基于分段融合的中医分类舌色视觉感知量化研究

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中医舌诊是中医四诊(望、闻、问、切)中望诊的重要内容,是中医临床上不可缺少的常规检查,在中医诊断中占有重要地位。近年来,随着信息技术的发展,中医舌诊的客观化研究取得了突破性进展。采用数字图像技术对舌图像进行采集、存储与分析,已经成为中医舌诊客观化的主要途径。其中,在舌诊最为重视的颜色描述与分析方面,目前主要是基于图像的三维颜色空间进行研究,相关的舌色研究也取得了不少成果。但是在中医舌色的临床表达上,仍然存在着难以度量、表述模糊和与视觉感知不相符的缺点。将中医舌色的三维表达方式转化为随证候变化的一维舌色量化方式,可以满足医生对舌色的快速表述与记录的需求,降低颜色表达的复杂性;同时为疾病程度随舌色变化提供了依据准则,方便医生对疾病的治疗和跟踪。  针对目前中医一维舌色量化的要求,本文重点开展了基于心理物理方法的中医舌色视觉感知量化、舌色刺激量与舌色视觉感知量的关系研究,以及分类舌色量化系统的建立等方面的工作。论文的主要工作包括以下几个方面:  (1)基于CIELCH色度空间的舌色视觉感知量化研究  在实验室已有研究中,基于心理物理的中医舌色量化已做过相关研究,但是量化结果不太理想,具体表现为某些舌色的渐变比较突兀和较大的量化误差。本研究针对这两个问题作了相关改进,一是采用色度学空间CIELCH进行舌色的量化,此颜色空间符合人类视觉习惯,因此量化的舌色分布相对会比较均匀;二是实验样本的清洗,将原来的非舌色样本剔除,同时增加舌色样本,以提高样本质量,减少量化误差。在此基础上采用对偶比较法对舌色的单维分量和舌色的感知量之间的关系进行研究,采用等级排列法对舌色三维分量综合变化和舌色感知量问的关系进行研究。最后通过实验证明基于CIELCH色度空间的舌色感知量化方法不仅使量化误差有所提高,而且得到的量表颜色渐变趋势更加符合中医认知习惯。  (2)类别边界与感觉等距相结合的中医舌色分类感知量化研究  在基于CIELCH色度空间的舌色感知量化研究中,所有类别的舌色综合在一起进行量化,参与心理物理量化实验的样本数量有限,导致量化结果相邻颜色变化较大;同时由于缺少标准色块对被试者进行指导,量化结果的准确性也有待于提高。本研究提出在CIELAB空间将舌色进行分类,并采用感觉等距法对舌色进行新的视觉量化研究。首先舌色样本由专业人员分成五大类,以正常舌色到病态舌色的渐变趋势作为视觉的感知依据。然后通过感觉等距法,被试者将自身对舌色的视觉感受分成主观上距离相等的等分,以达到附符合人眼视觉和颜色均匀变化的目的。  (3)基于聚类增量样本的中医舌色分类感知量化研究  类别边界与感觉等距相结合的方法虽然在视觉实验中提供了标准的指导色块,但类内实验样本量仍然较少,影响舌色分量与舌色感知量之间的关系建模精度,而量表中相邻舌色主观距离太近肉眼又无法再继续划分,本研究提出聚类增量样本的方法增加舌色物理刺激量,采用基于分区的等级排列法进行实验,获得相应舌色视觉感知量,以达到量表细化的目的。首先对舌色样本进行聚类,增加舌色物理刺激量,将新的刺激量基于分区进行等级排列法实验得到分段量表,再将分段量表进行融合得到各个舌色类别的一维数字量化结果。对得到的量化结果进行支持向量机回归得到数学模型,并对回归模型进行验证,实验表明,该方法可以得到量化精度和准确度都较高的舌色感知量化模型,实现了中医舌色随证候变化的一维数值量化。  (4)中医舌色量化系统的建立  在上述研究的基础上,开发了基于分类的中医舌色量化系统。该系统集舌象的拍摄采集、舌色拾取、舌色的三维数值显示、舌色分类及量化以及舌象数据库的功能于一体,这对舌象客观化的研究具有重要的意义。
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