一种中医舌诊中齿痕舌程度评价方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及中医治疗领域，更具体地，涉及一种中医舌诊中齿痕舌程度评价方法、系统及存储介质。

背景技术

舌诊属于中医望诊范畴，它通过医生肉眼诊查病人的舌质、舌苔和舌形态等特征，从而了解机体的内部变化，齿痕舌及其程度是舌诊的重要内容。舌诊以前是通过医生直接观察患者舌象进行，而随着中医药现代化、客观化的不断发展和舌图像采集仪器的不断研发，利用舌图像分析齿痕舌对中医诊疗的客观化具有重要的意义。

舌体齿痕的分析是以预设该舌体不存在齿痕的情况下形成的区域，减去现有舌体区域得到差值区域，认为是齿痕区域。当前对舌图像的齿痕进行处理的方法有凸包算法，如专利《基于舌体轮廓线的舌体齿痕识别装置及方法》(申请号：CN201811001462.X)提出了舌体齿痕识别方法，根据舌体轮廓线计算舌体轮廓凸包作为近似舌体齿痕轮廓线，然后根据舌体轮廓线和近似舌体齿痕轮廓线之间的最大距离确定齿痕位置，再根据最大距离是否大于预定阈值以确定是否为齿痕，该方法采用凸包作为齿痕轮廓线对于正常舌体为曲线的轮廓偏差较大，而判断是否为齿痕的阈值难于确定，且对于不同的人舌体大小存在差异采用统一的齿痕阈值不够合理。

当前在临床诊疗中对于齿痕舌的轻、中和重程度评价分析依赖于医生的判断，也有基于舌图像进行齿痕分析，专利《基于多尺度卷积神经网络的舌象纹理定量分析方法》(申请号：CN201910470107.5)仿照医生的齿痕舌诊断过程，采用齿痕深度和齿痕数的乘积作为指标，将齿痕舌分为无齿痕、轻度齿痕、中度齿痕和重度齿痕四类，其程度的依据是齿痕指数的数值，但其单纯基于齿痕深度信息无法全面反映齿痕的特征，在分析过程中选择齿痕个数作为评价标准难于准确刻画齿痕舌的实际情况。

现有方法利用凸包的多边形区域拟合预设正常舌，以此减去舌图像区域的齿痕区域提取方法误差较大，难于准确地提取出舌的齿痕区域。由于齿痕程度深浅的程度存在差异，齿痕数目的计算标准难于确定，而利用齿痕区域个数来表示齿痕舌特征和判断齿痕程度的方法不合理。当前齿痕舌程度的评价标准模糊不清，舌图像的齿痕分析方法在齿痕区域分析和齿痕数目计算上不尽合理，导致齿痕舌的程度评价不够客观和精准，影响中医诊疗中基于舌体图像的齿痕舌应用。

发明内容

本发明针对于现有的舌区域边缘的多边形拟合预设正常舌的方法存在的其与舌体的边缘特征不符，舌体由于牙齿的影响导致舌体部分区域存在凹陷的缺陷，采用移动最小二乘法拟合预设正常舌体的边缘闭合曲线，该闭合曲线所形成区域减去现有舌图像区域可得舌的齿痕区域，以更真实反映舌体的齿痕情况。同时，针对于现有技术缺乏齿痕舌程度的评价标准，不利用中医诊疗的客观化和规范化的缺陷，提出基于模糊策略的齿痕舌评价指数方法，对每个齿痕区域综合考虑齿痕区域的大小和齿痕的深浅，提出每个齿痕程度的模糊系数指标，然后将舌体的所有齿痕程度的模糊系数指标累加，再进行变换和归一化后形成齿痕舌的程度评价指标。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种中医舌诊中齿痕舌程度评价方法，包括以下步骤：

获取舌体二值图像；

提取舌体区域的边缘点；

计算舌体区域边缘点上凸的顶点；

基于移动最小二乘法用曲线拟合舌体区域边缘点上凸的顶点；

填充曲线包围的区域；

减去舌体图像所在区域得到齿痕区域；

计算每个齿痕的模糊系数指标；

对所有齿痕的指标的和进行反正切函数运算并归一化。

优选地，所述提取舌体区域的边缘点的具体过程如下：在舌体二值图像中值为1且列值最大的点，任选一个计为P1，从该点的邻接点中搜索下一个边缘点P2，并继续搜索下一个边缘点，直至搜索到起始点P1为止，上述点按顺序存储到数组Points中，并将P1再一次存储到数组Points作为最后一项。

优选地，所述计算舌体区域边缘点上凸的顶点的具体过程如下：

设置Vertex数组来保存舌体区域边缘点上凸的顶点；

将Points中的起始点P1放入Vertex数组中；

对于Points数组中的任意一个点P

crossValue＝(P

(P

若crossValue大于0则点P

按顺序遍历边缘点数组Points上的所有点，将舌体区域边缘点上凸的顶点按顺序添加到Vertex数组中。

优选地，所述基于移动最小二乘法用曲线拟合舌体区域边缘点上凸的顶点的具体过程如下：

拟合函数表示如下：

式中a(x)＝(a

在每个点x处，选择适当的a(x)，使u

式中N为支持域的离散点数，r为划分的支持域半径，w(|x-x

式子(2)写成矩阵形式如下：

J＝(Qa(x)-u)

式中

为基函数的矩阵形式

u＝[u(x

W(x)＝diag(w

基于最小二乘原理求得：

a(x)＝A

其中A(x)＝Q

将式(4)代入式(1)得出函数u(x)的拟合函数；由此得到边缘点上凸的顶点的拟合曲线，填充曲线包含的区域为1，其余区域设值为0，以此得到预设正常舌的区域二值图像。

