CN115984532A - 一种基于机器视觉的舌面图像成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器视觉舌面图像成像技术领域，且公开了一种基于机器视觉的舌面图像成像方法，包括：构造的图像质控构件对患者舌面图像进行曝光程度检测，并且在舌面图像曝光正常，即不存在过度曝光问题时，才启动传输程序，把合格的舌面图像不同传输组件不同信道的方式传输至图像处理系统，并且图像处理系统在经过判定舌面图像为合格图像之后才接收并存储，不仅实现了自动留存合格舌诊图像的有益技术效果，而且进一步保证了留存舌面图像合格性。

Description

一种基于机器视觉的舌面图像成像方法

技术领域

本发明涉及机器视觉舌面图像成像技术领域，具体为一种基于机器视觉的舌面图像成像方法。

背景技术

舌面象仪是遵循中医舌诊和面诊原理并利用现代高科技技术研发出的一种医疗器械，通过对舌头和面部表面进行拍摄，从拍摄获取的图片中提取信息并进行处理，对舌面象进行分析，获取诊断结果。

现有的图像摄取装置采用闪光灯、LED等照明系统，当用于舌诊的图像采集时会发生反光现象，从而在舌像上形成白色的过曝光区域，与白色的舌苔区域难以区分。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明提供一种基于机器视觉的舌面图像成像方法，通过构造图像质控构件对采集获得的舌面图像进行曝光程度检测，并且启动销毁程序，删除过度曝光的舌面图像，保留不存在过度曝光现象并且可以用于舌诊的合格图像。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于机器视觉的舌面图像成像方法，包括如下的具体步骤：

步骤1，通电启动图像处理系统S₂、光线供给装置E₂和图像生成系统S₁，开启图像处理系统S₂的舌面图像成像控制软件；

步骤2，在图像处理系统S₂的舌面图像成像控制软件的界面中输入选定的光线供给装置E₂的光源亮度的离散取值L_k，光线供给装置E₂发射出亮度为L_k的光源；

其中，k表示离散取值L的编号；

步骤3，把预备做诊断患者的舌头定位部位在舌头诊断装置E₁上，并且使患者的舌头完全曝露在光线供给装置E₂的光源照射范围内；

步骤4，在舌面图像成像控制软件上向图像生成系统S₁中的图像采集构件MⅠ发出图像采集指令，图像采集构件MⅠ把采集获取的患者舌面图像N_Lk传输到图像存储构件MⅡ中缓存；

其中，Lk表示患者舌面图像N的编号；

步骤5，图像质控构件MⅢ向图像存储构件MⅡ中调取图像N_Lk、并对其进行曝光程度检测；

如果图像N_Lk曝光正常，即不存在过度曝光问题，则图像质控构件MⅢ判定其为合格图像，启动传输程序，把图像N_Lk传输给图像处理系统S₂；

步骤6，在图像处理系统S₂接收到合格的图像N_Lk之时，即完成舌面图像成像的全过程。

优选的，所述步骤5，图像质控构件MⅢ对其进行曝光程度检测，如果图像N_Lk存在过度曝光问题，则图像质控构件MⅢ判定其为不合格图像，启动销毁程序，删除图像N_Lk。

优选的，所述图像质控构件MⅢ对图像N_Lk实施曝光程度检测的具体方法步骤如下：

步骤1，设置一个亮度阈值L_t和一个比例阈值Pc_t；

步骤2，提取图像N_Lk中像素点I_(i，j)的亮度值L_(i，j)；

步骤3，若图像N_Lk中一个像素点I_(u，v)的亮度值L_(u，v)大于或者等于亮度阈值L_t，则判定像素点I_(u，v)是过曝光点，反之则判定为正常曝光点；

步骤4，统计图像N_Lk中过曝光点的总个数S_ns；

步骤5，统计图像N_Lk中像素点I_(i，j)的总个数S_t；

步骤6，计算图像N_Lk中过曝光点数占总像素点数的比例值S_ns/S_t，若比例值S_ns/S_t大于或者等于比例阈值Pc_t，则判定图像N_Lk为过曝光图像，反之则判定为合格图像。

