基于数字摄像机的舌图像采集平台设计方案

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中医学以整体观和平衡观为指导,建立了独具特色的生命理论和诊疗体系,是现代医学的重要组成部分。中医通过四诊合参、辨证论治来推断病症,诊察病情。而舌诊是中医四诊中望诊中的重要内容,它的客观化研究是中医现代化的重要组成部分。 近年来,对舌诊客观化的研究取得了多方面的进展,推出了一系列舌象采集装置。但是,已有舌象采集装置存在两方面的问题。其一,是采集设备给舌象仪发展带来的局限。目前的舌象仪都将数码相机作为采集设备,然而数码像机的低可控性和不稳定性难以满足舌象仪产品化和标准化的需求。其二,是在舌图像的采集、传输和显示过程中的彩色失真问题。这种失真影响了舌象分析结果,也降低了舌象分析系统的可信度。因此,为了推动舌诊的客观化进程,有必要对上述两方面的问题进行研究。 本文对现有的中医舌象采集装置进行了深入的研究,详细分析了各装置的优缺点,然后提出了基于摄像机的舌图像采集平台的设计思路。接下来从光源的选择、照明条件和几何布光、机械结构设计、采集设备选择四方面入手,介绍了具体的设计方案。实验结果表明,基于摄像机的舌图像采集平台能够提供清晰稳定、细节丰富的舌图像,但在成像色彩上还不能达到完全令人满意的程度,因此,我们还需要针对摄像机的特点,对图像预处理和颜色重现算法进行深入研究。 在对摄像机的成像模型进行了仔细的分析后,我们设计了相应的颜色校正软件平台。在该软件平台上集成了四类图像预处理算法,包括五种白平衡算法,分别为基于灰度世界的白平衡、基于完美反射的白平衡、基于Minkowski范数的白平衡、基于边缘检测的白平衡算法和基于Retinex理论的白平衡算法;四种滤波算法,分别为高通滤波、低通滤波、伪中值滤波和基于内容的自适应滤波算法;基于查找的GAMMA校正算法;还有同心圆定标的畸变校正法。同时还集成了基于综合寻优的多项式回归的颜色重新方法和基于聚类的三维查找表算法两种改进的颜色校正算法。最后,我们还对开放环境下的颜色校正问题做了初步的研究和探讨,提出了基于二次拍摄的颜色重现方法。结果表明,这些颜色重现方法能在不同程度上提高摄像机采集图像的质量,为实验提供了丰富的手段。 本论文的研究工作,对舌诊客观化的发展有着重要的意义,对中医现代化的进程也起到了推动作用。
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