基于Android的中草藥手機智能識別系統(tǒng)*

武國彬,初雅莉,陳昌穩(wěn),張?zhí)m華,2

(1.泰山醫(yī)學院 信息工程學院,山東 泰安271016；2.大連理工大學 神經(jīng)信息學研究所,遼寧 大連116023)

目前人們對中醫(yī)健康養(yǎng)生的追求和熱情不斷高漲，無論中醫(yī)愛好者還是登山愛好者，對周圍出現(xiàn)的各種中草藥越來越關注，但是對中草藥植物的識別卻知之甚少，也沒有方便直觀的參考可以借鑒。隨著智能手機的普及，利用手機進行智能識別成為解決日常生活的一個有效途徑，但是目前還沒有一款針對中草藥植物識別方面的軟件。因此，本文提出了在Android智能手機上開發(fā)一款識別中草藥的手機軟件，讓中醫(yī)愛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，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用價值，同時為中醫(yī)信息化的發(fā)展提供基礎。

本軟件以Android智能手機為開發(fā)平臺，可以通過植物特征檢索，通過GPRS定位確定植物的生長區(qū)域，輸入關鍵詞檢索，返回植物的詳細信息資料。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中草藥。同時，針對現(xiàn)在很多人不健康的生活習慣，添加了一些保健操動畫，如眼保健操、頸椎保健操和一些健身動作，讓人們在使用手機時也可以方便地擁有強健的身體和高質(zhì)量的生活狀態(tài)。

1 研究現(xiàn)狀

目前針對各種手機的智能軟件繁多，功能各異。但沒有一款針對中草藥植物識別的軟件，最大的原因是這款軟件對專業(yè)知識要求嚴格，需要專業(yè)人士的指導。本設計可以利用泰山醫(yī)學院自身的資源優(yōu)勢，結(jié)合泰山上的實踐資源優(yōu)勢，根據(jù)專業(yè)所學知識進行開發(fā)。而在手機開發(fā)中，Android系統(tǒng)憑借著其強大的生命力，在中國智能手機操作系統(tǒng)中占據(jù)主要地位[1]。因此，本系統(tǒng)以最常用的Android手機作為開發(fā)平臺，進行中草藥智能識別系統(tǒng)的開發(fā)。

2 手機識別系統(tǒng)分析

2.1 需求背景及可行性分析

雖然人們對中醫(yī)健康養(yǎng)生理念有熱情高漲的追求，但因為大多數(shù)并非專業(yè)人士，對于中草藥方面知識十分匱乏；同時中草藥種類繁多，市場魚龍混雜，甚至很多采購人員都辨認不清。此外,現(xiàn)在每年因誤食有毒草藥而導致中毒死亡的事件也很常見。為了提高人們在中草藥方面的識別，因而設計該款軟件。

本應用軟件環(huán)境只需簡單安裝即可，系統(tǒng)使用幾次即可上手，操作比較簡單。同時,軟件具有很大的市場潛力。剛開始為試用期，可先免費體驗。即使后期也是按照服務部分收費，對于個人用戶或群體用戶在經(jīng)濟上是完全可以接受的。因此,使用本軟件能大大提高對中草藥植物的識別，能夠取得良好的經(jīng)濟和社會效益。

2.2 需求分析

有關于中草藥植物的信息存放在后臺數(shù)據(jù)庫中，強大而完備的數(shù)據(jù)庫是提高識別的基礎[2]。數(shù)據(jù)庫在存儲信息時包括植物花朵顏色、葉片特征、植物莖干有無刺、植物的生長區(qū)域、生長習性、以及名稱和作用。系統(tǒng)功能主要是根據(jù)中草藥植物的相關特征，包括植物的外形特征、花的顏色、氣味以及生長區(qū)域等典型特征或者輸入關鍵詞進行檢索，根據(jù)檢索的結(jié)果，將結(jié)果圖片與實物進行比較，最后確認草藥名稱和作用，以達到識別中草藥的目的。

本手機軟件的功能需求主要包括：根據(jù)植物形態(tài)識別確認出草藥名稱和作用、根據(jù)關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中草藥信息。同時本項目在經(jīng)過對中草藥進行分析和研究后，結(jié)合中草藥辨別的實際特點，將整個應用系統(tǒng)細分5個子模塊：植物形態(tài)檢索、植物關鍵詞檢索、治療病情藥物檢索、常見疾病的預防和治療、健康保健操(如護眼操、護頸椎操、護腰操)。

3 系統(tǒng)關鍵環(huán)節(jié)和技術實現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)庫設計

中草藥數(shù)據(jù)庫的建立是一個關鍵的環(huán)節(jié)[3]，在Android應用程序中使用SQLite，先創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，然后創(chuàng)建表、索引，填充數(shù)據(jù)。創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫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校相關專業(yè)擁有的中草藥資料建立數(shù)據(jù)庫。