优选的，所述图像质控构件MⅢ把合格的图像N_Lk传输给图像处理系统S₂的具体实施步骤如下：

步骤1，图像质控构件MⅢ生成一个隶属于图像N_Lk传输的第一传输系数COT_NLk1，计算隶属于图像N_Lk传输的第一传输参数TP_NLk1；

步骤2，图像质控构件MⅢ生成一个隶属于图像N_Lk传输的第二传输系数COT_NLk2，计算隶属于图像N_Lk传输的第二传输参数TP_NLk2；

步骤3，根据图像发送权限编码ISPC_MⅢ、图像接收认证编码IRAC_S2、专用图像接收认证编码IRAC_S2-NLk和第二传输系数COT_NLk2，图像质控构件MⅢ计算隶属于图像N_Lk传输的第三传输系数COT_NLk3；

步骤4，根据第一传输系数COT_NLk1、图像发送权限编码ISPC_MⅢ、第三传输系数COT_NLk3和编号标记NM_NLk，图像质控构件MⅢ计算隶属于图像N_Lk传输的第三传输参数TP_NLk3；

步骤5，图像质控构件MⅢ生成隶属于图像N_Lk的第一传输组件TU_NLk1和第二传输组件TU_NLk2，并且通过不同的信道把第一传输组件TU_NLk1和第二传输组件TU_NLk2传输给图像处理系统S₂。

优选的，所述图像处理系统S₂接收图像N_Lk的具体步骤如下：

步骤1，图像处理系统S₂从第二传输组件TU_NLk2中提取出第二传输参数TP_NLk2、第三传输参数TP_NLk3、图像N_Lk和编号标记NM_NLk，计算隶属于图像N_Lk的图像接收系数IRC_NLk和隶属于图像N_Lk的图像接收参数IRP_NLk；

步骤2，图像处理系统S₂从第一传输组件TU_NLk1中提取出第一传输参数TP_NLk1、图像N_Lk的编号标记NM_NLk；

根据编号标记NM_NLk把第一传输组件TU_NLk1与第二传输组件TU_NLk2实现链接；

比对第一传输参数TP_NLk1和图像接收参数IRP_NLk；

若两者相同，证明图像N_Lk是经过图像质控构件MⅢ判定的合格图像，则图像处理系统S₂接收图像N_Lk；

反之输出错误符号⊥，启动销毁程序，删除图像N_Lk。

基于机器视觉的舌面图像成像方法构造得到的舌面图像成像系统，所述舌面图像成像系统包括：用于把预备做诊断患者的舌头部位定位在光源照射范围内的舌头诊断装置E₁，用于向舌头诊断装置E₁上提供照射光源的光线供给装置E₂，用于获取做诊断患者舌面图像的图像生成系统S₁，用于存储及分析处理患者舌面图像且运行有舌面图像成像控制软件的图像处理系统S₂，图像处理系统S₂用于控制光线供给装置E₂和图像生成系统S₁。

优选的，所述图像生成系统S₁包括用于获取患者舌面图像的图像采集构件MⅠ、用于缓存患者舌面图像的图像存储构件MⅡ、用于检测控管舌面图像生成效果的图像质控构件MⅢ，图像生成系统S₁中任一构件与其他构件均存在数据交互作用，并且图像生成系统S₁中任一构件均与图像处理系统S₂存在数据交互作用。

(三)有益的技术效果

与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：

本发明构造的图像质控构件对患者舌面图像进行曝光程度检测，并且在舌面图像曝光正常，即不存在过度曝光问题时，才启动传输程序，把合格的舌面图像不同传输组件不同信道的方式传输至图像处理系统，并且图像处理系统在经过判定舌面图像为合格图像之后才接收并存储，不仅实现了自动留存合格舌诊图像的有益技术效果，而且进一步保证了留存舌面图像合格性。

具体实施方式

实施例1：

构造基于机器视觉的舌面图像成像系统，该系统包括：用于把预备做诊断患者的舌头部位定位在光源照射范围内的舌头诊断装置E₁，用于向舌头诊断装置E₁上提供照射光源的光线供给装置E₂，用于获取做诊断患者舌面图像的图像生成系统S₁，用于存储及分析处理患者舌面图像且运行有舌面图像成像控制软件的图像处理系统S₂，图像处理系统S₂用于控制光线供给装置E₂和图像生成系统S₁；

