CN101268931A - 推帚式超光谱舌象采集仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于中医舌诊的推帚式超光谱舌象采集仪，特点是光学成像***的入射透镜、狭缝、准直镜、色散单元和会聚镜依次成光路连接；CCD信号输出端连接到信号调理器，CCD采样时序输出连接到时序控制器；直流电压变换器和时序控制器连接到推帚部件；总线驱动器连接到高速数据缓存，电源管理连接到直流电压变换器，PC计算机连接到时序控制器。光学成像***包含有推帚部件，可以在时序控制器的控制下使光学成像***平动，实现对舌体的逐行推扫，最后获得舌体的超光谱数据。本发明可以同时获取舌体的图像和光谱数据，可以为中医舌诊客观化提供丰富的舌象信息。

Description

推帚式超光谱舌象采集仪

技术领域

本发明涉及中医舌诊领域的一种舌象采集装置，特别是一种推帚式超光谱舌象采集仪。

背景技术

望诊是医生运用视觉观察人体神色、形态特点，作为观察人体健康与否的信息，是中医学望、闻、问、切“四诊”诊断的重要组成部分。中医学的长期实践证明，人体外部和五脏六腑有着密切的关系，特别是面部、舌部和脏腑的关系更为密切，因此通过对外部的观察，可以了解整体的病变。舌诊是通过观察舌象的变化，了解机体生理功能和病理变化的一种诊断方法，为历代中医所重视，是辩证论治的主要依据。传统的舌诊依赖于医生定性观察，具有主观性，且重复性差，给舌诊的进一步发展带来严重的困难。

现代图像处理技术已经广泛地应用于医学图像的分析之中，这为医学诊断提供了有益的帮助。近十余年来，舌诊客观化的研究受到普遍重视，已有的工作已经证明图像分析技术用于舌诊客观化的可行性。但是这些方法都是围绕数码相机或者其他设备拍摄的RGB或灰度图像进行分析，由于图像信息有限，再加上外界光源的变化、设备的随机噪声等影响因素，使得舌图像分析算法非常复杂，而且效果并不是很理想，制约了舌诊现代化的进一步发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种推帚式超光谱舌象采集仪，它使用超光谱成像技术进行舌图像的采集，一次采集即可以同时获取舌体图谱两方面的信息，提供的舌象信息更为丰富，为中医舌诊的客观化提供了一种新的途径。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种推帚式超光谱舌象采集仪，它包括光学成像***、信号处理前端和主控计算机三部分。光学成像***包括照明光源、入射透镜、狭缝、准直镜、色散单元、会聚镜、图像传感器(CCD)和推帚部件；信号处理前端包括直流电压变换器、时序控制器、信号调理器、信号采集器和总线驱动器；主控计算机包括电源管理、PC计算机、局部(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线、高速数据缓存、数据记录设备和***接口设备。

光学成像***和信号处理前端之间的连接：光学成像***的CCD信号输出端连接到信号处理前端的信号调理器，CCD的采样时序输出连接到时序控制器，信号处理前端的直流电压变换器连接到CCD和推帚部件的电源输入端，时序控制器连接到推帚部件。

信号处理前端和主控计算机之间的连接：信号处理前端的总线驱动器连接到主控计算机的高速数据缓存，主控计算机的电源管理连接到信号处理前端的直流电压变换器，PC计算机连接到信号处理前端的时序控制器。

光学成像***的成像过程：舌体被照明光源照明，瞬时视场内的舌体条带首先成像于光路的狭缝处，再经过色散单元后，在垂直舌体条带方向按光谱色散，最后成像于CCD像面，再经过推帚部件对舌体进行逐行推扫即可以获取舌体的超光谱图像。

信号处理前端内部的连接：直流电压变换器连接到时序控制器，时序控制器分别连接到信号调理器、信号采集器和总线驱动器，控制各部件按照一定的时序进行工作。

主控计算机内部的连接：电源管理连接到PC计算机，PC计算机通过PCI总线分别与高速数据缓存、数据记录设备和***接口设备连接。

本发明中光学成像***的CCD输出信号连接到信号处理前端，按照工作时序对数据进行处理后，送入主控计算机的高速数据缓存，最后存储到数据记录设备中，实现对舌体超光谱数据的高速记录；光学成像***的推帚部件可以使光学成像***水平移动，实现对舌体的逐行推扫，最后获取超光谱图像数据。

上述的推帚部件是步进电机等能够按照固定间距步进的部件；色散单元为光栅或棱镜或者两者的组合。

本发明以物方推扫的形式对舌体进行推扫成像，可以同时获取舌体的图像和光谱数据，提供了更加丰富的舌象信息，为舌体区域分割、舌质与舌苔特征提取、舌裂纹提取等舌图像分析提供了一种新的方法，是中医舌诊现代化的一种新途径。

