王曉灑 王峰 王宏武 潘觀潮 劉進(jìn)輝

摘要：隨著中醫(yī)的發(fā)展，診察方式也逐漸智能化，將現(xiàn)代科技融入診察過(guò)程成為中醫(yī)發(fā)揚(yáng)光大的重點(diǎn)，其中圖像處理技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)圖像處理在中醫(yī)望診中的應(yīng)用進(jìn)行了綜合論述，對(duì)面目、手掌、舌像的診察進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)和分析。首先，對(duì)圖像處理的發(fā)展歷史和方向進(jìn)行了概述;其次，總結(jié)了利用圖像處理來(lái)進(jìn)行診察的研究現(xiàn)狀;最后，總結(jié)了目前圖像處理在中醫(yī)診察中已得到運(yùn)用的重要技術(shù)，明確了圖像處理運(yùn)用于中醫(yī)領(lǐng)域的重要性，并對(duì)未來(lái)其在中醫(yī)診察中的進(jìn)一步發(fā)展方向及前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞： 圖像處理;中醫(yī)望診;四診;面診;舌象

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）22-0212-02

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Application of Image Processing in Traditional Chinese Medicine

WANG Xiao-sa，Everett WANG，WANG Hong-wu，PAN Guan-chao，LIU Jin-hui

Abstract：With the development of traditional Chinese medicine， the methods of examination and examination have gradually become more intelligent. Integrating modern technology into the examination process has become the focus of Chinese medicine development， and image processing technology has been widely used. In this paper， the application of image processing in traditional Chinese medicine diagnosis is comprehensively discussed， and the examination of face， palm and tongue image is summarized and analyzed in detail. Firstly， the development history and direction of image processing are summarized. Secondly， the research status of image processing for diagnosis is summarized. Finally， the important techniques that image processing has been applied in Chinese medicine examination are summarized， and the image processing is clarified. It is used in the field of traditional Chinese medicine and looks forward to its future development direction and prospects in TCM examinations.

Key words： image processing; traditional Chinese medicine diagnosis; four diagnosis; face consultation; tongue image

中醫(yī)，指中國(guó)勞動(dòng)人民創(chuàng)造的傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)，歷史悠久，底蘊(yùn)深厚，是一套完整的醫(yī)學(xué)理論體系，其中融入了大量的臨床診治經(jīng)驗(yàn)，已被列入世界衛(wèi)生組織最具影響力的醫(yī)學(xué)綱要。中醫(yī)診察包括四種方式，即“望聞問(wèn)切”，簡(jiǎn)稱(chēng)“四診”。望診主要通過(guò)觀察患者的面目、口、齒、鼻、舌和舌苔、皮膚和四肢的形態(tài)、顏色等特點(diǎn)，作為病情判斷的因素，其中最為重要的為面診和舌診。

傳統(tǒng)中醫(yī)望診時(shí)，病情的判斷方法主要依賴(lài)醫(yī)生已有的診斷經(jīng)驗(yàn)，易受主觀性和就診環(huán)境的影響，這給中醫(yī)的發(fā)展帶來(lái)了不利的因素。現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)視覺(jué)和傳統(tǒng)中醫(yī)望診相結(jié)合，不僅可以提高中醫(yī)診察的準(zhǔn)確性，同時(shí)也為中醫(yī)望診的科學(xué)研究和教學(xué)提供了條件。

1 圖像處理的發(fā)展概述

1.1圖像處理的發(fā)展歷史

計(jì)算機(jī)科學(xué)是一個(gè)豐富的包含許多分支的科學(xué)知識(shí)系統(tǒng)，圖像處理技術(shù)是其中分支之一。近年來(lái)，圖像處理技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)較快發(fā)展的帶領(lǐng)下，也取得了很大的發(fā)展。20世紀(jì)60年代初，圖像處理開(kāi)始作為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科出現(xiàn)。其目的是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)改善圖像的質(zhì)量，對(duì)處理低質(zhì)量的圖像信號(hào)，改善圖像質(zhì)量，提高人們的視覺(jué)感受。隨后，計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)建模和綜合醫(yī)學(xué)影像等相關(guān)學(xué)科的較快發(fā)展，引領(lǐng)了圖像處理技術(shù)的更高質(zhì)量、更深層次發(fā)展。很多發(fā)達(dá)國(guó)家投入較多人力、物力在該領(lǐng)域，取得了不少重要成果。時(shí)下人工智能、深度學(xué)習(xí)正飛速發(fā)展，相信這些新興學(xué)科也會(huì)帶動(dòng)圖像處理技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

