基于图像分析技术的舌象研究方向之我见

1 基于图像技术的舌象研究现状 基于数字图像技术的舌诊客观化研究始于20世纪80年代中期。20多年来，中医诊断科学工作者携同数学、物理、生物等领域的同仁们从不同的角度对舌象特征做了不同程度的定量分析研究。如孙氏首先对利用图像处理和模式识别进行舌诊客观化的研究提出了一种想法，建议着重分析舌像的色度变化，并且贯彻中医的辨证观及整体观思想，为国内后来的舌诊客观化研究提出了一个方向。清华大学精密仪器与机械学系研制了“中医舌诊自动识别系统”，该系统以 Munsell颜色系统为色标，运用色度学、近代光学技术、数字图像处理技术和计算机技术，建立了中医舌诊自动识别系统。北京工业大学信号与信息处理实验室和北京市中医研究所合作，研制了计算机舌象分析仪，对舌色、苔色及舌苔的形态、厚度、湿度、齿痕、裂纹等舌象指标进行分类、分析与定量化。中国中医研究院西苑医院等运用计算机图像处理技术，结合中医舌诊相关理论研制了“中医舌诊专家系统”，实现了舌诊的定量分析。广东与香港几所大学合作也用计算机图像识别研究中医舌诊的客观化，他们把舌像划分成36×36的舌像特征块(TTB)以分析局部纹理特征，提出了对每个小块分析彩色与纹理特征的两种算法，用CIEL u v彩色空间模式的分层K means聚类方法确定色彩类，用Gabor滤波器彩色对比特征与线性判断函数分析舌像纹理特征。台湾c．c．Chiu等利用结构识别方法，将舌像分成根部、中间、舌尖3个区域，应用RGB色度模型，通过比较颜色属性把各舌像归为某一已知类，然后再用传统的纹理算法(如空间灰度相关矩阵，Fourier能量频谱)进行纹理分析以研究厚薄苔与腻苔的定量标准。另据媒体报道，香港理工大学与哈尔滨工业大学合作开展的中医诊断自动舌象分析与研究取得进展。 2存在的问题 基于图象分析技术的舌象研究对中医舌诊客观化研究开辟了一个新的方向，也取得了一些阶段性成果和宝贵的经验，对中医的现代化事业进程起到了很大的促进作用。但是，我们实事求是地来看已完成的项目，真正被中医临床接受的还没有，从已经及正在研究项目的思路、过程、方法、应用状况等方面，可以看剑许多问题的存在，它极大地制约了该研究继续、深入地进行。 2．1研究思路不太符合，临床要求 资料表明，目前已完成和正在进行的舌象研究，主要是按照“专家系统”或“舌诊仪”这两种思路进行。从研究的过程来看，仍掺杂不少专家或医生的主观因素，如有关计算机识别分析准确率标准的确定就是一个难以解决的问题。因为目前计算机识别舌像后是与临床医生或“舌诊专家”在拍摄时的诊断结果比较来判断计算机识别分析的正误，但是医生或专家也有诊断错误的可能，尤其是对那些由几种颜色组成的不典型舌象，医生的判断很容易错。另外，不同人在视觉上可能存在较大的差异。因此，以某些人的分辨结果作为标准没有说服力。故得出的定量化数据结果不太可能获得公认并应用于临床。因此，这些研究的模式都试图让机器来代替医生的舌诊工作，而事实表明是行不通的。 2．2多学科融合程度较差 目前，基于图像分析技术的舌象研究人员，其研究历程一般有以下两种情况：①长期从事舌象研究的中医科研、临床人员，希望借助于现代化的科技手段，对舌象进行客观化研究，因而主动与图像技术研究人员合作；②图像技术研究人员在尝试应用某种新的技术时，将橄榄枝伸向了中医的舌象研究。毋容置疑，正是由于有了他们的努力，才使中医的舌诊客观化研究又向前迈进了一步。但问题是，这两种研究历程的致命弱点是先进的图像分析技术与中医舌诊的真正内涵很难融合在一起，因为他们均缺乏这两种技术的有效的沟通工具。对于中医人员而言，他们限于学科的认识，对于图像技术应用的深度缺乏了解，更不知道图像技术能解决问题到什么样的层次。如在已有的大部分研究工作中，对于舌象的颜色分析，主要基于RGB色度空间进行。而事实卜，RGB模型中的彩色空间成分对测试环境很敏感，用此法测定的舌象特征数据难以得到标准化结果。而图像技术研究人员，尽管他们也会学习一些舌诊的知识，但在短时间内，很难真正体会舌诊的内涵，在进行研究时，常常不能很好地把握技术应用的角度。其结果是：图像技术研究人员把研究的重点放在了新算法新技术的理论研究方面，而中医科研人员只看到暂时的表面结果，研究处于一种离散的状态。 事实上，对于一个从事舌诊研究的医学工作者而言，如果要利用图象处理与分析技术开展研究，单纯地将自己希望达到的目标告诉图象处理与分析的科技人员，往往不能得到很好的结果，因为，这样的协作受制于双方的知识面以及对另一方知识的深入了解程度。