CN108451500B - 一种用于中医望诊的面色检测和脸型识别设备 - Google Patents
一种用于中医望诊的面色检测和脸型识别设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种用于中医望诊的面色检测和脸型识别设备。本发明对采集到的患者面部照片进行面部颜色、光泽和脸型进行自动定量和定性分析，实现中医望诊信息的计算机自动识别，辅助中医临床诊断，提高中医面诊信息判别的效率和准确性。通过云计算与智能学习对结果进行校准，为中医诊断提供数字化和可视化的结果。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于中医望诊的面色检测和脸型识别设备，用于中医望诊临床诊断，并使用智能学习分析校准结果，为中医诊断提供数字化和可视化的结果。
背景技术
中国传统中医诊断的信息来源主要是望,闻,问,切，又称“四诊”。面诊是望诊研究中的重要内容之一，面部图像中包涵很多重要的临床信息，如根据中医五脏配五色的理论，观察面部青、赤、黄、白、黑五种色泽的变化对脏腑病证的诊断有极其重要的价值。传统的望诊信息采集主要依赖于医生主观的定性观察和临床经验，存在主观依赖性强和可重复性差等不利因素，而且非常不便于留下病症的记录。传统的面色诊法主要是通过医生直观目测面色、语言描述和经验辨析面色，其诊断结果既受医生的知识水平、思维能力和诊断技能等主观因素的限制，又受光线、温度等外部客观条件的影响，临床上缺乏恒定的客观评价标准。这些不利因素严重地制约了面诊研究与应用的进一步发展。为解决该问题，迫切需要寻找新的方法和技术手段对中医面诊客观化进行研究，实现中医诊断的客观化和标准化，促进中医诊断理论的应用和进一步发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种中医望诊的面色检测和脸型识别的系统，旨在对采集到的患者面部照片进行面部颜色、光泽和脸型进行自动定量和定性分析，实现中医望诊信息的计算机自动识别，辅助中医临床诊断，提高中医面诊信息判别的效率和准确性。通过云计算与智能学习对结果进行校准，为中医诊断提供数字化和可视化的结果。
本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：
本发明用于中医望诊的面色检测和脸型识别设备包括设备本体、面色检测和脸型识别分析系统；
所述的设备本体包括暗室箱、头部定位设备、光源、高分辨率拍摄设备；
光源采用冷光LED灯带，设置在暗室箱内的各边沿位置；
暗室箱内设有反光组件，其中反光组件包括至少一个反光层，点光源通过反光组件的漫反射形成面光源，从而在暗室箱内部形成了一个近似自然光的柔和且稳定均匀的拍摄环境。
暗室箱的两侧分别开有一通孔，作为面部观察窗和拍摄窗口；暗室箱内部的面部观察窗边沿设有三个定位点A、B、C，其中定位点A位于面部观察窗中心所在竖直线上，且位于面部观察窗的上方，用于标定使用者的额头；定位点B、C分别位于面部观察窗的左右两侧，两点所在直线与使用者的眼睛所在直线重合；同时暗室箱内部的面部观察窗四周设有四个颜色比对点，分别是设有红色颜色对比点、绿色颜色比对点、蓝色颜色比对点、白色色泽对比点；
拍摄窗口的暗室箱外侧设有高分辨率拍摄设备；拍摄设备的镜头伸入拍摄窗口，获取对面面部观察窗处的面部照片，且该照片包含三个定位点A、B、C与四个颜色比对点；
面部观察窗的暗室箱外侧设有头部定位设备；头部定位设备包括水平调节装置、垂直调节装置、用于固定头面部的下颚托；水平调节装置的一端与暗室箱的下方连接，另一端与垂直调节装置的一端连接；垂直调节装置的另一端与下颚托的下方连接；水平调节装置与垂直调节装置垂直设置。水平调节装置用于调节定位装置的水平位置，垂直调节装置用于调节下颚托的高度，根据暗室箱上的定位点A、B、C，通过水平调节装置和垂直调节装置将头面部调整至所需的位置。
作为优选，在暗室箱的面部观察窗和头部定位设备上粘附软质材料，用于防止割伤。
面色检测和脸型识别分析系统包括望诊信息采集模块、中医望诊检测模块；
所述的望诊信息采集模块包括拍摄设备驱动模块、人脸照片采集模块、面部图像分割模块；
