專利名稱：根據(jù)舌圖像診斷疾病的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般而言涉及一種醫(yī)學成像系統(tǒng)，特別涉及一種縱向舌圖像檢查系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
中醫(yī)的基本原理之一是在身體的各部分之間具有對應(yīng)性。在脈搏診斷中，可以在反映身體的上、中和下部分的經(jīng)氣狀態(tài)的三個部分中感覺到橈動脈。在面部診斷中，面部被認為反映不同器官的狀況。在舌診斷中適用相同的一般原理。舌的某些部分反映身體的其他部分或某些內(nèi)臟的健康狀況。舌診斷的美妙之處在于它的簡單性和直接性無論何時有充滿矛盾的復雜病癥，舌檢查都可以立即闡明主要的病理過程(參見Giovanni Maciocia的“Tongue Diagnosis in Chinese Medicine”，EastlandPress，Seattle，1996)。
舌診斷是傳統(tǒng)中醫(yī)(TCM)中用于評價患者的當前健康狀況和提供預后基礎(chǔ)的極其重要的手段。它也向執(zhí)業(yè)醫(yī)生報告患者體格的潛在強壯或虛弱。
幾千年來，舌診斷在傳統(tǒng)中醫(yī)的實踐中扮演了不可缺少的角色。TCM執(zhí)業(yè)醫(yī)生依賴舌診斷來區(qū)分一種綜合癥和另一種綜合癥，并且使用舌的顏色、紋理、形狀和覆蓋物的變化來評價患者的狀況。
在TCM的實踐中，舌診斷通過視覺檢查來完成。舌的視覺檢查提供許多優(yōu)點它是無創(chuàng)診斷方法，簡單且便宜。然而，TCM的當前實踐主要是基于經(jīng)驗的或主觀的。視覺檢查的質(zhì)量在各個執(zhí)業(yè)醫(yī)生之間有變化。而且，盡管有少數(shù)專家基于舌的檢查成功地診斷癌癥，但是他們的技能不可容易地轉(zhuǎn)移給其他醫(yī)學專業(yè)人員。他們的專門技能被限制為定性描述，而不是被限制為定量或數(shù)學表述。
此外，除了書寫的主觀描述之外，舌的傳統(tǒng)視覺檢查并不提供關(guān)于患者的舌外觀(例如顏色、覆蓋物和紋理)的可追蹤翔實信息。
所以，需要創(chuàng)建一種舌診斷系統(tǒng)，其便于執(zhí)行各種功能，例如舌圖像采集、記錄、檢索、分析、檢測、遠程檢查、遠程訪問等等。
根據(jù)優(yōu)選實施例和所附權(quán)利要求的以下詳細描述的回顧并且通過參考附圖，將更清楚地理解和認識到本發(fā)明的這些和其他方面、目的、特征和優(yōu)點。


發(fā)明內(nèi)容
簡而言之，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種通過檢查個體的舌的圖像來診斷疾病的方法包括形成舌和個體的面部的一部分的第一圖像。形成舌和個體的面部的所述部分的第二圖像。執(zhí)行第二圖像中個體的面部和第一圖像中個體的面部的所述部分的顏色比較?；陬伾容^來使第二圖像中的顏色與第一圖像中的顏色匹配?；诘谝簧鄨D像和第二舌圖像的變化來診斷至少一種疾病。
在另一實施例中，一種用于集中式多模式醫(yī)學舌圖像檢查系統(tǒng)的數(shù)字圖像處理方法包括形成用于執(zhí)行舌記錄構(gòu)造的至少一個服務(wù)單元；形成用于舌記錄檢查的處理單元；并且提供服務(wù)單元和處理單元之間的通信鏈路。



本專利或申請文件包含至少一幅用彩色制成的圖。根據(jù)請求并在支付必要的費用之后，具有一幅(多幅)彩圖的本專利或?qū)＠暾埞嫉目截悓⒂擅绹鴮＠虡司痔峁?br> 圖1(現(xiàn)有技術(shù))是舌圖像采集設(shè)置的圖示說明； 圖2是本發(fā)明的舌記錄原理的說明； 圖3A是說明本發(fā)明的舌檢查方法的信息流的流程圖； 圖3B是本發(fā)明的集中式舌圖像檢查系統(tǒng)的說明； 圖4是可用于實踐本發(fā)明的舌記錄處理硬件系統(tǒng)的示意圖； 圖5是示出本發(fā)明的舌圖像顏色校準的說明； 圖6A和6B是與顏色分布有關(guān)的兩幅圖形的說明； 圖7是說明雙向通信系統(tǒng)的流程圖； 圖8是說明雙向通信步驟的流程圖； 圖9是說明本發(fā)明的舌圖像檢查用戶接口的圖形；以及 圖10是示出舌的說明。

