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       【摘要】 
       目的探讨不同舌色颜色数据在三维空间中的分布特征。方法由临床医生选取舌色样本的数据，获得706例数字舌图的色度值，其中淡白舌25例，淡红舌445例，红舌236例。在CIELAB颜色空间以及由CIELAB空间转化的LCH颜色空间中，使用Matlab软件对各类舌色色度值的分布特征进行描述。结果3种舌色在CIELAB和LCH空间中，均呈现较为规整的分布特征，外观上大致呈立体梭形状；3种舌色在L*-a*、a*-b*、L*-C*和C*-H*平面中均呈现规则的梯形分布，说明淡白舌的明度最高，彩度最低；红舌的明度最低，彩度最高；3种舌色在L*-b*和L*-H*平面中表现为重叠在一起。结论CIELAB和LCH空间均适用于对3种舌色的分类，每种舌色分别占据一定的空间位置。由CIELAB颜色空间转化而来的LCH颜色空间，在描述舌色方面更加直观。将舌色在颜色空间中的分布位置与中医的临床观察相结合进行舌诊研究，有助于推进舌诊客观化的研究步伐。
       【关键词】  舌色 色度值 CIELAB颜色空间 LCH颜色空间 分布特征
       The 3D Distribution Characteristic Description of Three Tongue Colors
       CHEN Songhe, LIANG Rong，HUANG Qingmei, WANG Zhaoping, LUO Dazhong
       1.Chinese Medicine Department of Hebei University, Baoding 071002, China; 2 School of Preclinical Medicine, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029, China;3 National Laboratory of Color Science and Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;4 Medical Examination Center of Beijing TongRen Hospital, Beijing 100730, China
       Abstract：ObjectiveTo investigate the space distribution characteristic of different tongue colors. MethodsUsing the data collection method of the tongue color sample manual choosing, the different tongue color data of 706 cases digital picture were got, including 25 cases of the light white tongue, 445 cases of the light red tongue, 236 cases of the red tongue. In visual measurement space--the CIELAB and the LCH color space, the space distribution characteristic of different tongue color values has been described.Results(1) In the CIELAB and the LCH color space, three tongue color data appeared the fusiform 3D shape distribution; (2)Three tongue color datum appeared the regular  trapezoid distribution in the L*-a* the a*-b* plane, the L*-C* plane and the C*-H* plane, which indicated that the lightness of the light white tongue was the highest and the chroma of those was the lowest, and that the lightness of the red tongue was lowest and the chroma of those was the highest.(3) Three tongue color datum appeared overlaid in the L*-b* plane, and the L*-H* plane.Conclusion(1) The CIELAB and the LCH color space were the optimal for classifying the three tongue color approximated the light red color, in which the three tongue color differently occupied the certain spatial location. (2) The LCH color space translated by the CIELAB may be more optimal for the other tongue color description with the exception of red tongue, which were more intuitionistic for the tongue color description. (3) Matching the tongue color space distribution with the clinical observation may promote the impersonality process of tongue color diagnosis.
       Key words：Tongue color;   Color parameter;  CIELAB color space;   LCH color space;   Distribution characteristic
       某一种颜色的色度值由三个参数组成的颜色数据所决定。色度值作为定量化的颜色度量数据，在最初进行舌色分析时就已被采用，其中R*G*B*值、即RGB颜色空间应用的最为广泛［1～3］。RGB颜色空间采用物理三基色表示，其物理意义很清楚，但是R*G*B*值代表的颜色成分的变化，并不能与临床舌色的观察很好的匹配，所以不适合人的视觉特点。本文探讨了采用视觉度量空间—CIELAB(International Commission on Illumination)［4］和LCH（Lightness Chroma Hue）颜色空间对舌色的空间分布特征进行描述，获得较好的符合视觉特点的舌色描述效果，有利于舌色数据的信息传输和共享。
       1  资料和方法
       1.1 研究对象
       2004-09～2005-11期间，使用北京工业大学研制的中医舌象分析仪，在北京同仁医院体检中心采集数字舌图共706例，分别由医生和仪器判断舌色，并进行记录，其中淡白舌25例，淡红舌445例，红舌236例。使用Adobe Photoshop 7.0软件，采用人工选取舌色样本区域的数据采集方法［5］，获得所有数字舌图的L*a*b*色度值。
       1.2 颜色空间的选取和显示选取
       视觉度量空间—CIELAB颜色空间［4］以及由CIELAB空间转化的LCH空间进行各类舌色色度值的描述。由于LCH颜色空间是基于颜色的3特征色，其表达颜色更加直接，有利于与人眼判断的舌色相对应。其中L代表明度，C代表彩度，即鲜艳度，H代表色调，即不同的颜色。
       选用具有三维作图功能和颜色空间转换的数学应用软件--Matlab软件，显示不同舌色L*a*b*色度值在三维空间的分布，并将 L*a*b*色度值转换到L*C*H*色度值，然后在LCH空间中进行不同舌色明度、彩度和色调的分布特征描述。
       1.3  统计方法 
       统计分析使用SAS6.12软件，所有数据均经过正态分布和方差齐性检验，使用GLM过程进行方差分析。
       2 结果
       2.1  3种舌色在CIELAB颜色空间中的分布特征
       将不同舌色的L*a*b*色度值集合（见表1）显示在CIELAB颜色空间中，采用不同形状的点来表示不同舌色数据的空间分布，如图1所示，3种舌色在空间分布上具有较为规整的特征，外观上大致呈立体梭形状，所处位置是在CIELAB颜色空间中的红色扇面区域。当转动立体分布图时，可以从各个角度进行数据分布的观察，发现L*-a*和a*-b*平面最能够清晰地反应数据点分布特征（图2，图3）。3种舌色的分布在两个平面内呈规则的梯形分布。但是在L*-b*平面中3种舌色却是混杂在一起。
       从表1可知，不同舌色的L*值、a*值和b*值3个参数均具有明显统计学差异(P<0.01)，L*值从高到低依次为淡白舌>淡红舌>红舌；a*值和b*值从高到低均依次为红舌>淡红舌>淡白舌；这与L*-a*和a*-b*平面空间中的梯形分布相吻合。说明淡白舌的明度最高，而红色成分最低；红舌的明度最低，而红色成分最高。
       在本实验中还发现，b*值的统计学差异并不能在a*-b*平面和L*-b*平面中观察到明显的分布差异；不同舌色L*a*b*色度值的三个参数均具有明显的统计学差异，但是在L*-b*平面中则表现为重叠在一起。
       2.2  3种舌色在LCH空间中的分布特征
       将不同舌色的L*C*H*色度值显示到LCH颜色空间中（如图4），可以看到各舌色数据的分布特征，3种舌色在LCH空间分布的形状均呈梭形，而且在L*-C*和C*-H*两个平面内均呈规则的梯形分布，可以清晰的看到三者的分布差异(图5，图6。但是在L*-H*平面中三种舌色却是混杂在一起。
       
