全 文 ：基于内容的图像检索原理与应用于中药显微鉴定的前景展望
王建勤1,张兴运2
( 1. 福建省药材公司,福建 福州 350003; 2. 西安正大制药有限公司,陕西 西安 710043)
摘 要:在中药显微鉴定中引入应用电子计算机的 CBIR 技术。分析电子计算机在中药显微鉴定研究中应用现状及
存在的不足, 介绍 CBIR 原理及优点, 探讨 CBIR 在中药显微鉴定中的应用前景。
关键词: 图像检索; CBIR;中药显微鉴定
中图分类号: R282. 5 文献标识码: A 文章编号: 0253 2670( 2001) 02 0180 02
Principle of content-based image retrieval and prospects of
microscopic identification of TCM
WANG Jian-qin1, ZHANG Xing-yun2
( 1. Fujian P rovincial Company o f Chinese M edicinal Mat erials, Fuzhou Fujian 350003, China; 2. Xi′an Zhengda Phar-
macent ical Co . , Lt d. , Xi′an Shanx i 710043, China )
Key words : image ret rieval; CBIR; microscopic ident ificat ion o f TCM
基于内容的图像检索是 90 年代继基于文本的图像检索
后发展起来的一项电子计算机图像检索新技术[ 1～3]。随着电
子计算机应用的发展, 图像检索技术也被逐渐用于中药显微
鉴别研究。在已有的研究报道中, 按计算机图像检索理论, 主
要是应用基于文本的图像检索类[ 4～12]。然而, 在中药显微鉴
别的实际工作中, 应用基于文本的图像检索方法有较大的局
限性; 而基于内容的图像检索用于中药显微鉴别, 在我国才
刚刚起步, 在这方面的研究和报道还很少见。笔者就已报道
过的研究中存在的不足、局限性和基于内容的图像检索的技
术原理及其应用于中药显微鉴定的前景讨论如下。
1 应用基于文本的图像检索类的局限性
基于文本的图像检索, 其研究和应用主要在数据库领域
中进行, 始自 70 年代。该图像检索的基本方法是:首先用文
本对图像进行注解, 即对图像图形所具有的特征进行编码或
编制序列文件, 基本类似基于关键字的手工注解。然后用基
于文本的数据库管理系统来进行图像检索与查询。在应用于
中药显微鉴别的研究中, 就是通过建立图文数据库, 选择中
药显微组织特征建立代码库。鉴别时, 输入显微组织的特征
代码, 通过计算机检索确定中药物种及其图文信息。由于该
技术使用的是人对显微组织图像进行特征代码标注,对诸如
50余种纤维的不同形状的特征, 80 余种石细胞不同形状的
特征进行代码标注时, 人工工作量很大, 而且主观性的不精
确性容易导致检索结果的失配, 亦即计算机输出的结果不准
确, 识别率低。因此使用该方法仍要求操作者要有较高的显
微鉴别专业技术水平。
2 基于内容的图像检索原理
基于内容的图像检索,又称 CBIR( Content-Based Im age
Retrieval) ,其基本原理是利用图像图形自身的视觉内容, 如
形状、轮廓、纹理和颜色,采用计算机图像分析自动计算定量
后[13～15] , 形成图像特征的量, 然后, 计算机再针对这些量与
数据库进行自动比较识别等查询、检索。系统组成的配置框
图如图 1。
显示器
观察平台 显微镜 CCD 摄像或照像机扫描仪
图像采集卡
微机图像分析处理和识别检索系统
输 出打印机
图 1 系统硬件配置图
该系统的核心部分是图像处理检索,其主要原理流程如
图 2。
特征图像分割 特征量提取 特征比较、识别 查询、检索
图 2 系统检索流程原理图
3 CBIR应用于中药显微鉴定前景展望
每种中药在显微镜下, 其细胞、组织及内含物各有其特
征,例如鉴别贝母类时遇到的诸如淀粉粒层纹细密或稀疏、
脐点明显或隐约可见等主观判别不易统一的特征。应用