具體實施例方式 在下面的描述中將描述本發(fā)明的各個方面。為了解釋，特定配置和細節(jié)被闡述以便提供對本發(fā)明的徹底理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員也將顯而易見可以在沒有這里給出的特定細節(jié)的情況下實踐本發(fā)明。此外，為了不使本發(fā)明晦澀，可能省略或簡化了公知特征。
在TCM中患者的示例性檢查期間，患者被要求讓內(nèi)科醫(yī)生檢查患者的舌的物理性質(zhì)。配備有成像設(shè)備的內(nèi)科醫(yī)生拍攝患者的舌的圖像。所捕獲的圖像數(shù)據(jù)和在圖像收集過程之前或之后可獲得的一些上下文信息構(gòu)成圖2中所示的圖像數(shù)據(jù)包206。上下文信息將被稱為元數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)類似于伴隨許多數(shù)字圖像文件的圖像標題數(shù)據(jù)。
圖像數(shù)據(jù)包206包括兩個部分由成像設(shè)備捕獲的圖像的像素數(shù)據(jù)208，以及圖像特定元數(shù)據(jù)210。圖像特定元數(shù)據(jù)210可以進一步被細分成圖像特定收集數(shù)據(jù)212和推斷的圖像特定數(shù)據(jù)216。圖像特定收集數(shù)據(jù)212包含這樣的信息，例如圖像索引號、圖像捕獲速度、圖像捕獲時間、圖像曝光水平、以及采集模式(具有或沒有孟塞爾色卡(ColorChecker)，參見下文)。推斷的圖像特定數(shù)據(jù)216包括圖像內(nèi)識別的異常的位置和描述、以及診斷出的任何病狀。該數(shù)據(jù)可以從內(nèi)科醫(yī)生或者通過自動方法獲得。
一般元數(shù)據(jù)204包含這樣的信息，例如檢查的日期、患者標識、涉及內(nèi)科醫(yī)生的姓名或標識、檢查的目的、可疑的異常和/或檢測、以及與圖像數(shù)據(jù)包206有關(guān)的任何信息。它還可以包括一般圖像信息，例如圖像存儲格式(例如TIFF或JPEG)、行數(shù)、以及每行的像素數(shù)目。
參考圖2，圖像數(shù)據(jù)包206和一般元數(shù)據(jù)204被組合以形成適合用于診斷的舌記錄220。
將會理解并認識到，一般元數(shù)據(jù)或圖像特定元數(shù)據(jù)的順序和特定內(nèi)容可以發(fā)生變化而不改變檢查束(bundle)的功能。
現(xiàn)在參考圖3A和3B將描述本發(fā)明的舌圖像檢查系統(tǒng)的實施例。圖3A是說明本發(fā)明的舌圖像檢查方法的流程圖。在圖3B中，服務(wù)單元300由圖像采集步驟302、記錄形成步驟304和通信步驟305組成。在舌圖像采集步驟302中捕獲舌圖像208，在舌記錄形成的步驟304中，圖像208與圖像特定數(shù)據(jù)210組合以形成圖像數(shù)據(jù)包206。圖像數(shù)據(jù)包206進一步與一般元數(shù)據(jù)204組合并且被壓縮以變成舌記錄220。
服務(wù)單元300可以是包括硬件和軟件的模塊化結(jié)構(gòu)，其物理地位于TMC執(zhí)業(yè)醫(yī)生診室、家庭醫(yī)生診室、護理房、患者的家、遠程診所、醫(yī)療站、醫(yī)院的檢查室、或者能夠容納這樣的模塊化結(jié)構(gòu)并且提供將在稍后論述的某種類型的數(shù)據(jù)通信鏈路330的任何位置。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，服務(wù)單元300可以是圖像捕獲設(shè)備和獨立的數(shù)據(jù)編輯設(shè)備的組合的任何形式。圖像捕獲設(shè)備可以是現(xiàn)成的消費類照相機、專業(yè)照相機、具有數(shù)據(jù)編輯能力的專門設(shè)計的照相機、或醫(yī)學圖像掃描器。獨立的數(shù)據(jù)編輯設(shè)備可以是個人計算機、手持式計算機器、或連網(wǎng)的計算設(shè)施。圖像捕獲設(shè)備可以通過USB鏈路、以太網(wǎng)電纜、串行通信電纜、或并行通信電纜被物理地連接到獨立的數(shù)據(jù)編輯設(shè)備。圖像捕獲設(shè)備還可以通過RF通信信道、紅外線、或微波通信鏈路被無線地連接到獨立的數(shù)據(jù)編輯設(shè)備。