附图说明

图1为本发明结构示意图

具体实施方式

实施例

下面根据图1给出本发明一个较好的实施例，用以说明本发明的结构特征，技术性能和功能点，而不是用来限定本发明的范围。

参阅图1，本实施例包括光学成像***1、信号处理前端2和主控计算机3三部分。光学成像***1包括照明光源4、入射透镜5、狭缝6、准直镜7、色散单元8、会聚镜9、CCD10和推帚部件11；信号处理前端2包括直流电压变换器12、时序控制器13、信号调理器14、信号采集器15和总线驱动器16；主控计算机3包括电源管理17、PC计算机18、高速数据缓存19、数据记录设备20、***接口设备21和PCI总线22。

其中光学成像***1的入射透镜5、狭缝6、准直镜7、色散单元8和会聚镜9依次成光路连接，舌体23在照明光源4的照明下，舌体条带首先成像于光路的狭缝6处，再经过色散单元8后，在垂直舌体条带方向按光谱色散，最后成像于CCD10像面，再经过推帚部件11对舌体23进行逐行推扫即可以获取舌体的超光谱图像。推帚部件11的电源连接到信号处理前端2的直流电压变换器12，由其提供工作电源；推帚部件11的控制端连接到信号处理前端2的时序控制器13，在时序控制器13的控制下实现对舌体23的逐行推扫；CCD10的电源连接至信号处理前端2的直流电压变换器12，CCD10输出的采样时序连接到时序控制器13，作为时序控制器13的基准；CCD10输出的数据连接到信号调理器14，经过信号采集器15和总线驱动器16按照工作时序存入高速数据缓存19；PC计算机18连接到时序控制器13，对扫描的启动、停止和扫描行数进行控制；PC计算机18按照一定的工作时序将高速数据缓存19中的数据通过PCI总线22存储到数据记录设备20，完成舌体超光谱数据的采集。

本实施例中，照明光源4采用普通白光照明，色散单元8使用棱镜-光栅-棱镜分光组件，狭缝6宽度为60微米，CCD10采用Nikon DS-2Mv，其象元数800×600，帧速率20帧/秒。

运行于PC计算机18上的数据采集和分析软件主要实现以下功能：仪器定标、舌体超光谱数据采集、实时图像显示、硬件配置和控制、图像数据格式转换、智能识别和分析等。

本发明可以获取舌体的超光谱图像数据，对舌体从图像和光谱两个方面进行分析，克服了普通相机采集舌象信息有限、分析算法复杂的问题，为舌体区域分割、舌质与舌苔特征提取、舌裂纹提取等舌象分析提供了一种新的方法，提高了中医舌诊的客观性和准确度。

Claims (5)

1、一种推帚式超光谱舌象采集仪，包括光学成像***(1)、信号处理前端(2)和主控计算机(3)，其特征在于光学成像***(1)包括照明光源(4)、入射透镜(5)、狭缝(6)、准直镜(7)、色散单元(8)、会聚镜(9)、CCD(10)和推帚部件(11)；信号处理前端(2)包括直流电压变换器(12)、时序控制器(13)、信号调理器(14)、信号采集器(15)和总线驱动器(16)；主控计算机(3)包括电源管理(17)、PC计算机(18)、高速数据缓存(19)、数据记录设备(20)、***接口设备(21)和PCI总线(22)；其连接方式为：光学成像***(1)的CCD(10)信号输出端连接到信号处理前端(2)的信号调理器(14)，CCD(10)的采样时序输出连接到时序控制器(13)，信号处理前端(2)的直流电压变换器(12)连接到CCD(10)和推帚部件(11)的电源输入端，时序控制器(13)连接到推帚部件(11)；信号处理前端(2)的总线驱动器(16)连接到主控计算机(3)的高速数据缓存(19)，主控计算机(3)的电源管理(17)连接到信号处理前端(2)的直流电压变换器(12)，PC计算机(18)连接到信号处理前端(2)的时序控制器(13)。

2、根据权利要求1所述的推帚式超光谱舌象采集仪，其特征在于所述光学成像***(1)中的推帚部件(11)为步进电机或能够按照固定间距步进的部件，在时序控制器(13)的控制下使光学成像***(1)平动，对舌体进行逐行推扫。

3、根据权利要求1所述的推帚式超光谱舌象采集仪，其特征在于所述信号处理前端(2)中各部件连接方式为：直流电压变换器(12)连接到时序控制器(13)，时序控制器(13)分别连接到信号调理器(14)、信号采集器(15)和总线驱动器(16)。

4、根据权利要求1所述的推帚式超光谱舌象采集仪，其特征在于主控计算机(3)中各单元连接方式为：电源管理(17)连接到PC计算机(18)，PC计算机(18)通过PCI总线(22)分别与高速数据缓存(19)、数据记录设备(20)和***接口设备(21)连接。

5、根据权利要求1所述的推帚式超光谱舌象采集仪，其特征在于所述色散单元(8)是光栅或棱镜或者两者的组合。

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