專利名稱：基于圖像內容分析的中醫舌象檢索方法
技術領域：
本發明以中醫舌象為研究對象，運用計算機視覺理論與圖像識別技術，重點分析舌象的顏色、紋理以及形狀視覺信息，分別提取相應的內容特征，形成描述舌象內容的特征向量進行檢索，為中醫舌診提供新的舌象客觀化檢索方法。
背景技術：
中醫診斷的主要依據是“四診”即“望、聞、問、切”，其中以“望”為先。舌診，是通過觀察舌象以了解人體生理功能和病理變化的一種診察方法，是四診中望診的重要內容， 也是應用最廣、最有臨床應用價值的診法之一。但傳統的中醫舌診主要由醫生根據自己的知識和經驗用眼睛觀察，并做出判斷，其診斷結果受醫生的知識水平、思維方式及診斷技巧的限制，也受光線、溫度等外界客觀因素的影響，難免會出現偏差。此外，許多舌診的經驗也難以有效地進行保留，這既不利于中醫舌診技術的傳承，也不利于舌診病歷的查詢和管理。 因此，對中醫舌診的客觀化、數字化，即對客觀的舌象分析方法進行研究，并對分析結果進行有效地管理，對于中醫舌診教學、科研手段的現代化，具有重要的理論價值和實際意義。圖像檢索技術自上個世紀以來已成為一個越來越受到人們關注的研究領域。伴隨著數字化影像技術在醫學臨床工作中的普遍應用，大量的圖像數據也隨之產生。如何有效地組織、管理和檢索舌象成為當前迫切需要解決的問題。傳統的舌象檢索方法通常采用基于文本信息的人工標注方法，這種方法費時費力，并且標注結果因人而異，檢索結果往往與舌象的視覺內容差異較大，從而嚴重影響了圖像在診斷過程中作用的發揮。基于內容的圖像檢索技術根據圖像的顏色、紋理和形狀視覺信息，建立特征向量空間進行檢索，將其應用于舌象檢索，可以為中醫大夫提供一種方便直觀的舌象客觀化檢索方法，對醫學教學、科研以及圖像歸檔和醫學通信具有重要的研究意義。
發明內容
本發明利用基于內容的圖像檢索技術，設計了一種基于多特征的中醫舌象檢索方法，以方便用戶有效地獲取所需的舌象。該方法主要分為兩大部分特征庫構建和舌象檢索。特征庫構建過程中，提取了舌象的顏色、紋理和形狀信息。而舌象檢索又可細分為兩個小部分關鍵詞檢索和圖像檢索，前者基于舌象的文本標注信息進行初始檢索，后者利用特征庫，并采用相似度計算的方法進行基于內容的舌象客觀化檢索，流程框圖如附
圖1所示。當用戶輸入關鍵詞進行查詢時，初始檢索結果將返回數組推薦舌象，這些舌象的標注信息中往往包含該關鍵詞及一個相關詞匯，然后用戶可以選擇其中一幅舌象進行二次查詢以獲得更多相關舌象，本次檢索主要根據該舌象與舌象庫中舌象的相似度返回查詢結^ ο本發明以中醫舌象為研究對象，運用計算機視覺理論與圖像識別技術，通過對舌象顏色、紋理和形狀信息進行分析，獲取相應的內容特征，從而建立舌象的計算機客觀化檢索方法。
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1.特征庫構建部分本發明從舌圖像自身的特點出發，結合中醫舌診相關理論，采用客觀化的圖像處理分析方法，提取舌象的顏色、紋理以及形狀特征，建立舌象特征庫，其中舌象各個特征提取的過程如下所示1. 1舌象顏色特征提取舌質和舌苔的分析是中醫舌診中重要的內容，包括舌質和舌苔顏色信息。因此，本發明采用客觀化的圖像分析與模式識別方法，提取圖像中上述信息作為舌象的顏色特征。在提取顏色特征時，先使用基于聚類樹的支持向量機(CT-SVM)方法對舌體的各個像素進行識別，具體做法是對于圖像庫的每幅舌圖像(如附圖2所示)，取一個3X3大小的圖像塊，然后計算每個塊的R、G、B三個分量的均值作為訓練樣本的特征矢量(3維數據)，將圖像塊標注為以下11種顏色類別的一種舌質淡、舌質淡紅、舌質紅、舌質暗紅、舌質絳紅、舌質暗紫、白苔、黃苔、灰苔、褐苔和黑苔。其中，前六種是舌質顏色，后五種是舌苔顏色。隨后，根據訓練樣本的特征矢量，使用基于聚類樹的多類支撐向量機算法 (CT-SVM)建立分類模型，然后依次讀取待處理舌圖像(如附圖幻中舌體區域每個像素的 R、G、B值，并根據分類模型，判斷該像素的顏色類型，其中該類型對應于上述11類圖像塊所代表的顏色。獲取各個像素點的識別結果后，結合附圖3偽彩色圖中舌色、苔色的顏色信息， 將舌象轉化為偽彩色圖像(如附圖3)，該圖中只有11種顏色，它們的RG B三個分量與舌色、苔色的對應關系為舌質淡{255，200，200}、舌質淡紅{255，0，255}、舌質紅{255,0,0}, 舌質暗紅{255，125，125}、舌質絳紅{175，0，0}、舌質暗紫{125，50，200}、白苔{255,255, 25 、黃苔{255，255，0}、灰苔{125，125，125}、褐苔{100,0,0}和黑苔{0,0,0} 然后，統計每幅圖像舌體區域中11種RGB分量對應像素點出現的頻率，據此建立形如附圖4所示的11 維的顏色直方圖histphis、，. . .