本發(fā)明的舌圖像采集方法在步驟302中利用多種圖像采集模式。一種示例性模式是與嵌入到圖像中的盂塞爾色卡(參見C.S.McCamy等人的“A Color Rendition Chart”，Journal of Applied PhotographicEngineering，Vol.2，No.3，pp.95-99，1976)一起采集舌圖像。由于色卡的測試單元的色值是已知的，因此可以通過計算來校準舌圖像的顏色(參見Yang Cai的“A Novel Imaging System for Tongue Inspection”，IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference，Anchorage，AK，USA，pp.21-23，May 2002)。
圖像采集的第二種示例性模式是對于患者僅僅一次(優(yōu)選第一次)與嵌入到圖像中的孟塞爾色卡一起采集舌圖像。對于相同患者可以在不使用孟塞爾色卡的情況下進行后續(xù)舌圖像的采集。
圖像采集的第三種示例性模式是在不使用孟塞爾色卡的情況下采集舌圖像(可以通過使用對于特定患者群來說統(tǒng)計上令人滿意的皮膚色值來進行校準)。
對于第一和第二種采集模式，在圖1中示出現(xiàn)有技術(shù)的示例性設(shè)置(Cai的論文)。色卡板102被放置在患者的舌104附近。所有顏色的標準色值(它們中的24個)被賦予色卡102。用于校準舌圖像104的Cai的方法是通過手動點擊圖像101中色卡102的四個角來得到所捕獲圖像101中那四種顏色的測量值。通過使用給定標準色值和四個角的測量色值，可以導出變換函數(shù)(參見Cai的論文)。所導出的變換函數(shù)然后被應(yīng)用于圖像101中的所有像素，使得舌圖像102可以為了正確的視覺檢查而進行顏色校準。顏色校準的需要主要用于在不同時間和在各種照明條件下拍攝的舌圖像的色貌一致性(一致再現(xiàn))。
如前所述，在第二種采集模式中，對于患者來說，當采集一些圖像(例如第一舌圖像)時需要色卡。在沒有色卡的情況下拍攝所有的后續(xù)舌圖像。在色卡的幫助下，可以以與使用第一種采集模式采集的舌圖像相同的方式校準該患者的第一舌圖像。后續(xù)圖像可以使用已經(jīng)利用一種方法校準的第一圖像進行顏色校準，所述方法被稱為一致顏色再現(xiàn)，接下來將對其進行論述。
消除利用色卡采集圖像的需要(在第二和第三種模式中)允許患者在任何時間和任何地方在正常照明條件下拍攝舌圖像。為了仍然滿足在第二和第三種模式中拍攝的舌圖像的色貌一致性的要求，一致再現(xiàn)的操作被應(yīng)用于在沒有色卡的情況下拍攝的所有舌圖像。在第二種采集模式中，校準后的第一舌圖像然后被用作相同患者的隨后采集的舌圖像的顏色基準圖像。在第三種采集模式中，患者的舌圖像中的任何一幅都可以被用作相同患者的其他舌圖像的顏色基準圖像。
利用第二和第三種模式采集的舌圖像的一致顏色再現(xiàn)的操作可以通過使用接下來在圖5的幫助下進行論述的示例性算法來解釋。
在圖5中示出一個人的三幅舌圖像。圖像501和503是在不同時間在不同照明條件下采集的原始圖像。值得注意的是，這兩幅圖像的色貌完全不同，這對于診斷縱向變化來說會是不可接受的。因而需要顏色校準(一致顏色再現(xiàn))以使這兩幅圖像的色貌彼此接近。思想是使用來自兩幅圖像的共同區(qū)域(例如補片(patch)507和509)的顏色信息以找到色差。然后使用色差信息來校準色空間中的所述圖像之一以使色貌更接近另一幅。用It表示圖像，t∈
。下標t表示圖像的時間索引。參數(shù)T是校準操作中所涉及的圖像的數(shù)目。對于當前的例子，T＝2。類似地，用pt表示補片(例如補片507或509)，對于It，t∈
。為了校準其他圖像以具有接近基準圖像的類似色貌而需要選擇基準圖像?；鶞蕡D像被任意地或特意地選擇并且由Ir表示，r∈
。因此，與基準圖像相關(guān)的補片由pr表示。由于彩色圖像將被處理，為了進一步區(qū)分顏色通道(紅色、綠色和藍色通道)，上標被引入到所定義的記法。所以，彩色圖像被表示為Iti，t∈
，i∈[1，2，3]。上標和顏色通道的示例性關(guān)聯(lián)對于紅色通道可以為I1，對于綠色通道為I2，對于藍色通道為I3。利用以上定義的記法，校準操作可以容易地由函數(shù)f(s，u，v，w)給出 其中是

