專利名稱：推帚式超光譜舌象采集儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中醫(yī)舌診領(lǐng)域的一種舌象采集裝置，特別是一種推帚式超光 譜舌象采集儀。
技術(shù)背景望診是醫(yī)生運用視覺觀察人體神色、形態(tài)特點，作為觀察人體健康與否 的信息，是中醫(yī)學(xué)望、聞、問、切"四診"診斷的重要組成部分。中醫(yī)學(xué)的 長期實踐證明，人體外部和五臟六腑有著密切的關(guān)系，特別是面部、舌部和 臟腑的關(guān)系更為密切，因此通過對外部的觀察，可以了解整體的病變。舌診 是通過觀察舌象的變化，了解機體生理功能和病理變化的一種診斷方法，為 歷代中醫(yī)所重視，是辯證論治的主要依據(jù)。傳統(tǒng)的舌診依賴于醫(yī)生定性觀察， 具有主觀性，且重復(fù)性差，給舌診的進一步發(fā)展帶來嚴(yán)重的困難。現(xiàn)代圖像處理技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像的分析之中，這為醫(yī)學(xué)診 斷提供了有益的幫助。近十余年來，舌診客觀化的研究受到普遍重視，已有 的工作已經(jīng)證明圖像分析技術(shù)用于舌診客觀化的可行性。但是這些方法都是圍繞數(shù)碼相機或者其他設(shè)備拍攝的RGB或灰度圖像進行分析，由于圖像信息 有限，再加上外界光源的變化、設(shè)備的隨機噪聲等影響因素，使得舌圖像分 析算法非常復(fù)雜，而且效果并不是很理想，制約了舌診現(xiàn)代化的進一步發(fā)展。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種推帚式超光譜舌象采 集儀，它使用超光譜成像技術(shù)進行舌圖像的采集， 一次采集即可以同時獲取 舌體圖譜兩方面的信息，提供的舌象信息更為豐富，為中醫(yī)舌診的客觀化提 供了一種新的途徑。實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是一種推帚式超光譜舌象采集儀，它包括光學(xué)成像系統(tǒng)、信號處理前端和 主控計算機三部分。光學(xué)成像系統(tǒng)包括照明光源、入射透鏡、狹縫、準(zhǔn)直鏡、 色散單元、會聚鏡、圖像傳感器(CCD)和推帚部件；信號處理前端包括直流 電壓變換器、時序控制器、信號調(diào)理器、信號采集器和總線驅(qū)動器；主控計算機包括電源管理、PC計算機、局部(Peripheral Component Interconnect, PC工)總線、高速數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)記錄設(shè)備和外圍接口設(shè)備。光學(xué)成像系統(tǒng)和信號處理前端之間的連接光學(xué)成像系統(tǒng)的CCD信號輸 出端連接到信號處理前端的信號調(diào)理器，CCD的采樣時序輸出連接到時序控 制器，信號處理前端的直流電壓變換器連接到CCD和推帚部件的電源輸入端， 時序控制器連接到推帚部件。信號處理前端和主控計算機之間的連接信號處理前端的總線驅(qū)動器連 接到主控計算機的高速數(shù)據(jù)緩存，主控計算機的電源管理連接到信號處理前 端的直流電壓變換器，PC計算機連接到信號處理前端的時序控制器。光學(xué)成像系統(tǒng)的成像過程舌體被照明光源照明，瞬時視場內(nèi)的舌體條 帶首先成像于光路的狹縫處，再經(jīng)過色散單元后，在垂直舌體條帶方向按光 譜色散，最后成像于CCD像面，再經(jīng)過推帚部件對舌體進行逐行推掃即可以 獲取舌體的超光譜圖像。信號處理前端內(nèi)部的連接直流電壓變換器連接到時序控制器，時序控制器分別連接到信號調(diào)理器、信號采集器和總線驅(qū)動器，控制各部件按照一 定的時序進行工作。主控計算機內(nèi)部的連接電源管理連接到PC計算機，PC計算機通過PCI總線分別與高速數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)記錄設(shè)備和外圍接口設(shè)備連接。