Image J 软件测量白癜风白斑面积及与Photoshop的比较

张 鑫，王海红，王 晨，杨楚琪，张海萍

Image J 软件测量白癜风白斑面积及与Photoshop的比较

张 鑫，王海红，王 晨，杨楚琪，张海萍

目的 建立白癜风白斑面积的数字化测量方法，为临床客观评价皮损的严重程度及其动态变化提供可靠且简便易行的图形面积数字化操作流程。方法 利用Photoshop和Image J软件处理标准图形和白癜风皮损照片，采取手动选取或设定阈值的方法区分皮损区和正常皮肤，通过对比比例尺刻度计算出皮损面积。结果 两个软件在对已知面积的图形测量中，测算结果符合真实值，重复测量变异系数小，具有较高的准确性；在对不同形状皮损的面积测量中，稳定性很好，两款软件在测算结果上差异无统计学意义（P＞0.05）。结论 Photoshop和Image J软件测算皮肤白斑面积的方法准确、稳定、可靠，具有普遍适用性。Photoshop软件功能强大、全面。Image J软件小巧易用，拥有丰富的插件可以选择。

白癜风；皮损面积；软件，Photoshop；软件，Image J

[J Pract Dermatol, 2017, 10(1):4-8]

白癜风是一种常见的获得性色素脱失性皮肤病[1]，计算其皮损面积的方法，有胶片贴附扫描[2-4]、Pixel法[5]、宫格法[6,7]、三维重建法[8]等，但是存在需接触患者皮肤、对操作者计算机水平要求高、误差大、无统一标准等缺点。随着摄影设备的普及和图像后期处理软件的运用，通过拍摄照片和后期软件的计算方法越来越流行[9,10]。目前临床对于不规则图像面积的统计主要通过Photoshop和AutoCAD[11]等软件实现，但是存在界面复杂、操作繁琐等缺点。Image J软件是一项由美国国立卫生研究院开发的基于Java平台的图像处理软件，具有开源、免费、体积小、对计算机硬件配置要求低、可以在Windows、Mac OS X和Linux多平台使用等特点，而且其开源性决定了它拥有丰富的插件可以选择。为建立更加客观、简便的皮损面积测量方法，本研究拟对Photoshop和Image J软件对皮损面积测量的结果进行比较，以期为临床评估皮肤病病情与治疗效果提供简便易行的可操作性数据化指标。

1 对象和方法

1.1 研究对象

使用绘图软件绘制并打印出已知精确面积的图形（包含规则图形和各种不规则图形）照片；收集皮肤科门诊就诊白癜风患者的皮损照片，以这些照片作为研究对象。

1.2 研究方法

分别采用Photoshop和Image J软件，通过手动分割和设定阈值的方法选择皮损和标准图形，即研究区域（region of interest，ROI），对比比例尺刻度计算区域面积。

1.2.1 Photoshop软件

1.2.1.1 图像预处理 在Photoshop中，先在“窗口”菜单栏选中“直方图”、“测量记录”和“信息”，然后在侧边栏可以看到说明3个工具栏的快捷入口，方便统计（图 1）。将待统计的图片拖入Photoshop中，使用“Ctrl+J”复制图层备份。

1.2.1.2 测定比例尺 打开标尺工具，选中照片上2～3 cm的距离，点击记录测量，就可以得到每一厘米对应的像素数，记为Y（图 2）。

1.2.1.3 分割ROI区 使用套索工具，将所有包含ROI区的图像通过复制（Ctrl+C）、粘贴（Ctrl+V）单独裁切到新的图层，以减少非ROI区的干扰。

对于边界清楚、范围较小的单个皮损，可以直接用索套工具进行选区；对于多个不相连或形状很不规则的皮肤缺损，主要使用魔棒功能进行选区。

选取魔棒工具，选择添加到选区模式，将容差定位15，不勾选“连续”选项（图1）。然后在皮损最明显的区域取点，魔棒工具会以所取颜色为基准，在一定色差范围内，将整个图层上类似颜色区域选中（容差越大，所允许的色差范围就越大，越容易将非皮损区域选中，所以建议设置为小容差）。

最理想的情况是，第一次选取后，恰好使所有皮损区域被选中，而非皮损区均未被选中。但是，一般情况下，上述两个目标均不能在第一步就实现。会出现两个现象，即存在非皮损区被选中，而有的皮损区未被选中（图 3A）。在未被选中的皮损区，使用魔棒继续选取该处。

这个过程中不可避免地会有部分非ROI区被选中（图 3B），对于被选中的非皮损区（假阳性区），此时使用套索工具，选择“从选区减去”，然后圈中假阳性区，即可取消这些区域（图 3C）。

