CN101292864A - 人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法及其装置。方法包括采集手掌图像、PC机读取图像并分割成多个特定区域、提取像素特征并用10种或以上的颜色进行重建得完整的色谱图、以影像表达上述多个器官的中医寒热虚的内涵和西医的疾病信息、对色谱图综合分析诊断疾病等步骤。装置包括箱体、计算机、显示器和键盘、暗箱、图像采集器和光源、遮光黑布、窗口等。它能克服传统中医诊断的主观模糊表达，通过手区图像特定区域计算机程序测定，对胃、肠等多个器官的中医寒热虚的量、中医对各脏器的综合判断及西医组织改变的疾病的信息形成可视色谱图，可定量分析，给出中、西医诊断的数据、结果。可广泛应用于中、西医辅助诊断中。

Description

人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法及其装置

技术领域

本发明属于中、西医辅助诊疗技术领域，更明确地说涉及人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法及其装置的设计和创新。

背景技术

传统的中医又称国医，是世界医学史上具有几千年历史的瑰宝，是中华民族的祖先奉献给人类的优秀医学遗产。

传统中医药学有自己独特的哲学思辨理论体系。中医学基础理论是针对具有生命特征的人体，受体内、外因素影响产生的人体自然变化规律的宏观总结和表述。传统中医的“司外揣内”及“八纲辩证”的思辨方式是中医在诊断、治疗上的精髓。传统中医的诊断方法就是在传统中医诊断理论指导下产生的望、闻、问、切。如，脉象、舌诊、耳诊、手诊、经络等等都是几千年一直沿用的传统中医诊断技术。

众所周知，传统中医诊断技术的缺点是个体主观的、模糊的、无标准和无定量的解释。对人体变化规律缺少宏观、微观的标准化和规范化，更未能找到适合用高科技技术支撑的切入点，仍停留在原始的模糊诊断技术上，未能与社会经济高速发展同步。

随着现代高科技技术的进步与发展，人们试图从传统中医诊断技术之中(如切脉、舌诊、手诊、经络等)找到与高科技的结合点，达到量化、标准化中医内涵的客观表达，但是至今没有重大突破，也未见相关专利问世。

发明内容

本发明的目的，就在于克服上述缺点和不足，提供一种人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法及其装置。它能克服传统中医诊断寒、热、虚的主观模糊表达，达到量化、标准化中医内涵的客观表达。更具体地说，可以对人体胃、肠、肺、心脏、肝胆、肾、膀胱、乳腺、子宫卵巢、头、腰、颈椎等器官或部位在手掌上进行特定区域定位，将每个特定区域的中医寒、热、虚的量的多少和程度及西医组织结构改变的疾病的信息，通过仪器测定形成可视化的色谱图；并可以定量化，给出中、西医对疾病判断的数据和结果。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

(1)用图像采集器采集测定人体手掌的图像；

(2)利用PC机读取该图像，并把该图像分割成多个特定区域，使该特定区域分别代表人体的胃、肠、肺、心脏、肝胆、肾、膀胱、乳腺、子宫卵巢、头、腰、颈椎等器官或部位；

(3)分别从每个特定区域中滤除干扰信息，提取像素特征，并依据该像素特征将用10种或10种以上的颜色进行重建，得到完整的色谱图；

(4)以该色谱图的影像内容分别表达上述相应器官或部位的中医寒、热、虚的内涵和西医的疾病信息；

(5)对上述相应器官或部位的色谱图进行综合分析，诊断人体的健康与疾病。

步骤(1)采集测定人体手掌的真彩图像时，应在手腕处作暗色的标记线，手掌面向上，四指并拢拇指张开平铺于箱内底板上，而且对男性患者采集时测定其左手，对女性患者采集时测定其右手。

