JP2012020129A - 歯色調マッピングのための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】方法は、歯の統計的に有効なサンプリングについての1組のスペクトル反射率データに従って、変換マトリックスを生成するステップを含む。一度に1つの波長帯ずつ、少なくとも第1、第2、及び第3の波長帯にわたって、歯オブジェクトに照明が当てられる。撮像アレイ内の複数のピクセルの各々について、少なくとも第1、第2、及び第3の波長帯の各々に対応する画像データ値が取得される。取得された画像データ値に従い、また少なくとも第1、第2、及び第3の波長帯において基準オブジェクトから取得された画像データ値に従い、複数のピクセルの各々について1組の視覚的色値を生成することによって、色マッピングを形成するために変換マトリックスが適用される。色マッピングは電子的なメモリ内に保存され得る。
【選択図】図3
Description
(i)RGBベースのデバイス。この手法の場合、色センサを使用して、歯全体の画像が白色光照明の下でキャプチャされる。センサの3色チャネルのRGB(赤、緑、青)値から、色較正変換(color calibration transform)を使用して、歯表面の領域にわたって三刺激値(tristimulus value)が計算される。RGBベースのデバイスによる色分析は、キャプチャした画像の質に大きく依存し、堅牢(ロバスト)な較正を必要とし、歯と補綴デバイス(prosthetic device)の色マッチングのために同じカメラの使用を必要とすることがある。この要件は、カメラ自体の較正に起因するばかりでなく、RGBデータを提供するためにカメラ内で実行される色の前処理にも起因し得、この前処理は、同じ製造元のカメラであっても、1つのカメラと次のカメラとでは著しく変化し得る。正確さの維持は、測定される色が照明に大きく依存する光源依存性(メタメリズム)のせいで、困難になりがちである。歯の測定および撮像は、自然の照明条件とは著しく異なる条件の下で一般に実施されるので、上で述べたことは特に厄介である。このようにRGB測定を使用し、対応する色変換を利用する例は、ムルジャシック(Murljacic)に付与された「Tooth Shade Analyzer System and Methods」と題する米国特許第5,766,006号、ブレトンら(Bretonら)に付与された「Method and Apparatus for Determining the Appearance of an Object」と題する米国特許第6,008,905号、およびジョルジアンニら(Giorgianniら)に付与された「Dental Color Imaging System」と題する米国特許第7,064,830号に開示されている。
(ii)比色分析デバイス(colorimetric device)。このタイプのデバイスは、人間の眼によって感知されるように、色を直接的に測定するように設計される。このタイプのデバイスの場合、(白色光照明の下での)照明光または反射光は、眼のスペクトル応答特性または色マッチング関数に対応する3つの波長帯においてフィルタリングされ、測定された反射信号は三刺激値に直接的に変換される。(i)において説明されたRGBベースのデバイスのように、このタイプのデバイスからの測定値も、光源依存性(メタメリズム)の影響を被る。この手法を使用するいくつかの例は、分光計を必要とする、ヴィエイユフォセ(Vieillefosse)に付与された「Method and Apparatus for Determining the Color of a Translucent Object Such as a Tooth」と題する米国特許第5,383,020号、およびオーバベックら(Overbeck)に付与された「Optical Measurement Device and Related Process」と題する米国特許第6,867,864号において開示されている。
(iii)分光測色デバイス(spectrophotometric device)。これらのデバイスは、色データを取得するためにスペクトル反射率(spectral reflectance)を利用する。照明光または反射光がスペクトル的にスキャンされ、歯によって反射された光が、光センサを使用して波長の関数として記録される。その後、視覚的な色、すなわち、CIE(国際照明委員会(Commission Internationale de L’EclairageまたはInternational Commission on Illumination))三刺激色情報が、測定されたスペクトル反射率曲線から計算される。分光測色デバイスは、比色分析デバイスおよびRGBベースのデバイスに内在する光源依存性(メタメリズム)に対する同じ傾向の影響を受けず、潜在的には、より正確な色測定をもたらす。しかし、分光測色計(spectrophotometer)は撮像デバイスではないことに留意することが重要である。分光測色計は、光センサを使用して、小さな領域において入射光のスペクトル成分を測定する機器である。分光測色デバイスを使用する歯色測定の例は、「Method and Apparatus for Determining Color,in Particular of a Dental Prosthesis」と題する米国特許第4,836,674号、およびベルナ(Berner)に付与された「Method and Apparatus for Determining the Color Stimulus Specification of an Object」と題する米国特許第6,038,024号に開示されている。
