背光模组在中医望诊标准环境设计中的应用_宫爱民.pdf

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1、 3219 中华中医药杂志(原中国医药学报)2013年 11 月第28卷第11期 CJTCMP,November 2013,Vol.28,No.113 刘仁慧,郑君芳,袁颖,等.淫羊藿女贞子配伍调节哮喘大鼠NO/ET及HPA轴作用的研究.中国中药杂志,2010,35(12):1590-1593 LIU Ren-hui,ZHENG Jun-fang,YUAN Ying,et al.Adjustment effects of herba Epimedi,Fructus Ligustrilucidi on NO/ET,HPA Axis in Asthmatic Rats.China Journal

2、of Chinese Matiria Medica,2010,35(12):1590-15934 杨清儒,杨璐舟.糖皮质激素的副作用及并发症对策.中国现代医生,2008,46(3):31 YANG Qing-ru,YANG Lu-zhou.Countermeasures of side effects and complications of corticosteroid.China Modern Doctor,2008,46(3):315 周燕斌,容中生.支气管哮喘缓解期外周血白细胞糖皮质激素受体的变化.中华结核和呼吸杂志,1997,20(1):51 ZHOU Yan-bin,RONG Zh

3、ong-sheng.Changes of glucocorticoid receptor of leukocytes in peripheral blood on asthma remission.Chinese Journal of Tuberculosis and Respiratory Diseases,1997,20(1):516 王力宁,罗梅芳,黄小琪,等.六味地黄丸(颗粒)对哮喘小鼠糖皮质激素受体mRNA作用的研究.中华中医药杂志,2010,25(9):1393-1396 WANG Li-ning,LUO Mei-fang,HUANG Xiao-qi,et al.Effect of

4、 Liuwei Dihuang Pills(Granule)on expression of glucocorticoid receptor mRNA of asthmatic mice.China Journal of Traditional Chinese Medicine and Pharmacy,2010,25(9):1393-13967 Prasolova N I,Gershtein E S,Smirnova K D,et al.Glucocorticoid receptors in peripheral blood lymphocytes of patients with bron

5、chial asthma.Klin Med Mosk,1990,68(10):28-308 李勇.糖皮质激素受体与虚证的关系及中药的调节.中西医结合学报,2004,2(3):172-174 LI Yong.Relationship between glucocorticoid receptor and deficiency,and regulation of Chinese matiria medica.Journal of Chinese Integrative Medicine,2004,2(3):172-1749 凌昌全,李勇.糖皮质激素受体虚证相关蛋白之一？.上海中医药杂志,2003,

6、37(5):8-10 LING Chang-quan,LI Yong.Glucocorticoid receptor,one of deficiency related protein?Shanghai Journal of Traditional Chinese Medicine,2003,37(5):8-10（收稿日期：2012年5月15日）论著背光模组在中医望诊标准环境设计中的应用宫爱民1，王忆勤2，钱鹏2，燕海霞2，许朝霞2（1海南医学院，海口 571101；2上海中医药大学，上海 203201）摘要：文章是在中医理论指导下，将背光模组技术应用于中医望检测标准光源环境设计中，基于中医望

7、诊标准环境设计要求，为对背光模组组件及结构进行优化，最终目的是构建用于模拟人眼功能的、符合中医望诊要求的标准光源环境，本研究可为中医其他望诊仪器如，痤疮、色斑、肤质及掌纹等标准环境设计提供研究思路及技术支持。同时也为背光模组技术在医学中的更广泛应用打下良好基础。关键词：背光模组；中医；望诊基金资助：上海市科委择优委托项目（No.09DZ1907902），上海市教委第三期重点学科经费资助项目 （No.J50304），国家自然科学基金项目（No.81173199），国家中医药管理局中医诊疗设备提升、改造、开发项目（No.ZYZLSB-2012022），上海市中医药国际标准培育项目（No.ZYSNX

8、D-CC-BZH），海南省自然基金资助项目（No.811205，No.811207）Application of backlight module in the traditional Chinese medicine standard of environmental designGONG Ai-min1,WANG Yi-qin2,QIAN Peng2,YAN Hai-xia2,XU Zhao-xia2(1Hainan Medical University,Haikou 571101,China;2Shanghai University of Traditional Chinese Medi

