发明名称 舌诊系统及其方法
摘要 一个现代化舌诊方法,在标准影像撷取环境中进行。摄影机取得数位舌诊影像。将所得之舌诊影像资料进行摄影机参数校正及色彩校正,再从舌诊影像取出重要之舌相特征资讯。首先以检测矩形区域、增强影像对比、影像二值化、和边界检测等步骤,求得舌头边缘曲线、舌质影像、舌苔影像、和舌下络脉影像,最后再经过模糊分析,以前述步骤所得之舌相特征资讯根据中医舌诊诊断原则,进行自动辨识与判读,做出诊断结果。
申请公布号 TWI296110 申请公布日期 2008.04.21
申请号 TW093141720 申请日期 2004.12.31
申请人 行政院卫生署中医药委员会 发明人 蒋依吾;陈建仲;张恒鸿;林宏任
分类号 G09G5/02(2006.01);G06K9/46(2006.01);G06F19/00(2006.01);A61B1/24(2006.01);H04N5/30(2006.01);G06F9/06(2006.01) 主分类号 G09G5/02(2006.01)
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路4段279号3楼;颜锦顺 台北市大安区信义路4段279号3楼
主权项 1.一种舌诊方法,执行于一舌诊系统中,以进行舌正 面或舌背面舌诊影像分析及判读,上述舌诊系统包 含一摄影单元、一自动校正单元、一自动舌部特 征撷取单元、一自动舌诊分析单元、一自动舌诊 判读单元及一显示单元,包含下列步骤: a.摄取舌诊影像:以上述摄影单元搭配一固定之光 源,对舌面摄像,以撷取数位化之上述舌诊影像,舌 诊影像包含一舌头之舌正面或舌背面影像; b.自动色彩校正:由上述自动校正单元对上述数位 化舌诊影像进行自动化摄影机校正及色彩校正; c.自动舌部特征撷取:由上述自动舌部特征撷取单 元针对前述经摄影机参数及色彩校正后之舌诊影 像进行自动化舌部特征撷取; d.自动舌诊分析:由上述自动舌诊分析单元针对前 述撷取之舌部特征进行自动化舌部影像之分析; e.自动舌诊判读:由上述自动舌诊判读单元依前述 舌诊分析结果进行自动化判读;以及 f.显示诊断结果:由上述显示单元显示前述舌诊判 读结果; 于进行舌正面舌诊影像分析时,上述步骤c之自动 舌部特征撷取步骤更包括c1自动舌正面分离步骤 、c2自动舌质分离步骤、与c3自动舌苔分离步骤; 上述c1自动舌正面分离步骤更包含: 自动将舌诊影像中非舌正面部分之影像区域滤除 以取得一舌正面矩形区域影像,其中舌正面矩形区 域影像包含上述舌正面舌诊影像;对上述舌正面矩 形区域影像进行影像强化、影像二値化处理;根据 上述舌正面矩形区域影像及上述影像强化及影像 二値化处理结果,以舌正面边缘检测法则,从上述 舌正面矩形区域影像取得一舌正面边界影像与一 舌正面曲线影像;并根据上述舌正面矩形区域影像 、上述舌正面边界影像与上述舌正面曲线影像而 分离出上述舌正面之舌头影像; 而于进行舌背面诊影像分析时,上述步骤c之自动 舌部特征撷取则更包括c4自动舌背面部分离步骤 与c5自动舌下络脉分离步骤;上述c4自动舌背面部 分离步骤更包含: 自动将舌背面舌诊影像中非舌头部分之影像区域 滤除,以检测出一舌背面矩形区域影像;再以所得 之上述舌背面矩形区域影像,进行影像强化、影像 二値化处理;根据上述影像强化及影像二値化处理 结果,以舌背面边缘检测法则从上述舌背面矩形区 域影像取得一舌背面曲线影像;并根据上述舌背面 曲线影像从上述舌背面矩形区域影像取得上述舌 背面之舌头影像。 2.如申请专利范围第1项所述之舌诊方法,其中步骤 a之该光源为日光灯源。 3.如申请专利范围第1项所述之舌诊方法,其中步骤 a之该数位化舌诊影像系包括红绿蓝三原色(Red- Green-Blue,简称RGB)、色调饱和度(Hue-Saturation-Intensity ,简称HSI)、Lab、Yuv或青红黄黑(Cyan-Magenta-Yellow-Black ,简称CMYK)等色彩模式之彩色影像。 4.如申请专利范围第1项所述之舌诊方法,其中步骤 b中该数位化舌诊影像包括色彩比色卡,供后续色 彩校正步骤使用。 