図3に示したように、歯についての相対的に少数の測定値に基づいて視覚的色データを提供するために、変換マトリックス50が使用される。本発明の実施形態は、多数の歯についてのスペクトル反射率データの統計的に有効なサンプリングから、変換マトリックス50を生成する。「統計的に有効なサンプリング」内の歯の数は、歯のより大きな母集団を代表するのに十分なメンバを有する。サンプルサイズが統計的に十分なまたは統計的に有効なサンプル数を超えて増加すると、サンプリング分布から取得された結果のデータに対する顕著な効果が現れなくなりがちである。
(付記1)
少なくとも部分的に制御ロジックプロセッサによって実行される、歯オブジェクトのための色マッピングを生成するための方法であって、
歯の統計的に有効なサンプリングについての1組のスペクトル反射率データに従って、変換マトリックスを生成するステップと、
一度に1つの波長帯ずつ、少なくとも第1、第2、および第3の波長帯にわたって、前記歯オブジェクトに照明を当てるステップと、
撮像アレイ内の複数のピクセルの各々について、前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯の各々に対応する画像データ値を取得するステップと、
前記取得された画像データ値に従って、また前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯において基準オブジェクトから取得された画像データ値に従って、前記複数のピクセルの各々について1組の視覚的色値を生成することによって、前記色マッピングを形成するために、前記変換マトリックスを適用するステップと、
前記色マッピングをコンピュータアクセス可能な電子的なメモリ内に保存するステップと
を含むことを特徴とする方法。
(付記2)
付記1に記載の方法であって、照明を当てるステップが、1つ以上のLEDにエネルギー供給するステップを含むことを特徴とする方法。
(付記3)
付記1に記載の方法であって、前記撮像アレイが、CMOSまたはCCDセンサアレイであることを特徴とする方法。
(付記4)
付記1に記載の方法であって、前記撮像アレイが、広帯域または単色センサアレイであることを特徴とする方法。
(付記5)
付記1に記載の方法であって、前記撮像アレイが、色センサアレイであることを特徴とする方法。
(付記6)
付記1に記載の方法であって、前記基準オブジェクトが、前記歯オブジェクトの画像と同じ画像内で取得されることを特徴とする方法。
(付記7)
付記1に記載の方法であって、前記基準オブジェクトが、前記歯オブジェクトの画像とは別個の画像として取得されることを特徴とする方法。
(付記8)
付記1に記載の方法であって、前記基準オブジェクトが、口腔内撮像デバイスに関連するテストパッチであることを特徴とする方法。
(付記9)
付記1に記載の方法であって、前記基準オブジェクトが、単独ターゲットであるテストパッチであることを特徴とする方法。
(付記10)
付記1に記載の方法であって、前記歯オブジェクトが、歯、色マッチングガイド、歯科補綴物、および歯科材料からなる群から選択されることを特徴とする方法。
(付記11)
付記1に記載の方法であって、前記変換マトリックスを生成するステップが、
歯の前記統計的に有効なサンプリングについての前記1組のスペクトル反射率データに主成分分析を適用することによって、複数の混合係数を生成するステップと、
一度に1つの波長帯ずつ、少なくとも第1、第2、および第3の波長帯にわたって、各歯に照明を当て、撮像アレイ内の複数のピクセルの各々において、各歯から、前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯の各々に対応する画像データ値を取得することによって、歯の前記統計的に有効なサンプリング内の要素についての1組の画像サンプル測定値を取得するステップであって、前記1組の画像サンプル測定値が、前記1組のスペクトル反射率データと同じ位置において取得される、ステップと、
前記複数の混合係数と前記1組の画像サンプル測定値との間で最小二乗適合を使用して、前記変換マトリックスを形成するステップと
を含むことを特徴とする方法。
(付記12)
付記1に記載の方法であって、前記変換マトリックスを生成するステップが、
歯の前記統計的に有効なサンプリングについての前記1組のスペクトル反射率データから1組の三刺激値を生成するステップと、
一度に1つの波長帯ずつ、少なくとも第1、第2、および第3の波長帯にわたって、各歯に照明を当て、撮像アレイ内の複数のピクセルの各々において、各歯から、前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯の各々に対応する画像データ値を取得することによって、歯の前記統計的に有効なサンプリング内の前記歯についての1組の画像サンプル測定値を取得するステップであって、前記1組の画像サンプル測定値が、前記1組のスペクトル反射率データと同じ位置において取得される、ステップと、