其中，图像生成系统S₁包括用于获取患者舌面图像的图像采集构件MⅠ、用于缓存患者舌面图像的图像存储构件MⅡ、用于检测控管舌面图像生成效果的图像质控构件MⅢ，图像生成系统S₁中任一构件与其他构件均存在数据交互作用，并且图像生成系统S₁中任一构件均与图像处理系统S₂存在数据交互作用。

实施例2：

基于实施例1中舌面图像成像系统的舌面图像成像方法包括如下的具体实施步骤：

步骤1，通电启动图像处理系统S₂、光线供给装置E₂和图像生成系统S₁，开启图像处理系统S₂的舌面图像成像控制软件；

步骤2，在图像处理系统S₂的舌面图像成像控制软件的界面中输入选定的光线供给装置E₂的光源亮度的离散取值L_k，光线供给装置E₂发射出亮度为L_k的光源；

其中，k表示离散取值L的编号；

步骤3，把预备做诊断患者的舌头定位部位在舌头诊断装置E₁上，并且使患者的舌头完全曝露在光线供给装置E₂的光源照射范围内；

步骤4，在舌面图像成像控制软件上向图像生成系统S₁中的图像采集构件MⅠ发出图像采集指令，图像采集构件MⅠ把采集获取的患者舌面图像N_Lk传输到图像存储构件MⅡ中缓存；

其中，Lk表示患者舌面图像N的编号；

步骤5，图像质控构件MⅢ向图像存储构件MⅡ中调取图像N_Lk、并对其进行曝光程度检测；

如果图像N_Lk存在过度曝光问题，则图像质控构件MⅢ判定其为不合格图像，启动销毁程序，删除图像N_Lk；

如果图像N_Lk曝光正常，即不存在过度曝光问题，则图像质控构件MⅢ判定其为合格图像，启动传输程序，把图像N_Lk传输给图像处理系统S₂；

步骤6，在图像处理系统S₂接收到合格的图像N_Lk之时，即完成舌面图像成像的全过程。

实施例3：

实施例2中步骤5：图像质控构件MⅢ对图像N_Lk实施曝光程度检测的具体方法步骤如下：

步骤1，设置一个亮度阈值L_t和一个比例阈值Pc_t，并且设定亮度阈值L_t的取值范围为220-250、比例阈值Pc_t的取值范围为0.1％-0.5％；

例如亮度阈值L_t的离散取值可以为225、比例阈值Pc_t的离散取值可以为0.15％；

步骤2，提取图像N_Lk中像素点I_(i，j)的亮度值L_(i，j)；

步骤3，若图像N_Lk中一个像素点I_(u，v)的亮度值L_(u，v)大于或者等于亮度阈值L_t＝225，则判定像素点I_(u，v)是过曝光点，反之则判定为正常曝光点；

步骤4，统计图像N_Lk中过曝光点的总个数S_ns；

步骤5，统计图像N_Lk中像素点I_(i，j)的总个数S_t；

步骤6，计算图像N_Lk中过曝光点数占总像素点数的比例值S_ns/S_t，若比例值S_ns/S_t大于或者等于比例阈值Pc_t＝0.15％，则判定图像N_Lk为过曝光图像，反之则判定为合格图像。

实施例4：

实施例2中步骤5：图像质控构件MⅢ启动传输程序，把合格的图像N_Lk传输给图像处理系统S₂，其实施方法基于如下交互参数，具体如下：

步骤1，定义用于图像质控构件MⅢ向图像处理系统S₂传输合格图像N_Lk的各项参数，其具体如下：

选择一阶为素数q的循环加法群G₁、一个阶为素数q的循环乘法群G₂、循环加法群G₁的一个生成元P；

定义一个双线性对e，e：G₁×G₁→G₂；

定义两个无碰撞的哈希函数：

H₁：{0，1}^*→G₁；

H₂：G₂×{0，1}ⁿ→Z_q ^*＝{1，2，3，…，q-1}；

其中，符号→表示映射关系，{0，1}^*表示长度为任意比特的二进制序列组合的集合，{0，1}ⁿ表示长度为n比特的二进制序列组合的集合；

生成用于图像质控构件MⅢ向图像处理系统S₂传输合格图像N_Lk的定义参数<q，G₁，G₂，P，e，H₁，H₂>；

步骤2，根据定义参数<q，G₁，G₂，P，e，H₁，H₂>，图像质控构件MⅢ生成图像发送权限编码ISPC_MⅢ和图像发送认证编码ITAC_MⅢ，其具体的实施步骤如下：