5.如申请专利范围第4项所述之舌诊方法,其中步骤 b之该自动色彩校正步骤系以上述之色彩比色卡作 为色彩校正依据,先由影像中将色彩比色卡区域分 离出来,再撷取色彩比色卡上各颜色之颜色成份色 値,最后根据上述之色彩比色卡上各颜色之颜色成 份的标准色値,计算出颜色成份转换公式,并以此 转换公式对上述数位化舌诊影像进行色彩校正。 6.如申请专利范围第1项所述之舌诊方法,其中前述 c2自动舌质分离步骤,系以所得之上述分离后舌正 面之舌头影像,依据舌质分离演算法则进一步将舌 质部分分离。 7.如申请专利范围第1项所述之舌诊方法,其中前述 c3自动舌苔分离步骤,系以所得之上述分离后舌正 面之舌头影像,依据舌苔分离演算法则进一步将舌 苔部分分离。 8.如申请专利范围第6或7项所述之舌诊方法,其中 步骤d所述之自动舌诊分析步骤,系以上述c2自动舌 质分离步骤所得之一舌质影像和上述c3自动舌苔 分离步骤所得之一舌苔影像,进一步进行自动舌质 分析与自动舌苔分析。 9.如申请专利范围第8项所述之舌诊方法,其中上述 自动舌质分析系根据上述舌质影像中之舌质颜色 、舌质面积大小、及舌质分布区域等特征中至少 一者,判断其病症种类及病症程度。 10.如申请专利范围第9项所述之舌诊方法,其中舌 质颜色之判断,可由上述舌质影像之色调而定,舌 质颜色主要分为淡红舌、淡白舌、红舌、绦舌和 青紫舌等。 11.如申请专利范围第8项所述之舌诊方法,其中自 动舌苔分析系根据上述舌苔影像中之舌苔颜色、 舌苔面积大小、及舌苔分布区域等特征中至少一 者,判断其病症种类及病症程度。 12.如申请专利范围第11项所述之舌诊方法,其中舌 苔颜色之判断,可由上述舌苔影像之色调而定,舌 苔颜色主要分为薄白苔、白苔、黄苔和黑苔等。 13.如申请专利范围第1项所述之舌诊方法,其中自 动取得之上述舌正面曲线影像,可以进一步以人工 手绘方式进行边缘修正。 14.如申请专利范围第1项所述之舌诊方法,其中上 述步骤d所述之自动舌诊分析步骤,可以进一步以 人工手绘方式圈选矩形、圆形、椭圆形、任意形 状等舌正面舌诊影像进行分析。 15.如申请专利范围第1项所述之舌诊方法,其中上 述步骤f所述之显示诊断结果步骤,系分别将上述 自动舌诊分析结果及上述自动舌诊判读结果统计 之资料以报表方式显示并作评语,以及将上述资料 显示于上述显示单元的预定位置并贮存至一储存 媒体中。 16.如申请专利范围第1项所述之舌诊方法,其中上 述c5自动舌下络脉分离步骤,系以上述所得之舌背 面之舌头影像,依据舌下络脉分离演算法则,进一 步将舌下络脉部分分离。 17.如申请专利范围第16项所述之舌诊方法,其中步 骤d所述之自动舌诊分析步骤,系以上述c5自动舌下 络脉分离步骤所得之舌下络脉影像,进一步进行舌 下络脉分析。 18.如申请专利范围第17项所述之舌诊方法,其中上 述自动舌下络脉分析步骤系根据上述舌下络脉影 像中之舌下络脉长度、舌下络脉宽度、舌下络脉 支干分支数、及舌下络脉色泽等特征中至少一者, 判断其病症种类及病症程度。 19.如申请专利范围第18项所述之舌诊方法,其中上 述之舌下络脉长度及宽度用以分别计算舌下络脉 长度和舌背面长度比例以及舌下络脉宽度和舌背 面宽度比例供上述自动舌诊分析单元分析。 20.如申请专利范围第18项所述之舌诊方法,其中上 述之舌下络脉色泽,可根据舌下络脉色调、饱和度 、亮度、R値、G値、或B値来加以区分。 21.如申请专利范围第1项所述之舌诊方法,其中上 述取得之舌背面曲线影像,可以人工手绘方式进行 边缘修正。 22.如申请专利范围第1项所述之舌诊方法,其中步 骤d所述之舌诊分析,可以人工手绘方式圈选矩形 、圆形、椭圆形、或任意形状之舌背面舌诊影像 进行分析。 23.