是顏色校準圖像。一個示例性函數(shù)f()可以是 f(s，u，v，w)＝s-w·(u，v) (2) 其中·是標量乘法算子。注意，w是系數(shù)，0≤w≤1，并且它對于不同的通道發(fā)生變化，也就是可由用戶進行調(diào)整的系數(shù)。還應(yīng)注意，在等式(2)中s表示圖像。等式(2)的正確解釋是，圖像s中的每個像素值將被偏移一個量w·(u，v)?，F(xiàn)在它簡化以確定函數(shù)()。如前所述，顏色校準的目的是使一幅圖像的色貌與另一幅匹配。所以，函數(shù)()應(yīng)當將圖像之間的差的信息提供給等式(2)。各種方式可以被用來構(gòu)造函數(shù)()。下面是使用兩幅圖像的共同區(qū)域的小補片的示例性()函數(shù) (u，v)＝ζ(u)-ζ(v)(3) 其中ζ()是該示例性算法中的非線性函數(shù)。諸如面頰的部分(507或509)之類的共同區(qū)域是提取兩幅圖像之間的色差特征的良好候選者。注意，在實踐中，補片507和509沒有必要具有相同的尺寸或形狀。這些補片的使用是為了向受處理的圖像提供顏色(紅色、綠色和藍色)統(tǒng)計的算法。在圖6A和6B中示出兩幅圖形。圖形601對于圖像501的補片507內(nèi)的所有像素顯示了分別用于紅色、綠色和藍色的三種強度分布。圖形603對于圖像503的補片509內(nèi)的所有像素顯示了分別用于紅色、綠色和藍色的三種強度分布。由于這兩幅圖像的不同照明條件，補片507的顏色強度分布不同于補片509的顏色強度分布。這些顏色強度分布可以被用于計算函數(shù)ζ()。例如，ζ()可以是這樣一個函數(shù)，其找到將強度分布曲線之下的區(qū)域分成兩個相等部分的值。ζ()也可以是這樣一個函數(shù)，其找到分布的平衡中值?；鶞恃a片u可以來自在模式3中采集的圖像中的任何一幅或者來自模式2中的第一圖像。顏色校準過程也可以被應(yīng)用于在模式1中采集的圖像，使用由等式(3)描述的算法，圖像503的校準圖像被獲得，并且在圖5中被顯示為具有更接近于圖像501的色貌的圖像505。對于f()，除了等式(2)之外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當能夠使用先前公布的其他顏色校準函數(shù)。
返回到圖3A，將解釋與數(shù)據(jù)形成和通信有關(guān)的步驟。在記錄形成步驟304中，采集模式被包括在圖像特定收集數(shù)據(jù)212中。舌記錄通過通信步驟306從圖像和數(shù)據(jù)形成單元300通過鏈路330被上載到處理單元320。鏈路330可以是有線鏈路或無線鏈路。處理單元320可以是如圖4中所示的舌記錄處理器402的一部分。圖像和數(shù)據(jù)形成單元300也可以是舌記錄處理器402的一部分，在這種情況下，鏈路330實際上被消除。在其他情況下，舌記錄處理器420可以物理地位于鄰近服務(wù)單元300的地點中，或者在與單元300分離的遠程地點中，在任一情形下，使用有線鏈路是通過網(wǎng)絡(luò)(LAN和/或WAN)連接服務(wù)單元300。
對于無線鏈路，無線通信協(xié)議IEEE-802.11或其后繼者之一作為本申請的一個選擇被實施。這是標準無線通信協(xié)議并且在這里是優(yōu)選的無線通信協(xié)議。然而，盡管這是優(yōu)選的，但是將會認識到這不是本發(fā)明的要求，而僅僅是一種優(yōu)選的操作情形。在無線連接中，服務(wù)單元300可以充當LAN或WAN的節(jié)點。
本發(fā)明的舌圖像檢查系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一個實施例是集中式檢查系統(tǒng)并且在圖3A中被說明，在圖3A中示出四個示例性的舌圖像和數(shù)據(jù)形成單元300和一個處理單元320。這些舌圖像和數(shù)據(jù)形成單元300可以處于具有最小的醫(yī)療人員配備并散布在大的地理區(qū)域上的地點中。該示例性結(jié)構(gòu)提供雙向遠程消息傳送和連網(wǎng)通信信道330。在雙向通信中，單元300將舌記錄220發(fā)送到單元320，并且接收來自單元320的診斷信息和指令。
在圖7中示出一個示例性雙向通信系統(tǒng)。在圖7中，服務(wù)單元I(710)通過服務(wù)單元W(712)同時捕獲和發(fā)射圖像。這些服務(wù)單元由服務(wù)單元300表示。在該示例性雙向通信系統(tǒng)中存在兩種類型的通信鏈路。其中一種類型是具有接收端和發(fā)射端的無線通信鏈路700。另一種類型是可以通過其交換消息(舌記錄、通知消息、確認、或診斷消息)的網(wǎng)絡(luò)鏈路750。注意，在圖3A中，數(shù)據(jù)通信步驟305執(zhí)行接收和發(fā)射數(shù)據(jù)的任務(wù)，數(shù)據(jù)輸入步驟306執(zhí)行接收數(shù)據(jù)任務(wù)，并且數(shù)據(jù)輸出步驟309執(zhí)行發(fā)射數(shù)據(jù)任務(wù)。
對于無線通信鏈路，圖8示出從發(fā)射端到接收端的通信路徑(例如720-728、730-722、724-728和730-726)。圖8表示當發(fā)射消息800時發(fā)生的步驟。消息800可以是舌記錄220、來自在單元300的站點處醫(yī)務(wù)人員的通知消息、來自處理單元320的診斷消息或確認。在接收端從發(fā)送器接收消息的步驟802中通信路徑接收消息800。在發(fā)射端將消息發(fā)射到接收端的步驟804中發(fā)射消息800。接收端在步驟806中接收所發(fā)射的消息，并且在步驟808中將消息路由到用戶(服務(wù)單元300)。