，histn (對應圖中1 11柱的縱坐標值)表征舌象的顏色特征信息。1.2舌象紋理特征提取中醫舌象表面經常出現各種形狀的裂紋，裂溝，深淺不一，多少不等，統稱為裂紋舌。其中裂紋的深淺與多少是舌診中重要的參考指標。為此，本發明對舌象裂紋的深淺與多少進行定量分析，并設置裂紋指數用于表征舌體的紋理特征，裂紋分析流程見附圖5，具體步驟如下選定兩個高斯濾波器(標準差分別為2和0.幻，對舌圖像進行卷積得到兩幅圖像，然后使用I^rewitt算子分別作卷積，獲取舌體區各點的彩色梯度響應D和邊緣方向θ， 接著進行組合，取兩幅圖像中對應像素點梯度響應較大者為有效值Dmax，同時計算兩個梯度的均值萬，并統計大于100的像素數Ne，最后根據式(1)計算裂紋指數CRK。
權利要求
1.基于內容的中醫舌象檢索方法，其特征在于該方法分為兩大部分特征庫構建和舌象檢索；而舌象檢索又分為兩個部分關鍵詞檢索和圖像檢索，前者基于舌象的文本標注信息進行初始檢索，后者利用特征庫，并采用相似度計算的方法進行基于內容的舌象客觀化檢索；當用戶輸入關鍵詞進行查詢時，初始檢索結果將返回數組推薦舌象，這些舌象的標注信息中往往包含該關鍵詞及一個相關詞匯，然后用戶可以選擇其中一幅舌象進行二次查詢以獲得更多相關舌象，本方法根據該舌象與舌象庫中舌象的相似度返回查詢結果；1).特征庫構建提取舌象的顏色、紋理以及形狀特征，建立舌象特征庫，其中舌象各個特征提取的過程如下所示1.1舌象顏色特征提取在提取顏色特征時，先使用基于聚類樹的支持向量機方法對舌體的各個像素進行識別，具體做法是對于圖像庫的每幅舌圖像，取一個同樣大小的圖像塊，然后計算每個塊的 R、G、B三個分量的均值作為訓練樣本的特征矢量，將圖像塊標注為以下11種顏色類別的一種舌質淡、舌質淡紅、舌質紅、舌質暗紅、舌質絳紅、舌質暗紫、白苔、黃苔、灰苔、褐苔和黑苔；其中，前六種是舌質顏色，后五種是舌苔顏色；隨后，根據訓練樣本的特征矢量，使用基于聚類樹的多類支撐向量機算法建立分類模型，然后依次讀取待處理舌圖像中舌體區域每個像素的R、G、B值，并根據分類模型，判斷該像素的顏色類型，其中該類型對應于上述11類圖像塊所代表的顏色；獲取各個像素點的識別結果后，結合偽彩色圖中舌色、苔色的顏色信息，將舌象轉化為偽彩色圖像，只有11種顏色，它們的RGB三個分量與舌色、苔色的對應關系為舌質淡 {255，200，200}、舌質淡紅{255，0，255}、舌質紅{255，0，0}、舌質暗紅{255，125，125}、舌質絳紅{175，0，0}、舌質暗紫{125，50，200}、白苔{255，255，255}、黃苔{255，255，0}、灰苔 {125，125，125}、褐苔{100,0,0}和黑苔{0,0,0}；然后，統計每幅圖像舌體區域中11種RGB 分量對應像素點出現的頻率，據此建立11維的顏色直方圖histphis、，. . .，histn表征舌象的顏色特征信息；1. 2舌象紋理特征提取選定標準差分別為2和0. 5的兩個高斯濾波器，對舌圖像進行卷積得到兩幅圖像，然后使用I^ewitt算子分別作卷積，獲取舌體區各點的彩色梯度響應D和邊緣方向θ，計算兩個梯度的均值萬，并統計大于100的像素數Ne，根據式(1)計算裂紋指數CRK:
全文摘要
基于內容的中醫舌象檢索方法，屬于圖像分析和檢索領域。本發明鑒于中醫舌診缺乏客觀定量化分析，并無法對分析結果進行有效查詢和管理的特點，設計了一種基于多特征的中醫舌象檢索方法。該發明的特征在于該方法包括特征庫構建和舌象檢索兩大部分；特征庫構建過程中，提取了舌象的顏色、紋理和形狀信息；而在進行舌象檢索時，首先基于舌象的文本標注信息進行初始檢索，然后基于特征庫的信息計算舌象間的相似度，得到最終檢索結果。本發明可以得到令醫生滿意的查詢結果，具有一定的實用價值。
文檔編號G06K9/62GK102426583SQ20111030496
公開日2012年4月25日 申請日期2011年10月10日 優先權日2011年10月10日
發明者刁蒙蒙, 卓力, 張菁, 隋磊 申請人:北京工業大學