优选地，所述计算每个齿痕的模糊系数指标的具体过程如下：

设齿痕二值图像g有N个齿痕区域，对于第i个齿痕，设齿痕区域的面积为A

对于第i个齿痕，其大小指标α

对于第i个齿痕，其齿痕深浅指标β

因每个齿痕的严重程度是由齿痕大小和齿痕深浅共同决定的，故对于第i个齿痕，其模糊程度指标ω

优选地，所述对所有齿痕的指标的和进行反正切函数运算并归一化的具体过程如下：

将所有齿痕区域的模糊程度指标ω

同时，本发明还提供了一种中医舌诊中齿痕舌程度评价系统，包括舌体二值图像获取模块、边缘点提取模块、顶点计算模块、顶点拟合模块、区域填充模块、齿痕区域获取模块、模糊系数指标计算模块、齿痕舌程度指标计算模块；

其中，舌体二值图像获取模块用于获取舌体二值图像；

边缘点提取模块用于提取舌体区域的边缘点；

顶点计算模块用于计算舌体区域边缘点上凸的顶点；

顶点拟合模块用于基于移动最小二乘法用曲线拟合舌体区域边缘点上凸的顶点；

区域填充模块用于填充曲线包围的区域；

齿痕区域获取模块用于减去舌体图像所在区域得到齿痕区域；

模糊系数指标计算模块用于计算每个齿痕的模糊系数指标；

齿痕舌程度指标计算模块用于对所有齿痕的指标的和进行反正切函数运算并归一化。

另外，本发明还提供了一种存储介质，其内部存储有程序，所述程序运行时执行以上中医舌诊中齿痕舌程度评价方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明针对于现有的舌区域边缘的多边形拟合预设正常舌的方法存在的其与舌体的边缘特征不符，舌体由于牙齿的影响导致舌体部分区域存在凹陷的缺陷，采用移动最小二乘法拟合预设正常舌体的边缘闭合曲线，该闭合曲线所形成区域减去现有舌图像区域可得舌的齿痕区域，以更真实反映舌体的齿痕情况。同时，针对于现有技术缺乏齿痕舌程度的评价标准，不利用中医诊疗的客观化和规范化的缺陷，提出基于模糊策略的齿痕舌评价指数方法，对每个齿痕区域综合考虑齿痕区域的大小和齿痕的深浅，提出每个齿痕程度的模糊系数指标，然后将舌体的所有齿痕程度的模糊系数指标累加，再进行变换和归一化后形成齿痕舌的程度评价指标。

附图说明

图1为中医舌诊中齿痕舌程度评价方法的流程示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

如图1所示，本发明提供的中医舌诊中齿痕舌程度评价方法包括以下步骤：

(1)利用分割好的舌体二值图像f，舌体部分的值为1，背景部分的值为0；

(2)提取舌体区域的边缘点，在舌体二值图像f，找到最下面的点，即在二维图像中值为1且列值最大的点，任选一个计为P1，从该点的邻接点中搜索下一个边缘点P2，并继续搜索下一个边缘点Pi，直至搜索到起始点P1为止，上述点按顺序存储到数组Points中，并将P1再一次存储到数组Points作为最后一项。

(3)搜索数组Points的所有点获取舌体区域边缘点上凸的顶点：

1)设置Vertex数组来保存凸的边缘顶点；

2)由步骤(2)可知，P1为将Points中的起始点P1放入Vertex数组中；

3)对于Points数组中的任意一个点P

crossValue＝(P

(P

4)若crossValue大于0则点P

5)按顺序遍历边缘点数组Points上的所有点，将边缘凸包顶点按顺序添加到Vertex数组中；

(4)对于Vertex数组中的所有点形成的离散点集，基于移动最小二乘法用曲线拟合边缘凸的顶点：

1)拟合函数表示如下：

式中a(x)＝(a

q(x)＝(1,x,y,x

2)在每个点x处，选择适当的a(x)，使u

式中N为支持域的离散点数，r为划分的支持域半径，w(|x-x

3)式子(2)写成矩阵形式如下：

J＝(Qa(x)-u)

式中

为基函数的矩阵形式

u＝[u(x

W(x)＝diag(w

4)基于最小二乘原理求得：

5)a(x)＝A

其中A(x)＝Q

6)将式(4)代入式(1)得出函数u(x)的拟合函数。由此可以得到边缘凸包的顶点的拟合曲线，填充曲线包含的区域为1，其余区域设值为0，以此得到预设正常舌的区域二值图像f

(5)计算齿痕区域，利用预设正常舌的区域图像f

(6)计算二值图像f中舌体区域的去除舌根部分的边长，用L表示，设一个变量C表示将一个舌体出现的齿痕个数，考虑到人正常牙齿的数量在28-32之间，C的范围可选14到16，优选地设C＝15，可得参考齿痕的底边长S＝L/C，设定最深的齿痕为等边三角形，得边长为S的等边三角面积为

(7)设齿痕二值图像g有N个齿痕区域，分析每个齿痕区域的特征，计算每个齿痕程度的模糊系数指标

1)对于第i个齿痕，设齿痕区域的面积为A

2)对于第i个齿痕，其大小指标α

3)对于第i个齿痕，其齿痕深浅指标β

4)因每个齿痕的严重程度是由齿痕大小和齿痕深浅共同决定的，故对于第i个齿痕，其模糊程度指标ω

5)将所有齿痕区域的模糊程度指标ω

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。