拍摄设备驱动模块用于控制拍摄设备的启动、关闭、拍摄、相应拍摄参数的设置；
人脸照片采集模块用于获取拍摄设备拍摄的面部照片，然后传输照片数据至面部图像分割模块和面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块；
面部图像分割模块将采集到的面部照片，通过定位点A、B、C进行图像分割，获取两颧骨、鼻子、下颚、额头几部分子图像，并将其进行归一化处理；然后传输至面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块。
中医望诊检测模块包括面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块、数据分析模块、病人疾病信息录入库、医生诊断信息录入库、面部特征数据库、望诊处方数据库；
面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块针对两颧骨、鼻子、下颚、额头进行特征分析，然后这些特征分析的数据通过与面部特征数据库中的数据进行比对，获得初步定量结果：脸型的分类、面部光泽的分类、面部颜色的分类。
上述面部颜色的特征分析具体是(1)首先定义红色比对点的RGB值为255，0，0；绿色对比点的RGB值为0，255，0；蓝色对比点的RGB值为0，0，255；白色对比点的RGB值为255，255，255；这些对比点的RGB值作为整个面色颜色分析的标准值，然后通过RGB颜色分析，确定面部颜色RGB的值，最后求均值获取整个面部颜色的平均值；(2)将面部图像分割模块获取的两颧骨、鼻子、下颚、额头几部分的子图像，分为N个小块，分别计算上述每个子图像中N个小块位置的RGB颜色值，然后与之前获取的整个面部颜色平均值求方差和标准差；最后将每个子图像上N个小块整合，得到各个特征部位的RGB颜色值。
上述面部色泽的特征分析具体是(1)首先将整个面部图像进行灰度处理，通过与白色对比点对照，得到整个面部光泽的灰度均值。(2)将面部图像分割模块获取的两颧骨、鼻子、下颚、额头几部分的子图像，分为N个小块，分别计算上述每个子图像中N个小块位置的灰度值，然后与之前获取的整个面部光泽灰度均值求方差与标准差；最后将每个子图像上N个小块整合，得到各个特征部位的面部光泽灰度值。
上述脸型的特征分析具体是(1)按照面部颜色分析与面部色泽分析得到的平均值、方差和标准差，得到面部二值化所需要的阈值，然后对整个面部图像进行二值化处理。由于人脸左右对称，接近椭圆形，由此可以使用椭圆曲线分段拟合的方法使边缘平滑，并去除耳朵等非面部区域对面型分析的影响。
数据分析模块调取望诊处方数据库，结合病患的面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块传输的数据，分析获取得到该病患的诊断结果；同时将结果存储至医生诊断信息录入库和病人疾病信息录入库；
病人疾病信息录入库用于存储病人病历信息；医生诊断信息录入库用于储存病人病情的诊断结果；
面部特征数据库包含有脸型的分类、面部颜色的分类、面部色泽的分类及其依据；望诊处方数据库包含不同脸型下不同面部颜色、不同面部色泽所对应的处方方案。
本发明的有益效果是：
1.通过对面部颜色分析、面部光泽分析和脸型的分析得到中医望诊中所需要的面部色泽和脸型的数据化结果；
2.通过设置白色光泽比对点、红色颜色比对点、绿色颜色比对点、蓝色颜色比对点对面部颜色和面部光泽进行校准，减少因拍摄设备产生的系统误差；
3.通过针对两颧骨、鼻子、下颚、额头进行特征分析，对面部颜色，面部光泽以及脸型分析设定基准，减少计算过程的误差；
4.加入医生诊断录入，将计算得到的结果与医生诊断的结果比对，增强设备可靠性和诊断的准确性，并加入病人疾病信息录入与医生诊断信息录入，方便查看历史诊断信息，为后续治疗做准备，将中医医生的处方与病症对应，使中医诊断信息化。
附图说明
图1是本发明系统中检测装置的整体结构图；
图2是本发明系统中暗示箱结构图；
图3是本发明系统整体构架原理图；
图4是本发明系统软件原理图。
