CN102389293B - 舌诊光谱图像处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种舌诊光谱图像处理系统，包括：测量台；安装在所述测量台上的托板及暗箱，所述托板位于所述暗箱一侧；置于所述暗箱中的照明光源、第一积分球、图像分析仪和光谱分析仪，其中，所述第一积分球开设有第一光孔、第二光孔及测量孔；所述照明光源发射的光汇聚后通过所述第一光孔射入所述第一积分球，通过所述第一积分球混合后，由第二光孔向被测舌头所在位置漫射；所述测量孔接收所述被测舌头的反射光后传递给所述图像分析仪和光谱分析仪进行分析；计算机，用于接收分析结果。本实施例通过设置第一积分球保证光线的均匀分布，同时，采用图像分析仪和光谱分析仪分别对被测舌头进行图像分析和光谱分析，实现对舌头光谱图像的精确测量。

Description

舌诊光谱图像处理系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，更具体的说是涉及一种舌诊光谱图像的处理系统。

背景技术

物体色的测量主要是通过分光光度计测量物体的光谱反射率或光谱透光率来实现。

一般情况下，需要将样品放置在测试窗口，保持固定进行测量。例如目前较为流行的，由日本KONICA-MINOLTA公司生产的分光测色仪，测量物体的光谱反射比、色坐标和色差等参数，测量结果用A光源或D65光源下的色坐标表示。

虽然上述分光测色仪能够较为客观得测量物体的颜色，但是并不适合用于对于舌头颜色的测量。因为，舌头不可能像一般物品一样切成样品放置在测量窗口进行测量，因此这种分光测色仪无法有效地测量舌头的颜色。现有技术提出直接将光纤放在舌头附近的方法，将舌头的光引入光谱测量舌头的光谱反射比，进而测量出舌头的颜色。但是，这种方式需要光源和光纤之间成预设角度（一般为45°），例如，光垂直于舌头入射，光纤在45°方向接收，或者光45°入射，光纤在垂直于舌头的方向接收。一方面为了避免其他部分光的影响，需要光纤接收端离舌头的距离较近，这导致其只能接收到舌头上的很小部位的光，另一方面，光谱仪的入射狭缝只有几十微米宽，而舌头表面的颗粒大小为几百微米，而理论上，要达到正确的采样，需要采集至少直径在几毫米的样品光，虽然光纤的接收端可以达到几毫米的口径，但是光谱仪的入射狭缝只有几十微米宽，舌头表面的反射光入射到光纤并经光纤多次反射后从出射端出射，这一过程无法对全部的入射光进行充分均匀混合，只有样品采样部分中的很少一部分反射光经光纤入射到光谱仪狭缝上，从而影响测量结果的准确性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种舌诊光谱图像处理系统，用以解决现有技术中无法对入射光进行充分混合，而影响测量结果的准确性的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种舌诊光谱图像处理系统，包括：

测量台；

安装在所述测量台上的托板及暗箱，所述托板位于所述暗箱一侧；

置于所述暗箱中的照明光源、第一积分球、图像分析仪和光谱分析仪，其中，所述第一积分球开设有第一光孔、朝向头部夹设于所述托板上的被测者的被测舌头的第二光孔及处于舌头的法线方向上的测量孔；所述照明光源发射的光汇聚后通过所述第一光孔射入所述第一积分球，通过所述第一积分球混合后，由第二光孔向被测舌头所在位置漫射；所述测量孔接收所述被测舌头的反射光后传递给所述图像分析仪和光谱分析仪进行分析；

与所述图像分析仪和光谱分析仪相连的计算机，用于接收所述图像分析仪和光谱分析仪的分析结果，所述光谱分析仪包括物镜、积分镜、第二积分球、光谱仪和具有通孔的第一反射镜，以及第二反射镜和CCD，所述光谱仪和CCD与所述计算机相连，被测舌头上的反射光通过所述物镜射向所述第一反射镜，部分反射光穿过所述第一反射镜上的通孔经由积分镜收集后入射到第二积分球，另外部分反射光由所述第一反射镜反射至第二反射镜，并由第二反射镜入射所述CCD。

优选的，上述方案中，还包括设置于所述托板下方的升降装置，以及用于根据计算机发送的指令，控制所述升降装置运动以及控制所述照明光源工作的控制装置。

优选的，上述方案中，还包括设置在所述照明光源和所述第一积分球之间的反射杯，用于汇聚所述照明光源发射出的光线。

优选的，上述方案中，所述第一反射镜上的通孔数量为多个，且各个通孔的直径不同。

优选的，上述方案中，所述光谱分析仪还包括电机，用于控制所述第一反射镜转动。

优选的，上述方案中，所述光谱分析仪还包括控制电路，所述控制电路连接所述CCD、光谱仪、电机及计算机，在所述计算机的控制下，所述控制电路控制所述CCD、光谱仪和电机工作。

