摘  要: 為了滿足中醫(yī)愛(ài)好者在野外對(duì)中草藥智能識(shí)別的需求，提出了在Android智能手機(jī)上開(kāi)發(fā)一款中草藥智能識(shí)別的系統(tǒng)，通過(guò)中草藥植物生長(zhǎng)區(qū)、花的顏色、氣味和葉片形狀以及果實(shí)圖片等外形特征進(jìn)行實(shí)物比較，實(shí)現(xiàn)手機(jī)客戶端與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端的交互，達(dá)到智能識(shí)別的目的?；贏ndroid手機(jī)的中草藥智能識(shí)別軟件在方便用戶中草藥識(shí)別的同時(shí)，既擴(kuò)展和提高了Android手機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，又為中醫(yī)信息系統(tǒng)的發(fā)展提供了有效的支持。
關(guān)鍵詞: Android；中草藥；智能識(shí)別；中醫(yī)數(shù)據(jù)庫(kù)

    目前人們對(duì)中醫(yī)健康養(yǎng)生的追求和熱情不斷高漲，無(wú)論中醫(yī)愛(ài)好者還是登山愛(ài)好者，對(duì)周圍出現(xiàn)的各種中草藥越來(lái)越關(guān)注，但是對(duì)中草藥植物的識(shí)別卻知之甚少，也沒(méi)有方便直觀的參考可以借鑒。隨著智能手機(jī)的普及，利用手機(jī)進(jìn)行智能識(shí)別成為解決日常生活的一個(gè)有效途徑，但是目前還沒(méi)有一款針對(duì)中草藥植物識(shí)別方面的軟件。因此，本文提出了在Android智能手機(jī)上開(kāi)發(fā)一款識(shí)別中草藥的手機(jī)軟件，讓中醫(yī)愛(ài)好者外出旅游或登山的朋友在碰到自己不熟悉的中草藥植物時(shí)，能夠方便、快捷地查詢了解它的特性及用途，提高周圍中草藥的實(shí)用價(jià)值，同時(shí)為中醫(yī)信息化的發(fā)展提供基礎(chǔ)。
    本軟件以Android智能手機(jī)為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可以通過(guò)植物特征檢索，通過(guò)GPRS定位確定植物的生長(zhǎng)區(qū)域，輸入關(guān)鍵詞檢索，返回植物的詳細(xì)信息資料。本軟件的一大輔助特色功能是輸入病情查找治療該病的相關(guān)中草藥。同時(shí)，針對(duì)現(xiàn)在很多人不健康的生活習(xí)慣，添加了一些保健操動(dòng)畫(huà)，如眼保健操、頸椎保健操和一些健身動(dòng)作，讓人們?cè)谑褂檬謾C(jī)時(shí)也可以方便地?fù)碛袕?qiáng)健的身體和高質(zhì)量的生活狀態(tài)。
1 研究現(xiàn)狀
    目前針對(duì)各種手機(jī)的智能軟件繁多，功能各異。但沒(méi)有一款針對(duì)中草藥植物識(shí)別的軟件，最大的原因是這款軟件對(duì)專業(yè)知識(shí)要求嚴(yán)格，需要專業(yè)人士的指導(dǎo)。本設(shè)計(jì)可以利用泰山醫(yī)學(xué)院自身的資源優(yōu)勢(shì)，結(jié)合泰山上的實(shí)踐資源優(yōu)勢(shì)，根據(jù)專業(yè)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。而在手機(jī)開(kāi)發(fā)中，Android系統(tǒng)憑借著其強(qiáng)大的生命力，在中國(guó)智能手機(jī)操作系統(tǒng)中占據(jù)主要地位[1]。因此，本系統(tǒng)以最常用的Android手機(jī)作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行中草藥智能識(shí)別系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
2 手機(jī)識(shí)別系統(tǒng)分析
2.1 需求背景及可行性分析
    雖然人們對(duì)中醫(yī)健康養(yǎng)生理念有熱情高漲的追求，但因?yàn)榇蠖鄶?shù)并非專業(yè)人士，對(duì)于中草藥方面知識(shí)十分匱乏；同時(shí)中草藥種類繁多，市場(chǎng)魚(yú)龍混雜，甚至很多采購(gòu)人員都辨認(rèn)不清。此外,現(xiàn)在每年因誤食有毒草藥而導(dǎo)致中毒死亡的事件也很常見(jiàn)。為了提高人們?cè)谥胁菟幏矫娴淖R(shí)別，因而設(shè)計(jì)該款軟件。
    本應(yīng)用軟件環(huán)境只需簡(jiǎn)單安裝即可，系統(tǒng)使用幾次即可上手，操作比較簡(jiǎn)單。同時(shí),軟件具有很大的市場(chǎng)潛力。剛開(kāi)始為試用期，可先免費(fèi)體驗(yàn)。即使后期也是按照服務(wù)部分收費(fèi)，對(duì)于個(gè)人用戶或群體用戶在經(jīng)濟(jì)上是完全可以接受的。因此,使用本軟件能大大提高對(duì)中草藥植物的識(shí)別，能夠取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