图中1高分辨率拍摄设备、2暗室箱、3头部定位设备、21拍摄窗口、22光源、23定位点A、24定位点B、C、25面部观察窗、26红色颜色对比点、27绿色颜色比对点、28蓝色颜色比对点、29白色色泽对比点、31水平调节装置、32垂直调节装置、33下颚托。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的分析。
本发明用于中医望诊的面色检测和脸型识别设备包括设备本体、面色检测和脸型识别分析系统；
如图1所示，所述的设备本体包括暗室箱2、头部定位设备3、光源、高分辨率拍摄设备(相机)1；
光源22采用冷光LED灯带，设置在暗室箱内的各边沿位置；
暗室箱内设有反光组件，其中反光组件包括至少一个反光层，点光源通过反光组件的漫反射形成面光源，从而在暗室箱内部形成了一个近似自然光的柔和且稳定均匀的拍摄环境。
如图2所示，暗室箱的两侧分别开有一通孔，作为面部观察窗25和拍摄窗口21；暗室箱内部的面部观察窗边沿设有三个定位点A、B、C，其中定位点A23位于面部观察窗中心所在竖直线上，且位于面部观察窗的上方，用于标定使用者的额头；定位点B、C24分别位于面部观察窗的左右两侧，两点所在直线与使用者的眼睛所在直线重合；同时暗室箱内部的面部观察窗四周设有四个颜色比对点，分别是设有红色颜色对比点26、绿色颜色比对点27、蓝色颜色比对点28、白色色泽对比点29；
拍摄窗口的暗室箱外侧设有高分辨率拍摄设备；拍摄设备的镜头伸入拍摄窗口，获取对面面部观察窗处的面部照片；
面部观察窗的暗室箱外侧设有头部定位设备；头部定位设备包括水平调节装置31、垂直调节装置32、用于固定头面部的下颚托33；水平调节装置的一端与暗室箱的下方连接，另一端与垂直调节装置的一端连接；垂直调节装置的另一端与下颚托的下方连接；水平调节装置与垂直调节装置垂直设置。水平调节装置用于调节定位装置的水平位置，垂直调节装置用于调节下颚托的高度，根据暗室箱上的定位点A、B、C，通过水平调节装置和垂直调节装置将头面部调整至所需的位置。
作为优选，在暗室箱的面部观察窗和头部定位设备上粘附软质材料，用于防止割伤。
面色检测和脸型识别分析系统包括望诊信息采集模块、中医望诊检测模块；
所述的望诊信息采集模块包括拍摄设备驱动模块、人脸照片采集模块、面部图像分割模块；
拍摄设备驱动模块用于控制拍摄设备的启动、关闭、拍摄、相应拍摄参数的设置；
人脸照片采集模块用于获取拍摄设备拍摄的面部照片，然后传输照片数据至面部图像分割模块和面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块；
面部图像分割模块将采集到的面部照片，通过定位点A、B、C进行图像分割，获取两颧骨、鼻子、下颚、额头几部分子图像，并将其进行归一化处理；然后传输至面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块。
中医望诊检测模块包括面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块、数据分析模块、病人疾病信息录入库、医生诊断信息录入库、面部特征数据库、望诊处方数据库；
面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块针对两颧骨、鼻子、下颚、额头进行特征分析，然后这些特征分析的数据通过与面部特征数据库中的数据进行比对，获得初步定量结果：脸型的分类、面部光泽的分类、面部颜色的分类。
上述面部颜色的特征分析具体是(1)首先定义红色比对点的RGB值为255，0，0；绿色对比点的RGB值为0，255，0；蓝色对比点的RGB值为0，0，255；白色对比点的RGB值为255，255，255；这些对比点的RGB值作为整个面色颜色分析的标准值，然后通过RGB颜色分析，确定面部颜色RGB的值，最后求均值获取整个面部颜色的平均值；(2)将面部图像分割模块获取的两颧骨、鼻子、下颚、额头几部分的子图像，分为N个小块，分别计算上述每个子图像中N个小块位置的RGB颜色值，然后与之前获取的整个面部颜色平均值求方差和标准差；最后将每个子图像上N个小块整合，得到各个特征部位的RGB颜色值。