步骤(2)所说的分割是基于完整的手掌图像，按照给定的程序自动完成。

步骤(3)所说的10种或10种以上颜色是由暖色调到冷色调逐渐变化的，其对应于中医寒热理论中的热寒程度，例如：1号色代表高热，2号色代表中热，3号色代表热，4号色代表微热(阳气偏盛)，5号色代表正常，6号色代表正常(阴气偏盛)，7号色代表微寒，8号色代表轻寒，9号色代表中寒，10号色代表重寒。1-4号量的变化决定阴虚的量，6-10号量的变化决定阳虚的量。从西医的角度每一种颜色则对应于相应的病症。例如：在胃肠疾病诊断中，1号色代表溃疡、2号色代表糜烂、3号色代表充血或炎症等等，依此类推。

给定的程序包括遥控拍摄与实时显示程序模块、多个器官或部位的诊断测定程序模块、中医综合判断程序模块、色谱图分析功能程序模块及相应的存储、打印程序模块和界面操作程序模块。诊断测定程序模块和中医综合判断程序模块，可分别单个模块应用或者几个模块应用，也可以全部模块应用。

步骤(3)所说的提取像素特征得到完整的色谱图包括以下分步骤：

①由分割后的图像得到灰度图像；

②对灰度图像进行图像处理，得到图像的灰度统计值；

③将图像二值化；

④提取特征参数；

⑤将提取出的特征参数与数据库里的参考数据相比较，按照择近的准则进行模板匹配；

⑥按照像素灰度和匹配的模板参数重建图像，生成色谱图。

上述步骤⑤所说的数据库的建立按照以下分步骤：

①采集已知样本的手掌图像；

②图像分割：依据人体各个脏器或部位在手掌上的位置图，对图像实施定位分割；

③灰度图像转换：将24bit的真彩图像转换成0-255级的灰度图像；

④图像处理：通过亮度变换突出细节、高通滤波增强细节来实现；

⑤图像二值化：采用类内、类间方差比来作为选择阈值的评价参数来实现图像的二值化；

⑥提取出特征参数：以李水贤30年临床经验的观察形成的参考标准，提取出有用的几何图案的特征参数；

⑦利用MR、CT、B超、脏器内窥镜和病理等高科技诊断结果分别对提取的特征参数进行反复校正；

⑧最后形成参考数据库。

按照人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法的装置包括箱体、安装在箱体一侧的计算机、与计算机连接位于箱体外的显示器和键盘、安装在箱体另一侧的暗箱、安装在暗箱上面的图像采集器和光源、衬垫在暗箱内壁上的遮光用黑色棉布。图像采集器与计算机连接。暗箱的前面板下面开有窗口，窗口的内侧上边固定着遮光用黑色棉布帘。

暗箱的前面板上面带有可以显示图像采集器取景的显示屏。图像采集器可为数码相机或彩色CCD摄像器。

本发明的原理是依据李水贤对一个自然现象的发现，即胎儿基本形态的信息在孕妇手掌特定区域内的成像表达这一客观自然现象。该自然现象存在于每个孕妇手掌特定区域内，可以观察到胎儿信息成像(基本形态)的存在，并呈现不断的演变、变化过程，该过程与胎儿在子宫内生长、发育过程的规律基本一致。这一现象通过B超的验证，证实胎儿(基本形态)的信息在孕妇手掌特定区域成像确实客观存在。这是用现代科技技术验证的一个活人体体内物质信息在体表特定区域成像客观表达的一个自然现象。通过对这一自然现象的认知，本发明人李水贤推测：人体其他生理现象和病理状态也会在体表特定区域成像表达。这种推测已经通过近30年的临床观察与研究。在手掌内进行人体内脏分区是利用现代医学实验室高科技技术(CT，MIR，B超等)以及手术的变化对人体内脏疾病进行定位、定形态，然后在手掌内特定区域相应的内脏分区观察该疾病所形成的位置、形态、性质，与中、西医的诊断技术系统地、全面地、有机地结合在一起，形成了人体疾病信息手区成像的表达，临床准确率达80％以上。

人体疾病信息手区成像的表达仍未脱离人眼主观、模糊的表达，为了形成量化、可视的客观表达，本发明利用机器视觉和模式识别技术将人体疾病信息手区成像表达转换成影像表达-色谱图。