本發(fā)明中光學(xué)成像系統(tǒng)的CCD輸出信號連接到信號處理前端，按照工作時序?qū)?shù)據(jù)進行處理后，送入主控計算機的高速數(shù)據(jù)緩存，最后存儲到數(shù)據(jù) 記錄設(shè)備中，實現(xiàn)對舌體超光譜數(shù)據(jù)的高速記錄；光學(xué)成像系統(tǒng)的推帚部件 可以使光學(xué)成像系統(tǒng)水平移動，實現(xiàn)對舌體的逐行推掃，最后獲取超光譜圖 像數(shù)據(jù)。上述的推帚部件是步進電機等能夠按照固定間距步進的部件；色散單元 為光柵或棱鏡或者兩者的組合。本發(fā)明以物方推掃的形式對舌體進行推掃成像，可以同時獲取舌體的圖 像和光譜數(shù)據(jù)，提供了更加豐富的舌象信息，為舌體區(qū)域分割、舌質(zhì)與舌苔 特征提取、舌裂紋提取等舌圖像分析提供了一種新的方法，是中醫(yī)舌診現(xiàn)代 化的一種新途徑。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
實施例下面根據(jù)圖1給出本發(fā)明一個較好的實施例，用以說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特 征，技術(shù)性能和功能點，而不是用來限定本發(fā)明的范圍。參閱圖1，本實施例包括光學(xué)成像系統(tǒng)1、信號處理前端2和主控計算機 3三部分。光學(xué)成像系統(tǒng)1包括照明光源4、入射透鏡5、狹縫6、準(zhǔn)直鏡7、 色散單元8、會聚鏡9、 CCD10和推帚部件11;信號處理前端2包括直流電壓 變換器12、時序控制器13、信號調(diào)理器14、信號采集器15和總線驅(qū)動器16; 主控計算機3包括電源管理17、 PC計算機18、高速數(shù)據(jù)緩存19、數(shù)據(jù)記錄 設(shè)備20、外圍接口設(shè)備21和PCI總線22。其中光學(xué)成像系統(tǒng)1的入射透鏡5、狹縫6、準(zhǔn)直鏡7、色散單元8和會 聚鏡9依次成光路連接，舌體23在照明光源4的照明下，舌體條帶首先成像于光路的狹縫6處，再經(jīng)過色散單元8后，在垂直舌體條帶方向按光譜色散，最后成像于CCD10像面，再經(jīng)過推帚部件11對舌體23進行逐行推掃即可以 獲取舌體的超光譜圖像。推帚部件11的電源連接到信號處理前端2的直流電 壓變換器12，由其提供工作電源；推帚部件11的控制端連接到信號處理前 端2的時序控制器13，在時序控制器13的控制下實現(xiàn)對舌體23的逐行推掃； CCD10的電源連接至信號處理前端2的直流電壓變換器12， CCD10輸出的采 樣時序連接到時序控制器13，作為時序控制器13的基準(zhǔn)；CCD10輸出的數(shù)據(jù) 連接到信號調(diào)理器14，經(jīng)過信號采集器15和總線驅(qū)動器16按照工作時序存 入高速數(shù)據(jù)緩存19; PC計算機18連接到時序控制器13，對掃描的啟動、停 止和掃描行數(shù)進行控制；PC計算機18按照一定的工作時序?qū)⒏咚贁?shù)據(jù)緩存 19中的數(shù)據(jù)通過PCI總線22存儲到數(shù)據(jù)記錄設(shè)備20，完成舌體超光譜數(shù)據(jù) 的采集。本實施例中，照明光源4采用普通白光照明，色散單元8使用棱鏡一光 柵-棱鏡分光組件，狹縫6寬度為60微米，CCD10采用Nikon DS-2Mv，其象 元數(shù)800X600，幀速率20幀/秒。運行于PC計算機18上的數(shù)據(jù)采集和分析軟件主要實現(xiàn)以下功能儀器 定標(biāo)、舌體超光譜數(shù)據(jù)采集、實時圖像顯示、硬件配置和控制、圖像數(shù)據(jù)格 式轉(zhuǎn)換、智能識別和分析等。本發(fā)明可以獲取舌體的超光譜圖像數(shù)據(jù)，對舌體從圖像和光譜兩個方面 進行分析，克服了普通相機采集舌象信息有限、分析算法復(fù)雜的問題，為舌 體區(qū)域分割、舌質(zhì)與舌苔特征提取、舌裂紋提取等舌象分析提供了一種新的 方法，提高了中醫(yī)舌診的客觀性和準(zhǔn)確度。