上述面部色泽的特征分析具体是(1)首先将整个面部图像进行灰度处理，通过与白色对比点对照，得到整个面部光泽的灰度均值。(2)将面部图像分割模块获取的两颧骨、鼻子、下颚、额头几部分的子图像，分为N个小块，分别计算上述每个子图像中N个小块位置的灰度值，然后与之前获取的整个面部光泽灰度均值求方差与标准差；最后将每个子图像上N个小块整合，得到各个特征部位的面部光泽灰度值。
上述脸型的特征分析具体是(1)按照面部颜色分析与面部色泽分析得到的平均值、方差和标准差，得到面部二值化所需要的阈值，然后对整个面部图像进行二值化处理。由于人脸左右对称，接近椭圆形，由此可以使用椭圆曲线分段拟合的方法使边缘平滑，并去除耳朵等非面部区域对面型分析的影响。
数据分析模块调取望诊处方数据库，结合病患的面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块传输的数据，分析获取得到该病患的诊断结果；同时将结果存储至医生诊断信息录入库和病人疾病信息录入库；
病人疾病信息录入库用于存储病人病历信息；医生诊断信息录入库用于储存病人病情的诊断结果；
面部特征数据库包含有脸型的分类、面部颜色的分类、面部色泽的分类及其依据；望诊处方数据库包含不同脸型下不同面部颜色、不同面部色泽所对应的处方方案。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于中医望诊的面色检测和脸型识别设备，其特征在于包括设备本体、面色检测和脸型识别分析系统；
所述的设备本体包括暗室箱、头部定位设备、光源、高分辨率拍摄设备；
光源设置在暗室箱内部；
暗室箱的两侧分别开有一通孔，作为面部观察窗和拍摄窗口；暗室箱内部的面部观察窗边沿设有三个定位点A、B、C，其中定位点A位于面部观察窗中心所在竖直线上，且位于面部观察窗的上方，用于标定使用者的额头；定位点B、C分别位于面部观察窗的左右两侧，两点所在直线与使用者的眼睛所在直线重合；同时暗室箱内部的面部观察窗四周设有四个颜色比对点，分别是设有红色颜色对比点、绿色颜色比对点、蓝色颜色比对点、白色光泽对比点；
拍摄窗口的暗室箱外侧设有高分辨率拍摄设备；拍摄设备的镜头伸入拍摄窗口，获取对面面部观察窗处的面部照片；
面部观察窗的暗室箱外侧设有头部定位设备；头部定位设备包括水平调节装置、垂直调节装置、用于固定头面部的下颚托；水平调节装置的一端与暗室箱的下方连接，另一端与垂直调节装置的一端连接；垂直调节装置的另一端与下颚托的下方连接；水平调节装置与垂直调节装置垂直设置；
面色检测和脸型识别分析系统包括望诊信息采集模块、中医望诊检测模块；
所述的望诊信息采集模块包括拍摄设备驱动模块、人脸照片采集模块、面部图像分割模块；
拍摄设备驱动模块用于控制拍摄设备的启动、关闭、拍摄、相应拍摄参数的设置；
人脸照片采集模块用于获取拍摄设备拍摄的面部照片，然后传输照片数据至面部图像分割模块和面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块；
面部图像分割模块将采集到的面部照片，通过定位点A、B、C进行图像分割，获取两颧骨、鼻子、下颚、额头几部分子图像，并将其进行归一化处理；然后传输至面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块；
中医望诊检测模块包括面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块、数据分析模块、病人疾病信息录入库、医生诊断信息录入库、面部特征数据库、望诊处方数据库；
面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块针对两颧骨、鼻子、下颚、额头进行特征分析，然后这些特征分析的数据通过与面部特征数据库中的数据进行比对，获得初步定量结果：脸型的分类、面部光泽的分类、面部颜色的分类；
上述面部颜色的特征分析具体是（1）首先定义红色比对点的RGB值为255，0，0；绿色对比点的RGB值为0，255，0；蓝色对比点的RGB值为0，0，255；白色对比点的RGB值为255，255，255；这些对比点的RGB值作为整个面色颜色分析的标准值，然后通过RGB颜色分析，确定面部颜色RGB的值，最后求均值获取整个面部颜色的平均值；（2）将面部图像分割模块获取的两颧骨、鼻子、下颚、额头几部分的子图像，分为N个小块，分别计算上述每个子图像中N个小块位置的RGB颜色值，然后与之前获取的整个面部颜色平均值求方差和标准差；最后将每个子图像上N个小块整合，得到各个特征部位的RGB颜色值；