從發(fā)射網(wǎng)絡(luò)(包括802和804)到接收網(wǎng)絡(luò)(包括806和808)發(fā)射和接收消息由在圖7中所示的處理單元740上運行的軟件平臺來管理，以便簡化將消息遞送到包括任何移動計算設(shè)備的多種設(shè)備的過程。軟件平臺服務(wù)可以基于由用戶建立的規(guī)則來路由通知并將其智能地逐步升級(escalate)以保證“閉環(huán)”通信。路由規(guī)則確定誰需要訪問信息，在初始聯(lián)系不進行響應(yīng)的情況下逐步升級消息需要被引導到哪里的規(guī)則集，并且設(shè)備的優(yōu)先規(guī)則讓用戶區(qū)分他們的優(yōu)選通信設(shè)備的優(yōu)先次序。該平臺可以被設(shè)計成使用基于web的接口以便使得使用雙向通信容易。托管服務(wù)使用安全套接字層(SSQ)技術(shù)進行登錄。軟件可以被設(shè)計成在任何操作系統(tǒng)上運行，并且基于XML(標記語言)、語音XML和J2EE(Java 2平臺，企業(yè)版)。對于純語音設(shè)備，軟件平臺可以使用文本到語音的轉(zhuǎn)換技術(shù)。消息可以被接收并且被回應(yīng)到使用任何一個載波或多個載波的任何移動或有線電話上。一個示例性的軟件平臺是由MIR3公司開發(fā)的市場上可買到的服務(wù)INIogicNOW。
在示例性的場景中，遠程站點從用于診斷支持的患者站點接收通知。遠程站點工作人員啟動具有患者通信標識(例如IP地址)的軟件。然后軟件使用相應(yīng)的IP地址通過網(wǎng)絡(luò)鏈路750(也通過330)又啟動遠程訪問應(yīng)用。在啟動應(yīng)用之后，出現(xiàn)精確地顯示在患者一端的計算機系統(tǒng)的屏幕上的內(nèi)容的窗口。在遠程站點的健康護理人員可以訪問患者的計算機以打開駐留在計算機上的文件夾和文件，編輯它們，打印它們，安裝或運行用于診斷的檢查程序，查看圖像，在遠程站點計算機和患者的計算機之間復制文件，重啟患者的計算機，等等，就如同坐在患者的計算機前面的健康護理人員一樣。連接被加密。于是，遠程站點健康護理人員可以在服務(wù)單元300上遠程地執(zhí)行相關(guān)任務(wù)。
直接訪問網(wǎng)絡(luò)鏈路的一種示例性實現(xiàn)是通過使用市場上可買到的來自www.gotomypc.com的服務(wù)GoToMyPc。不需要專用的計算機硬件系統(tǒng)?？梢允褂媚軌驁?zhí)行圖像/消息處理和訪問網(wǎng)絡(luò)的任何計算機。這意味著遠程站點本身是不受限制的位置。
參考圖3A，將進一步論述本發(fā)明的舌檢查系統(tǒng)的操作的剩余步驟。通過分析舌記錄220以找到患者的ID的病例檢索步驟307從數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器檢索先前保存的患者的舌病歷記錄，如果有的話。TCM醫(yī)生使用檢索到的圖像數(shù)據(jù)來去執(zhí)行檢查步驟308中的各種任務(wù)。數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器可以是圖4中所示的可讀存儲介質(zhì)407。檢查步驟308執(zhí)行的任務(wù)之一是先前論述的顏色校準。
在步驟308中，為了更好地診斷，TCM醫(yī)學專業(yè)人員使用可視化工具來檢查對象的有關(guān)區(qū)域(圖像中的感興趣區(qū)域)。這樣的可視化設(shè)施和用戶接口的一個實施例在圖9中被說明。
在圖9中示出計算機監(jiān)視屏900(也是圖4中的404)，該計算機監(jiān)視屏與執(zhí)行先前所述步驟的圖像處理器(402)聯(lián)系在一起。在屏幕900上，兩幅代表性圖像501和503被顯示在左邊。兩個補片908和918由用戶選擇以便執(zhí)行色貌校準。還向用戶提供三個條922、924和926以選擇如等式(2)中所示的紅色、綠色和藍色通道的系數(shù)值w。在屏幕900的中間顯示了校準的圖像505。應(yīng)當指出，顏色校準過程可以在沒有用戶接口干預的情況下自動運行。注意，圖9僅僅說明當前設(shè)計的示例性使用。步驟308執(zhí)行的檢查的一種模式是由TCM專業(yè)人員進行的人工診斷。在實踐中，TCM專業(yè)人員能夠從數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器407檢索其他基準舌圖像，并且作為診斷指南將它們顯示在屏幕上。在GiovanniMaciocia的書中論述的示例性病例在圖10中被示出。深紅色顯示有重度發(fā)熱。側(cè)面較紅并且稍稍腫脹，顯然發(fā)熱在肝臟中。該患者患有慢性哮喘。
步驟308執(zhí)行的檢查的另一種模式是通過使用分類算法進行的自動疾病診斷，所述分類算法將舌圖像分類成正常和異常組。舌圖像特征(例如顏色、紋理、形狀和覆蓋物)可以被用來訓練分類器和區(qū)分正常舌圖像和異常舌圖像。示例性的基于顏色特征的分類算法在下面進行描述。
本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的是，為了減小圖像的亮度分量對分類任務(wù)的亮度影響，顏色轉(zhuǎn)換操作通常在提取顏色特征之前被應(yīng)用于彩色圖像。類似于在Cai的論文中執(zhí)行的顏色轉(zhuǎn)換，當前的方法利用一種顏色轉(zhuǎn)換，該顏色轉(zhuǎn)換對于圖像I的每個像素使用公式將彩色圖像從常規(guī)RGB空間轉(zhuǎn)換成廣義RGB空間 其中