通常，为了研究，可能双方都会花一些时间去学自己不在行的知识，但这样不可能短时间深入进去，因为对各自专业领域知识的认识除了书本知识，还取决于工作经验，这是在短时间内无法获取的。因为在进行研究时涉及大量各类分析算法，各种新算法又层出不穷，哪些对舌象效果最好，只有在实验时在一个大范围内进行比较分析才可知。而对一位图象处理与分析的专家而言，从技术上来说，是有充分地能力解决舌诊客观化中的问题，但是，由于没有相当的中医领域知识和临床经验，在考虑某些问题时，可能会比较主观而片面，又由于在进行研究时，必须利用大量的舌象样本，而样本的有效获取，是研究快速行进的瓶颈。 对于跨学科的工作者而言，他具有双重的知识结构，但并不代表对这两个领域的知识都很精通。他的优势在于对两个领域的发展状况、存在问题、有待解决的问题等有一个比较全面的认识，容易发现学科之间的结合点，可以及时沟通图象处理和中医诊断两个领域中人员的困惑，并把握整个研究的可持续性。他们会有很多想法，但条件所限，这些认识常常只会束之高阁。 2．3项目研究与组织管理模式不够灵活 中医舌诊的研究难度较大，需要在中医基础理论的指导下，对观察到的舌形、舌态、舌质、舌苔、舌面的光质和津液多少等内容进行处理，需要将视觉形象输入计算机，然后在中医专家的指导下进行各种定性及定量的分析。由于研究过程中涉及中医诊断学、数据分析技术、智能计算、图象处理与分析、应用数学等多种学科，学科交叉程度很高，只有在保证研究队伍长期稳定、研究人员之间充分沟通、密切协作，才有可能使中医的舌诊得到深入的研究。然而，在已有的舌象研究项目中，通常采用的组织与管理模式都是封闭的，即项目研究人员是由一个或几个单位的某些人员构成，研究内容、采用的技术、取得的进展都有不同程度的保密。又由于该研究的学科程度高，而项目研究的资金和人员均有限，因此，在同一个项目组中，熟悉某一学科的人员往往只有1～2人，而不同学科的人员针对问题进行讨论也缺乏深度，因为沟通不力相应地探索过程中所遇到的困难也增多。因此，采用常规的研究与管理模式，由于资金和人员的关系，很难形成一个稳定的研究团队，研究技术累加式推进难，低水平重复研究的现象较为严重。目前，国内开展过舌象研究及舌象图象分析的单位及人员已有不少，但能坚持研究的人员并不多，主要在于工作流动、自身的知识结构、经费等限制。因此，许多单位的研究不具可持续性，研究水平上不去。 3解决问题的根本方法—研制开放式舌象分析平台 实际上，舌象的分析研究不是一朝一夕的事情，舌象研究最持久、最稳定的主力军还是中医诊断、临床医生等科技人员，只有他们，才能真正地在研究过程中贯彻中医的辨证观及整体观思想，也只有他们才能明确舌象的临床意义，中医科研人员的理论水平、临床经验决定了他们比其它学科的人更清楚舌象研究的切入点。但遗憾的是，中医科研人员由于对自然科学理论知识涉猎不深，独自研究存在很大的障碍。因此，作为从事图像技术及其它学科研究的人员，了解舌象研究的各个环节，引导中医舌象研究人员采用最先进的技术从事研究，及时预见问题的存在，避免走弯路，是基于图像分析技术的中医舌象客观化研究的当务之急。 笔者认为，建立一个开放式的舌象分析平台，将图像处理和分析方面专家、图象处理编程爱好者、舌诊专家、临床医师及患者有机地组织起来，使大家既能密切合作，又能使舌诊的客观化研究工作随着视觉技术、人工智能及模式识别等技术的发展而深入，还能促进图象处理与分析技术通过在中医领域的应用得到新的认识。这种学科之间的相互促进，必能使研究工作进入一个可持续发展的良性状态。所谓“开放式”，是指舌象研究平台成功运行后，舌诊研究所得到的技术、存在的问题，对后续研究者而言都是透明的，舌象的研究过程、人员组织不再受时间、地域和人员流动的限制，采用开放的组织模式。一个实际可行的、操作行强而又能紧跟图象分析技术发展的工具，使中医科研工作者能够在不具备深厚的图像处理技术及相关科学的知识背景下，结合临床，科学地选用各种方法进行研究，同时将研究的主要过程、数据自动地保存起来，以给后来者提供参考，使研究具有科学的连贯性，避免重复研究。 摘自《中国中医药信息杂志》文/晏俊峰 季梁

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