一种舌诊系统,包含: 一摄影单元,搭配一固定之光源,对舌正面或舌背 面摄像,以撷取一数位化之舌诊影像,舌诊影像包 含一舌头之舌正面或舌背面影像; 一自动校正单元,对前述数位化舌诊影像进行自动 化摄影机校正及色彩校正; 一自动舌部特征撷取单元,针对前述经摄影机参数 及色彩校正后舌诊影像进行自动化舌部特征撷取; 一自动舌诊分析单元,针对前述撷取之舌部特征进 行自动化舌部影像之分析; 一自动舌诊判读单元,依前述舌诊分析结果进行自 动化判读;以及 一显示单元,显示前述舌诊判读结果; 于进行舌正面舌诊影像分析时,上述自动舌部特征 撷取单元所进行之自动化舌部特征撷取更包括c1 自动舌正面分离步骤、c2自动舌质分离步骤、与c3 自动舌苔分离步骤;上述c1自动舌正面分离步骤中, 上述自动舌部特征撷取单元将舌正面舌诊影像中 非舌头部分之影像区域滤除以取得一舌正面矩形 区域影像,其中舌正面矩形区域影像包含上述舌正 面舌诊影像,对上述舌正面矩形区域影像进行影像 强化、影像二値化处理,根据上述舌正面矩形区域 影像及其上述影像强化及影像二値化处理之结果, 以舌正面边缘检测法则,从上述舌正面矩形区域影 像取得一舌正面边界影像与一舌正面曲线影像,并 根据上述舌正面矩形区域影像、上述舌正面边界 影像与上述舌正面曲线影像而分离出上述舌正面 之舌头影像; 而于进行舌背面舌诊影像分析时,上述自动舌部特 征撷取单元所进行之自动化舌部特征撷取则更包 括c4自动舌背面分离步骤与c5自动舌下络脉分离步 骤;其中上述舌部特征撷取单元将舌背面舌诊影像 中非舌背面部分之影像区域滤除,以检测出一包含 上述舌背面之一舌背面矩形区域影像,再以所得之 上述舌背面矩形区域影像,进行影像强化、影像二 値化处理,根据上述影像强化及影像二値化处理结 果,以舌背面边缘检测法则从上述舌背面矩形区域 影像取得一舌背面曲线影像,以及根据上述舌背面 曲线影像从上述舌背面矩形区域影像取得上述舌 背面之舌头影像。 24.如申请专利范围第23项所述之舌诊系统,其中上 述摄影单元包含电荷耦合元件(CCD)之彩色摄影机 。 25.如申请专利范围第23项所述之舌诊系统,其中上 述摄影单元包含可拍摄连续序列之摄影机。 26.如申请专利范围第23项所述之舌诊系统,其中该 光源为日光灯源。 27.如申请专利范围第23项所述之舌诊系统,其中该 数位化舌诊影像系包括红绿蓝三原色(Red-Green-Blue, 简称RGB)、色调饱和度(Hue-Saturation-Intensity,简称HSI) 、Lab、Yuv或青红黄黑(Cyan-Magenta-Yellow-Black,简称CMYK )等色彩模式之彩色影像。 28.如申请专利范围第23项所述之舌诊系统,其中数 位化舌诊影像包括色彩比色卡,供后续色彩校正步 骤使用。 29.如申请专利范围第28项所述之舌诊系统,其中上 述自动校正单元所进行之自动色彩校正处理系以 上述之色彩比色卡作为色彩校正依据,先由影像中 将色彩比色卡区域分离出来,再撷取色彩比色卡上 各颜色之颜色成份色値,最后根据上述之色彩比色 卡上各颜色之颜色成份标准色値,计算出颜色成份 转换公式,并以此转换公式对上述数位化舌诊影像 进行色彩校正。 30.如申请专利范围第23项所述之舌诊系统,其中前 述c2自动舌质分离步骤中,上述自动舌部特征撷取 单元系以所得之上述分离后舌正面之舌头影像,依 据舌质分离演算法则进一步将舌质部分分离。 31.如申请专利范围第23项所述之舌诊系统,其中前 述c3自动舌苔分离步骤中,上述自动舌部特征撷取 单元系以所得之上述分离后舌正面之舌头影像,依 据舌苔分离演算法则进一步将舌苔部分分离。 32.如申请专利范围第30或31项所述之舌诊系统,其 中上述自动舌诊分析单元系以上述c2自动舌质分 离步骤所得之一舌质影像和上述c3自动舌苔分离 步骤所得之一舌苔影像,进一步进行自动舌质分析 与自动舌苔分析。 33.如申请专利范围第32项所述之舌诊系统,其中上 述自动舌诊分析单元系根据上述舌质影像中之舌 质颜色、舌质面积大小、及舌质分布区域等特征 中至少一者,判断其病症种类及病症程度。 34.如申请专利范围第33项所述之舌诊系统,其中上 述自动舌诊分析单元根据上述舌质影像之色调判 断舌质颜色,且舌质颜色主要分为淡红舌、淡白舌 、红舌、绦舌和青紫舌等。 35.如申请专利范围第32项所述之舌诊系统,其中上 述自动舌诊分析单元系根据上述舌苔影像中之舌 苔颜色、舌苔面积大小、及舌苔分布区域等特征 中至少一者,判断其病症种类及病症程度。 