3.2 Android開發(fā)技術

該系統(tǒng)主要使用Java語言和MySQL5.5數(shù)據(jù)庫作為編輯環(huán)境[4]，服務器端使用J2EE技術實現(xiàn)。服務器主要為客戶端提供服務，為了能夠讓移動客戶端訪問后臺數(shù)據(jù)庫，在開發(fā)過程中選用了xml技術作為Android設備訪問服務器的中間橋梁。用戶選擇中草藥植物的相關特征或者輸入關鍵字，客戶端將用戶輸入的數(shù)據(jù)發(fā)送給服務器，服務器對請求進行處理并訪問數(shù)據(jù)庫，將查詢結(jié)果封裝成xml格式返回給客戶端，客戶端對返回的數(shù)據(jù)進行顯示和渲染。用戶根據(jù)檢索的結(jié)果，將結(jié)果圖片與實物進行比較，最后確認草藥名稱和作用，以達到識別中草藥的目的。

Android技術的實現(xiàn)采用四層分層的框架[1]。應用程序?qū)由鲜褂肑ava語言編寫運行在虛擬機上的程序，在Android系統(tǒng)中綁定一些應用，如日歷、地圖、瀏覽器、電子郵箱等。應用程序框架層是程序在編寫時用到的API框架，在系統(tǒng)運行庫層，應用框架被調(diào)用時，系統(tǒng)會通過C/C++庫支持調(diào)用各個組件中的各個功能共同來實現(xiàn)模塊的功能。在Linux核心層，Android的核心系統(tǒng)服務基于Linux內(nèi)核，如安全性、內(nèi)存管理、進程管理、網(wǎng)絡協(xié)議棧和驅(qū)動模型等都依賴于Linux內(nèi)核，Linux內(nèi)核同時也作為硬件與軟件之間的抽象層。

3.3 產(chǎn)品設計與實現(xiàn)

從產(chǎn)品上說，根據(jù)市場需求可以把產(chǎn)品做成免費版、專業(yè)版、游戲版。它們的具體功能如下：

(1)免費版

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)，輸入到手機軟件中，搜索到該植物的藥用價值、參考圖片以及具體形態(tài)描述。

(2)專業(yè)版

在免費版的基礎上進一步擴充了數(shù)據(jù)庫，提供了更多的藥用植物數(shù)據(jù)，包含絕大部分中草藥門類信息，為用戶提供了更加專業(yè)全面的功能。同時提供治療病情藥物搜索的新功能。如：輸入“感冒”關鍵字，軟件就會為用戶提供治療感冒的相關中草藥的具體信息,如圖1所示。

(3)游戲版

圖1 專業(yè)版功能搜索界面

為了提高用戶對軟件的興趣，特意推出了游戲版的中草藥植物連連看、中草藥農(nóng)場，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，并保護它不被蟲子吃掉。提高軟件的娛樂性，如圖2所示。

圖2 游戲版功能界面

3.4 功能模塊化設計

在軟件的功能上，本系統(tǒng)有三大特色功能板塊。

第一是檢索過程。首先根據(jù)藥用植物的相關特征(包括葉形、花形、根莖等關鍵特征)進行檢索，可以查出該植物的一些用藥價值，具體的生長區(qū)域、生長習性及名稱和作用；然后利用GPRS定位，根據(jù)植物的生長習性，判斷出用戶的具體位置，防止用戶在外出旅游的過程中迷失方向，讓用戶更安全地出行；最后可以輸入關鍵詞檢索，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特征和藥用價值。第二是家庭疾病常識，為用戶提供一些基本家庭疾病的預防和治療方法，如感冒、發(fā)燒等。用戶可以在使用該軟件的過程中看到一些預防這些疾病的知識，如多喝熱水、多進行鍛煉等常識的提醒。如果用戶感冒了，可以找到一些家庭常用藥和一些簡單的中草藥配方等。

第三保健操動畫，為用戶提供一些專業(yè)的健身知識和鍛煉各個部位肌肉的動畫視頻等。該款軟件為用戶提供一些實用的健身動作，例如想鍛煉腹肌、減掉小肚子，則可以做以下動作：自行車卷腹、抱頭快速擠壓腹肌；想鍛煉肱三頭肌，則可以通過變換俯臥撐的姿勢來增強鍛煉的效果。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。通過動畫和視頻的方式讓運動更加簡單。

中草藥識別軟件對于提高人們的生活質(zhì)量、身體健康狀況以及人們在養(yǎng)生方面的知識有很大的積極作用。通過植物的特征進行搜索，可以得到該植物相對應的藥用價值。通過查看一些家庭疾病的預防和治療方法，可以讓用戶養(yǎng)成更好的生活習慣，并可以根據(jù)病情來確定自己的用藥情況。通過學習保健操動作，可以讓用戶注意身體各個部位正確鍛煉的方法。

本系統(tǒng)從實際生活出發(fā)，為用戶提供方便。雖然在數(shù)據(jù)庫方面還不算完整，但是隨著中草藥庫的不斷積累，軟件會不斷得到完善。本系統(tǒng)提出的這個方案可以補充中草藥信息系統(tǒng)市場的空白，讓人們用這款軟件時得到一些基本醫(yī)學方面的知識，同時為普及人們的基本醫(yī)學常識提供了一個不錯的渠道。

[1]KOMATINENI S,MACLEAN D.精通Android 3[M].北京∶人民郵電出版社,2011.

[2]陳士林.中草藥大典[M].北京：軍事醫(yī)學科學出版社,2006.

[3]薩師宣,王珊.數(shù)據(jù)庫原理[M].北京：高等教育出版社,2001.

[4]李剛.輕量級Java EE企業(yè)應用實戰(zhàn)[M].北京：電子工業(yè)出版社,2008.