       不同舌色L*C*H*色度值的统计结果显示（见表1），不同舌色的L*值、C*值和H*值三个参数均具有明显统计学差异(P <0.01)，L*值和H*值从高到低均依次为淡白舌>淡红舌>红舌；C*值从高到低依次为红舌>淡红舌>淡白舌；这与L*-a*和a*-b*平面空间中的梯形分布相吻合。说明淡白舌的明度最高，而彩度最低；红舌的明度最低，而彩度最高。表1  3种舌色L* a* b*C*H*值的范围和比较（略）
       3 讨论
       3.1 选取CIELAB颜色空间和LCH颜色空间的意义
       为了达到颜色视觉的定量描述和度量的目的，1931年国际照明委员会（CIE）根据三原色光匹配实验，建立了CIE1931RGB和CIE1931XYZ系统。此后由于色差计算和视觉差异的一致性问题，又进行了大量的均匀化方面的研究，在1976年建立了CIE1976LAB均匀颜色空间。在这个均匀颜色度量空间中，色差描述（或称色差计算）更接近于视觉感知的差异，因而成为各个国家制定有关颜色标准的基础。
       
       CIELAB颜色空间和RGB颜色空间的区别在于：①RGB颜色空间采用红、绿、蓝磷光体的发光量来描述颜色，由于R*、G*、B*各分量与色度、饱和度、明度等并没有直接关系，所以颜色容易失真。而CIE LAB和LCH等颜色空间是过渡性的转换空间，可以保证颜色在传输的过程中的真实性。②RGB是设备相关的颜色空间，即采集或分析得到的同一R*G*B*值的舌色，在不同的显示器上会显示为不同的颜色，可造成舌色再现的颜色失真。为了达到颜色传输过程中的真实，各个颜色设备的RGB空间都必须要转换到一个独立的视觉感受颜色空间。目前，独立的视觉感受颜色空间采用的是CIEXYZ，CIELUV，CIELAB等，其中CIELAB空间又是均匀性最好的常用颜色空间。
       