本发明的实现方式是：构造一个标准环境的手掌图像采样箱，将手掌放置于统一的光源和设置相同的拍摄参数，以保证衡量图像的基准不变；摄像镜头和手掌保持一定的距离，以保证获得完整的图像而又避免失真。将24bit的jpg格式的手掌图像读入PC机，分别按照胃、肠、肺、心脏、肝胆、肾、膀胱、乳腺、子宫卵巢、头、腰、颈椎等人体器官或部位在手掌图像上对应的特定区域进行图像分割，获得多个手掌局部的图像。分别从每个图像中滤除干扰信息，提取像素特征，依据特征将像素用10种或10种以上的颜色进行重建，得到完整的色谱图。色谱图即是相应器官或部位的中医寒、热、虚和西医的疾病信息的影像表达。色谱图实现了中医寒、热、虚的定量表达和可视化。

本发明的任务就是这样完成的。

本发明能克服传统中医诊断寒、热、虚的主观模糊表达，达到量化、标准化中医内涵的客观表达。更具体地说，可以对人体胃、肠、肺、心脏、肝胆、肾、膀胱、乳腺、子宫卵巢、头、腰、颈椎等器官或部位在手掌上进行特定区域定位，将每个特定区域的中医寒、热、虚的量的多少和程度及西医组织结构改变的疾病的信息，通过仪器测定形成可视化的色谱图；并可以定量化，给出中、西医对疾病判断的数据和结果。可广泛应用于中、西医辅助诊断中。

附图说明

图1为本发明形成中医寒、热、虚影像表达色谱图的流程图。

图2为本发明形成参考数据库的流程图。

图3为患者的手掌放置到衬垫上采集图像的示意图。

图4为本发明装置的结构示意图。

图5为装置拆除部分零部件后的示意图。

具体实施方式

实施例1。一种人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法，如图1至图3所示。包括以下步骤：

(1)用图像采集器采集测定人体手掌的图像；

(2)利用PC机读取该图像，并把该图像分割成多个特定区域，使该特定区域分别代表人体的胃、肠、肺、心脏、肝胆、肾、膀胱、乳腺、子宫卵巢、头、腰、颈椎等器官或部位；

(3)分别从每个特定区域中滤除干扰信息，提取像素特征，并依据该像素特征将用10种或10种以上的颜色进行重建，得到完整的色谱图；

(4)以该色谱图的影像内容分别表达上述多个相应器官或部位的中医寒、热、虚的内涵和西医的疾病信息；

(5)对上述多个色谱图进行综合分析，诊断人体的健康与疾病。

步骤(1)采集测定人体手掌的真彩图像时，应在手腕处作暗色的标记线，手掌面向上，四指并拢拇指张开平铺于箱内底板上，而且对男性患者采集时测定其左手，对女性患者采集时测定其右手。

步骤(2)所说的分割是基于完整的手掌图像，按照给定的程序自动完成。

步骤(3)所说的10种或10种以上颜色是由暖色调到冷色调逐渐变化的，其对应于中医寒热理论中的热寒程度。例如：1号色代表高热，2号色代表中热，3号色代表热，4号色代表微热(阳气偏盛)，5号色代表正常，6号色代表正常(阴气偏盛)，7号色代表微寒，8号色代表轻寒，9号色代表中寒，10号色代表重寒。1-4号量的变化决定阴虚的量，6-10号量的变化决定阳虚的量。从西医的角度每一种颜色则对应于相应的病症。例如：在胃肠疾病诊断中，1号色代表溃疡、2号色代表糜烂、3号色代表充血或炎症等等，依此类推。

给定的程序包括遥控拍摄与实时显示程序模块、多个器官或部位的诊断测定程序模块、中医综合判断程序模块、色谱图分析功能程序模块及相应的存储、打印程序模块和界面操作程序模块。多个器官或部位的诊断测定程序模块和中医综合判断程序模块，可分别单个模块应用或者几个模块应用，也可以全部模块应用。

