基于圖像處理的皮膚病特征分析方法

高帆杰陜西省榆林市綏德中學(xué)

基于圖像處理的皮膚病特征分析方法

高帆杰
陜西省榆林市綏德中學(xué)

皮膚病一直是圍繞在我們生活周?chē)模顬橹毡榈募膊　６曳N類(lèi)繁多，致病因素也有許多。不過(guò)其中的過(guò)敏性皮膚炎和感染病，這兩種致病因素是普遍生活中最常見(jiàn)的。文章通過(guò)運(yùn)用圖像處理皮膚病的特征，給予對(duì)皮膚病的分布情況、形態(tài)、色澤及排列特征分析和處理。分析推斷出是什么致病因素，從而對(duì)皮膚病得出定性的說(shuō)明與認(rèn)識(shí)。

圖像處理；皮膚病

研究背景：

圖像處理?yè)Q句話說(shuō)還可以叫做映像處理，這種技術(shù)就是把圖像放在計(jì)算機(jī)上分析和處理，然后得到自己想要的結(jié)果。主要是用攝像機(jī)、照相機(jī)或者掃描儀等拍要分析的物體，最后交給計(jì)算機(jī)分析就好了。

皮膚病是我們生活當(dāng)中最為之常見(jiàn)的一種疾病。我們身體上最大的器官就要數(shù)皮膚了，因此在我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中皮膚病的種類(lèi)也是相當(dāng)多的。不但種類(lèi)多而且引發(fā)病的原因也是很多的，比如生物性、機(jī)械性、免疫性等等，我也就不再一一列舉了。因此現(xiàn)在的人們要不去重視皮膚病也是不行的了。

從古至今，皮膚病的診斷方法一直都是通過(guò)醫(yī)師的觀察分析，以及多年的臨床經(jīng)驗(yàn)所得出的結(jié)論。但由于時(shí)代的變化迅速發(fā)展，人類(lèi)所得的皮膚病有許多都會(huì)發(fā)生改變，可能受到感染的病毒是同一種，但是由于每個(gè)人的基因不同，所以表現(xiàn)的狀況也就不同，再加之醫(yī)師不一定對(duì)全部的病因都正確無(wú)誤的了解到，以至于可能出現(xiàn)病情分析不準(zhǔn)確，誤診等現(xiàn)象發(fā)生。時(shí)代在不斷進(jìn)步發(fā)展，層出不窮的各種新式疾病也困擾著廣大的醫(yī)療工作者，從2003年的非典，到2009年的H1N1，到最近令人擔(dān)憂的H7N9，當(dāng)然在皮膚病的領(lǐng)域也是如此。新的病毒更新迭代給我們醫(yī)療診斷帶來(lái)了很大的困難，但是本文筆者從圖像處理的角度，借用現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理來(lái)幫助醫(yī)師診斷病情。利用圖像處理技術(shù)，用計(jì)算機(jī)分析病人皮膚患處的圖片，通過(guò)核對(duì)在計(jì)算機(jī)里已有的數(shù)據(jù)，分析處理得出此皮膚病是由于什么病因所致的。從皮膚病的分類(lèi)多樣化，表現(xiàn)出來(lái)的皮損種數(shù)、數(shù)次、形態(tài)大小、顏色及水泡內(nèi)容物的不同，以及是由病毒、細(xì)菌、真菌還是其他遺傳性的皮膚病等引發(fā)。

1.皮膚病的病因及類(lèi)型

1.1 人體皮膚組織結(jié)構(gòu)

對(duì)于皮膚，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在人肌肉外面包裹的組織，它可以保護(hù)人體內(nèi)部不受外來(lái)物的侵害。皮膚也有兩種像像屏障一般的保護(hù)作用：

（1）皮膚是人體的一道門(mén)，防止了體內(nèi)水分、無(wú)機(jī)鹽、蛋白質(zhì)等其他對(duì)人體有益的物質(zhì)丟失。

（2）皮膚也是人體免疫防衛(wèi)功能中的一個(gè)重要組成部分。皮膚作為非特異性免疫過(guò)程中的第一道防線，阻止了外界空氣當(dāng)中一些有害物質(zhì)以及人體不需要的物質(zhì)的侵入。