优选的，上述方案中，所述计算机与所述图像分析仪通过网线相连。

优选的，上述方案中，所述计算机与光谱分析仪通过USB相连。

优选的，上述方案中，所述照明光源为卤钨灯。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实施例提供的方案通过设置第一积分球对光源入射光进行充分混合后漫射在被测舌头上，保证光线的均匀分布，为精确测量提供了前提。同时，采用图像分析仪和光谱分析仪分别对被测舌头的反射光进行图像分析和光谱分析，实现对舌诊光谱图像的精确测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种舌诊光谱图像处理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种舌诊光谱图像处理系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种舌诊光谱图像处理系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种舌诊光谱图像处理系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种舌诊光谱图像处理系统的结构示意图

图6为本发明实施例提供的一种舌诊光谱图像处理系统中，光谱分析仪17的一种结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种舌诊光谱图像处理系统中，光谱分析仪17的另一种结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种舌诊光谱图像处理系统中，光谱分析仪17的又一种结构示意图；

图9-图10为本发明实施例提供的一种舌诊光谱图像处理系统中，为照明光源供电的电压源供电单元的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种舌诊光谱图像处理系统中，控制照明光源的控制板的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种舌诊光谱图像处理系统中，风扇模块的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的一种舌诊光谱图像处理系统中，控制第二反射镜转动的推杆控制模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种舌诊光谱图像处理系统，用于对被测舌头的颜色、形状进行获取并分析。通过设置第一积分球对光源入射光进行充分混合后漫射在被测舌头上，保证光线的均匀分布，为精确测量提供了前提。同时，采用图像分析仪和光谱分析仪分别对被测舌头的反射光进行图像分析和光谱分析，实现对舌诊光谱图像的精确测量。

图1示出了一种舌诊光谱图像处理系统的结构，包括测量台11、托板12、暗箱13、照明光源14、第一积分球15、图像分析仪16、光谱分析仪17和计算机18，其中：

暗箱13置于测量台11上；

照明光源14、第一积分球15、图像分析仪16、光谱分析仪17置于暗箱13中，利用暗箱13的屏蔽作用，避免了受到周围环境光线的影响。

托板12置于暗箱13一侧，用于承托被侧者。

第一积分球15上开设有第一光孔、第二光孔和测量孔，其中，第一光孔朝向照明光源14，第二光孔朝向被测者的舌头（为方便描述，下文统称被测舌头），测量孔位于被测舌头法线方向上，以获取被测舌头的反射光线。

图像分析仪16和光谱分析仪17从测量孔获取反射光线，分别进行图像分析和光谱分析，并将分析结果传输给计算机18，由计算机18接收并存储。

上述系统工作时，被测者坐于本系统测量端（即位于本系统设置托板的一侧）并将下巴依托在所述托板12上。照明光源14发射的光经过汇聚后从第一光孔入射到第一积分球15，在所述第一积分球15内进行混合，混合后的光线从第二光孔漫射在所述被测舌头上。从被测舌头上反射的光线穿过位于所述被测舌头法线上的测量孔，然后传输给图像分析仪16和光谱分析仪17，由图像分析仪16和光谱分析仪17分别进行图像分析和光谱分析后将分析结果传输给计算机18。

为了方便地进行位置调节，本发明实施例还可以在图1所示结构的基础上，增加能够控制托板12升降的装置，如图2所示，在上述实施例一的基础上，本系统还包括升降装置29。

托板12设置于所述升降装置29，在所述升降装置29的作用下，沿垂直面上下移动，能够方便地调整被测舌头至合适位置。

升降装置29可以采用人工方式控制，也可以使用直流减速电机，通过改变电机供电电源的极性，从而来控制电机正反转运动，进而改变升降装置的运动方向。电机控制升降装置移动的方式可以采用常用的丝杆联动方式，具体的，电机输出轴与丝杆相连接，丝杆螺母安装在滑杆上，电机工作时，带动丝杆转动，丝杆螺母将沿着滑杆上下移动。

所述电机还可由操作者通过计算机进行控制，这种情况下，可以在上述实施例所示结构的基础上另外增设控制装置，如图3所示，本系统还可以包括控制装置30，该控制装置30同时连接所述计算机18和所述升降装置29，在接收到计算机18发送的控制指令后，控制升降装置29工作。