1.2圖像處理的發(fā)展方向

近年來(lái)，我國(guó)各類(lèi)科學(xué)技術(shù)急速發(fā)展，圖像處理技術(shù)也日漸得到完善，各類(lèi)相關(guān)軟件對(duì)圖像的高層次處理能力也日益強(qiáng)大。圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣，目前主要的應(yīng)用領(lǐng)域有：航空航天技術(shù)、通信工程、生物和醫(yī)學(xué)工程、工業(yè)和工程、軍事公安、機(jī)器人視覺(jué)、視頻和多媒體、科學(xué)可視化和電子商務(wù)等方面。圖像處理在醫(yī)學(xué)方面也有很大的應(yīng)用價(jià)值，醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)正在向診斷一體化、圖像描述定量化、圖像三維化、可視化及網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展。

2圖像處理在中醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1圖像處理在望診方面應(yīng)用的研究現(xiàn)狀

中醫(yī)“望聞問(wèn)切”四診的計(jì)算機(jī)化、客觀化是發(fā)展中醫(yī)技術(shù)的重要內(nèi)容。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在對(duì)四診計(jì)算機(jī)化的研究中有了很大進(jìn)展。其中，中醫(yī)四診中的望診是應(yīng)用圖像處理技術(shù)最多的診察方法。望診中的面象和舌象可反應(yīng)人身體健康狀況的信息，為疾病的定性定位及預(yù)后提供了診斷依據(jù)，利用圖像處理對(duì)圖中信號(hào)加以提取，可捕捉到人眼不易察覺(jué)的身體特征信息，有利于提高望診的準(zhǔn)確性[1]。中醫(yī)舌診計(jì)算機(jī)化的研究經(jīng)過(guò)近幾年的不斷完善，已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，目前實(shí)現(xiàn)了通過(guò)圖像處理對(duì)舌形、舌色、舌態(tài)、舌苔等特征進(jìn)行分類(lèi)。當(dāng)前面診客觀化主要研究方法是：基于信息采集儀器和圖像處理對(duì)面診進(jìn)行研究。隨著圖像處理技術(shù)與相關(guān)采集裝置性能的不斷進(jìn)步，中醫(yī)面診客觀化也具備了充分的條件[2]。

2.2圖像處理在望診中用到的主要技術(shù)

2.2.1面診

面部反映著肺腑，肺腑的生理病理狀況都可通過(guò)望面色來(lái)了解。劉文蘭等[3]從色診角度研究如何利用數(shù)碼攝像技術(shù)區(qū)分亞健康狀態(tài)人群和乙型肝炎患者，分別對(duì)取樣人群的手部、面部和舌象進(jìn)行拍照，檢測(cè)圖像的紅、綠、藍(lán)色值，發(fā)現(xiàn)受試者中亞健康狀態(tài)人群和乙型肝炎患者在色診方面存在明顯差別。許家佗等[4]應(yīng)用數(shù)字圖像分析技術(shù)對(duì)不同健康狀態(tài)的人群進(jìn)行面色分析，得出健康和亞健康狀態(tài)的人群面部顏色存在顯著差異。

2.2.2目診

中醫(yī)眼科將眼分為一一對(duì)應(yīng)心、肝、脾、肺、腎的五部分，觀察眼的各部分形態(tài)可用于診察臟腑的病變。郭鋒等[6]通過(guò)區(qū)域分割、邊緣提取、灰度投影、模板匹配、對(duì)稱(chēng)變換等方法，對(duì)人眼睛的各部分進(jìn)行精準(zhǔn)定位，通過(guò)眼球的移動(dòng)速度、顏色、形狀等特征來(lái)判斷病位和病性。金秋春等[7]通過(guò)多通道Gabor濾波提取虹膜紋理特征，研究如何提取虹膜上由身體某器官發(fā)生病變后產(chǎn)生的變化。朱貴東[8]提出一種基于vonKries色適應(yīng)的分區(qū)顏色校正方法，對(duì)眼像色彩偏差進(jìn)行矯正;通過(guò)自適應(yīng)邊緣跟蹤實(shí)現(xiàn)對(duì)白睛絡(luò)脈的自動(dòng)跟蹤;構(gòu)建了一個(gè)了“望目辯證”的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并初步驗(yàn)證其可行性。