9、cine,Shanghai 203201,China )通讯作者：王忆勤，上海市浦东新区蔡伦路1200号63号上海中医药大学基础医学院，邮编：203201，电话：021-51322286E-mail： 3220 中华中医药杂志(原中国医药学报)2013年 11 月第28卷第11期 CJTCMP,November 2013,Vol.28,No.11传统中医望诊主要是通过医生目测观察、经验辨析，其诊断结果既受医生的知识水平、思维能力和诊断技能的限制，又受光线、温度等外部客观条件的影响，缺乏恒定的客观评价标准。因而医生对望诊的判断结果往往不能一致，也为望诊的科研、教学及远程诊断带来困难。建立一套客观

10、标准的采集环境，不仅可以缩小系统误差得到准确而稳定的望诊图像，为后续图像分析提供准确的数据基础，而且有利于建立起中医望诊的标准图像数据库1。目前中医诊疗设备光源环境大多采用点光源或条形光源，其显色性及均匀性均较差。而背光模组是液晶显示器面板的关键零组件之一，最大特点就是可提供高显色性、高均匀性的光照条件，背光模组技术的应用，可为望诊标准化、客观化研究带来新的契机。本研究在中医理论指导下，基于中医望诊标准环境设计要求，为对背光模组组件及结构进行优化，最终目的是构建用于模拟人眼功能的、符合中医舌面望诊要求的标准光源环境，现将部分研究报告如下。中医望诊的标准环境的选择和测量 关于望诊采集环境的选择，

11、丁成华等2认为理想的望诊环境是在自然光线下观察，时间以上午为宜，而具体的光照环境参数未见报道。我们通过咨询中医专家及实地测量晴天上午室内不同地点自然光源色温、照度等光学参数，认为晴天上午10点左右室内、光照充足自然光线下，距窗口2-3m处光线最佳，光线充足柔和，肉眼观察人脸及舌象效果较好，是理想的中医望诊环境，照度平均值为（2 655.0689.1）Lx，色温平均值为（5 127.9564.2）K3。该测量结果可作为标准光源环境设计的参考数值。中医望诊标准环境设计中的背光模组设计 背光模组组件主要包括入射光源、导光板、反射片、扩散片、增光片、偏光反射片等六大结构。本研究经过合理选材及结构设计，

12、将反射片分为背光反射片及光源反射罩两种结构，以光源反射罩结构代替增光片、偏光反射片结构，故本研究背光组件主要包括4部分（5个结构）。1.入射光源1.1 入射光源选择 背光模组所选入射光源应尽量接近或达到以下要求：色温（5 000300）K；显色指数大于85；照度符合肉眼观察及拍摄装置要求2 000-4 000Lx；体积较小，适合于搭配导光板使用，便于进行空间结构设计。除此以外，结合安全和望诊拍摄方面的要求，还应注意安全性、频闪及发热量等因素。目前符合中医望诊标准要求的光源有OSRAM荧光灯及高显色性LED两种光源，本研究对两种光源物理光学特性进行实测及对比分析，结果见表1。比较结果显示：两种光

13、源色温、显色性等主要指标基本达到要求，而高显色性LED光源性能综合比较远远高于OSRAM荧光灯。1.2 LED入射光源光路设计本研究以LED做入射光源、侧光照明式的微结构设计方法。通过反射膜漫反射膜等高折射率材料对光的散射作用，破坏全反射效应造成的内部传播，使入射光产生散射特性。见图1。通过本研究的光路结构设计，最终可以得到亮度均匀、光能利用率较高的光路结构。通过合理的光路设计后，光线集中在同一空间内，沿特定方向传导，故照度大大提高，可减少10左右照度损耗（见表2），从而有效提高光能利用率。1.3 LED入射光源均匀性设计本研究将LED入射光源设置为面发光体，建立一个空间背光模组结Abstra

14、ct:This article is under the guidance of TCM theory,the backlight module technology applications are at the Chinese observation detection standard light source environment design,environmental design requirements based on traditional Chinese medicine by inspection standards,optimized backlight modul