1.2 皮膚病的常見(jiàn)病因

皮膚病的種類(lèi)可以說(shuō)是多種多樣的，而且多數(shù)的皮膚病還會(huì)是因內(nèi)臟發(fā)生的疾病，但在皮膚表面也體現(xiàn)了出來(lái)。皮膚病中致病因素有許多，不過(guò)其中的過(guò)敏性皮膚炎和感染病，這兩種致病因素是普遍生活中最常見(jiàn)的。但也有其他的一些因素存在，把這些因素具體的歸納以下幾類(lèi)：

（1）生物因素：在日常生活當(dāng)中有昆蟲(chóng)、植物、寄生蟲(chóng)或微生物與人接觸或被叮咬都有可能得皮膚病。比如夏天到來(lái)的時(shí)候，蚊子對(duì)人的叮咬之后會(huì)瘙癢。

（2）理化因素：在平日里過(guò)度摩擦或者在皮膚的某一部分溫度變上太快等因素都是有可能讓皮膚病發(fā)生的。

1.3 皮膚病常見(jiàn)的類(lèi)型

（1）病毒性皮膚病：日常生活中有帶狀皰疹、單純皰疹、水痘、手足口病和風(fēng)疹等。

圖1 .1手足口病癥狀

圖1 .2麻風(fēng)病癥狀

（2）細(xì)菌性皮膚病：日常生活中有毛囊炎、丹毒、膿皰病、癤、麻風(fēng)以及蜂窩織炎等。

（3）真菌性皮膚病：日常生活中有手足癬、馬拉色菌毛囊炎、頭癬體股癬和花斑糠疹等。

（4）動(dòng)物引起的皮膚病：常見(jiàn)的有蟲(chóng)蟄傷或咬傷、螨皮炎、虱病。

（5）性傳播疾病如：如梅毒、淋病及尖銳濕疣。

（6）過(guò)敏性與自身免疫性皮膚病如：濕疹、蕁麻疹。

（7）物理性皮膚病如：日常生活中有痱子、手足皸裂、夏季皮炎、壓瘡、日光性皮膚病、雞眼和凍瘡等。（8）遺傳性皮膚病如∶毛周角化病等。

2.數(shù)字圖像處理技術(shù)

如果要說(shuō)圖像處理技術(shù)的話，簡(jiǎn)單一點(diǎn)就是用計(jì)算機(jī)處理和分析圖片，然后得出結(jié)果的技術(shù)。有些時(shí)候圖像處理還會(huì)被稱(chēng)為影像處理。人們對(duì)世界的感知和對(duì)世界的認(rèn)知有時(shí)都會(huì)源于圖像，因此圖像作為視覺(jué)基礎(chǔ)，是人們得到信息、表達(dá)信息和傳遞信息的一種重要方式和方法。

2.1 圖像處理數(shù)字化

圖像處理數(shù)字化有時(shí)也是會(huì)被稱(chēng)為數(shù)字圖象處理，其實(shí)它與圖像處理是類(lèi)似的。把一些生活當(dāng)中的圖片或者圖畫(huà)通過(guò)處理然后變成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別和處理的數(shù)字形式。圖像在計(jì)算機(jī)內(nèi)部也是有稱(chēng)呼的，一個(gè)圖像就表示為一個(gè)數(shù)字矩陣，而且在矩陣中每一個(gè)元素也是都有自己的稱(chēng)呼的，稱(chēng)之為像素。

數(shù)字圖像處理可能是在1950年左右才出現(xiàn)的，那個(gè)時(shí)候計(jì)算機(jī)其實(shí)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)不錯(cuò)的水平上了，因此從那個(gè)時(shí)候起慢慢的就開(kāi)始用計(jì)算機(jī)來(lái)處理圖片信息了。一直到了1964年在美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室成功的第一次用了圖像處理技術(shù)。

2.2 使用圖像處理技術(shù)來(lái)分析皮膚病的方法

早在1951年9月9日，中華醫(yī)學(xué)會(huì)北京分會(huì)皮膚花柳科學(xué)會(huì)正式成立了，也是中國(guó)成立的最早的醫(yī)學(xué)研究會(huì)所，當(dāng)時(shí)會(huì)員只有12人。一直到1954年5月15日，中央皮膚性病研究所在北京成立了，當(dāng)時(shí)還是郭沫若題名的呢！現(xiàn)在被叫做中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院皮膚病醫(yī)院。因此不管是以前12人的研究會(huì)所還是到現(xiàn)如今大大小小數(shù)不勝數(shù)的皮膚病院，都是我們辛勞的醫(yī)師們?cè)跒槲覀冊(cè)\斷與檢查。但由于病因病情不是都相同的，以至于會(huì)使醫(yī)師對(duì)病情分析不準(zhǔn)確。因此使用圖像處理技術(shù)可以大幅度的減少這種事情發(fā)生，輔助醫(yī)師更好，更快的得出病因來(lái)。然而在獲取皮膚圖像時(shí)也是會(huì)存在一些實(shí)質(zhì)性的問(wèn)題。在拍攝皮膚患處時(shí)會(huì)涉及到皮膚的光學(xué)屬性，比如對(duì)光的折射，反射式吸收等。由于皮膚有很多層的結(jié)構(gòu)，因此這些不同的結(jié)構(gòu)就確定了光學(xué)屬性，皮膚的表皮、真皮和皮下組織也就是皮膚的主要組成部分。

