1. 前言:当传统“望诊”遇见深度学习
在传统中医中,“望闻问切”是诊断的第一步。其中,“望”诊(观察面色、手掌色泽等)蕴含了丰富的生理信息。随着 AI 技术的发展,利用Computer Vision (CV)对人体特征进行数字化建模,实现亚健康状态的辅助提醒已成为可能。
本文将带你从技术视角拆解:如何构建一个 AI 面相/手相健康扫描仪,涵盖关键点检测、特征提取及健康映射模型。
2. 产品示意图
3. 技术架构概览
整个系统主要分为四个核心模块:图像采集、预处理、特征分析与逻辑推理。
前端/移动端:使用 Flutter 或 Uni-app 进行跨平台开发,调用摄像头拍摄高清图像。
后端服务:基于 Python FastAPI 搭建,负责逻辑中转与模型推理。
AI 核心层:
人脸特征检测:MediaPipe Face Mesh (468个关键点)。
手掌特征检测:MediaPipe Hands (21个关节点)。
色泽/纹理分析:OpenCV 颜色空间转换(RGB to LAB/HSV)。
3. 核心技术实现
3.1 人脸/手掌关键点提取
要分析健康,首先要精准定位。我们使用 MediaPipe 提供的预训练模型,它可以毫秒级定位面部和手部区域。
import mediapipe as mp import cv2 # 初始化 MediaPipe Hands mp_hands = mp.solutions.hands hands = mp_hands.Hands(static_image_mode=True, max_num_hands=1) def get_palm_landmarks(image): results = hands.process(cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)) if results.multi_hand_landmarks: # 提取手掌中心及边缘关键点 return results.multi_hand_landmarks[0] return None3.2 区域分割与 ROI 提取
根据中医理论,面部不同的区域(如印堂、鼻尖、两颊)对应不同的脏腑。我们需要根据关键点坐标切分出ROI (Region of Interest)。
面部五色诊:通过 Delaunay 三角剖分,将面部划分为额头、眼周、口唇等子区域。
手掌分区:基于手掌关键点(0号腕部、5-17号指根),计算仿射变换矩阵,将手掌矫正为标准正视图。
代码示例
def get_roi_by_landmarks(image, landmarks, indices): """ 根据给定的关键点索引列表,裁剪出最小外接矩形区域 indices: 关键点索引列表,例如额头区域坐标索引 """ h, w, _ = image.shape points = [] for idx in indices: pt = landmarks.landmark[idx] points.append((int(pt.x * w), int(pt.y * h))) # 计算最小外接矩形 x, y, w_roi, h_roi = cv2.boundingRect(np.array(points)) roi = image[y:y+h_roi, x:x+w_roi] return roi # 示例:定义“额头”区域的索引(需对照 MediaPipe 索引图) FOREHEAD_INDICES = [10, 338, 297, 332, 284, 251, 21, 54, 103, 67, 109] # roi_forehead = get_roi_by_landmarks(img, face_landmarks, FOREHEAD_INDICES)3.3 颜色与纹理特征分析
肤色分析:将图像转换至CIE Lab 颜色空间,其中 L 代表亮度,a 和 b 代表色度。通过计算 E 色差值来判断是否存在“异常面色”(如黄疸、贫血色等)。
纹理检测:利用Gabor 滤波器或Canny 算子提取手纹深度。中医认为手掌大鱼际处的纹理乱序可能提示代谢压力。
代码示例
def analyze_skin_health(roi): """ 分析区域皮肤颜色特征 L: 亮度, a: 红绿偏移(正值为红), b: 黄蓝偏移(正值为黄) """ # 1. 转换色彩空间 lab_roi = cv2.cvtColor(roi, cv2.COLOR_BGR2Lab) # 2. 计算均值 l_mean, a_mean, b_mean = cv2.mean(lab_roi)[:3] # 3. 简单健康逻辑映射 (仅作技术演示) health_report = "" if a_mean < 135: # 经验阈值,a轴越小越偏绿/白 health_report += "检测到色泽偏淡,建议关注气血。 " if b_mean > 155: # b轴越大越偏黄 health_report += "检测到色泽偏黄,注意休息与肝脏代谢。 " return { "Lab_Values": (round(l_mean,2), round(a_mean,2), round(b_mean,2)), "Suggestion": health_report if health_report else "色泽红润,状态良好。" }3.4 图像预处理:伽马校正(解决光照不均)
为了提高识别准确率,在分析前建议加入伽马校正,平衡照片的明暗。
def adjust_gamma(image, gamma=1.0): # 构建查找表 (LUT) invGamma = 1.0 / gamma table = np.array([((i / 255.0) ** invGamma) * 255 for i in np.arange(0, 256)]).astype("uint8") return cv2.LUT(image, table) # 使用示例:如果环境光太暗,gamma 调高 # fixed_img = adjust_gamma(raw_img, gamma=1.2)4. 健康映射逻辑(知识库建设)
这是项目的难点。AI 提取的是特征,而“健康建议”需要知识库支撑:
| 检测特征 | 计算参数 | 潜在健康提示 (仅供参考) |
| 面部唇色 | HSV (V值较低, S值较高) | 血液循环或血红蛋白含量观察 |
| 眼睑部 | 颜色 L* 均值下降 | 睡眠不足/黑眼圈 |
| 手掌大小鱼际 | 颜色 a* 值偏高 (发红) | 肝火旺盛/肝掌风险 |
| 指甲月牙 | 图像分割面积比 | 基础代谢评估 |
5. 挑战与优化方案
光照干扰:不同光线下皮肤色值差异巨大。
优化:引入白平衡校准卡或使用GAN(生成对抗网络)进行光照标准化处理。
隐私保护:涉及生物识别信息。
优化:采用边缘计算(如 TensorFlow Lite),数据在本地处理,不上传原图至云端。
6. 总结与免责声明
AI 面相/手相健康扫描仪并非医疗诊断设备,其核心意义在于亚健康预警和趣味性科普。
技术要点回顾:
利用MediaPipe锁定特征区域。
通过Lab 颜色空间进行生理特征量化。
结合传统医学逻辑构建推理引擎。