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yinzheng1974
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中医学是我国人民长期同疾病作斗争的经验总结和理论概括,以其独特的理论体系和临床疗效屹立于世界医学之林。然而长期以来,中医学一直独立发展,且主观性、随意性大。利用现代信息处理技术和方法研究中医现代化,不断完善和丰富中医学理论体系,是中医学发展的趋势。 舌诊是中医望诊中的重要内容,它的客观化研究是中医现代化的重要组成部分。经过多年的发展,基于计算机图像处理和分析技术的舌象自动分析研究已经成为该领域的研究方向。 已有的舌象分析研究主要在采集环境的标准化、舌图像的彩色重现、舌色、苔色等颜色特征以及纹理特征分析方面取得了突破。但是现有sIPL型舌象仪的采集装置由于受到采集环境与设备的限制,不能满足卧床病人舌象采集的需要,需要研制新型舌象采集装置。而新型舌象采集装置中,照明环境及采集设备性能会发生较大的变化,采集到的舌图像与原舌象仪获得的图像存在差异,必须首先解决新型舌象分析仪的颜色校正问题。此外,现有舌象特征的分析研究中,仍有一些特征没有涉及,需要进一步研究完善。 论文在现有舌象分析研究的基础上,针对卧姿病人的舌象采集、采集条件变化后的颜色校正、舌象特征的分析问题展开研究。主要工作包括以下几部分: 1、提出了积分球式新型舌象采集装置的设计方法。该方法采用积分球照明/探测几何条件,克服了近距离照明带来的光照不均匀问题。分别选择显色性好的闪光灯、卤钨灯作为仪器光源,设计制造了两种舌象采集装置。实验结果表明,新型舌象采集装置能够克服原SIPL型舌象仪的不足,有效地解决了卧姿重症病人的舌象采集问题。 2、讨论了光照、采集设备等因素对舌图像颜色数据的影响,并对颜色校正技术进行了综述。针对新型舌象采集装置采集条件变化带来的新的图像颜色校正问题,提出了多种颜色校正方法。 1)将多项式离线校正方法应用于新型舌象采集装置的颜色校正中。运用自行设计的校准色板,对采集条件进行校准,得到新型采集装置条件到标准采集条件的颜色映射关系,取得了一定的校正效果。 2)将色彩管理的概念引入颜色校正,提出了基于ICC标准的颜色校正方法。采用ICC标准数据格式建立采集环境特征描述文件,通过特征描述逆变换,完成从连接空间到标准采集条件空间的颜色复制。 3)系统分析了舌色颜色范围,提出了感兴趣色域离线校正方法。运用 Munsell颜色图册确定感兴趣舌色样本,以此为回归校正控制点,使得处于感兴趣舌色域的颜色获得较高的校正精度。 4)探讨了有限维模型在舌图像颜色校正中的可行性。对舌色范围颜色光谱进行有限维模型分析,发现采用三个基函数可以较好地估计舌表面光谱反射率。由此可以根据图像像素颜色复原光谱反射率,得到标准条件下的颜色值,说明有限维模型颜色校正方法具有一定的可行性。 3、在舌象特征分析方面,进行了舌苔润燥分析算法、舌脉分割算法的研究。 1)在原有舌苔润燥分析算法基础上,进一步分析了描述物体光反射机理的二分光反射模型,提出了舌苔润燥分析改进算法。该方法在亮度阈值分析的基础上,通过对较亮区域像素在彩色空间的分布点簇形状,判别是否属于水膜亮斑区,进行舌苔润燥的分析,提高了识别正确率。 2)在基于投影初始边界Snakes模型方法分割舌体的基础上,结合舌脉颜色及分布走向的先验知识,提出了C均值聚类舌脉跟踪分割方法。该方法首先对舌体图像进行R通道和色度阈值分割,得到局部舌脉区域,以此为脉管跟踪起始位置;然后采用C均值聚类方法,根据脉管分布按照一定步长跟踪识别脉管像素,有效地实现了舌脉的分割,为舌脉特征的自动分析提供了基础。 论文的研究工作,对舌诊的客观化研究具有重要价值,为中医现代化研究起到了促进作用。
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