基于光谱的中医舌色客观化方法初探.pdf

第G21G22卷G21第G23期G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21光谱学与光谱分析G24G25G26G27G21G22G21G28G25G27G23G21G29G29G2BG2DG2BG2CG2BG3CG2DG21G2DG2DG22年G23月G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21G2EG29G2FG30G31G32G25G33G30G25G29G34G35G36G37G2EG29G2FG30G31G32G35G26G38G36G35G26G34G33G39G33G3AG35G32G30G3BG21G21G2DG2DG22G21基于光谱的中医舌色客观化方法初探林G21凌G21解G21鑫G21李G21刚G2D天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室G21天津G21G23G2DG2DG2DG2BG21摘G21要G21为了更加客观地反映舌的生理G24病理变化G21探讨了基于光谱的舌色客观化的新方法G25按照国际照明委员会推荐的测色标准照明和观测条件测量舌体的反射光谱G21并将测量得到的反射光谱进行归一化处理G21以尽可能地除去光源等测量条件变化带来的影响G25将光谱学的方法应用于舌诊领域G21在多个波长上精确分析舌色信息G21能够更加客观准确地刻画舌的颜色G21提供更多与人体健康状况相关的微观信息G21如舌组织成分G24微循环状态和舌组织结构等G21克服了以往方法不能准确G24祥实反映组织成分G24结构以及微循环状态G21量化指标不精确G24实用性差的缺点G25通过对物体和人舌光谱数据进行的初步采集实验G21证明相比于现有的比色法G21光谱法既可以更全面G24深入G24客观地反映人舌所携带的生理和病理信息G21突出舌色的细微区别G21又可以用特征参数准确度量来表征G21与现有物理基准相衔接G21从而促进舌色客观化的研究进程G25关键词G21舌诊G26光谱G26中医G26客观化中图分类号G21G40G47G23G23G27G47G21G21文献标识码G21G38G21G21G25G26G27G21G3CG2DG27G23G22G49G47G22G4AG27G39G33G33G36G27G3CG2DG2DG2DG2CG2DG2AG22G23G23G21G2DG2DG22G24G2DG23G2CG2DG2BG2DG2BG2CG2DG47G21收稿日期G21G21G2DG2DG2BG2CG2DG22G2CG21G49G25修订日期G21G21G2DG2DG2BG2CG3CG21G2CG21G3DG21基金项目G21国家自然科学基金项目G22G49G2DG3CG2BG47G2DG23G21G21G49G2DG49G2BG47G3CG3CG3CG23资助G21作者简介G21林G21凌G21女G21G3CG22G49G3C年生G21天津大学精密仪器与光电子工程学院副教授G21G21G2D通讯联系人G21G21G2FG2CG48G35G39G26G27G26G39G56G35G36G56G2AG22G22G31G4AG4EG27G2FG37G4EG27G30G36引G21言G21G21中医认为G21人体五脏六腑均与胃气相通G21并通过胃气上蒸于舌G21附着于舌之表面G21表现为苔G28G3CG29G25通过对舌质和舌苔的观察G21可以测知脏腑气血各种生理功能G24病理变化的部分情况G21成为指导临床辨证论治的依据G25中医症状辨别有很大的主观性G25天津中医学院伍喜良通过G3CG2D名中医师对G21G23G2D例舌图中舌色诊断结果进行分析G28G21G29G21结果完全一致的诊断仅为G22例G25舌诊的第二个弊端是受外部环境的影响很大G25传统舌诊这些不可避免的缺点G21必须通过确定客观化的标准G24执行客观化的诊断手段才能解决G25在舌色客观化中G21先后出现了很多方法G25随着计算机技术的发展G21徐元景等G28G23G29利用小型摄像头摄取患者的舌象图形G25周越等G28G47G29利用彩色G4FG4FG4D和光源采集舌象G25耿俊等G28G2AG29利用G2EG25G36G34G4DG2EG4FG2CG2BG2D型数码相机G21方便快捷的采集到了舌象图像G25北京工业大学信号与信息处理研究室研制了计算机舌象分析仪G21并将分类器融合技术G24支撑向量机G24图像分析G28G49G2CG22G29等技术和理论引入到舌象分析中来G21取得了一定的效果G25这些方法使得数据采集更加方便快捷G21但是感光器件的灵敏度G24动态范围G24响应均匀性等参数都会影响到成像的质量和成像的真实性G28G3CG2DG21G3CG3CG29G25以往的舌色采集方法仍和传统的人眼观察法一样G21受环境的影响非常大G21对照明光源的色温G24显色指数G24采集使用的方法要求都非常严格G25本文提出了基于光谱的舌色客观化方法G21这种方法操作简单方便G21同时还大大降低了对光源参数和采集方法的依赖性G25它不仅能够更加客观准确的反映舌的颜色G21而且可以提供更多与组织成分G28G3CG21G29G24人体生理G24病理G24微循环变化有关的深层次信息G21克服了以往方法量化指标不精确G24实用性差的缺点G25在中医的诊断过程中G21仅凭肉眼判断舌苔的颜色并不能确定具体的病症G21中医师还要结合患者其他的病征才能得出最后的结论G25也就是说G21单就舌象一项而言G21一种舌象可以代表多种疾病G25但是根据光谱学的原理G21肉眼判断结果一致的色彩光谱学未必一致G21因此就存在通过光谱成分判断病症的可能性G25如图G3C为三种视觉为红色的物体的归一化反射率比较G25G3CG21实验部分G2CG2BG2CG21实验设备实验使用的照明设备是白光G5DG58G4DG21由光纤采集的数据通过光谱仪转换成数字信号经由G62G2EG3E口输入电脑G25根据