15、e assembly and structure,the ultimate purpose of the building is used to simulate the human eye,in line with the requirements of Chinese medicine by inspection standards light in the environment,the research for traditional Chinese medicine by inspection for objective research by inspection instrume

16、nts,such as acne,pigmentation,skin and palm prints standard environment was designed to provide research ideas and technical support,also laid a good foundation for the backlight module technology more widely used in medicine.Key words:Backlight module technology;Traditional Chinese medicine;Inspect

17、ionFund assistance:Shanghai Municipal Science and Technology Commission Project(No.09DZ1907902),Third Key Subjects of Shanghai Education Commission Funded Project(No.J50304),National Natural Science Foundation of China(No.81173199),State Administration of TCM Treatment Equipment Upgrading,Transforma

18、tion,Development Project (No.ZYZLSB-2012022),Shanghai Traditional Chinese Medicine International Standard Cultivation Project(No.ZYSNXD-CC-BZH),Hainan Province Natural Science Fund(No.811205,No.811207)3221 中华中医药杂志(原中国医药学报)2013年 11 月第28卷第11期 CJTCMP,November 2013,Vol.28,No.11表1OSRAM荧光灯与高显色性LED主要性能对比指标

19、高显色性LEDOSRAM荧光灯显色指数905902实测色温（k）5 0005005 400100光效（Im/W）660亮度强度（mcd）5 100900色彩还原性（%）11470-80照度控制易实现LED功率控制，根据需求，使用不同数量的LED受单个光源功率的限制，照度难以控制工作电压3-5V的低压电源，安全，供电模块设计简单220V标准电源，增加安全隐患。存在频闪，响应时间较长环保无射线产生，无有毒物质，绿色环保不环保（含汞）抗震性强（半导体光源）弱（玻璃灯管）使用寿命寿命长，背光寿命10万h 一般寿命3万h左右 设计模组特性 LED背光源是由众多栅格状的半导体组成，每个“格子”中都拥有一个

20、LED半导体，实现平面化的光源，平面状结构让LED拥有稳固的内部结构。拥有优异的亮度均匀性对导光板要求较高；需要复杂的辅助背光组件；光能量利用效率低；为了实现更高的亮度和对比度，必须增加光源数量，导致整体功耗增加表2暗室内LED不同组合的照度、色温对比组合方式电流（MA）照度（Lx）色温（K）反光膜、导光板、LED组合60278.15 204LED裸灯60210.35 290导光板、LED组合60183.15 243图1导光板散射示意图入射光构，实际工作范围为300mm980mm200mm，材料为PMMA，折射率n=1.49，导光板各面的光学性质定义为透射率为95%平滑光学面，反射片的反射率设

21、为98%，朗伯散射型。测试方法：用柯尼卡标准白板，拍摄照片，用专业测试软件自动分析。参考SJ/T11281-563（液晶显示器均匀性测试方法）。数据结果显示：均匀性差值10，达到预期设计的光源环境均匀性要求。2.导光板2.1 材料选择选择高显色性LED作为试验光源，对目前市场常用的几类导光板，包括丝印导光板、激光划线导光板、激光打点导光板、纳米导光板等物理参数进行对比分析。结果显示（表3-表4）：不同厚度导光板对色温影响在300K范围内，属于正常误差范围；厚度与照度成正比。同样数量LED情况下，10mm厚度纳米导光板照度为3 188Lx，光利用率最高，可最大程度利用光能，为中医光源环境设计最佳

22、选择。表4不同厚度导光板测试导光板厚度EV（Lx）XYxyzuvT（K）误差2mm1 5570.34670.3815141.4155.7110.00.20140.49875 0470.1375mm2 3480.35030.3872212.4234.8159.20.20170.50174 9500.1498mm2 1260.35240.3882193.0212.6142.10.20270.50244 8870.14610mm3 1880.35580.3877292.6318.8210.90.20510.50274 7790.131表3几类导光板比较结果物理参数丝印激光划线 激光打点纳米加工原材料