步骤(3)所说的提取像素特征得到完整的色谱图包括以下分步骤：

①由分割后的图像得到灰度图像；

②对灰度图像进行图像处理，得到图像的灰度统计值；

③将图像二值化；

④提取特征参数；

⑤将提取出的特征参数与数据库里的参考数据相比较，按照择近的准则进行模板匹配；

⑥按照像素灰度和匹配的模板参数重建图像，生成色谱图。

形成参考数据库的步骤如下：第一步是采集已知样本的手掌图像。第二步是图像分割。依据人体各个脏器或部位在手掌上的位置图，对图像实施定位分割。手掌像素坐标的标定是：手掌长度是以中指尖为基准至手腕标记线止，手掌宽度是以手掌最宽处为基准。分割时，以中指尖为起始点，按照手区人体器官在手掌内的定位图，依次横竖裁剪手掌图像成数块，生成多个目标图像。第三步是灰度图像，亦即将24bit的真彩图像转换成0-255级的灰度图像。第四步是图像处理，可通过亮度变换突出细节，高通滤波增强细节来实现。第五步是图像二值化，采用类内、类间方差比来作为选择阈值的评价参数来实现图像的二值化。具体步骤如下：

①求出图像中所有像素的分布概率 $p_i=\frac{N_i}{N_z}$ (i＝0，1，...，255)，N_i为灰度值为i的像素个数，N_Z为图像的总像素数；

②给定一个初始阈值Th＝Th₀，将图像分为C₁和C₂两类；

③计算两类的方差σ₁ ²和σ₂ ²、灰度均值μ₁和μ₂以及图像的总体灰度均值μ：

$\mathrm{\μ}=\frac{1}{N_z}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}f(i,j)$

④计算两类问题的发生概率P₁和P₂

$P_1=\underset{i=0}{\overset{\mathrm{Th}}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i,$ P₂＝1-P₁

⑤计算类间方差σ_b ²、类内方差σ_in ²

${\mathrm{\σ}}_b^2=P_1{({\mathrm{\μ}}_1-\mathrm{\μ})}^2+P_2{({\mathrm{\μ}}_2-\mathrm{\μ})}^2$

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{in}}^2=P_1{\mathrm{\σ}}_1^2+P_2{\mathrm{\σ}}_2^2$

⑥选择最佳阈值Th＝Th^*，使得图像按照该阈值分为C₁和C₂两类后，满足

$\mathrm{\η}|{\mathrm{Th}}^{*}=\max \{\frac{{\mathrm{\σ}}_b^2}{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{in}}^2}\}$

第六步是以李水贤30年临床经验的观察形成的参考标准，提取出有用的几何图案的特征参数。第七步是利用MIR、CT、B超、脏器内窥镜和病理等高科技诊断结果分别对提取的特征参数进行反复校正。第八步是形成参考数据库。

实施例2。一种人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法的装置，如图4、图5所示。包括箱体1、安装在箱体1一侧的计算机2、与计算机2连接位于箱体1外的显示器3和键盘4、安装在箱体1另一侧的暗箱5、安装在暗箱5上面的图像采集器6和光源7、衬垫在暗箱5内壁上的遮光用黑色棉布8。图像采集器6与计算机2连接。暗箱5的前面板下面开有窗口9，窗口9的内侧上边固定着遮光用黑色棉布帘10。

暗箱5的前面板上面带有可以显示图像采集器6的取景的显示屏11。暗箱5的底板12的内侧上面带有放置手掌用的衬垫13。图像采集器6为数码相机。患者的手掌14放置在位于底板12上面的衬垫13上，手腕上带有暗色标记线14。使用时，患者的手腕处作暗色的标记线14，以确定手掌伸入的长度。手掌面向上，四指并拢、拇指张开，平铺于箱内底板12上。一般男性拍左手，女性拍右手。

实施例1和2能克服传统中医诊断寒、热、虚的主观模糊表达，达到量化、标准化中医内涵的客观表达。更具体地说，可以对人体胃、肠、肺、心脏、肝胆、肾、膀胱、乳腺、子宫卵巢、头、腰、颈椎等多个器官或部位在手掌上进行特定区域定位，将每个特定区域的中医寒、热、虚的量的多少和程度及西医组织结构改变的疾病的信息，通过仪器测定形成可视化的色谱图；并可以定量化，给出中、西医对疾病判断的数据和结果。可广泛应用于中、西医辅助诊断中。

