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中医舌诊中若干图像分析关键技术的研究

作　者: 李文书
导　师: 周昌乐
学　校: 浙江大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 舌诊客观化图像分割舌苔齿痕 Gabor小波中医主动轮廓模型 GVF Snake
分类号: TP399
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 454次
引　用: 7次
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内容摘要

舌诊是中医四诊的重要内容,为中医临床必察之项。古往今来,为名医者莫不精深于舌诊。中医学认为,人体是一个有机的整体,舌象犹如反映人体生理病理的一面镜子。由于舌体与脏腑经络相连,舌络与气血津液相贯。故人体脏腑之虚实、气血之盛衰、津液之盈亏、胃气之存亡、病邪之性质、病情之轻重等信息均可通过舌诊而获得。舌诊的优点在于它的方便和快捷:无论多么复杂的病症,通过查看患者的舌象,就能快速地阐明主要的病理过程。因此,在临床应用、自我诊断方面具有重要的价值。按照21世纪医学最有前景的诊断方向:无痛、无伤,舌诊是其中很少的诊法之一。然而,传统的舌诊方法依赖于医生直观的定性观察。人眼难以分辨细小的差异,判断结果容易因人而异,具有主观性,重复性也差。这些缺点给舌诊的进一步发展带来严重的困难。因此,对中医舌诊的客观化进行研究,对于中医辩证规范化,及中医教学、科研手段的现代化,具有重要的理论。论文对中医舌诊客观化中若干关键技术进行了研究。第一章介绍了课题的研究背景和目前的研究现状。并阐述了课题的研究意义以及有待进一步完善的内容。第二章从傅里叶变换在信号处理时的局限性出发,给出了由此引申发展起来的Gabor变换和Gabor Jets。并对Gabor滤波器的性质作一个简略的概括。说明了GaborWavelet能够很好地应用于局部特征提取。第三章对舌体分割方法进行了有针对研究。一些常用的方法不能很好地完成任务,本章在传统的Snake模型的基础上,根据舌象的特征和HSV空间的特点,实现了Active Contour Model自动初始化;利用Gabor小波的特性,改进了Snake的外部能量项,从而较好地解决了传统Snake模型中所存在的一些问题,改进后的模型确实能更好地应用于舌体的分割。第四章提出了一种对确定齿痕的数量、得出齿痕程度比较有效的方法。其充分利用了GvF Snake的性质和齿痕轮廓线上各点的曲率和梯度的特征。本章为以后探讨齿痕舌在健康一亚健康一疾病过程中的作用打下了基础。第五章提出了一种新颖的舌象特征提取方法。其主要思想是模仿人的HSV系统,把由Kernel PCA得到的全局特征和由Gabor小波变换得到的局部特征组合起来,作为改进LDA的输入项。而改进的LDA充分利用类间离散度矩阵的零空间和Hermite阵的性质。通过对慢性胃炎患者的舌象库的试验,证明了我们提出的KGLu一LDA算法是有效的。从而,KGLU一LDA算法实现了依特皿辨症丛的目的,为舌诊进一步客观化提供研究方法,也具有一定的临床诊断应用价值。第六章利用Gabor Jets求得前后两帧的偏移量,和前一帧的轮廓线相加,我们就得到后一帧的初始轮廓线,然后采用HSG一Snake算法得到动态舌体较佳的跟踪位置。本算法为以后对动态(如中风时舌体的震颤、吐弄等)信息的研究奠定了基础。第七章为论文的结论,总结了本文所取得的主要成果和创新点,并对中医舌诊的信息化、客观化、标准化进行了展望。关键词舌诊客观化,图像分割,舌苔,齿痕,Gabor小波,中医,主动轮廓模型, GVF Snake