2.2 需求分析
    有關(guān)于中草藥植物的信息存放在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，強(qiáng)大而完備的數(shù)據(jù)庫(kù)是提高識(shí)別的基礎(chǔ)[2]。數(shù)據(jù)庫(kù)在存儲(chǔ)信息時(shí)包括植物花朵顏色、葉片特征、植物莖干有無(wú)刺、植物的生長(zhǎng)區(qū)域、生長(zhǎng)習(xí)性、以及名稱和作用。系統(tǒng)功能主要是根據(jù)中草藥植物的相關(guān)特征，包括植物的外形特征、花的顏色、氣味以及生長(zhǎng)區(qū)域等典型特征或者輸入關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，根據(jù)檢索的結(jié)果，將結(jié)果圖片與實(shí)物進(jìn)行比較，最后確認(rèn)草藥名稱和作用，以達(dá)到識(shí)別中草藥的目的。
    本手機(jī)軟件的功能需求主要包括：根據(jù)植物形態(tài)識(shí)別確認(rèn)出草藥名稱和作用、根據(jù)關(guān)鍵詞檢索出中草藥名稱和作用、根據(jù)輸入病情檢索出能夠治療該疾病的相關(guān)中草藥信息。同時(shí)本項(xiàng)目在經(jīng)過(guò)對(duì)中草藥進(jìn)行分析和研究后，結(jié)合中草藥辨別的實(shí)際特點(diǎn)，將整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)細(xì)分5個(gè)子模塊：植物形態(tài)檢索、植物關(guān)鍵詞檢索、治療病情藥物檢索、常見(jiàn)疾病的預(yù)防和治療、健康保健操(如護(hù)眼操、護(hù)頸椎操、護(hù)腰操)。
3 系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)
3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
    中草藥數(shù)據(jù)庫(kù)的建立是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)[3]，在Android 應(yīng)用程序中使用 SQLite，先創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，然后創(chuàng)建表、索引，填充數(shù)據(jù)。創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)的前提是需要收集到足夠的中草藥方面的大量原始數(shù)據(jù)，但是中草藥種類繁多，僅基本的中草藥就有兩千多種，并且有很多植物在外形方面非常相似，很難區(qū)分，因此必須要專業(yè)的、權(quán)威的專家?guī)椭鷧^(qū)分。根據(jù)前期所收集的圖片資料以及學(xué)校相關(guān)專業(yè)擁有的中草藥資料建立數(shù)據(jù)庫(kù)。
3.2 Android開(kāi)發(fā)技術(shù)
    該系統(tǒng)主要使用Java語(yǔ)言和MySQL5.5數(shù)據(jù)庫(kù)作為編輯環(huán)境[4]，服務(wù)器端使用J2EE技術(shù)實(shí)現(xiàn)。服務(wù)器主要為客戶端提供服務(wù)，為了能夠讓移動(dòng)客戶端訪問(wèn)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中選用了xml技術(shù)作為Android設(shè)備訪問(wèn)服務(wù)器的中間橋梁。用戶選擇中草藥植物的相關(guān)特征或者輸入關(guān)鍵字，客戶端將用戶輸入的數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行處理并訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，將查詢結(jié)果封裝成xml格式返回給客戶端，客戶端對(duì)返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和渲染。用戶根據(jù)檢索的結(jié)果，將結(jié)果圖片與實(shí)物進(jìn)行比較，最后確認(rèn)草藥名稱和作用，以達(dá)到識(shí)別中草藥的目的。