此外，所述控制装置30还可以用于控制所述照明光源14工作，具体的，接收操作者通过计算机18下发的控制指令，按照所述控制指令的指示，控制所述照明光源14工作，如图4所示。

上述实施例中，照明光源14发射的光线经过汇聚后才从第一光孔入射至第一积分球15内。其汇聚方式可以存在多种，例如，采用反射部件置于照明光源14与所述第一光孔之间，如图5所示，在照明光源14和第一光孔之间设置有反射杯51，反射杯51将照明光源14发出的光线进行汇聚后从第一光孔入射至第一积分球15内。

图6示出了上述实施例中，光谱分析仪17的一种结构示意图。

从图6中可以看出，光谱分析仪17包括物镜171、积分镜172、第二积分球173、光谱仪174、第一反射镜175、第二反射镜176和CCD（Charge-coupledDevice，电荷耦合元件）177，其中：

所述第一反射镜175具有通孔；

所述光谱仪174和CCD177与所述计算机18相连，被测舌头上的反射光通过所述物镜171射向所述第一反射镜175，部分反射光穿过所述第一反射镜175上的通孔经由积分镜172收集后入射到第二积分球173，另外部分反射光由所述第一反射镜175反射至第二反射镜176，并由第二反射镜176反射入所述CCD177的镜头178，并成像于所述CCD177，然后由计算机18收集并显示在显示器上。

需要说明的是，所述第一反射镜175上的通孔数量为多个，且各个通孔的直径不同。第一反射镜175能够转动，其转动的方式可以是人工的方式，也就是说，可以通过人工的方式转动第一反射镜175，从而改变通过物镜171传输过来的反射光的通孔。一般情况下，通孔直径的大小确定测量视场的大小，因此，操作者可以通过转动第一反射镜175以选择合适的通孔以适应不同测量视场的需求。

当然，转动所述第一反射镜175还可以由机器控制，例如，可以在上述结构的基础上，增设电机，如图7所示，电机72在计算机18的控制下带动第一反射镜175转动。

此外，在其他实施例中，本系统还可以增设控制电路，控制所述CCD177、光谱仪174工作，并且能够在计算机18的控制下，控制电机72工作，从而带动所述第一反射镜175转动。如图8所示，在图7的基础上，本系统中的光谱分析仪还包括控制电路83，所述控制电路83连接所述CCD177、光谱仪174、电机72及计算机18，在所述计算机18的控制下，控制所述CCD177、光谱仪174和电机72工作。

通过本实施例，操作者可以通过计算机18显示器观察被测舌头的图像。由于小孔的透射，观察到的舌头图像将有一个黑的圆孔。圆孔的部位就是被测舌头的光谱测量位置。通过观察被测舌头的图像，移动升降装置29或由被测者移动舌头或移动光谱分析仪确定要测量的被测舌头的位置。被测舌头测量部位的光经积分球混光后通过光纤进入光谱仪174。光谱仪174采用CCD光谱仪。CCD光谱仪可以在短时间内实现可见光谱的测量。

上述实施例中，照明光源14可以由电压源供电单元予以供电，电源供电单元由控制板进行控制，所述电压源供电单元的具体结构如图9所示。

220V的电压经保险丝F1、F2为整个系统供电。COM1端与控制板连接，控制继电器J1的工作与否。当继电器J1为在工作状态且220V的电源开通，则触发器吸合处于工作状态。接触器也由220V的电源供电，从接触器出来的强电压给5个12V的电压源模块供电，关闭开关S3、S4，电压源模块接通，10只射灯便被点亮作为光源。

所述射灯可以为卤钨灯，具体的，可以为100W的飞利浦射灯。

所述电压源供电单元还可以包括另外6盏射灯，这6盏射灯分别由6个继电器控制，结构如图10所示。

这6个继电器由±12V的电压源供电，其工作与否也由控制板的控制端控制，控制板也由这个模块的电压源提供+5V的电压才能工作。继电器均吸合，这6盏灯就被点亮作光源使用。

此外，为了保证系统能够正常运行，避免温度过高而损坏系统中的某些零件，可以增设风扇模块来冷却照明光源所产生的热量，风扇模块的结构如图11所示。

系统中的风扇用来冷却10只飞利浦射灯发出的热量。关闭开关S1、S2，24V的电压源便通电，此电压源为继电器J8提供电源，J8的工作控制端与控制板连接，由控制板控制其工作。继电器吸合后，风扇即能工作。