是所產(chǎn)生的廣義RGB圖像的色平面(通道)，并且Ix是如先前定義的RGB彩色圖像的色平面(通道)。對于

的每個像素，所產(chǎn)生的三個新元素是線性相關(guān)的，也就是使得僅僅需要兩個元素來有效地形成從三維塌縮到二維的新空間。在大多數(shù)情況下，使用

和

也就是廣義R和G。注意，為了簡單起見，在以上論述中，圖像和該圖像的像素共用單個記法。
為了訓練分類器，必須收集多幅舌圖像(來自健康和不健康的人)，并且從所有收集的舌圖像分割舌區(qū)域(參見圖5中的舌區(qū)域502的例子)。諸如Bo Pang報告的方法(參見Bo Pang等人的“On AutomatedTongue Image Segmentation in Chinese Medicine”，Proc.ICPR，2002)可以被用來從舌圖像中有效地提取舌區(qū)域。所提取舌區(qū)域的像素然后從RGB空間被轉(zhuǎn)換成如上所述的廣義RGB空間。用

表示所轉(zhuǎn)換顏色像素的分量；j＝[1，2，3]。用表示來自健康人的舌區(qū)域的像素的顏色特征矢量。用表示來自不健康人的舌區(qū)域的像素的顏色特征矢量。顏色特征矢量

和

將被用在監(jiān)督學習過程中以訓練分類器。
監(jiān)督學習被定義為一種學習過程，其中樣本集由成對的輸入和期望輸出組成。在該舌圖像分類的情況中，樣本輸入是

和

樣本期望輸出分別是正常和異常的指標On和Oa。假設(shè)有M個顏色特征矢量

其中Mn個矢量(由

表示，i＝1...Mn)表示具有指標On的正常狀況，以及Ma個矢量(由

表示，i＝1...Ma)表示具有指標Oa的異常狀況。這些習得的矢量

和

被用來訓練分類器，該分類器又被用來在檢測或診斷過程中對舌圖像進行分類。
為了學習和訓練的目的，構(gòu)造訓練數(shù)據(jù)集
其中τj是類標記。
例如，如果狀況是正常的，τj＝1，否則τj＝-1。矢量傳統(tǒng)上在計算機視覺文獻中被稱為特征矢量。符號

