基于Android的中草藥手機智能識別系統*

武國彬,初雅莉,陳昌穩,張蘭華,2

(1.泰山醫學院 信息工程學院,山東 泰安271016；2.大連理工大學 神經信息學研究所,遼寧 大連116023)

目前人們對中醫健康養生的追求和熱情不斷高漲，無論中醫愛好者還是登山愛好者，對周圍出現的各種中草藥越來越關注，但是對中草藥植物的識別卻知之甚少，也沒有方便直觀的參考可以借鑒。隨著智能手機的普及，利用手機進行智能識別成為解決日常生活的一個有效途徑，但是目前還沒有一款針對中草藥植物識別方面的軟件。因此，本文提出了在Android智能手機上開發一款識別中草藥的手機軟件，讓中醫愛好者外出旅游或登山的朋友在碰到自己不熟悉的中草藥植物時，能夠方便、快捷地查詢了解它的特性及用途，提高周圍中草藥的實用價值，同時為中醫信息化的發展提供基礎。

本軟件以Android智能手機為開發平臺，可以通過植物特征檢索，通過GPRS定位確定植物的生長區域，輸入關鍵詞檢索，返回植物的詳細信息資料。本軟件的一大輔助特色功能是輸入病情查找治療該病的相關中草藥。同時，針對現在很多人不健康的生活習慣，添加了一些保健操動畫，如眼保健操、頸椎保健操和一些健身動作，讓人們在使用手機時也可以方便地擁有強健的身體和高質量的生活狀態。

1 研究現狀

目前針對各種手機的智能軟件繁多，功能各異。但沒有一款針對中草藥植物識別的軟件，最大的原因是這款軟件對專業知識要求嚴格，需要專業人士的指導。本設計可以利用泰山醫學院自身的資源優勢，結合泰山上的實踐資源優勢，根據專業所學知識進行開發。而在手機開發中，Android系統憑借著其強大的生命力，在中國智能手機操作系統中占據主要地位[1]。因此，本系統以最常用的Android手機作為開發平臺，進行中草藥智能識別系統的開發。

2 手機識別系統分析

2.1 需求背景及可行性分析

雖然人們對中醫健康養生理念有熱情高漲的追求，但因為大多數并非專業人士，對于中草藥方面知識十分匱乏；同時中草藥種類繁多，市場魚龍混雜，甚至很多采購人員都辨認不清。此外,現在每年因誤食有毒草藥而導致中毒死亡的事件也很常見。為了提高人們在中草藥方面的識別，因而設計該款軟件。

本應用軟件環境只需簡單安裝即可，系統使用幾次即可上手，操作比較簡單。同時,軟件具有很大的市場潛力。剛開始為試用期，可先免費體驗。即使后期也是按照服務部分收費，對于個人用戶或群體用戶在經濟上是完全可以接受的。因此,使用本軟件能大大提高對中草藥植物的識別，能夠取得良好的經濟和社會效益。

2.2 需求分析

有關于中草藥植物的信息存放在后臺數據庫中，強大而完備的數據庫是提高識別的基礎[2]。數據庫在存儲信息時包括植物花朵顏色、葉片特征、植物莖干有無刺、植物的生長區域、生長習性、以及名稱和作用。系統功能主要是根據中草藥植物的相關特征，包括植物的外形特征、花的顏色、氣味以及生長區域等典型特征或者輸入關鍵詞進行檢索，根據檢索的結果，將結果圖片與實物進行比較，最后確認草藥名稱和作用，以達到識別中草藥的目的。

本手機軟件的功能需求主要包括：根據植物形態識別確認出草藥名稱和作用、根據關鍵詞檢索出中草藥名稱和作用、根據輸入病情檢索出能夠治療該疾病的相關中草藥信息。同時本項目在經過對中草藥進行分析和研究后，結合中草藥辨別的實際特點，將整個應用系統細分5個子模塊：植物形態檢索、植物關鍵詞檢索、治療病情藥物檢索、常見疾病的預防和治療、健康保健操(如護眼操、護頸椎操、護腰操)。

3 系統關鍵環節和技術實現

3.1 數據庫設計

中草藥數據庫的建立是一個關鍵的環節[3]，在Android應用程序中使用SQLite，先創建數據庫，然后創建表、索引，填充數據。創建數據庫的前提是需要收集到足夠的中草藥方面的大量原始數據，但是中草藥種類繁多，僅基本的中草藥就有兩千多種，并且有很多植物在外形方面非常相似，很難區分，因此必須要專業的、權威的專家幫助區分。根據前期所收集的圖片資料以及學校相關專業擁有的中草藥資料建立數據庫。