36.如申请专利范围第35项所述之舌诊系统,其中上 述自动舌诊分析单元根据上述舌苔影像之色调判 断舌苔颜色,而舌苔颜色主要分为薄白苔、白苔、 黄苔和黑苔等。 37.如申请专利范围第23项所述之舌诊系统,其中上 述舌正面曲线影像可以进一步以人工手绘方式进 行边缘修正。 38.如申请专利范围第23项所述之舌诊系统,其中,上 述自动舌诊分析单元可以根据人工手绘方式圈选 矩形、圆形、椭圆形、任意形状等舌正面舌诊影 像进行舌诊分析。 39.如申请专利范围第23项所述之舌诊系统,其中,上 述自动舌诊判读单元对上述舌诊分析结果及上述 舌诊判读结果统计之资料作评语,以及将前述资料 以报表方式显示于上述显示单元的预定位置并贮 存至一储存媒体中。 40.如申请专利范围第23项所述之舌诊系统,其中前 述c5自动舌下络脉分离中,上述自动舌部特征撷取 单元系以前述所得之舌背面之舌头影像,依据舌下 络脉分离演算法则,进一步将舌下络脉部分分离。 41.如申请专利范围第40项所述之舌诊系统,其中步 骤d所述之自动舌诊分析中,上述自动舌诊分析单 元系以上述c5自动舌下络脉分离所得之舌下络脉 影像,进一步进行舌下络脉分析。 42.如申请专利范围第41项所述之舌诊系统,其中上 述舌下络脉分析中,上述自动舌诊分析单元系根据 上述舌下络脉影像中之舌下络脉长度、舌下络脉 宽度、舌下络脉支干分支数、及舌下络脉色泽等 特征中至少一者,判断其病症种类及病症程度。 43.如申请专利范围第42项所述之舌诊系统,其中上 述自动舌诊分析单元根据前述之舌下络脉长度及 宽度计算舌下络脉长度和舌背面长度比例以及舌 下络脉宽度和舌背面宽度比例。 44.如申请专利范围第42项所述之舌诊系统,其中,上 述自动舌诊分析单元根据舌下络脉色调、饱和度 、亮度、R値、G値、或B値来加以区分上述之舌下 络脉色泽。 45.如申请专利范围第23项所述之舌诊系统,其中前 述取得之舌背面曲线影像,可以人工手绘方式进行 边缘修正。 46.如申请专利范围第23项所述之舌诊系统,其中上 述自动舌诊分析单元可以根据人工手绘方式圈选 矩形、圆形、椭圆形、或任意形状之舌背面舌诊 影像进行分析。 图式简单说明: 第1图显示舌诊系统一实施例之结构方块图。 第2图显示摄影单元一实施例之结构方块图。 第3图显示舌诊方法一实施例之流程图。 第4图显示影像失真之摄影机座标模型示意图。 第5图显示成像变形影像示意图。 第6A图系摄影机参数校正前之影像。 第6B图系摄影机参数校正后之结果。 第7图显示红色値转换对应关系图。 第8A图系经色彩校正前之舌正面影像。 第8B图系经色彩校正后之舌正面影像。 第9图显示步骤S3一实施例之流程图。 第10图显示舌正面区域矩形影像一实例。 第11图显示包含舌背面之影像实例。 第12图显示舌背面区域矩形影像一实例。 第13A图显示经强化后之舌正面影像实例。 第13B图显示经强化后之舌背面影像实例。 第13C图显示经二値化后之舌正面影像实例。 第13D图显示经二値化后之舌背面影像实例。 第14图显示贝兹曲线实例示意图。 第15A图显示舌边界影像实例。 第15B图显示舌头曲线影像实例。 第16A图显示舌背面连接后之二値化黑白影像实例 。 第16B图显示编号后之舌背面二値化黑白影像实例 。 第16C图显示舌背面二値化黑白影像实例。 第16D图显示舌背面矩形检测带状区域实例。 第16E图显示二次曲线代入像素检测方向(左方像素 )。 第16F图显示二次曲线代入像素检测方向(右方像素 )。 第16G图显示二次曲线代入像素(第三像素)实例。 第16H图显示二次曲线代入像素(所有像素)实例。 第16I图显示预估隐藏舌背曲线二値化黑白影像实 例。 第16J图显示舌背曲线影像实例。 第17A图显示舌苔影像实例。 第17B图显示舌质影像实例。 第18图显示舌下络脉影像实例。 第19图显示右舌下络脉和舌背的长度及宽度示意 图。 第20图显示依据舌诊判读单元做出之诊断结果实 例。 第21图显示舌苔舌质对照记录表实例。
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