计算机综述

计算机技术在中医舌诊研究中的应用

摘要:对基于色度学理论、视觉技术和彩色图像处理技术等计算机技术研制的舌诊客观化检测仪器在临床中的应用进行概述,并提出其在临床应用中亟待解决的问题。

关键词:计算机;舌诊客观化;临床

正文：中医学认为舌头是反映身体内状态的一面镜子,体内脏腑气血津液的变化可由舌部的变化而得知,故舌诊成为中医诊断中的重要内容之一。

传统的舌诊由于人肉眼视力的局限性和差异性,缺乏

客观化、定量化、规范化的依据,而20世纪80年代起,

计算机和信息技术的大量应用为舌诊客观化、定量化

研究提供了技术上的支持。当前,舌诊客观化仪器通

过色度学理论、计算机视觉和彩色图像处理等技术为

中医舌诊建立客观定量的指标,取得了一定的进展,并

已应用于临床研究。

1舌象边缘检测

如何将所要的舌体从彩色舌图脸部背景区域中

提取出来,是自动分析舌象的重要步骤。提取的质

量不仅直接影响后续分析算法的准确性,也会影响

舌的各种指标识别。

周氏等〔6〕认为提取舌体的两个依据是色彩与

纹理,故先将舌图的RGB空间转换到Y吼Cr色彩

空间,将Cr二值化结合参考Cb、Cr两个分量提取

舌体;赵氏等川将舌图由RGB色度空间转化成

HIS色度空间后,把H值二值化,初步实现舌体

的提取,再结合数学形态学将二值舌图像与原始彩

色舌图像作逻辑“与”运算后得到细致的舌体边

缘;并进一步采用样条SnakeS模型以及灰度投影

与刚性模板相结合的方法初步实现舌体的自动分

割,并根据嘴唇和面部的颜色分布,提出基于彩色

对消方法来实现精确的舌体分割阁;卫氏等[0]对

沈氏的研究做了补充,提出半自动分割方法。具体

方法是先绘出舌体区域的大致边缘轮廓线,得到初

始边缘点,再进行梯度插值、最小二乘曲线拟合,

得到较为平滑的舌体轮廓,最后将舌体轮廓以外的

区域置为白色,得到目标舌体的效果;王氏等[l0〕

提出基于矢量Prewitt算子的多尺度彩色图像边缘

检测方法,比较标量算子和单一尺度下的矢量算子

等更能保证舌象边缘的完整性和准确性;蒋氏

等[,’〕运用模糊理论(fuzzytheory)将原始RGB

彩色影像经过检测矩形区域、增强影像对比、影像

二值化及边界检测等步骤,取出舌头曲线影像;翁

氏等[l2〕利用彩色分量间相对性的特点,强化舌头

影像与周围组织之间的差异,再将强化后的影像二

值化,采用id32一。盯vefit来画一条封闭曲线,然

后用零象素值来填充此封闭区域,清除无效部位后

得到有效舌体。

由上可知,目前的舌边缘检测方法主要有计算

机自动检测舌边缘、先手工提取再结合计算机检测

舌边缘的方法等,具体计算方法有闭值法、边缘检

测、聚类、马尔科夫随机场(MRF)等。当然还

存在着一些问题:王氏提出计算机处理图像时抗噪

性不高的问题,舌象的图像处理虽然经历了由粗到

精的发展过程,但是边缘连续性、快速性提取的问

题还是没有得到很好的解决等,故还需进一步的研

究。

2舌的区域分割

舌的区域分割主要是指分离舌苔和舌质。赵氏

等〔,“〕用RGB三色值相对比后进行统计分析,应

用计算机初步解决了舌质和舌苔的分类;沈氏等将

舌面分为舌根、舌中、舌尖、舌左侧、舌右侧等五

个区域,采用一种新的多类支持向量机学习算法进

行了舌质、舌苔的分离;王氏等[l4〕采用监督FCM

聚类算法进行舌质、舌苔的区分,结合多层去模糊

处理的方法,将舌色具体分为6类,还尝试将学习

矢量量化(LVQ)神经网络用于舌、苔的自动分类;蒋氏等根据HIS模式将舌质与舌苔分离,满足H簇10或I<0.68条件者标记为舌质,否则标

记为舌苔;丁氏等[1sj采用模糊模式识别区分舌苔

与舌体;翁氏等人对固定区域内象素点数进行扫

描,来分别确定舌体、舌苔的面积,并根据舌苔与

舌质在色调、亮度和彩色分量上的差异来分离舌苔

与舌质。

对上述研究的考察,我们发现一些问题:(1)