当皮损区域基本被选中、边缘仍有瑕疵时，将容差调小（如15改为10），勾选“连续”选项，然后对已选择ROI区边缘进行选取。勾选“连续”选项的意义在于，在使用魔棒工具时，只会选取和已存在选区接壤的图像，可以避免过多的非皮损区被选中（图 3D）。

图1 Photoshop软件中图像预处理界面

图2 Photoshop软件中标尺工具使用界面

图3 Photoshop软件中分割ROI区的图像

若第一次选区时，仅有少部分ROI区被选中，则说明容差过窄，将很多ROI区排除在外了，此时可以适当调大容差，如将15改为20；相反，进行连续选取时，若出现某一次选区后非ROI区被大面积选中的情况，可以使用“Ctrl+Alt+Z”撤销该步，然后调小容差，并勾选连续选项后再继续。

1.2.1.4 记录ROI区面积 此时对皮损区域的选择已经完成，打开直方图，并点击刷新按钮，此时像素值就是所有被选中区域的像素总和记为X（图 4），则皮损面积=X/Y2[12]。同时还可以得到ROI区平均灰度值。

1.2.2 Image J软件

1.2.2.1 设置比例尺 将待统计的图片拖入Image J软件，在英文输入法下，使用加号（+）、减号（-）可以调节图片的大小，方便稍后进行选取。首先打开Analyze菜单下的Set measurements 选项对统计结果进行定制。勾选Area（面积）和Mean gray value（平均灰度值）两项（图5）。

点击工具栏“直线”（Straight line）工具（图 6），选择长度为N个厘米的标尺，打开Analyze＞Measure(Ctrl+M)测量工具即可得知这N个厘米所对应的像素长度L（图 6）。选择Analyze＞Set scale设置比例尺，此时刚刚测量的长度L已经自动录入Distance in pixels项，Known distance项填入“N”，Pixel aspect ratio保持“1”不变[13]，Unit of length改为“厘米”（图 6），可以看到下部已经自动计算出Scale为每厘米对应的像素数，至此比例尺设置完成。

1.2.2.2 分割ROI区 然后点击工具栏“自由选取”（freehand selections）工具，沿ROI区边缘手动勾选即可。若存在两个或两个以上分离的ROI区，则在按下Shift键的同时可以继续添加新的选区。若不按下Shift键，进行下一次选取时会抹去第一次的选区。

1.2.2.3 记录ROI区面积 所有ROI区选择完毕后，使用Ctrl+M即可自动计算出以平方厘米为单位的ROI区的面积总和（图 7）。关闭当前图片，拖入新的图片后进行下一次统计，面积测量结果会累积在Results栏。多次统计的结果可以选择性复制或一次性使用Ctrl+S导出为Excel、Word等储存介质。

1.2.3 另一种分割ROI区的方法 对于ROI区与非ROI区对比明显的照片（如伍德灯下拍摄所得），还可以使用阈值法进行分割。Image＞Adjust＞Threshold (快捷键为Ctrl+Shitf+T)打开阈值面板，Threshold color设置为Red，Color space 设置为HSB，保持Hue不变，在色彩饱和度和亮度两项的峰值附近调节滑块，使得尽量多的ROI区被红色填充[14]，而尽量少的非ROI未被红色填充，点击Select即可选中被红色填充的部分（图 8）。若对结果不满意可以点击Original重新调整。同Photoshop软件的魔棒操作，被选中的非ROI区，按下Alt的同时使用Freehand Selections工具可以将其减去，而未被选中的ROI区，按下Shift键的同时，使用Freehand Selections工具可以将其选中（图 9）。

1.3 统计学方法

应用SPSS 17.0统计软件进行统计学分析。计量资料用（±s）表示，组间对比采用t检验或方差分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

图4 Photoshop软件中记录ROI区面积的界面

图5 Image J 软件中比例尺的设置

图6 Image J 软件中比例尺的应用

图7 Image J 软件中ROI区面积记录的界面

2 结果

2.1 Photoshop和Image J软件测量已知面积图形结果评价

在计算机上使用Photoshop软件绘制已知精确面积的图形并打印（图 10）。共绘制打印的19个图形包含规则图形和各式不规则图形（面积0.96～99.99 cm2），比较全面地覆盖了皮肤科常见皮损的面积范围，模拟了临床工作中患者的大部分皮损情况。将打印的照片拍照得到数码照片后使用Photoshop和Image J软件计算面积，其中Photoshop软件采用阈值法测量，Image J软件采用手动分割法测量，每张照片重复测量3次，经配对设计t检验二者的统计结果与已知的真值相比没有差异，即Photoshop和Image J软件所得的结果均可以反应所统计图片的实际面积（表1）。

