舌象数字图像动态监测与分析技术研究

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目的:  建立健康人群舌象图像整体、舌尖、舌中、舌根和舌边正常值范围;建立舌象数字图像动态信息特征提取与分析方法。  方法:  1.采用“西医体检指标无异常、H20健康问卷阈值(大于80分)和专家舌象图像判读”结合,对4530例体检人群筛查健康人群“淡红舌、薄白苔”标准图像,通过Matlab实现舌象图像舌尖、舌中、舌根、舌边分割,提取RGB、Lab、HSV颜色空间特征值,以80%参考值范围建立健康人群舌象图像正常值范围;基于健康组舌象局部特征参考值范围,比较糖尿病、痰湿证有效组、无效组舌象局部特征动态变化趋势。  2.采用Matlab实现舌象图像分割、边缘抽取、图像匹配预处理,采用灰度直方图法提取整体、舌尖、舌中、舌根、左舌边及右舌边RGB、HSV、Lab、CIE94色差、纹理熵和均值特征;  3.采用统计学方法分别比较糖尿病、慢性胃炎、虚热证、湿热证有效组和无效组整体、舌尖、舌中、舌根及舌边的RGB、Lab、HSV、纹理及色差的熵、均值差值特征差异,采用Weka软件KNN、libSVM、随机森林分类器比较全特征、CfsSubsetEval筛选特征分类灵敏度、特异度、准确率及ROC曲线下面积,筛选糖尿病、慢性胃炎、虚热证及湿热证疗效相关特征。  4.采用统计学方法比较血糖正常组、血糖偏高组和高血糖组舌象图像特征、性别、年龄和BMI指数统计学差异,建立基于舌象图像特征、性别、年龄及BMI指标的空腹血糖多元线性回归方程,采用空腹血糖预测风险值和预测风险概率建立糖尿病风险评估模型。  结果:  1.初步建立了健康人群舌象图像整体、舌尖、舌中、舌根、舌边图像指标正常值范围。  2.采用差值图像灰度直方图法提取舌象色空间、色差、纹理差值图像整体、舌尖、舌根、舌中、左舌边、右舌边RGB、Lab、HSV、DE94色差及纹理均值、熵特征,实现了舌象图像差值特征可视化。  3.基于分区差值局部特征的疗效评价  (1)糖尿病:①t检验结果表明:与无效组比较,有效组舌中、舌根、左舌边及右舌边差值特征a、b、R、L均值显著性增高(P<0.05)。②CfsSubsetEval特征选择分类准确性较全特征高,舌根a均值、舌中b均值、左舌边b均值对于糖尿病疗效转归有提示意义。  (2)慢性胃炎:①t检验结果表明:与无效组比较,有效组舌尖、舌中、舌根、左舌边、右舌边红色分量a、黄色分量b值均显著性增高(P<0.05),有效组舌中、舌根、左舌边、右舌边饱和度明显升高(P<0.05)。②CfsSubsetEval特征选择分类准确性较全特征高,筛选特征右舌边L均值、右舌边b均值和舌根部B熵对慢性胃炎疗效转归有提示意义。  (3)虚热证:CfsSubsetEval筛选特征分类性能优于全特征,整体色差、舌尖及左舌边红色R特征、舌中亮度均值对于虚热证疗效有提示意义。  (4)湿热证:有效组舌尖a均值、舌中b均值较无效组显著性降低(P<0.05),无效组舌尖、左舌边纹理熵及均值较有效组明显降低(P<0.05),纹理特征对于湿热证疗效评价具有提示意义。  4.多元线性回归结果表明舌苔纹理ENT、舌质S、舌苔b、舌质b、舌苔角度方向二阶矩、舌苔a与空腹血糖值相关性较高;以DRL0.5为糖尿病评估模型风险分割线,测试集数据显示高血糖类准确性为89%,血糖偏高类准确性为93%,血糖正常类的准确性为33%。  结论:  1.初步建立基于小型舌象仪标准采集环境的健康人群舌象整体、舌尖、舌中、舌根、舌边图像特征正常值参考范围。  2.建立了舌象差值图像整体、舌尖、舌根、舌中、左舌边及右舌边RGB、Lab、HSV颜色空间、色差及纹理局部特征分析及可视化表达方法。  3.舌象差值图像特征可应用于糖尿病、慢性胃炎、虚热证及湿热证疗效评价。  4.舌象图像特征应用于糖尿病等疾病风险评估具有一定的可行性。
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