Claims (11)

1.一种人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)用图像采集器采集测定人体手掌的图像；

(2)利用PC机读取该图像，并把该图像分割成多个特定区域，使该特定区域分别代表人体的胃、肠、肺、心脏、肝胆、肾、膀胱、乳腺、子宫卵巢、头、腰、颈椎多个器官或部位；

(3)分别从每个特定区域中滤除干扰信息，提取像素特征，并依据该像素特征将用10种或10种以上的颜色进行重建，得到完整的色谱图；

(4)以该色谱图的影像内容分别表达上述多个相应器官或部位的中医寒、热、虚的内涵和西医的疾病信息；

(5)对上述多个色谱图进行综合分析，诊断人体的健康与疾病。

2.按照权利要求1所述的人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法，其特征在于步骤(1)采集测定人体手掌的真彩图像时，应在手腕处作暗色的标记线，手掌面向上，四指并拢拇指张开平铺于箱内底板上，而且对男性患者采集测定其左手，对女性患者采集测定其右手。

3.按照权利要求1或2所述的人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法，其特征在于步骤(2)所说的分割是基于完整的手掌图像，按照给定的程序自动完成。

4.按照权利要求3所述的人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法，其特征在于步骤(3)所说的10种或10种以上颜色是由暖色调到冷色调逐渐变化的，其对应于中医寒热虚理论中的热寒虚的量，从西医的角度每一种颜色则对应于相应的病症。

5.按照权利要求4所述的人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法，其特征在于给定的程序包括遥控拍摄与实时显示程序模块、多个器官或部位的诊断测定程序模块、中医综合判断程序模块、色谱图分析功能程序模块及相应的存储、打印程序模块和界面操作程序模块。

6.按照权利要求5所述的人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法，其特征在于所说的诊断测定程序模块和中医综合判断程序模块，可分别单个模块应用或者几个模块应用，也可以全部模块应用。

7.按照权利要求6所述的人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法，其特征在于步骤(3)所说的提取像素特征得到完整的色谱图包括以下分步骤：

①由分割后的图像得到灰度图像；

②对灰度图像进行图像处理，得到图像的灰度统计值；

③将图像二值化；

④提取特征参数；

⑤将提取出的特征参数与数据库里的参考数据相比较，按照择近的准则进行模板匹配；

⑥按照像素灰度和匹配的模板参数重建图像，生成色谱图。

8.按照权利要求7所述的人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法，其特征在于步骤⑤所说的数据库的建立按照以下分步骤：

①采集已知样本的手掌图像；

②图像分割：依据人体各个脏器或部位在手掌上的位置图，对图像实施定位分割；

③灰度图像转换：将24bit的真彩图像转换成0-255级的灰度图像；

④图像处理：通过亮度变换突出细节、高通滤波增强细节来实现；

⑤图像二值化：采用类内、类间方差比来作为选择阈值的评价参数来实现图像的二值化；

⑥提取出特征参数：以众多临床经验的观察形成的参考标准，提取出有用的几何图案的特征参数；

⑦利用MIR、CT、B超、脏器内窥镜和病理高科技诊断结果分别对提取的特征参数进行反复校正；

⑧最后形成参考数据库。

9.一种按照权利要求1人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法的装置，其特征在于它包括箱体、安装在箱体一侧的计算机、与计算机连接位于箱体外的显示器和键盘、安装在箱体另一侧的暗箱、安装在暗箱上面的图像采集器和光源、衬垫在暗箱内壁上的遮光用黑色棉布，图像采集器与计算机连接，暗箱的前面板下面开有窗口，窗口的内侧上边固定着遮光用黑色棉布帘。

10.按照权利要求9人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法的装置，其特征在于所说的暗箱的前面板上面带有可以显示图像采集器取景的显示屏。

11.按照权利要求10人体疾病信息手区成像的影像表达测定方法的装置，其特征在于所说的图像采集器为数码相机或彩色CCD摄像器。

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