图8 阈值法分割ROI区的界面

图9 阈值法分割ROI区的界面

图10 绘制已知面积的图形并打印

表1 Photoshop和Image J软件测量已知面积图形

2.2 Photoshop和Image J软件对皮损照片数字化面积测量的稳定性评价

随机选取10张白癜风患者的数码照片，由熟悉两种软件操作的3位皮肤科住院医师分别测量皮损面积，其中Photoshop软件采用阈值法测量，Image J软件采用手动分割法测量，每张照片重复测量5次，采用方差分析的方法比较，结果显示差异无统计学意义（P＜0.05），提示两种软件对照片进行数字化处理后测量皮损面积的能力相当，而且重复性很好（表2）。

3 讨论

临床工作中，不同患者的皮损程度，拍摄光线、距离[15]、是否使用伍德灯等因素都会对使用软件统计皮损面积的步骤产生影响，要根据不同情况，熟练使用魔棒和索套工具，弄懂“添加到选区”和“从选区减去”的意义，把握好容差的尺度以及连续的勾选与否，都会提高对ROI区选择的效率和准确性。

理论上Photoshop软件的处理范围涵盖了Image J，但是对于境界清楚、数量较少的皮损，使用Image J软件可以快速得出结果。两种软件均可以直接勾选ROI区边界进行图像分割，也可以通过系统自动识别色差达到目的，不过Photoshop的操作过程更直观、可视。可以根据皮损照片的情况选择合适的软件进行处理。

实际测量中，面积的测量要求每次的拍摄环境、距离、光照条件、角度等尽量保持一致，以减少拍摄环节对皮损面积统计造成的误差[16]。

表2 3位操作者使用Photoshop和Image J软件实测白斑照片比较

Image J软件也具备类似Photoshop的魔棒功能（wand tool），双击该选项可以调节宽容度（tolerance）进行图像分割，不过其调节功能并不如Photoshop软件高效；另外在Image J软件官网上有数量众多的插件可以下载，大大扩充了该软件的使用场景，可以预见随着Image J软件的不断完善，其在图像后期处理领域会发挥越来越重要的作用。在移动智能设备不断普及的大趋势下，以手机和平板电脑为终端的皮损面积计算应用必定会得到发展和广泛应用[17]。

综上所述，通过对白癜风患者白斑拍摄照片加后期Photoshop/Image J软件统计的方法测量白斑面积的方法准确、可靠，适用于测量多种形式的白斑照片，具有普适性。Photoshop和Image J软件在统计结果上并无差异。Photoshop软件可以处理与正常皮肤对比不明显的皮损，而考虑到Image J软件的小巧易用，故对比明显者更推荐使用Image J软件。

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The performance of Image J in measuring the area of vitiligo macule

ZHANG Xin，WANG Hai-hong，WANG Chen，et al
Department of Dermatology, Xuanwu Hospital, Capital Medical University, Beijing 100069, China

Objective To establish the digital measurement and provide an objective and easy way for clinical evaluation of the vitiligo skin lesions. Method The standard figures and lesion photos from vitiligo patients were measured with Photoshop and Image J. Normal skin and vitiligo lesions were segmented by manual selection or setting thresholds, then the area was calculated automatically according to the scale. Results Both Photoshop and Image J showed high accuracy when they were used to measure the standard f gures. The results were in accordance with the real value and showed lower CV in the repeated measurements. Both the two softwares showed stable and accurate results of the lesion photos. There was no signif cant statistical difference between Photoshop and Image J(P＞0.05).Conclusion Both Photoshop and Image J are accurate, reliable and stable when they being used to measure the lesion photos. Photoshop is a powerful and comprehensive tool, while Image J is small, smart and easy to use with abundant plugins.

Vitiligo；Area，lesion；Photoshop；Image J

R758.41

A

1674-1293(2017)01-0004-05

张 鑫

2016-08-16

2016-11-16）

（本文编辑 耿建丽）

10.11786/sypfbxzz.1674-1293.20170102

首都医科大学本科生科研创新项目-皮损程度数字化评估系统的建立（编号：XSKY2015115）

100053北京，首都医科大学宣武医院皮肤性病科（张鑫，王海红，王晨，杨楚琪，张海萍）

张鑫，本科在读， E-mail: 13263372236@163.com

张海萍，E-mail: zhanghaiping@xwh.ccmu.edu.cn