图像质控构件MⅢ选取一个图像发送权限编码ISPC_MⅢ∈Z_q ^*；

基于图像发送权限编码ISPC_MⅢ，结合定义参数计算图像质控构件MⅢ的图像发送认证编码ITAC_MⅢ＝ISPC_MⅢP；

图像质控构件MⅢ公开图像发送认证编码ITAC_MⅢ；

步骤3，根据定义参数<q，G₁，G₂，P，e，H₁，H₂>，图像处理系统S₂生成图像接收权限编码IRPC_S2和图像接收认证编码IRAC_S2，其具体的实施步骤如下：

图像处理系统S₂选取一个图像接收权限编码IRPC_S2∈Z_q ^*；

基于图像接收权限编码IRPC_S2，结合定义参数计算图像处理系统S₂的图像接收认证编码IRAC_S2＝IRPC_S2P；

当图像质控构件MⅢ向图像处理系统S₂传输合格图像N_Lk时，图像处理系统S₂生成一个用于图像N_Lk传输的图像传输编号ITN_NLk，结合定义参数执行下述计算：

隶属于图像N_Lk的专用图像接收权限编码IRPC_S2-NLk＝IRPC_S2H₁(ITN_NLk)；

隶属于图像N_Lk的专用图像接收认证编码IRAC_S2-NLk＝H₁(ITN_NLk)；

图像处理系统S₂公开图像接收认证编码IRAC_S2和隶属于图像N_Lk的专用图像接收认证编码IRAC_S2-NLk。

实施例5：

实施例2中步骤5：图像质控构件MⅢ把合格的图像N_Lk传输给图像处理系统S₂的具体实施步骤如下：

步骤1，图像质控构件MⅢ调取用于传输图像N_Lk的交互参数，具体交互参数如下：

定义参数<q，G₁，G₂，P，e，H₁，H₂>；

图像质控构件MⅢ的图像发送权限编码ISPC_MⅢ和图像发送认证编码ITAC_MⅢ；

图像处理系统S₂的图像接收认证编码IRAC_S2和隶属于图像N_Lk的专用图像接收认证编码IRAC_S2-NLk；

图像N_Lk的编号标记NM_NLk；

步骤2，图像质控构件MⅢ首先生成一个隶属于图像N_Lk传输的第一传输系数COT_NLk1∈Z_q ^*，然后结合定义参数，计算隶属于图像N_Lk传输的第一传输参数TP_NLk1＝COT_NLk1P；

步骤3，图像质控构件MⅢ首先生成一个隶属于图像N_Lk传输的第二传输系数COT_NLk2∈Z_q ^*，然后结合定义参数，计算隶属于图像N_Lk传输的第二传输参数TP_NLk2＝COT_NLk2ITAC_MⅢ；

步骤4，根据图像发送权限编码ISPC_MⅢ、图像接收认证编码IRAC_S2、专用图像接收认证编码IRAC_S2-NLk和第二传输系数COT_NLk2，图像质控构件MⅢ计算隶属于图像N_Lk传输的第三传输系数COT_NLk3，具体结果如下：

COT_NLk3＝e(ISPC_MⅢIRAC_S2，COT_NLk2IRAC_S2-NLk)；

步骤5，根据第一传输系数COT_NLk1、图像发送权限编码ISPC_MⅢ、第三传输系数COT_NLk3和编号标记NM_NLk，图像质控构件MⅢ计算隶属于图像N_Lk传输的第三传输参数TP_NLk3，具体结果如下：