    Android技術(shù)的實(shí)現(xiàn)采用四層分層的框架[1]。應(yīng)用程序?qū)由鲜褂肑ava語(yǔ)言編寫(xiě)運(yùn)行在虛擬機(jī)上的程序，在Android系統(tǒng)中綁定一些應(yīng)用，如日歷、地圖、瀏覽器、電子郵箱等。應(yīng)用程序框架層是程序在編寫(xiě)時(shí)用到的API框架，在系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層，應(yīng)用框架被調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)C/C++庫(kù)支持調(diào)用各個(gè)組件中的各個(gè)功能共同來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊的功能。在Linux核心層，Android 的核心系統(tǒng)服務(wù)基于Linux內(nèi)核，如安全性、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和驅(qū)動(dòng)模型等都依賴于Linux內(nèi)核，Linux內(nèi)核同時(shí)也作為硬件與軟件之間的抽象層。
3.3 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    從產(chǎn)品上說(shuō)，根據(jù)市場(chǎng)需求可以把產(chǎn)品做成免費(fèi)版、專業(yè)版、游戲版。它們的具體功能如下：
    (1)免費(fèi)版
    為廣大用戶提供常用藥物檢索，用戶可以根據(jù)中草藥的各部分形態(tài)(如葉形、花形)，輸入到手機(jī)軟件中，搜索到該植物的藥用價(jià)值、參考圖片以及具體形態(tài)描述。
    (2)專業(yè)版
    在免費(fèi)版的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)充了數(shù)據(jù)庫(kù)，提供了更多的藥用植物數(shù)據(jù)，包含絕大部分中草藥門(mén)類信息，為用戶提供了更加專業(yè)全面的功能。同時(shí)提供治療病情藥物搜索的新功能。如：輸入“感冒”關(guān)鍵字，軟件就會(huì)為用戶提供治療感冒的相關(guān)中草藥的具體信息,如圖1所示。

    (3)游戲版
    為了提高用戶對(duì)軟件的興趣，特意推出了游戲版的中草藥植物連連看、中草藥農(nóng)場(chǎng)，可以選擇種植自己感興趣的植物，用戶需要為它澆水、施肥、曬太陽(yáng)，并保護(hù)它不被蟲(chóng)子吃掉。提高軟件的娛樂(lè)性，如圖2所示。

3.4 功能模塊化設(shè)計(jì)
    在軟件的功能上，本系統(tǒng)有三大特色功能板塊。
    第一是檢索過(guò)程。首先根據(jù)藥用植物的相關(guān)特征(包括葉形、花形、根莖等關(guān)鍵特征)進(jìn)行檢索，可以查出該植物的一些用藥價(jià)值，具體的生長(zhǎng)區(qū)域、生長(zhǎng)習(xí)性及名稱和作用；然后利用GPRS定位，根據(jù)植物的生長(zhǎng)習(xí)性，判斷出用戶的具體位置，防止用戶在外出旅游的過(guò)程中迷失方向，讓用戶更安全地出行；最后可以輸入關(guān)鍵詞檢索，如果知道該植物的名稱，就可以直接輸入，以搜索到該植物的一些相關(guān)特征和藥用價(jià)值。
    第二是家庭疾病常識(shí)，為用戶提供一些基本家庭疾病的預(yù)防和治療方法，如感冒、發(fā)燒等。用戶可以在使用該軟件的過(guò)程中看到一些預(yù)防這些疾病的知識(shí)，如多喝熱水、多進(jìn)行鍛煉等常識(shí)的提醒。如果用戶感冒了，可以找到一些家庭常用藥和一些簡(jiǎn)單的中草藥配方等。
    第三保健操動(dòng)畫(huà)，為用戶提供一些專業(yè)的健身知識(shí)和鍛煉各個(gè)部位肌肉的動(dòng)畫(huà)視頻等。該款軟件為用戶提供一些實(shí)用的健身動(dòng)作，例如想鍛煉腹肌、減掉小肚子，則可以做以下動(dòng)作：自行車卷腹、抱頭快速擠壓腹肌；想鍛煉肱三頭肌，則可以通過(guò)變換俯臥撐的姿勢(shì)來(lái)增強(qiáng)鍛煉的效果。另外還在其中增加了各種保健操，如眼保健操，頸椎保健操、腰保健操等。通過(guò)動(dòng)畫(huà)和視頻的方式讓運(yùn)動(dòng)更加簡(jiǎn)單。
    中草藥識(shí)別軟件對(duì)于提高人們的生活質(zhì)量、身體健康狀況以及人們?cè)陴B(yǎng)生方面的知識(shí)有很大的積極作用。通過(guò)植物的特征進(jìn)行搜索，可以得到該植物相對(duì)應(yīng)的藥用價(jià)值。通過(guò)查看一些家庭疾病的預(yù)防和治療方法，可以讓用戶養(yǎng)成更好的生活習(xí)慣，并可以根據(jù)病情來(lái)確定自己的用藥情況。通過(guò)學(xué)習(xí)保健操動(dòng)作，可以讓用戶注意身體各個(gè)部位正確鍛煉的方法。
    本系統(tǒng)從實(shí)際生活出發(fā)，為用戶提供方便。雖然在數(shù)據(jù)庫(kù)方面還不算完整，但是隨著中草藥庫(kù)的不斷積累，軟件會(huì)不斷得到完善。本系統(tǒng)提出的這個(gè)方案可以補(bǔ)充中草藥信息系統(tǒng)市場(chǎng)的空白，讓人們用這款軟件時(shí)得到一些基本醫(yī)學(xué)方面的知識(shí)，同時(shí)為普及人們的基本醫(yī)學(xué)常識(shí)提供了一個(gè)不錯(cuò)的渠道。
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