上述面部光泽的特征分析具体是（1）首先将整个面部图像进行灰度处理，通过与白色对比点对照，得到整个面部光泽的灰度均值；（2）将面部图像分割模块获取的两颧骨、鼻子、下颚、额头几部分的子图像，分为N个小块，分别计算上述每个子图像中N个小块位置的灰度值，然后与之前获取的整个面部光泽灰度均值求方差与标准差；最后将每个子图像上N个小块整合，得到各个特征部位的面部光泽灰度值；
上述脸型的特征分析具体是（1）按照面部颜色分析与面部光泽分析得到的平均值、方差和标准差，得到面部二值化所需要的阈值，然后对整个面部图像进行二值化处理；
数据分析模块调取望诊处方数据库，结合病患的面部颜色分析模块、面部光泽分析模块、脸型分析模块传输的数据，分析获取得到该病患的诊断结果；同时将结果存储至医生诊断信息录入库和病人疾病信息录入库；
病人疾病信息录入库用于存储病人病历信息；医生诊断信息录入库用于储存病人病情的诊断结果；
面部特征数据库包含有脸型的分类、面部颜色的分类、面部光泽的分类及其依据；望诊处方数据库包含不同脸型下不同面部颜色、不同面部光泽所对应的处方方案。
2.如权利要求1所述的一种用于中医望诊的面色检测和脸型识别设备，其特征在于光源采用冷光LED灯带，设置在暗室箱内的各边沿位置。
3.如权利要求1所述的一种用于中医望诊的面色检测和脸型识别设备，其特征在于暗室箱内设有反光组件，其中反光组件包括至少一个反光层，点光源通过反光组件的漫反射形成面光源，从而在暗室箱内部形成了一个近似自然光的柔和且稳定均匀的拍摄环境。
4.如权利要求1所述的一种用于中医望诊的面色检测和脸型识别设备，其特征在于在暗室箱的面部观察窗和头部定位设备上粘附软质材料，用于防止割伤。
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Legal Events
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Application publication date: 20180828 Assignee: ZHEJIANG HUANYI ELECTRONIC TECHNOLOGY CO.,LTD. Assignor: RESEARCH INSTITUTE OF ZHEJIANG University TAIZHOU Contract record no.: X2022980016833 Denomination of invention: A face color detection and face shape recognition device for TCM inspection Granted publication date: 20210112 License type: Common License Record date: 20220928 |
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Application publication date: 20180828 Assignee: ZHEJIANG FINEO TECHNOLOGY Co.,Ltd. Assignor: RESEARCH INSTITUTE OF ZHEJIANG University TAIZHOU Contract record no.: X2022980021176 Denomination of invention: A face color detection and face shape recognition device for TCM inspection Granted publication date: 20210112 License type: Common License Record date: 20221110 |