所述控制板的结构可以如图12所示。

如图所示，单片机的I/O口P3.5控制锁存器74LS373的LE端，74LS373的OE端恒接地，当LE端接收到高电平，锁存器便锁存单片机I/O口P1.0~P1.7端的输出信号，再由它的输出端输出这些信号给后续电路。当三极管Q1为高电平时，Q1导通，Q2的基极存在电压，Q2导通工作，Q2的集电极输出的信号便可控制继电器是否工作。MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5V单电源供电。控制板通过RS232串口接入计算机，单片机的P3.1口输出的TTL/CMOS数据从T2I输入转换成RS-232数据从T2IO送到电脑插头；插头的RS-232数据从T2OO输入转换成TTL/CMOS数据后从T2O输出送入单片机的P3.0口。

需要说明的是，上述实施例中，电机72控制第二反射镜176转动的方式可以采用推杆方式，这种情况下，电机72具有推杆控制模块，通过推杆控制模块控制推杆运动，从而带动第二反射镜176转动，结构可以如图13所示。

推杆控制模块中的24V电压源也随着S1、S2的闭合而上电工作，其为J9、J10、J11供电。继电器J9、J10均有一个开关常开，一个开关常闭，而J11开关均常开。三个继电器的工作与否均由控制板控制，即图中的COM9、COM10、COM11的另一端接电路板上。24V电压通电：①J9、J10控制端无信号，J11控制端有信号，24V的电压经J9的常闭开关进入J11，地线信号由J10的常闭开关进入J11，此时推杆两端的电压为上正下负；②J9、J10、J11的控制端均有信号，24V的电压经J10的常开开关进入J11，地线信号经J9的常开开关进入J11，此时推杆两端的电压为上负下正。控制推杆两端电压的变化，就可让推杆向不同的方向移动。

上述所有实施例中，所述计算机18通过网线与所述图像分析仪16线相连，通过USB方式与所述光谱分析仪17相连。

另外，所述图像分析仪16可以采用像素640*480以上的彩色CCD工业相机。相机镜头的焦距要保证完整舌头的图像成在CCD感光面2/3以上像素的面积上。如果舌头长度取60mm，测量距离为600mm，使用像面为1/3英寸的相机，相机的焦距大约为50mm。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

另外，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种舌诊光谱图像处理系统，其特征在于，包括：

测量台；

安装在所述测量台上的托板及暗箱，所述托板位于所述暗箱一侧；

置于所述暗箱中的照明光源、第一积分球、图像分析仪和光谱分析仪，其中，所述第一积分球开设有第一光孔、朝向头部夹设于所述托板上的被测者的被测舌头的第二光孔及处于舌头的法线方向上的测量孔；所述照明光源发射的光汇聚后通过所述第一光孔射入所述第一积分球，通过所述第一积分球混合后，由第二光孔向被测舌头所在位置漫射；所述测量孔接收所述被测舌头的反射光后传递给所述图像分析仪和光谱分析仪进行分析；

与所述图像分析仪和光谱分析仪相连的计算机，用于接收所述图像分析仪和光谱分析仪的分析结果；所述光谱分析仪包括物镜、积分镜、第二积分球、光谱仪和具有通孔的第一反射镜，以及第二反射镜和CCD，所述光谱仪和CCD与所述计算机相连，被测舌头上的反射光通过所述物镜射向所述第一反射镜，部分反射光穿过所述第一反射镜上的通孔经由积分镜收集后入射到第二积分球，另外部分反射光由所述第一反射镜反射至第二反射镜，并由第二反射镜入射所述CCD；所述第一反射镜上的通孔数量为多个，且各个通孔的直径不同；所述光谱分析仪还包括电机，用于控制所述第一反射镜转动。

2.根据权利要求1所述的舌诊光谱图像处理系统，其特征在于，还包括设置于所述托板下方的升降装置，以及用于根据计算机发送的指令，控制所述升降装置运动以及控制所述照明光源工作的控制装置。

3.根据权利要求1所述的舌诊光谱图像处理系统，其特征在于，还包括设置在所述照明光源和所述第一积分球之间的反射杯，用于汇聚所述照明光源发射出的光线。

4.根据权利要求1所述的舌诊光谱图像处理系统，其特征在于，所述光谱分析仪还包括控制电路，所述控制电路连接所述CCD、光谱仪、电机及计算机，在所述计算机的控制下，所述控制电路控制所述CCD、光谱仪和电机工作。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的舌诊光谱图像处理系统，其特征在于，所述计算机与所述图像分析仪通过网线相连。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的舌诊光谱图像处理系统，其特征在于，所述计算机与光谱分析仪通过USB相连。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的舌诊光谱图像处理系统，其特征在于，所述照明光源为卤钨灯。

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