表示域，d是域維度。對于該示例性情況，d＝2。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，數(shù)據(jù)矢量pj可以以不同方式被構(gòu)造，并且利用其他物理(紋理、覆蓋物等)數(shù)值元素來增大。
存在已知類型的分類器可以被用來完成使用顏色特征矢量區(qū)分正常舌圖像和異常舌圖像的任務(wù)。一個示例性分類器是SVM(支持矢量機)(參考C.Burges的“A Tutorial on Support Vector Machine for PatternRecognition”，Data Mining and Knowledge Discovery，2，121-167，1998，Kluwer Academic Publisher，Boston)。
SVM分類器的示例情況將是表示可由超平面分離的兩種類別的數(shù)據(jù)的訓練和分類。分離數(shù)據(jù)的超平面滿足 W·p+σ＝0 其中·是點積。
訓練SVM的目標是確定自由參數(shù)W和σ?？s放可以總是被應(yīng)用于W和σ的標度，使得所有數(shù)據(jù)遵守成對不等式 τj(W·pj+σ)-1≥0，j(6) 關(guān)于參數(shù)W可以通過最小化拉格朗日函數(shù) 解出公式(6)，并且關(guān)于未確定的乘數(shù)ξJ≥0使它最大化。
在解決優(yōu)化問題之后，公式(6)中W的表達式可以根據(jù)具有非零系數(shù)的支持矢量被改寫，并且被插入到用于分類超平面的等式中以給出SVM判定函數(shù) 其中l(wèi)s是支持矢量的數(shù)目。新矢量pnew分類為兩種類別(正常和異常)中的一種基于判定函數(shù)的符號。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，在不可分情況下可以使用非線性SVM。
還應(yīng)認識到，其他復雜舌圖像分類方法(例如基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的算法)在公有領(lǐng)域中是可用的(參見Bo Pang，David Zhang，Naimin Li，andKuanquan Wang的“Computerized Tongue Diagnosis Based on BayesianNetworks”，IEEE Transactions on Biomedical Engineering，No.10，Vol.51，October 2004)。
注意，舌圖像分類可以在沒有用戶干預的情況下自動地完成。分類過程也可以通過用戶在例如圖9中所示的用于圖像分割的用戶接口的幫助下完成。在任一情況下，可以使用圖4中的舌記錄處理器402執(zhí)行任務(wù)。分類結(jié)果將在舌記錄更新步驟308中被結(jié)合到舌記錄220中。
為了完整性起見，圖4示出可用于實踐本發(fā)明的包括服務(wù)單元300的舌圖像檢查硬件系統(tǒng)的示例。來自服務(wù)單元300的圖像被提供給舌記錄處理器402，例如個人計算機或工作站(例如Sun Sparc工作站)。舌記錄處理器402優(yōu)選地被連接到CRT顯示器404、操作者接口(例如鍵盤406和鼠標408)。舌記錄處理器402也被連接到計算機可讀存儲介質(zhì)407。圖3A中所示的舌記錄上載步驟312可以更新310存儲在介質(zhì)407中的病歷。舌記錄處理器402將所處理的數(shù)字圖像和元數(shù)據(jù)傳送到輸出設(shè)備409。輸出設(shè)備409可以包括硬拷貝打印機、長期圖像存儲設(shè)備、以及與另一處理器的連接。舌記錄處理器402也被鏈接到通信鏈路414或例如連接到寬帶網(wǎng)絡(luò)的遠程通信設(shè)備。
附圖標記列表 101圖像 102色卡板 104舌 204一般元數(shù)據(jù) 206圖像數(shù)據(jù)包 208像素數(shù)據(jù) 210圖像特定元數(shù)據(jù) 212圖像特定收集數(shù)據(jù) 216推斷的圖像特定數(shù)據(jù) 220舌記錄 300服務(wù)單元 302舌圖像采集 304舌記錄形成 305數(shù)據(jù)通信 306數(shù)據(jù)輸入 307病例檢索 308檢查 309數(shù)據(jù)輸出 310舌記錄器更新 312舌記錄上載 320處理單元 330通信鏈路 402舌記錄處理器 404圖像顯示器 406數(shù)據(jù)和命令輸入設(shè)備 407計算機可讀存儲介質(zhì) 408數(shù)據(jù)和命令控制設(shè)備 409輸出設(shè)備 414通信鏈路 501圖像 502舌 503圖像 505圖像 507補片 509補片 601圖形 603圖形 700雙向通知系統(tǒng) 710服務(wù)單元I 712服務(wù)單元W 720發(fā)射端I 722接收端I 724發(fā)射端W 726接收端W 728接收端 730發(fā)射端 740處理單元 750網(wǎng)絡(luò)鏈路 752網(wǎng)絡(luò)鏈路 800消息 802步驟 804步驟 806步驟 808步驟 900屏幕 908補片 918補片 922條 924條 926條
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)學診斷舌圖像檢查系統(tǒng)，包括
提供用于執(zhí)行舌檢查的多個服務(wù)單元；
在所述服務(wù)單元中的至少一個上形成至少一個舌的第一圖像和第二圖像；
創(chuàng)建由所述舌圖像和元數(shù)據(jù)組成的舌記錄；
將所述記錄傳送到處理單元；并且
在所述處理單元檢查所述舌記錄以提供所述診斷。
2.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述舌記錄檢查的結(jié)果被傳送到所述服務(wù)單元中的所述至少一個。
3.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述舌記錄被存儲在所述至少一個服務(wù)單元或所述處理單元上。
4.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述處理單元處由執(zhí)業(yè)醫(yī)生或計算機輔助診斷系統(tǒng)檢查所述舌記錄。
