中药材鉴定技术，主要包括基原鉴定、性状鉴定、显微鉴定、理化鉴定以及生物鉴定等方法。这些鉴定方法中，最终用以辨析药材间差异性的指标中包含了大量的视觉特征，如：药源植物形态、颜色等，药材的显微纹理、颜色等，色谱光谱图的形态以及基因芯片扫描图像的识别等。以人的肉眼识别这些特征，需要具有丰富的经验，识别难度大，同时识别带有主观性强、易疲劳等局限性。把数字图像处理技术应用到中药材鉴别的方法中，可以克服肉眼观察存在的局限，使中药材鉴别操作简化、测量准确、可重复性好。本文以中药材植物的鉴别为例，综述了数字图像处理技术在中药材鉴定中的国内外应用研究进展，旨在为提高中药材的真伪鉴别和质量评价的效率和准确性提供方法上的借鉴。
1.数字图像处理技术在中药基原鉴定中的应用
对中药材原植物的观察和描述以及科属种名的确定是基原鉴别的一项主要内容。采用规范化图像获取技术，建立标本药用植物图像数据库，利用数字图像处理技术得到待定药材的原植物各器官形态参数，通过与标本库中模式图像数据的参数核对，达到正确鉴别的目的，这将大大简化基原鉴别的程序，提高鉴别效率。
祁亨年等通过基于叶子特征的植物识别模型的探讨和研究实践，表明应用图像处理和分析技术自动提取植物特征进行植物分类和识别的理论可行性，进而提出了计算机辅助植物识别和分类的系统方案，并对相关技术尤其是图像阴影消除技术进行了分析，表明计算机辅助植物分类和识别无论从理论和技术条件上都是可行的。
有关植物株型和单个器官形态的图像识别技术研究备受国内外学者的关注。Guyer等分析植物叶片形状，用专家系统对提取的几何参数进行处理，可以对8种植物进行识别，其正确率达到69％。 Meyer等利用相互垂直的两个相机获取作物图像的二维信息，由两个二维图像构造三维图像的坐标变换方程，在三维空间中求取植物叶柄长度、茎秆直径和叶倾角等特征。McDonald等利用数学形态学数字图像处理技术分析了植物的叶片形状特征，鉴别了非洲紫罗兰和常春藤叶片。陈晓光等利用图像处理技术处理蔬菜苗期图像，计算求得蔬菜幼苗的茎叶面积和叶片数量等特征参数。识别出幼苗轮廓及幼苗位置坐标等特征量，为移栽和间苗提供必要信息。之后国内外学者对植物叶面积、叶形、根形以及株型等特征测定的数字图像方法进行了大量探索性的研究，如曹志刚等利用数码相机快速获得植物叶片图像，根据手持标准台的对照标准面积，实现叶面积的测定，同时对测定结果进行了误差分析，认为误差能保证在2．4％以内。徐贵力等提出计算叶片边缘像素采用二分法比较合理，这一方法被其他学者所采纳。高鑫等基于多尺度曲率提取植物的叶片特征，通过计算得到叶片的几何特征如质心、主次轴长、偏心率等进一步推算叶面积、似圆度等特征。林子扬等采用通用的光电扫描仪，将植物根的形状转化为数字图像，提出一种边缘点去除与内点保留相结合的“三步细化算法”，在细化基础上采用链码法进行长度测量；采用圆珠逼近模型测量了植物根的表面积。刘九庆利用埋在地下的透明管及 CCD摄像系统摄取植物根系图像，通过图像分析测定了根长度、根分布密度以及根的动态特性等。单成钢等则利用图像处理技术研究了小麦的田间群体特征。数字图像技术在各种植物上的应用给中药材的基原图像鉴别提供了技术上的支持。
2.数字图像技术在中药性状鉴定中的应用
采用CCD摄像机在低倍显微镜下直接对标本采样，然后将彩色图像输入图像分析系统，待图像完成格式转化后，再用特定的图象分析程序对得到的系列参数如最大直径、最大横切面、周长、体积、不规则参数等进行分析测定，得到各参数的像素，然后进行分析。秦路平等应用该技术对15种叶类气孔、22种花类花粉、22种细小果实、20种细小种子类生药进行分析，均取得满意效果。