23、亚克力板 亚克力板 亚克力板亚克力板对色温影响200200200200对显色指数影响2222是否符合相容性标准符合符合符合符合均匀性特性较好较好较好很好2.2 不同形状导光板均匀性及性能在暗箱的拍摄口处分别放置校正曝光用的美能达标准灰板，并拍摄照片。用图像处理软件Adobe Photoshop获得照片上1cm1cm各网格交叉点的灰度值，绘制分布图，以测量人脸开口处的照度均匀度。测量结果：弧形导光板均匀性效果明显优于直板，主要与直板封闭性差，外界有色光影响及导光板接口处无光反射有关。目前背光源均为直板平面结构，而本仪器是立体空间结构，采用弧形结构具有多种优点见表5，故而将导光板设计弧形结构搭配入

24、射光源使用较 3222 中华中医药杂志(原中国医药学报)2013年 11 月第28卷第11期 CJTCMP,November 2013,Vol.28,No.11表5两种形状导光板主要性能对比主要性能弧形结构平板结构导光板加工 一块导光板开模弯曲即可三块平面导光板拼接箱体尺寸较小较大箱体结构稳固不稳固导光板表面均匀性均匀性好均匀性好拍摄人脸 均匀性弧形导光板设计，与人脸型一致，可使人脸各区域所受的光强相等不利于图像拍摄，人脸各区域均匀性较差视觉效果导光板为一整块，视觉效果好视觉效果差消毒擦拭容易消毒擦拭不利于擦拭消毒光效光能利用率高接口处易漏光，损失光能为理想。3.反射膜及漫反射膜反射膜选择是在

25、符合导光板选择标准基础上，选用光反射性好，可以最大程度提高光能利用率及均匀性。本研究测试显示：镜面反射膜反射率大于95%，理论上属于全反射膜，照度值远远高于其他反射膜，光利用率最高，是本背光设计中的首选材料。漫反射膜也称扩散膜，主要包括应用于交通指示的漫反射膜及应用于广告标牌漫反射膜两大类。本研究采用纳米导光板，采用内部扩散方式，导光性能好，均匀性极高，故只在导光板底面放置漫反射膜，而省去上扩散片及棱镜片，使导光板作为最外层，便于擦拭消毒，美观，效果与搭配上扩散片及棱镜片相同，并可节省加工工艺及成本。背光模组构成的望诊环境测试结果组合后背光模组参数测量结果：照度3 001Lx，色温5 209K

26、，显色指数92.7，标准白板均匀性差值 10；测量数据总体评价好，接近最佳自然光照环境，见表6，图2-图3。的灰度值4，绘制分布图，以测量人脸开口处的照度均匀度。样机24色卡及OECF一致性较好（见图4-图5），曲线分布接近，证实设计的标准光源环境稳定，相机拍摄参数设置合理、拍摄效果佳。合理的标准采集环境设计，可有效提高软件自动识别分析颜色及光 图4样机25色卡颜色分布图图5样机OECF曲线图图2显色指数及光谱分布表6样机及及晴天上午室内自然光线色温、照度照度（Lx）色温（K）uv样机3 0015 2090.050自然光3 0594 9720.060注：R13、R14为皮肤颜色，显色性分别为9

27、5、94。图3样机拍摄口均匀性96%-100%92%-96%88%-92%84%-88%80%-84%76%-80%72%-76%68%-72%64%-68%60%-64%56%-60%在两个暗箱的面色采集口处分别放置校正曝光用的柯达标准灰板，并拍摄照片。用图像处理软件Adobe Photoshop获得照片上1cm1cm各网格交叉点 3223 中华中医药杂志(原中国医药学报)2013年 11 月第28卷第11期 CJTCMP,November 2013,Vol.28,No.11 GONG Ai-min,YAN Hai-xia,XU Zhao-xia.Apply traditional Chin

28、ese medical tongue and facial test system in quantitative analysis of facial change of Shanghai healthy people in four seasons.World Technology-Traditional Chinese Medical Modernization,2012,14(2):1418-14212 丁成华,齐南,王莉,等.中医藏象理论在色诊中的应用.中国中医基础医学杂志,2006,1(4):241-243 DING Cheng-hua,QI Nan,WANG Li,et al.A