3.2 Android開發技術

該系統主要使用Java語言和MySQL5.5數據庫作為編輯環境[4]，服務器端使用J2EE技術實現。服務器主要為客戶端提供服務，為了能夠讓移動客戶端訪問后臺數據庫，在開發過程中選用了xml技術作為Android設備訪問服務器的中間橋梁。用戶選擇中草藥植物的相關特征或者輸入關鍵字，客戶端將用戶輸入的數據發送給服務器，服務器對請求進行處理并訪問數據庫，將查詢結果封裝成xml格式返回給客戶端，客戶端對返回的數據進行顯示和渲染。用戶根據檢索的結果，將結果圖片與實物進行比較，最后確認草藥名稱和作用，以達到識別中草藥的目的。

Android技術的實現采用四層分層的框架[1]。應用程序層上使用Java語言編寫運行在虛擬機上的程序，在Android系統中綁定一些應用，如日歷、地圖、瀏覽器、電子郵箱等。應用程序框架層是程序在編寫時用到的API框架，在系統運行庫層，應用框架被調用時，系統會通過C/C++庫支持調用各個組件中的各個功能共同來實現模塊的功能。在Linux核心層，Android的核心系統服務基于Linux內核，如安全性、內存管理、進程管理、網絡協議棧和驅動模型等都依賴于Linux內核，Linux內核同時也作為硬件與軟件之間的抽象層。

3.3 產品設計與實現

從產品上說，根據市場需求可以把產品做成免費版、專業版、游戲版。它們的具體功能如下：

(1)免費版

為廣大用戶提供常用藥物檢索，用戶可以根據中草藥的各部分形態(如葉形、花形)，輸入到手機軟件中，搜索到該植物的藥用價值、參考圖片以及具體形態描述。

(2)專業版

在免費版的基礎上進一步擴充了數據庫，提供了更多的藥用植物數據，包含絕大部分中草藥門類信息，為用戶提供了更加專業全面的功能。同時提供治療病情藥物搜索的新功能。如：輸入“感冒”關鍵字，軟件就會為用戶提供治療感冒的相關中草藥的具體信息,如圖1所示。

(3)游戲版

圖1 專業版功能搜索界面

為了提高用戶對軟件的興趣，特意推出了游戲版的中草藥植物連連看、中草藥農場，可以選擇種植自己感興趣的植物，用戶需要為它澆水、施肥、曬太陽，并保護它不被蟲子吃掉。提高軟件的娛樂性，如圖2所示。

圖2 游戲版功能界面

3.4 功能模塊化設計

在軟件的功能上，本系統有三大特色功能板塊。

第一是檢索過程。首先根據藥用植物的相關特征(包括葉形、花形、根莖等關鍵特征)進行檢索，可以查出該植物的一些用藥價值，具體的生長區域、生長習性及名稱和作用；然后利用GPRS定位，根據植物的生長習性，判斷出用戶的具體位置，防止用戶在外出旅游的過程中迷失方向，讓用戶更安全地出行；最后可以輸入關鍵詞檢索，如果知道該植物的名稱，就可以直接輸入，以搜索到該植物的一些相關特征和藥用價值。第二是家庭疾病常識，為用戶提供一些基本家庭疾病的預防和治療方法，如感冒、發燒等。用戶可以在使用該軟件的過程中看到一些預防這些疾病的知識，如多喝熱水、多進行鍛煉等常識的提醒。如果用戶感冒了，可以找到一些家庭常用藥和一些簡單的中草藥配方等。

第三保健操動畫，為用戶提供一些專業的健身知識和鍛煉各個部位肌肉的動畫視頻等。該款軟件為用戶提供一些實用的健身動作，例如想鍛煉腹肌、減掉小肚子，則可以做以下動作：自行車卷腹、抱頭快速擠壓腹肌；想鍛煉肱三頭肌，則可以通過變換俯臥撐的姿勢來增強鍛煉的效果。另外還在其中增加了各種保健操，如眼保健操，頸椎保健操、腰保健操等。通過動畫和視頻的方式讓運動更加簡單。

中草藥識別軟件對于提高人們的生活質量、身體健康狀況以及人們在養生方面的知識有很大的積極作用。通過植物的特征進行搜索，可以得到該植物相對應的藥用價值。通過查看一些家庭疾病的預防和治療方法，可以讓用戶養成更好的生活習慣，并可以根據病情來確定自己的用藥情況。通過學習保健操動作，可以讓用戶注意身體各個部位正確鍛煉的方法。

本系統從實際生活出發，為用戶提供方便。雖然在數據庫方面還不算完整，但是隨著中草藥庫的不斷積累，軟件會不斷得到完善。本系統提出的這個方案可以補充中草藥信息系統市場的空白，讓人們用這款軟件時得到一些基本醫學方面的知識，同時為普及人們的基本醫學常識提供了一個不錯的渠道。

[1]KOMATINENI S,MACLEAN D.精通Android 3[M].北京∶人民郵電出版社,2011.

[2]陳士林.中草藥大典[M].北京：軍事醫學科學出版社,2006.

[3]薩師宣,王珊.數據庫原理[M].北京：高等教育出版社,2001.

[4]李剛.輕量級Java EE企業應用實戰[M].北京：電子工業出版社,2008.