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
1 绪论  12-28
  1.1 选题的背景和意义  12-14
  1.2 舌诊及其客观化的研究进展  14-23
    1.2.1 舌诊简介  14-15
      1.2.1.1 望诊  14-15
      1.2.1.2 舌的分部与脏腑病变的关联  15
    1.2.2 舌诊客观化的研究进展  15-19
      1.2.2.1 早期舌象客观化识别方法  15-17
      1.2.2.2 早期舌象客观化识别方法的利弊  17
      1.2.2.3 计算机舌象识别技术的发展  17-19
    1.2.3 计算机视觉在中医望诊研究中的优势  19-20
    1.2.4 基于图像分析技术的舌诊客观化研究的难点  20-22
    1.2.5 面向中医的舌象自动诊断系统的应用前景  22-23
  1.3 论文的研究目标  23-24
  1.4 论文的章节安排  24-26
  1.5 本章参考文献  26-28
2 傅里叶变换和GABOR变换的特性  28-41
  2.1 傅里叶变换  28
  2.2 GABOR变换  28-37
    2.2.1 一维Gabor变换  29-30
    2.2.2 二维Gabor滤波  30-36
    2.2.3 Gabor滤波的简化方法  36-37
  2.3 GABOR JETS  37-39
  2.4 本章小结  39-40
  2.5 本章参考文献  40-41
3 中医舌体分割  41-63
  3.1 引言  41-44
  3.2 可变模型的理论概述  44-46
  3.3 基于改进SNAKE算法的中医舌体分割  46-58
    3.3.1 Gabor小波  46
    3.3.2 基于Gabor小波的边界能量E_(edge)  46-47
    3.3.3 噪声消除  47
    3.3.4 Active Contour Model的初始化  47-58
      3.3.4.1 色彩空间的理论概述  47-50
        3.3.4.1.1 MunSell系统  47-48
        3.3.4.1.2 CIE系统  48-49
        3.3.4.1.3 HSV色彩模型  49-50
      3.3.4.2 色彩空间的转换  50
      3.3.4.3 Snake初始位置的确定  50-57
        3.3.4.3.1 不含嘴唇时定舌体的初始轮廓线  53-55
        3.3.4.3.2 有嘴唇时定舌体的初始轮廓线  55-57
      3.3.5 实验结果与分析  57-58
  3.4 本章小结  58-60
  3.5 本章的参考文献  60-63
4 基于GVF SNAKE的舌象齿痕程度的研究  63-78
  4.1 引言  63-64
  4.2 齿痕舌的现代研究概况  64-67
    4.2.1 微循环研究  64
    4.2.2 病理学研究  64-65
    4.2.3 齿痕舌与病的研究  65-66
    4.2.4 分布规律  66-67
  4.3 基于GVF SNAKE求舌象齿痕程度  67-76
    4.3.1 传统的Snake模型  67-68
    4.3.2 GVFSnake模型  68-69
    4.3.3 传统Snake和GVFSnake的优缺点：  69-70
    4.3.4 实验与讨论  70-76
      4.3.4.1 观察对象  70-72
        4.3.4.1.1 观察对象来源  70-71
        4.3.4.1.2 观察对象纳入标准  71
        4.3.4.1.3 齿痕舌组排除标准  71-72
      4.3.4.2 确定GVF Snake轮廓线的初始位置  72
      4.3.4.3 确定齿痕的数量  72-73
      4.3.4.4 实验结果  73-76
  4.4 本章的小结  76-77
  4.5 本章的参考文献  77-78
5 基于胃炎患者舌象特征的识别研究  78-100
  5.1 引言  78-81
  5.2 特征提取  81-91
    5.2.1 舌象的奇异值特征向量  81-83
    5.2.2 主成分分析(PCA)  83-85
    5.2.3 核函数  85
    5.2.4 非线性主成分分析(Kernel Principal Component Analysis)  85-87
    5.2.5 线性鉴别方法  87-88
    5.2.6 基于Gabor小波的局部特征提取  88-89
    5.2.7 酉空间里的LDA  89-91
  5.3 特征融合框架  91-92
  5.4 实验结果与讨论  92-96
    5.4.1 组合系数θ的有效性实验  94
    5.4.2 找出最优的p和多项式核函数中最优的a  94
    5.4.3 评价KGLU-LDA算法  94-96
  5.5 本章小结  96-97
  5.6 参考文献  97-100
6 基于GABOR JETS和HSG-SNAKE的动态舌体追踪  100-123
  6.1 引言  100-101
  6.2 当前视频运动对象分割技术的研究  101-109
    6.2.1 视频对象分割基本情况  101-103
      6.2.1.1 视频对象分割方法的分类  101-102
      6.2.1.2 视频分割系统的基本结构  102
      6.2.1.3 视频分割算法的评价标准  102-103
    6.2.2 运动对象的分割  103-107
      6.2.2.1 检测变化区域的分割方法  103-104
      6.2.2.2 基于非参数模型的运动分割方法  104-105
      6.2.2.3 基于参数模型的运动分割法  105-106
      6.2.2.4 基于形态学运动对象分割方法  106
      6.2.2.5 其他一些分割方法  106-107
    6.2.3 运动对象的跟踪  107-109
      6.2.3.1 基于区域的跟踪  107-108
      6.2.3.2 基于活动轮廓的跟踪  108
      6.2.3.3 基于特征的跟踪  108-109
  6.3 基于GABOR JETS和HSG-SNAKE的动态舌体追踪  109-116
    6.3.1 Gabor Jets  109-111
    6.3.2 Grid Mask  111
    6.3.3 实验结果与讨论  111-116
  6.4 本章小结  116-117
  6.5 本章参考文献  117-123
7 结论  123-127
  7.1 论文的主要成果  123-124
  7.2 本文的主要创新点  124-125
  7.3 中医舌诊客观化的展望  125-127
攻读学位期间发表的学术论文  127-128
致谢  128-129

中医舌诊中若干图像分析关键技术的研究

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