29、pplication of theory of viscera in traditional Chinese medical color diagnosis.Chinese Journal of Basic Medicine in Traditional Chinese Medicine,2006,1(4):241-2433 宫爱民,邸丹,王忆勤,等.中医望诊标准环境的选择与测量.时珍国医国药,2012,23(8):2029-2030 GONG Ai-min,DI Dan,WANG Yi-qin,et al.Selection and measurement of traditional Ch

30、inese medical inspection diagnosis standard environment.Lishizhen Medicine and Material Medical Research,2012,23(8):2029-20304 宫爱民,邸丹,钱鹏,等.中医望诊检测系统拍摄装置评价方法研究.中国美容医学,2011,20(Z2):6-7 GONG Ai-min,DI Dan,QIAN Peng,et al.Research of traditional Chinese medical inspection diagnosis test system photographi

31、ng device evaluation method.Chinese Journal of Aesthetic Medicine,2011,20(Z2):6-75 王忆勤,宫爱民,邸丹,等.中医面色及舌象检测装置.中国,CN201481395U.2010-05-26 WANG Yi-qin,GONG Ai-min,DI Dan,et al.Traditional Chinese medical facial and tongue test equipment.China,CN201481395U.2010-05-266 王忆勤,宫爱民,邸丹,等.中医望诊检测装置.中国,CN2014 8139

32、6U.2010-05-26 WANG Yi-qin,GONG Ai-min,DI Dan,et al.Traditional Chinese medical inspection diagnosis test equipment.China,CN201481396U.2010-05-267 燕海霞,王忆勤,宫爱民,等.264名健康大学生寸口脉寸、关、尺三部最佳取脉压力之间的关系探讨.中华中医药杂志,2010,25(9):1371-1374 YAN Hai-xia,WANG Yi-qin,GONG Ai-min,et al.Relationship of optimal pulse-taking

33、 pressure among cun,guan,chi pulse of 264 healthy undergraduates.China Journal of TCM and Pharmacy,2010,25(9):1371-1374（收稿日期：2012年10月17日）泽的准确性。讨论人的视觉是人类认识和改造世界最重要的信息来源。它是由屈光介质和视觉感受器及神经系统组成光信号传播、光电转换和信号处理，最后皮层的视觉中枢，结合人们的生活经验进行感知的完整过程,其中最基本的要素是需要有光源的参与。如光源选择得当，可有效减少颜色失真。大多数场合下，我们只能通过人造光源来观察色彩。但是和自然光源相

34、比,人造光源在照度、频谱、波长和色温方面都有明显的差别。目前尚无用于中医望诊环境评估的客观化的环境要求，为探讨哪种人造光源更适合中医望诊，需要对中医望诊的最佳环境进行检测。本研究将主观评价与客观测量结合，可为人造光源选择、评价提供客观标准。本研究舌面一体检测系统背光模组设计有两个最关键部分：一是将点光源转化成均匀的面光源，同时保证必要的色彩还原性及光能利用率；二是本研究拟建立一个基于面光源为背景光的空间光源环境5-6，如何设计导光板形状、布光方式及空间结构，使本课题背光模组设计更为复杂和重要。本课题首先了解背光技术概况及应用进展，建立符合中医望诊要求的实验设计方案。在背光附件选择上，应用逐级筛选，多项式拟合方式，在不同尺寸、不同形状、不同厚薄背光模组的导光板表面上最大限度保真加以合理设计分布，并将背光模组设计与机器视觉技术，计算机图像处理等技术有效结合，最终得到亮度均匀柔和，色彩还原性好、光能利用率较高及轻薄化的中医望诊标准环境。本研究可为中医其他望诊仪器7，如痤疮、色斑、肤质及掌纹等标准环境设计提供研究思路及技术支持。同时也为背光模组技术在医学中的更广泛应用打下良好基础。参考文献1 宫爱民,燕海霞,许朝霞.应用中医舌面一体检测系统对上海地区健康人群四季面色变化定量分析.世界科技-中医药现代化,2012,14(2):1418-1421