TP_NLk3＝COT_NLk1+ISPC_MⅢH₂(COT_NLk3，NM_NLk)；

步骤6，图像质控构件MⅢ生成隶属于图像N_Lk的第一传输组件TU_NLk1和第二传输组件TU_NLk2，具体结果如下：

第一传输组件TU_NLk1＝(第一传输参数TP_NLk1，图像N_Lk的编号标记NM_NLk)；

第二传输组件TU_NLk2＝(第二传输参数TP_NLk2，第三传输参数TP_NLk3，图像N_Lk，图像N_Lk的编号标记NM_NLk)；

步骤7，图像质控构件MⅢ通过不同的信道把第一传输组件TU_NLk1和第二传输组件TU_NLk2传输给图像处理系统S₂。

实施例6：

实施例2中步骤6：图像处理系统S₂接收图像N_Lk的具体实施步骤如下：

步骤1，图像处理系统S₂调取用于传输图像N_Lk的交互参数，具体交互参数如下：

定义参数<q，G₁，G₂，P，e，H₁，H₂>；

隶属于图像N_Lk的专用图像接收权限编码IRPC_S2-NLk；

隶属于图像N_Lk的专用图像接收认证编码IRAC_S2-NLk；

图像质控构件MⅢ的图像发送认证编码ITAC_MⅢ；

步骤2，图像处理系统S₂首先从第二传输组件TU_NLk2中提取出第二传输参数TP_NLk2、第三传输参数TP_NLk3、图像N_Lk和编号标记NM_NLk，然后计算隶属于图像N_Lk的图像接收系数IRC_NLk＝e(TP_NLk2，IRPC_S2-NLk)，最后计算隶属于图像N_Lk的图像接收参数IRP_NLk＝TP_NLk3P-H₂(IRC_NLk，NM_NLk)ITAC_MⅢ；

步骤3，图像处理系统S₂首先从第一传输组件TU_NLk1中提取出第一传输参数TP_NLk1、图像N_Lk的编号标记NM_NLk，然后根据编号标记NM_NLk把第一传输组件TU_NLk1与第二传输组件TU_NLk2实现链接，最后比对第一传输参数TP_NLk1和图像接收参数IRP_NLk，若两者相同，证明图像N_Lk是经过图像质控构件MⅢ判定的合格图像，则图像处理系统S₂接收图像N_Lk，反之输出错误符号⊥，启动销毁程序，删除图像N_Lk。

Claims (7)

1.一种基于机器视觉的舌面图像成像方法，其特征在于，包括如下的具体步骤：

步骤1，通电启动图像处理系统S₂、光线供给装置E₂和图像生成系统S₁，开启图像处理系统S₂的舌面图像成像控制软件；

步骤2，在图像处理系统S₂的舌面图像成像控制软件的界面中输入选定的光线供给装置E₂的光源亮度的离散取值L_k，光线供给装置E₂发射出亮度为L_k的光源；

其中，k表示离散取值L的编号；

步骤3，把预备做诊断患者的舌头定位部位在舌头诊断装置E₁上，并且使患者的舌头完全曝露在光线供给装置E₂的光源照射范围内；

步骤4，在舌面图像成像控制软件上向图像生成系统S₁中的图像采集构件MⅠ发出图像采集指令，图像采集构件MⅠ把采集获取的患者舌面图像N_Lk传输到图像存储构件MⅡ中缓存；

其中，Lk表示患者舌面图像N的编号；

步骤5，图像质控构件MⅢ向图像存储构件MⅡ中调取图像N_Lk、并对其进行曝光程度检测；

如果图像N_Lk曝光正常，即不存在过度曝光问题，则图像质控构件MⅢ判定其为合格图像，启动传输程序，把图像N_Lk传输给图像处理系统S₂；

步骤6，在图像处理系统S₂接收到合格的图像N_Lk之时，即完成舌面图像成像的全过程。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的舌面图像成像方法，其特征在于，所述步骤5，图像质控构件MⅢ对其进行曝光程度检测，如果图像N_Lk存在过度曝光问题，则图像质控构件MⅢ判定其为不合格图像，启动销毁程序，删除图像N_Lk。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的舌面图像成像方法，其特征在于，所述图像质控构件MⅢ对图像N_Lk实施曝光程度检测的具体方法步骤如下：