5.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在第一時間拍攝所述舌的所述第一圖像，在第二時間拍攝所述舌的第二圖像，并且這兩幅圖像的比較被用于診斷目的。
6.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述舌圖像與檢索到的舌病歷記錄進行比較以用于診斷目的。
7.一種通過檢查個體的舌的圖像來診斷疾病的方法，包括
形成所述舌、色卡和所述個體的面部的一部分的第一圖像；
形成所述舌和所述個體的面部的所述部分的第二圖像；
執(zhí)行所述第二圖像中所述個體的面部的所述部分和所述第一圖像中所述個體的面部的所述部分的顏色比較；
基于所述顏色比較，使所述第二圖像中的顏色與所述第一圖像中的顏色匹配；并且
基于所述第一舌圖像和所述第二舌圖像中的變化，診斷至少一種疾病。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中在所述顏色比較步驟之前在所述第一圖像上執(zhí)行顏色校準。
9.權(quán)利要求7所述的方法，其中通過比較其他個體的舌的基準圖像來幫助所述診斷。
10.一種通過檢查個體的舌的圖像來診斷疾病的方法，包括
形成所述舌和所述個體的面部的一部分的第一圖像；
形成所述舌和所述個體的面部的所述部分的第二圖像；
執(zhí)行所述第二圖像中所述個體的面部的所述部分和所述第一圖像中所述個體的面部的所述部分的顏色比較；
基于所述顏色比較，使所述第二圖像中的顏色與所述第一圖像中的顏色匹配；并且
基于所述第一舌圖像和所述第二舌圖像中的變化，診斷至少一種疾病。
11.權(quán)利要求10所述的方法，包括以下附加步驟
形成所述舌、所述個體的面部的所述部分和色卡的第三圖像；
在所述第三圖像上執(zhí)行顏色校準；
執(zhí)行所述第三圖像中所述個體的面部的所述部分和所述第一與第二圖像中所述個體的面部的所述部分的顏色比較；并且
基于所述顏色比較，使所述第一與第二圖像中的顏色與所述第三圖像中的顏色匹配。
12.權(quán)利要求10所述的方法，包括以下附加步驟
將所述第一圖像和所述第二圖像傳送到處理單元；并且
在所述處理單元處執(zhí)行所述診斷步驟。
13.一種集中式多模式醫(yī)學舌圖像檢查系統(tǒng)，包括
a)形成用于執(zhí)行舌記錄構(gòu)造的至少一個服務(wù)單元；
b)形成用于舌記錄檢查的處理單元；以及
c)提供服務(wù)單元和處理單元之間的通信鏈路。
14.權(quán)利要求13所述的方法，其中形成用于執(zhí)行舌記錄構(gòu)造的至少一個服務(wù)單元的步驟包括
d)采集患者舌的多模式圖像；
e)構(gòu)造用于診斷的患者的舌記錄；并且
f)提供用于傳送舌記錄和接收指令的通信手段。
15.權(quán)利要求13所述的方法，其中形成用于舌記錄檢查的處理單元的步驟包括以下步驟
a)從圖像存儲設(shè)施中檢索患者的舌病歷記錄；
b)與檢索到的舌病歷記錄一起來檢查采集到的舌圖像；
c)更新患者的舌記錄；
d)上載患者的更新后的舌記錄；并且
e)提供用于接收舌記錄和傳送指令的通信手段。
16.權(quán)利要求13所述的方法，其中形成用于舌記錄檢查的處理單元的步驟包括
a)從圖像存儲設(shè)施中檢索基準(其他患者)舌圖像；
b)與檢索到的基準舌圖像一起來檢查采集到的舌圖像；
c)更新患者的舌記錄；
d)上載患者的更新后的舌記錄；并且
e)提供用于接收舌記錄和傳送指令的通信手段。
17.權(quán)利要求13所述的方法，其中提供服務(wù)單元和處理單元之間的通信鏈路的步驟提供雙向通信鏈路。
18.權(quán)利要求14所述的方法，其中患者的舌圖像的多模式采集的步驟包括
a)利用色卡采集多個舌圖像；
b)利用色卡采集所述多個舌圖像中的一些；并且
c)在不利用色卡的情況下采集舌圖像。
19.權(quán)利要求14所述的方法，其中構(gòu)造用于診斷的患者的舌記錄的步驟包括
a)構(gòu)造檢查數(shù)據(jù)包；并且
b)構(gòu)造一般元數(shù)據(jù)。
20.權(quán)利要求14所述的方法，其中提供用于傳送舌記錄和接收指令的通信手段的步驟包括
a)提供無線通信鏈路；并且
b)提供對服務(wù)單元的遠程訪問。
21.權(quán)利要求14所述的方法，其中與檢索到的舌病歷記錄一起來檢查采集到的舌圖像的步驟包括
a)將一致再現(xiàn)算法應(yīng)用于采集到的和檢索到的舌圖像；并且
b)提供計算機用戶接口以作為一種檢查模式來人工診斷所采集到的舌圖像。
22.權(quán)利要求15所述的方法，其中與檢索到的舌病歷記錄一起來檢查采集到的舌圖像的步驟包括
a)將一致再現(xiàn)算法應(yīng)用于采集到的和檢索到的舌圖像；
b)作為另一檢查模式自動地分類所采集到的舌圖像；并且
c)提供計算機用戶接口以用于診斷所采集到的舌圖像。
23.權(quán)利要求16所述的方法，其中與檢索到的基準舌圖像一起來檢查采集到的舌圖像的步驟包括
a)將一致再現(xiàn)算法應(yīng)用于采集到的和檢索到的舌病歷圖像；
b)比較再現(xiàn)后的采集圖像和基準圖像；并且
c)提供計算機用戶接口以用于診斷所采集到的舌圖像。
24.權(quán)利要求16所述的方法，其中與檢索到的基準舌圖像一起來檢查采集到的舌圖像的步驟包括
a)將一致再現(xiàn)算法應(yīng)用于采集到的和檢索到的舌病歷圖像；
b)自動地分類所采集到的舌圖像；
c)比較分類后的圖像和基準圖像；并且
d)提供計算機用戶接口以用于診斷所采集到的舌圖像。
全文摘要
公開了一種通過檢查個體的舌的圖像來診斷疾病的方法。它包括形成舌和個體的面部的一部分的第一圖像。形成所述舌和個體的面部的所述部分的第二圖像。進行第二圖像中個體的面部和第一圖像中個體的面部的所述部分的顏色比較，并且基于顏色比較來使第二圖像中的顏色匹配第一圖像中的顏色，由此基于第一舌圖像和第二舌圖像中的變化來診斷至少一種疾病。還公開了一種集中式多模式醫(yī)學舌圖像檢查系統(tǒng)，其包括用于執(zhí)行舌記錄構(gòu)造的至少一個服務(wù)單元、用于舌記錄檢查的處理單元、以及服務(wù)單元和處理單元之間的通信鏈路。
文檔編號A61B5/103GK101247760SQ200680014327
公開日2008年8月20日 申請日期2006年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者S·陳 申請人:卡爾斯特里姆保健公司