皮膚的光學(xué)屬性：

有時(shí)候皮膚表面也會(huì)存在油脂，對(duì)光的折射呀或者反射呀都會(huì)有一點(diǎn)點(diǎn)的影響，不過(guò)影響不大，是不會(huì)有所干擾的。使用儀器獲得皮膚病圖像時(shí)對(duì)人體皮膚反射特征的研究意義也是重大的。皮膚的反射一般包括兩種：表面反射和下表面反射。因此在拍攝皮膚病患處時(shí)也需考慮到這些因素。

2.3 在電腦上合成皮膚病圖像時(shí)所用到的顏色傳輸技術(shù)

皮膚患處的顏色在現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中與在電腦中呈現(xiàn)出的畫(huà)面是要相一致的。我們現(xiàn)在的技術(shù)調(diào)配出來(lái)的顏色畢竟是不全面的，根本沒(méi)有我們?nèi)松眢w當(dāng)中皮膚所體現(xiàn)出來(lái)的顏色多。然而我們不可能去改變?nèi)似つw的顏色吧，所以為了減少不必要的誤差，我們應(yīng)該多加了解一些皮膚顏色，這樣可以更加好的服務(wù)于醫(yī)師。

基于以上的方式得出皮膚病患處圖像再輸入電腦中，讓電腦分析處理，找出此皮膚病是屬于哪種類(lèi)型的皮膚病，是屬于哪種致病因素所導(dǎo)致的。打印中皮膚病的特征分析單后交給醫(yī)師。這樣醫(yī)師再加上多年的臨床經(jīng)驗(yàn)一定會(huì)準(zhǔn)確無(wú)誤的給予治療方案，使患者可以更加的早日康復(fù)起來(lái)。

3.總結(jié)與展望

現(xiàn)如今許許多多的計(jì)算機(jī)技術(shù)都運(yùn)用到了生活當(dāng)中，當(dāng)然在醫(yī)療方面也是有許多的。本文是為了用圖像處理技術(shù)對(duì)皮膚病分析而寫(xiě)的。在計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算程序以及對(duì)信息的準(zhǔn)確分析和處理，就可以大幅度的減少在診斷過(guò)程中的誤診等不良情況發(fā)生。也減輕了醫(yī)師在診斷皮膚病時(shí)的負(fù)擔(dān)，給予了醫(yī)師較大的幫助。

不過(guò)任何的東西都是有倆面性的，此設(shè)計(jì)也是有一些不足之處和一些可以改進(jìn)的地方。比如在圖片的提取時(shí)沒(méi)有把患處清楚的呈現(xiàn)出來(lái)時(shí)，就會(huì)有計(jì)算機(jī)分析出錯(cuò)或分析不出病因等現(xiàn)象發(fā)生。再比如，患處表面積過(guò)大無(wú)法把完整部位都分析出來(lái)，這也會(huì)給醫(yī)師在診斷過(guò)程中提高一定難度的。因此，不管是在哪一方面，未來(lái)我們還是要多加努力，在圖像處理技術(shù)方面再有更深層次的進(jìn)步。加強(qiáng)處理與分析的精準(zhǔn)度也是我們?cè)趦?yōu)化和改進(jìn)的方向。

[1]鄭輝.運(yùn)動(dòng)模糊圖像復(fù)原技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].長(zhǎng)沙∶國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2007

[2]丁曉青，數(shù)字圖像處理講義[M].清華大學(xué)，2000.

[3]劉益民.圖像運(yùn)動(dòng)模糊機(jī)理與恢復(fù)技術(shù)方法的研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2008.

[4]岡薩雷斯等.數(shù)字圖像處理（第二版）[M].電子工業(yè)出版社，2003.