2.2.3手診

手診是通過(guò)觀察人體手的紋路形態(tài)、變化、規(guī)律，對(duì)人體臟腑的健康狀態(tài)做出推理的一種診察手段。夏雨[9]取哮喘病患者和健康人的手掌樣本，結(jié)合輪廓提取、閾值分割、模板匹配等方法提取待診察區(qū)域，簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)手診的自動(dòng)化分析。三歲以下小兒診脈困難，通常通過(guò)指診來(lái)診察疾病。江梅等[10]采集小兒肺炎指紋圖像樣本，對(duì)圖像的RGB值進(jìn)行分析，并對(duì)圖像進(jìn)行線性濾波和邊緣檢測(cè)，得到指紋的三關(guān)分布圖。研究發(fā)現(xiàn)肺炎患兒的指紋圖像顏色特征與健康兒童之間存在明顯特定差異。

2.2.4舌診

舌診是望診中通過(guò)觀察舌頭及舌苔的色澤、形態(tài)變化來(lái)輔助診斷的一個(gè)重要方法。舌質(zhì)和舌苔和人的內(nèi)臟相關(guān)，舌質(zhì)的變化可反應(yīng)內(nèi)臟的盛衰和氣血的虛實(shí)，而舌苔的顏色、厚薄可反應(yīng)肺腑的寒、熱、虛、實(shí)。舌苔望診包括望苔色和望苔質(zhì)兩個(gè)部分。現(xiàn)在圖像處理在舌診中的應(yīng)用已經(jīng)很廣泛，并且技術(shù)也較為成熟，主要涉及的技術(shù)包括舌象分割和舌質(zhì)舌苔的特征提取。

舌象分割現(xiàn)常見(jiàn)的技術(shù)有邊緣檢測(cè)法、顏色與紋理分割法。對(duì)于邊緣檢測(cè)法，Zuo WM等[11]提出了一種極性邊緣檢測(cè)模型，可以有效地提取舌體邊緣;提出一種動(dòng)態(tài)輪廓模型來(lái)分割舌體的圖像。對(duì)于顏色和紋理分割法，Wu J等[12]提出一種基于分水嶺變換與動(dòng)態(tài)輪廓模型相結(jié)合的提取舌象區(qū)域的方法。

對(duì)于舌質(zhì)舌苔的特征提取，劉宇博[13]提出了一種跨越空間分量提取融合后使用Snake模型修正的舌體圖像自動(dòng)化分割方法?，F(xiàn)有舌象自動(dòng)分析儀，主要由數(shù)碼相機(jī)的圖像采集系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的硬件部分以及舌象分割、舌苔分離、苔質(zhì)色彩模式識(shí)別以及舌苔紋理、厚度的認(rèn)定等軟件部分組成，模型結(jié)構(gòu)如圖1所示[14]。

3 結(jié)語(yǔ)

本文首先對(duì)圖像處理的發(fā)展歷史和方向進(jìn)行了概述;其次，總結(jié)了利用圖像處理來(lái)進(jìn)行診察的研究現(xiàn)狀。目前圖像處理技術(shù)在中醫(yī)的應(yīng)用更偏重于面診和舌診中，主要涉及邊緣提取、區(qū)域分割、灰度投影、模板匹配、顏色矯正、區(qū)域分割、特征提取等主要技術(shù)，而中醫(yī)診察客觀化需要的遠(yuǎn)不止這些。未來(lái)可以建立包括面象、手相、舌象在內(nèi)的特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)將診察采集到的信息與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，從而得到診察結(jié)果;也可利用采集到的大量特性信息數(shù)據(jù)，訓(xùn)練一個(gè)深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)智能診察的效果。中醫(yī)文化博大精深，且對(duì)病情的診斷需考慮多方面的因素，診察客觀化涉及中醫(yī)、信息技術(shù)等多個(gè)學(xué)科，需要各學(xué)科研究人員齊心協(xié)力克服難題，其科研成果才又可能廣泛應(yīng)用于中醫(yī)臨床診察。

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