步骤1，设置一个亮度阈值L_t和一个比例阈值Pc_t；

步骤2，提取图像N_Lk中像素点I_(i，j)的亮度值L_(i，j)；

步骤3，若图像N_Lk中一个像素点I_(u，v)的亮度值L_(u，v)大于或者等于亮度阈值L_t，则判定像素点I_(u，v)是过曝光点，反之则判定为正常曝光点；

步骤4，统计图像N_Lk中过曝光点的总个数S_ns；

步骤5，统计图像N_Lk中像素点I_(i，j)的总个数S_t；

步骤6，计算图像N_Lk中过曝光点数占总像素点数的比例值S_ns/S_t，若比例值S_ns/S_t大于或者等于比例阈值Pc_t，则判定图像N_Lk为过曝光图像，反之则判定为合格图像。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的舌面图像成像方法，其特征在于，所述图像质控构件MⅢ把合格的图像N_Lk传输给图像处理系统S₂的具体实施步骤如下：

步骤1，图像质控构件MⅢ生成一个隶属于图像N_Lk传输的第一传输系数COT_NLk1，计算隶属于图像N_Lk传输的第一传输参数TP_NLk1；

步骤2，图像质控构件MⅢ生成一个隶属于图像N_Lk传输的第二传输系数COT_NLk2，计算隶属于图像N_Lk传输的第二传输参数TP_NLk2；

步骤3，根据图像发送权限编码ISPC_MⅢ、图像接收认证编码IRAC_S2、专用图像接收认证编码IRAC_S2-NLk和第二传输系数COT_NLk2，图像质控构件MⅢ计算隶属于图像N_Lk传输的第三传输系数COT_NLk3；

步骤4，根据第一传输系数COT_NLk1、图像发送权限编码ISPC_MⅢ、第三传输系数COT_NLk3和编号标记NM_NLk，图像质控构件MⅢ计算隶属于图像N_Lk传输的第三传输参数TP_NLk3；

步骤5，图像质控构件MⅢ生成隶属于图像N_Lk的第一传输组件TU_NLk1和第二传输组件TU_NLk2，并且通过不同的信道把第一传输组件TU_NLk1和第二传输组件TU_NLk2传输给图像处理系统S₂。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的舌面图像成像方法，其特征在于，所述图像处理系统S₂接收图像N_Lk的具体步骤如下：

步骤1，图像处理系统S₂从第二传输组件TU_NLk2中提取出第二传输参数TP_NLk2、第三传输参数TP_NLk3、图像N_Lk和编号标记NM_NLk，计算隶属于图像N_Lk的图像接收系数IRC_NLk和隶属于图像N_Lk的图像接收参数IRP_NLk；

步骤2，图像处理系统S₂从第一传输组件TU_NLk1中提取出第一传输参数TP_NLk1、图像N_Lk的编号标记NM_NLk；

根据编号标记NM_NLk把第一传输组件TU_NLk1与第二传输组件TU_NLk2实现链接；

比对第一传输参数TP_NLk1和图像接收参数IRP_NLk；

若两者相同，证明图像N_Lk是经过图像质控构件MⅢ判定的合格图像，则图像处理系统S₂接收图像N_Lk；

反之输出错误符号⊥，启动销毁程序，删除图像N_Lk。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于机器视觉的舌面图像成像方法构造得到的舌面图像成像系统，其特征在于，所述舌面图像成像系统包括：用于把预备做诊断患者的舌头部位定位在光源照射范围内的舌头诊断装置E₁，用于向舌头诊断装置E₁上提供照射光源的光线供给装置E₂，用于获取做诊断患者舌面图像的图像生成系统S₁，用于存储及分析处理患者舌面图像且运行有舌面图像成像控制软件的图像处理系统S₂，图像处理系统S₂用于控制光线供给装置E₂和图像生成系统S₁。

7.根据权利要求6所述的舌面图像成像系统，其特征在于，所述图像生成系统S₁包括用于获取患者舌面图像的图像采集构件MⅠ、用于缓存患者舌面图像的图像存储构件MⅡ、用于检测控管舌面图像生成效果的图像质控构件MⅢ，图像生成系统S₁中任一构件与其他构件均存在数据交互作用，并且图像生成系统S₁中任一构件均与图像处理系统S₂存在数据交互作用。