       在文献报道中，也有研究者采用与RGB空间相关的HLS［6］、HIS（郭振华《舌象的颜色分析》.哈尔滨工业大学2004硕士学位论文）或HSV颜色空间［7］，尝试从舌色的色调、明度和饱和度等色度特性对舌色进行分析，试图找出更适合舌色分析的分类方式。这种方法与RGB 空间比较，能够更好地从颜色特性的角度对舌色进行描述和分析，但不足之处在于：HLS、HIS和HSV这三个空间均是通过RGB空间变换而来，即源于RGB空间，这样随着不同设备的应用，它们的数值也会随着R*G*B*值的改变而变化，所以同样无法避免上述的RGB空间颜色分析与再现的失真问题，为了解决这一问题，本研究选用了由CIELAB空间转换的LCH颜色空间，进行舌色的色调（色相）、彩度（饱和度）和明度的描述。这样可以更加客观、真实地度量舌色，也能够更准确地找到舌色定量描述和中医临床舌色判断之间的联系。
       3.2 舌色空间分布的描述对舌色分析的意义
       从实验结果中可以看到，虽然3种舌色的L*值、a*值、b*值、C*值和H*值之间具有明显的统计学差异，但是在L*-b*平面和L*-H*平面中，不同的舌色数据却重叠在一起，这说明：对于具有三维特性的颜色数据来讲，单个参数的统计学差异与该颜色在二维或三维空间分布的情况并不完全一致。即单个参数的统计分析能够说明颜色数据在单个坐标轴上的变化，但并不能真实地反映数据在二维或三维空间中的特征［8］。因此，在目前的文献报道中，采用单个参数进行颜色数据的统计分析是有缺陷的，必须进行二维或三维的描述分析方法，才能真正理解颜色数据的意义与差异。
       不同颜色空间在不同舌色的描述上有着各自的优势，如一些颜色在某个颜色空间的分布差异不明显，可能在其他的颜色空间中分布差异显著，这样，应用颜色科学的知识进行中医舌诊的研究，就需要进行摸索，逐渐完善。如CIELAB颜色空间和LCH空间均为视觉度量空间，但后者在描述颜色方面更加直观。本实验中三种舌色在两种空间中的分布均显示明显差异，说明这两种空间均适用于淡白舌、淡红舌和红舌的分类，这是由于3种舌色的基调都是以红色为主，而CIELAB颜色空间中的a就代表着红色趋势，所以此空间适用红舌类舌色分类。而在LCH空间中的C代表着彩度，即鲜艳程度，根据结果可以看到3种舌色在鲜艳程度上表现为等级分布。虽然3种舌色在色调(H)上呈现统计学意义上的差异，但是在空间分布上表现得不明显。如果红舌类中夹杂其他色调的颜色，如紫色或蓝色，那么在色调上的差异就会表现的很明显，这将是进一步研究的内容。
       对各种舌色分布空间的特征描述，可以应用CIELAB和LCH两种颜色空间的各自3个参数的范围区域来区分，根据结果可以看出，在以上两种颜色空间中，3种舌色分别有明显的范畴，由于不同舌色之间均有过渡阶段的部分，所以不免有重叠区域的出现。我们已尝试在二维或三维颜色空间中寻找不同舌色的整体分布规律，以进行不同舌色的分类［4］。
       由于人们往往对颜色数据所代表的含义不十分清楚，因此十分需要利用现代数学软件工具直观地显示舌色数据在三维空间中分布情况，使舌色数据的具体含义更加直观，能够与中医临床的实际观察互相参照。
       【参考文献】
         　　［1］Akeichi M, Satot. Visual observation of the sublingual vein for early detection of vital energy stagnation and blood stasi ［J］. The American journal of Chinese medicine, 1999, 27(1): 43.
       
       ［2］翁维良,黄世敬.中医舌诊客观化研究［J］.中国工程科学,2001,3(1):78.
       
       ［3］许家佗,张志枫,孙 炀,等. 舌象图像分析中点刺与瘀点特征的识别［J］. 上海中医药大学学报, 2004, 18 (4) : 38.
       
       ［4］李博聪,黄庆梅,陈松鹤，等. 基于CIELAB颜色空间的中医舌色分析方法［J］. 世界科学技术－中医药现代化,2007,9(3):28.
       
       ［5］陈松鹤,梁 嵘,王召平.数字舌图的舌色数据采集方法的研究［J］. 世界科学技术－中医药现代化,2007,9(2):29.
       
       ［6］张志枫,周昌乐,许家佗,等.舌色视觉计算方法在中成药疗效评估中的应用［J］.上海中医药大学学报,2005,19(3):45.
       
       ［7］张衡翔,李 斌,姚 鹏,等.中医舌象自动分类方法研究［J］.北京生物医学工程,2006,25(1):47.
       
       ［8］梁嵘,王召平,张永涛,等.关于数字舌图的群体特征研究［J］.中医药学刊,2006,24 (5):779.