G4FG5BG58G22国际照明委员会G23推荐的四种测色标准照明和观测条件之一G28G3CG23G29G21照明光束的光轴与样品表面的法线之间夹角不超过G3CG2DG50G21在与样品表面法线成G47G2AG50G6EG2AG50的方向进行观测G25实验设备如图G21所示G25G28G29G2AG2BG2CG21G49G30G37G35G30G3AG34G29G3FG29G34G4BG38G37G3DG29G37G37G30G31G30G33G34G38G39G63G30G3AG34G3CG29G34G47G24G29G32G29G35G22G31G3AG38G35G38G31G28G29G2AG2BG42G21G2DG5AG36G29G2FG32G30G33G34G38G37G34G47G30G30G2EG2FG30G31G29G32G30G33G34G39G22G24G30G3DG38G33G24G2FG30G3AG34G31G36G32G2CG2BG42G21数据处理如果单纯采集舌体反射的光谱信息G21数据受到照明条件G24采集方法的影响仍然很大G25这里实验主要采集两部分数据G21光源数据和舌色数据G21最终获得的是各个波长上光的强度G25数据处理流程如图G23所示G25G28G29G2AG2BG48G21G51G3AG47G30G32G22G34G29G3AG38G37G3DG22G34G22G2FG31G38G3AG30G24G24G29G33G2AG21G21输入到电脑中的两部分数据都存在着高频噪声G21在进一步数据处理之前必须先对数据进行滤波处理G25照明光源的放置位置G24照射光入射的角度G24光纤头与舌体的距离G24位置等都会影响到采集的数据G21为了消除外界环境和采集方法的影响采取了如下的措施G25G22G3CG23利用光谱记录软件可以采集时间光谱的功能G21每隔G3CG2DG2DG48G33采集一个数据G21共采集G23G33的数据进行叠加G25G22G21G23物体对光的反射率是物体的物理特性G21与光源等因素无关G21之所以在不同的条件下反映出不同的视觉效果G21是由于光源光谱成分和观测方法不同造成的G21因此在观测颜色时有严格规定的照明参数和观测方法G25将处理后的舌色数据在各个波长上计算相对于光源的反射率G21并将反射率归一化G28G3CG47G21G3CG2AG29G21只考虑各个波长上反射率数据之间的相对关系G21通过计算归一化反射率的方法消除照明和采集方法带来的影响G25图G47为采集到的原始舌色光谱数据G21图G2A为滤波后并叠加后的舌色光谱数据G21图G49为最终叠加并计算归一化反射率后的数据G25其中采集的对象舌象体现为红舌少苔G25G28G29G2AG2BG4AG21G26G31G29G2AG29G33G22G35G3DG22G34G22G38G37G34G38G33G2AG36G30G3AG38G35G38G31G28G29G2AG2BG50G21G25G22G34G22G37G29G35G34G30G31G30G3DG22G33G3DG24G34G22G3AG3BG30G3DG28G29G2AG2BG55G21G28G29G33G22G35G3DG22G34G22G38G37G31G30G37G35G30G3AG34G29G3FG29G34G4BG2CG2BG48G21试验结果通过舌色数据的采集和处理G21得出了舌体对光的归一化反射率数据G25这种方法更为直观的将舌色信息用对不同波长光的反射率来表示G21量化指标明确G21并且排除了照明参数和G3DG2DG2B光谱学与光谱分析G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21G21第G21G22卷G28G29G2AG2BG57G21G25G29G37G37G30G31G30G33G3AG30G39G30G34G3CG30G30G33G34G3CG38G3BG29G33G3DG24G38G37G34G38G33G2AG36G30观测方法的干扰G21不但可以反映出舌色信息G21而且还为后期比较提供方便的数据G25如图G2B为红舌少苔G22曲线G44G23和青紫舌白腻苔G22曲线G47G23两种情况归一化光谱的比较G25G21G21结G21论G21G21将光谱法应用在舌色采集有其他方法无法比拟的优点G25它可以区别出相似甚至相同颜色不同成分的彩色光G21为区分不同病症引发的视觉相似的舌象提供了客观依据G25在反映舌色的同时G21这些信息又与舌的生理G24病理等变化相关G25这种方法可以得到量化的指标G21而且操作方便G25通过数据处理G21可以排除背景噪声以及在操作过程中的不稳定因素带来的干扰G21得到直观的特征G21可以很好地区分出视觉相近的颜色G21有利于不同舌象间的比较G25参考文献G28G3CG29G21G57G58G5EG39G35G36G2CG3BG25G36G56G22叶建红G23G4BG5EG25G4EG32G36G35G26G25G52G5DG4EG44G3BG25G4EG3AG2FG37G39G30G35G26G4FG25G26G26G2FG56G2FG22泸州医学院学报G23G21G21G2DG2DG3CG21G21G47G22G47G23G27G21G22G21G4BG28G21G29G21G3FG62G63G39G2CG26G39G35G36G56G21G5DG62G63G39G35G25G2CG44G4EG25G22伍喜良G21陆小左G23G4BG42G39G35G36G4AG39G36G5EG25G4EG32G36G35G26G25G52G42G32G35G37G39G31G39G25G36G35G26G4FG3BG39G36G2FG33G2FG3AG2FG37G39G30G39G36G2FG22天津中医药G23G21G21G2DG2DG2AG21G21G21G22G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