以往的舌象区域分割的方法都是先将舌等分成若干

子块,再利用FCM聚类算法、K一means分层聚

类或LVQ神经网络分类器等不同的方法进行聚

类,判断每一子块的类归属。这些方法仍没完整体

现中医舌诊“整体观”的基本思想哪]。(2)以往

研究中基于RGB、HIS等色彩空间对颜色的描述

一般是立体空间的三维描述,导致颜色分量之间往

往相互错杂,较难确定标准的舌色、苔色分类。假

如基于麦克斯韦直角三角将三维色度空间量值转化

到两维色度空间量值的方法,使舌色、苔色的分类

更直观、易于实现,这为今后建立更精确而完善的

舌色、苔色分类标准打开了思路[1v〕。(3)在实际

运用中,以颜色为主要判断依据的分割方法对舌象

进行分割的效果仍不理想:如果舌质或舌苔本身就

具有两种以上的颜色表现,或是舌边尖红但其他部

位淡红或淡白;舌苔黄白相间或白、黄、灰苔同时

出现等情况下,应用已有的方法对舌色与苔色进行

描述,偏差会很大。所以寻求新的研究方法是下一

步研究中应该考虑的问题。

1 舌诊量化与疾病相关性的研究

隗继武等[1]借用计算机图像处理及显微放大技术

对舌质颜色进行红(R)、绿(G)、蓝(B)3基色的平均

值定量检测,发现胃镜检查确诊之3种消化系统疾病(萎缩性胃炎、十二指肠球部溃疡、浅表性胃炎)舌色与正常对照组之间均存在显著或非常显著差异。依据这些结果可将3种常见消化系统疾病及正常组明确区分开来。

许家佗等[2]将已建立的舌色计算机识别方法对

166例慢性胃炎患者舌色与苔色、舌质老嫩、点刺瘀点等舌象特征进行观察分析。识别总体符合率分别为舌色86. 75%,苔色92. 16%,舌象老嫩74110%,点刺、瘀

点77110%。但其重点是建立舌象计算机识别的方法

学研究以及将这些方法应用于临床的识别与验证,未

对实验结果结合疾病的病因病机运用中医理论加以阐释。

李萍等[3]采用舌象分析仪对657例慢性浅表性胃

炎患者舌色、苔色进行分析与定量化研究,发现随着病情程度的深入舌质红及黯的比例升高,厚苔比例明显

增高。提示舌质的变化可以反映慢性浅表性胃炎的病情程度,舌苔颜色的变化规律与病情发展不一致,但厚

薄与病情的深浅有关。

张会娜等[4]采用计算机舌象分析仪观察441例慢

性浅表性胃炎患者3种不同程度胃黏膜损伤时舌象的表征, 3组舌质变化都以红舌比例最高,可以反映胃黏

膜的损伤,而绛红舌、黯紫舌的出现可提示胃黏膜损伤程度加重; 3组舌苔均以薄白苔为主,无论颜色还是厚

度都无明显变化。由此可知慢性浅表性胃炎的舌质改变较早,提示在诊疗过程中,望舌质具有很大的意义。

牧童等[5]采用计算机舌象分析仪对180例慢性浅

表性胃炎患者进行舌象观察,并检测其胃液胃蛋白酶

水平。发现慢性浅表性胃炎舌苔颜色变化可能与胃蛋白酶水平存在一定的相关性,即随胃蛋白酶水平升高, 舌苔颜色逐渐由白变黄,而舌苔厚度、舌质及舌色与胃蛋白酶水平可能不存在明显的相关性。

崔敏圭等[6]利用彩色数字图像处理和模式识别技

术观察378例中风病患者的舌色、苔色变化及RGB值诊断。发现中风病患者中以黯红舌最多,其RGB值与淡紫舌、淡白舌等其它舌色比较均有显著性差异。其中急性期舌色以黯红舌最多,苔色以厚黄腻苔最多见,