凌云等利用录像机建立了一套中药图像和文字数据库，收载了100多种果实种子类中药的扫描电镜图、原植物和药材彩色图像及有关研究资料。这种电脑图像具有技术操作简便、测量准确、可重复性好的特点。
于俊林等利用现代数码照相技术，将长白山药用植物的各种原始图像信息(如根、植株、花、果实、种子、生态等)采集回来，利用计算机技术将图像信息及文字信息制成可在Internet上检索的数据库，以供国内外从事教学、生产和科研等工作的人员对长白山药用植物各种图像信息和文字信息进行快速查询、识别、鉴别，为开发、利用和保护长白山药用植物资源服务。但对规范获取图像以及深层次利用这些图像数据的问题有待深入探讨。
3.数字图像处理技术在中药显微鉴定中的应用
运用显微镜、显微技术及纤维化学等方法对中药进行分析鉴定是一种常用的鉴定方法，随着计算机图像存储和处理技术的发展，对中药材显微图像进行分析处理已逐渐在中药鉴定中得到应用。肖小河等运用计算机图像定量分析系统测定了不同品种、不同产地、不同部位的黄连类中药组织细胞10余个体视学参数，参数包括统计和形态两大类，前者有体密度、面数密度、数密度、面密度、间距、直径、面积等参数；后者包括截面积、周长、最大直径、等效直径、长宽比、圆形度、球化度等参数。结合数值分类方法，建立了其显微鉴定模式识别系统，为中药混乱品种与多源道地药材鉴定提供了新的三维定量研究技术和资料。
刘峰群等根据体视学和解剖学原理，运用计算机图像分析技术，对川麦冬、杭麦冬、和山麦冬的组织形态特征进行了三维分析。结果表明3种麦冬类重要组织的细胞密度、大小和形状存在不同程度差异，其中石细胞、内皮层细胞和木栓细胞特征可作为区分三者的主要体视形态学指标。
王亚杰等将中药材显微图像视为灰度纹理图像，依据分形布朗运动性质和功率谱法对4种中药材显微图像进行分维数计算。结果表明中药材显微图像具有分形特征，分维数能有效描述纹理的结构与灰度，不同的显微图像对应不同的分维数，分维数可作为分析图像及进一步识别图像的一个定量参数，据此提出一种适合于中药材贝母粉末显微图像的纹理分析方法，即综合运用分形维数、二级小波变换和灰度-梯度共生矩阵3种方法分析纹理图像，共提取了8个特征量用于模式识别实验，贝母的正确识别率高达96％。
郑仙斌等报道了一种用于植物细胞的显微图像处理系统，该系统以CMOS图像传感器系统为基础，并将它置于各种显微镜的目镜镜筒中进行直接观察，其输出的视频信号通过图像卡或视频卡直接送入计算机进行显示，同时，在计算机中开发相应的图像处理软件进行采集和处理，整个系统的显示和采集都是实时的。
赵先贵等采用Visualc++6．0编程工具，开发了植物花粉图像识别系统，该系统实现了花粉图像的采集、变换、增强、边缘检测和分割等，并可提取花粉图像的轮廓、结构和纹理等识别特征。
4.数字图像处理技术在中药理化鉴定中的应用
中药材理化鉴定方法极其广泛，目前数字图像处理技术主要应用在对中药成分的化学图谱分析上。许建新等选取了分别来自3个产地的6个田基黄药材作为研究对象，将其薄层色谱图像转换成灰度图象，再通过彩色着色来显化灰度图象灰度的细微差别，从而达到较容易区分原始图像斑点颜色的目的，以利于人们作出分类判别。从用图像处理技术直接对TLC图谱进行处理可以省掉昂贵的紫外扫描仪，而且还避免了紫外扫描过程产生的失真。