權(quán)利要求
1. 一種推帚式超光譜舌象采集儀，包括光學(xué)成像系統(tǒng)(1)、信號處理前端(2)和主控計算機(3)，其特征在于光學(xué)成像系統(tǒng)(1)包括照明光源(4)、入射透鏡(5)、狹縫(6)、準(zhǔn)直鏡(7)、色散單元(8)、會聚鏡(9)、CCD(10)和推帚部件(11)；信號處理前端(2)包括直流電壓變換器(12)、時序控制器(13)、信號調(diào)理器(14)、信號采集器(15)和總線驅(qū)動器(16)；主控計算機(3)包括電源管理(17)、PC計算機(18)、高速數(shù)據(jù)緩存(19)、數(shù)據(jù)記錄設(shè)備(20)、外圍接口設(shè)備(21)和PCI總線(22)；其連接方式為光學(xué)成像系統(tǒng)(1)的CCD(10)信號輸出端連接到信號處理前端(2)的信號調(diào)理器(14)，CCD(10)的采樣時序輸出連接到時序控制器(13)，信號處理前端(2)的直流電壓變換器(12)連接到CCD(10)和推帚部件(11)的電源輸入端，時序控制器(13)連接到推帚部件(11)；信號處理前端(2)的總線驅(qū)動器(16)連接到主控計算機(3)的高速數(shù)據(jù)緩存(19)，主控計算機(3)的電源管理(17)連接到信號處理前端(2)的直流電壓變換器(12)，PC計算機(18)連接到信號處理前端(2)的時序控制器(13)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的推帚式超光譜舌象采集儀，其特征在于所述光 學(xué)成像系統(tǒng)(1)中的推帚部件(11)為步進電機或能夠按照固定間距步進的 部件，在時序控制器(13)的控制下使光學(xué)成像系統(tǒng)(1)平動，對舌體進行 逐行推掃。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的推帚式超光譜舌象采集儀，其特征在于所述信 號處理前端(2)中各部件連接方式為直流電壓變換器(12)連接到時序控 制器(13)，時序控制器(13)分別連接到信號調(diào)理器(14)、信號采集器(15) 和總線驅(qū)動器(16)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的推帚式超光譜舌象采集儀，其特征在于主控計算機(3)中各單元連接方式為電源管理(17)連接到PC計算機(18)， PC計算機(18)通過PCI總線(22)分別與高速數(shù)據(jù)緩存(19)、數(shù)據(jù)記錄設(shè)備 (20)和外圍接口設(shè)備(21)連接。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的推帚式超光譜舌象采集儀，其特征在于所述色 散單元(8)是光柵或棱鏡或者兩者的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于中醫(yī)舌診的推帚式超光譜舌象采集儀，特點是光學(xué)成像系統(tǒng)的入射透鏡、狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散單元和會聚鏡依次成光路連接；CCD信號輸出端連接到信號調(diào)理器，CCD采樣時序輸出連接到時序控制器；直流電壓變換器和時序控制器連接到推帚部件；總線驅(qū)動器連接到高速數(shù)據(jù)緩存，電源管理連接到直流電壓變換器，PC計算機連接到時序控制器。光學(xué)成像系統(tǒng)包含有推帚部件，可以在時序控制器的控制下使光學(xué)成像系統(tǒng)平動，實現(xiàn)對舌體的逐行推掃，最后獲得舌體的超光譜數(shù)據(jù)。本發(fā)明可以同時獲取舌體的圖像和光譜數(shù)據(jù)，可以為中醫(yī)舌診客觀化提供豐富的舌象信息。
文檔編號A61B5/00GK101268931SQ20081003749
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者李慶利 申請人:華東師范大學(xué)