CBIR 技术,可以客观地把各种特征量化成数字化特征,然后
计算机在数据库中进行比较识别,检索出最具相似特征的中
药物种, 从而达到运用计算机实现客观和自动化的效果, 真
正实现快速、准确和有效的目的。从理论上看,对上述的贝母
淀粉粒的特征,就可以由计算机按纹理类特征进行定量量化
后识别。CBIR 用于中药显微鉴定面临的问题如下。
3. 1 建立标准品数据库: 建立计算机的标准品数据库是应
·180· 中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 2001 年第 32卷第 2期
收稿日期: 2000-06-30;修回日期: 2000-07-19作者简介:王建勤( 1964-) ,男, 1986年毕业于黑龙江商学院中药制药专业,学士学位,副主任中药师,执业药师。现从事药品质量检验工作,已发表论文 10余篇。T el : ( 0591) 7854625 E-mail : ddz1028 @ pub5. fz . f j. cn
用 CBIR技术的前提。
我国现版药典收载中药品种约 500 余种, 部频标准近
100 种, 二版标准收载物种近千种, 加上各地地方药材标准
收载的中药物种、常见混伪品的物种约 1 500 种。应用 CBIR
时, 以上至少 2 500 种的中药材物种必须作为标准对照品,
将他们的显微特征量化后建立标准品数据库。而每一物种以
平均具有 10 种特征组织计算,至少 25 000 种的组织特征需
进行定量量化后存贮于标准品数据库。此外, 由于作为数据
库中标准品特征数据要遵循统计学原理和要求, 因此,作为
鉴别特征使用的细胞或组织, 两两之间具有显著性差异的特
征数据,应经过统计数学上的方差检验, 所以要求选定的标
准品样本又要有足够的数量。由此可见, 建立标准品数据库
的工作量十分巨大,亦是一项庞大的系统工程,实践中必然
还有大量的困难需要克服。
3. 2 相关计算机软件的开发:我国中药显微鉴定应用 CBIR
技术, 尚处于初始起步探索阶段[16～19] , 有关的研究报道十分
少见, 更未涉及系统软件的开发应用。而系统软件恰恰又是
应用电子计算机的关键所在。如果现在重新开发建立一套适
用于中药显微鉴定的 CBIR 软件, 又需要投入大量的人力、
物力和时间, 而直接应用现已面世的许多 CBIR 系统, 不失
为一条捷径。可喜的是, 从理论上看,国外一些医疗科研、大
学、公司机构开发的应用于生物研究、医学诊断的 CBIR 系
统[ 20] , 可能会较接近中药显微组织鉴别的应用, 如果经过二
次开发, 应能更适于中药显微组织鉴别。目前国外的部分此
类系统也可在 Internet上下载后, 装入计算机硬盘使用。
总之, CBIR 在中药显微鉴定的研究还处于起步阶段, 在
应用上几乎还是一片空白。将二者相结合, 能更有效地实现
中药显微鉴别的自动化和智能化, 更有利于普及显微鉴定这
一技术。相信随着图像技术和数据库的发展, CBIR 的中药显
微鉴别的研究将得到进一步发展和全面的应用。
致谢: 福州大学计算机网络中心副主任陈传峰
审阅指导。
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中药蛇床子的研究进展
姜 涛,李慧梁
(第二军医大学药学院,上海 200433)
摘 要: 概述近年来有关蛇床子的化学成分、药理作用和临床应用的研究进展。
关键词: 蛇床子;化学成分; 药理作用;临床应用
中图分类号: R282. 71 文献标识码: A 文章编号: 0253 2670( 2001) 02 0181 03
·181·中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 2001 年第 32卷第 2期
收稿日期: 2000-04-18;修回日期: 2000-06-02作者简介:姜 涛 男, 22岁, 1997年就读于第二军医大学药学院,大学本科。主要从事中药有效成分的分离和提取,目前参与国家自然科学基金资助项目的研究。T el: ( 021) 25071730 E-mail : Jtgyh@ 263. net