吴永江等提出一类基于小波变换的化学模式图像识别法，并应用于中药质量的直观表征与整体辨识。根据收件样品的相关化学组分含量波动程度，通过不同尺度的离散小波变换或小波变换来有效提取量测数据集中隐含的化学指纹特征，放大不同样品间化学模式差异，在采用灰度图对抽提出的化学特征信息进行图像表征，形成视觉可分辨的化学模式图像，从而实现中药质量的直观整体辨识。将该方法用于不同等级、产地及采收年份的当归样品鉴定，结果表明该方法可有效地解决中药质量整体辨识难题，为化学模式识别方法研究开辟了新的途径。
敬小丽等根据数字图像处理技术的原理，应用编程语言研究开发了能利用办公用扫描仪进行平面色谱定性、定量分析的新软件。根据平面色谱定性定量分析要求，分析了数字图像处理软件系统的功能需求、结构模块优化设计，对扫描图像的数据信息提取、数字滤波器、参数计算、绘制峰形图、图谱数据的存贮、表格化输出和打印等作了简介，实际应用证明，该软件在平面色谱中有很好的用途。
5.数字图像处理技术在中药生物鉴定中的应用
生物鉴定法是利用中药或其所含的化合物对生物体的作用强度，以及用DNA特异性遗传标记和基因表达差异等来鉴别重要品种和质量的一种方法。通常分为生物效应鉴定法和基因鉴定(或分子鉴定)法。
黄湘华等从目前人工鉴定指纹图谱的方法出发，提出了利用计算机的图像处理技术来实现植物新品种鉴定中指纹图谱鉴定的方法以及实现技术。该方法的主要处理步骤包括图谱的输入；图谱图像的预处理；选定Mark带，并计算该品种图谱的条带数目、相对迁移率和染色强度；与库存品种比较，输出鉴定结果。
双向电泳技术是蛋白质组学研究的三大核心技术之一，利用双向凝胶电泳技术可以把成百上千个等点电和分子量不同的蛋白质分子在一块凝胶上以点状的形式分离开来。但实验最终结果很太程度上依赖于后期的图像分析，只有较为准确地分析各组凝胶上的蛋白数据，才能得到有意义的生物学信息。毕于慧等采用分水岭算法对电泳凝胶图像进行分割，针对其存在的过分割问题以及图像本身特点，提出了根据拓扑曲率对各分割区域进行合并，以得到有意义的分割结果。经分割实验，该算法效果良好。
在基因芯片应用中，由于图像中待分析点的不规则分布，使得系统难以有效地对其进行识别，何世钧等用增加对比度、自适应阈值、二值化、稀疏分布模板搜索等多种图像处理算法对图像进行处理、分析、识别，并且通过VB编程实现，达到了快速、准确地识别各种基因芯片图像的目的。
许暖等利用数学形态学中的开运算进行滤波，首先对图像进行腐蚀运算，在腐蚀运算的基础上再进行膨胀。其实验结果表明，形态学滤波在消除噪声干扰和保持图像细节特征方面有较好的性能。同时由于是并行运算，大大减少了计算量，程序的运行速度也得到了显著提高。与均值滤波和经典的中值滤波相比，本算法的滤噪效果好，能较好地保持图像细节，并且操作简单，易于实现，在基因芯片荧光图像处理领域有实际的应用价值。
6.讨论
综上所述，数字图像处理技术几乎已渗透到中药材鉴定的各种方法中，充分证明了这一技术在对视觉特征的识别和判断上所具有的优越性以及广阔的应用前景，运用这一技术使鉴别过程更加便捷、客观、准确。但数字图像处理和分析作为中药材鉴定的一种有效的辅助手段，目前尚无法完全替代传统的鉴定方法，只能作为对其他鉴定方法的有益补充。
另外，运用图像处理进行中药材鉴别时，有关标准图像数据库的建立以及图像获取和处理的规范化问题还有待进一步深入探讨。于俊林等利用现代数码照相技术，将长白山药用植物的各种原始图像信息(如根、植株、花、果实、种子、生态等)采集回来，利用计算机技术将图像信息及文字信息制成可在Internet上检索的数据库，以供国内外从事教学、生产和科研等工作的人员对长白山药用植物各种图像信息和文字信息进行快速查询、识别、鉴别，为开发、利用和保护长白山药用植物资源服务。但对规范获取图像以及深层次利用这些图像数据的问题有待深入探讨。