測定されたサンプル集合に主成分分析を適用することによって、複数の混合係数を生成するステップと、
前記複数の混合係数と前記1組の三刺激値との間で最小二乗適合を使用して、前記変換マトリックスを形成するステップと
を含むことを特徴とする方法。
(付記13)
付記1に記載の方法であって、前記変換マトリックスを生成するステップが、
歯の前記統計的に有効なサンプリングについての前記1組のスペクトル反射率データから1組の三刺激値を生成するステップと、
一度に1つの波長帯ずつ、少なくとも第1、第2、および第3の波長帯にわたって、各歯に照明を当て、撮像アレイ内の複数のピクセルの各々において、各歯から、前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯の各々に対応する画像データ値を取得することによって、歯の前記統計的に有効なサンプリング内の前記歯についての1組の画像サンプル測定値を取得するステップであって、前記1組の画像サンプル測定値が、前記1組のスペクトル反射率データと同じ位置において取得される、ステップと、
前記1組の三刺激値と前記1組の画像サンプル測定値との間で最小二乗適合を使用して、前記変換マトリックスを形成するステップと
を含むことを特徴とする方法。
(付記14)
付記1に記載の方法であって、前記変換マトリックスを生成するステップが、
歯の前記統計的に有効なサンプリングについての前記1組のスペクトル反射率データから1組の三刺激値を生成するステップと、
一度に1つの波長帯ずつ、少なくとも第1、第2、および第3の波長帯にわたって、各歯に照明を当て、撮像アレイ内の複数のピクセルの各々において、各歯から、前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯の各々に対応する画像データ値を取得することによって、歯の前記統計的に有効なサンプリング内の前記歯についての1組の画像サンプル測定値を取得するステップであって、前記1組の画像サンプル測定値が、前記1組のスペクトル反射率データと同じ位置において取得される、ステップと、
1つ以上の前記画像サンプル測定値の変換値を追加することによって、拡張された1組の画像サンプル測定値を生成するステップと、
前記生成された1組の視覚的色値と前記拡張された1組の画像サンプル測定値との間で最小二乗適合を使用して、前記変換マトリックスを形成するステップと
を含むことを特徴とする方法。
(付記15)
付記1に記載の方法であって、前記歯オブジェクトが、第1の歯オブジェクトであり、前記方法が、前記第1の歯オブジェクトについての前記色マッピングを前記電子的なメモリから取り出すステップと、第2の歯オブジェクトについての色マッピングを生成するステップと、前記第1および第2の歯オブジェクトの前記それぞれの色マッピングを比較するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
(付記16)
付記11に記載の方法であって、前記1組の視覚的色値を生成するステップが、前記複数のピクセルの各々についてのスペクトル反射率データを生成するステップと、ビューイング光源のスペクトル分布値に従って、前記複数のピクセルの各々についての前記1組の視覚的色値を計算するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
(付記17)
付記1に記載の方法であって、前記生成された視覚的色値が、三刺激値、CIELAB値、HSV値、または標準色空間内の他の値であることを特徴とする方法。
(付記18)
付記14に記載の方法であって、前記画像サンプル測定値の前記変換が、多項式であることを特徴とする方法。
(付記19)
付記14に記載の方法であって、前記画像サンプル測定値の前記変換値が、[0.3〜0.4]の範囲内にある指数を用いる単純なべき法則を使用して計算されることを特徴とする方法。
(付記20)
歯オブジェクトのための色マッピングを取得するための装置であって、
一度に1つの波長帯ずつ、少なくとも第1、第2、および第3の波長帯の照明を前記歯オブジェクトに当てるためにエネルギー供給可能な照明装置と、
前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯にわたって広帯域スペクトル応答を有し、光学システムに関して配置され、前記歯オブジェクトの1組の画像を形成するために、各照明波長帯において前記歯オブジェクトの画像をキャプチャするように作動可能な単色画像センサアレイと、
前記単色画像センサアレイに関して実質的に焦点が合い、前記光学システムの照射野内に配置される基準ターゲットと、
前記照明装置および前記単色画像センサアレイと動作可能に接続され、保存された命令に応答して、前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯を順次提供するように前記照明装置にエネルギー供給し、保存された命令にさらに応答して、各波長帯において画像をキャプチャし、保存し、各ピクセルについての画像データ値を計算し、スペクトル反射率データのサンプル集合に従って、また前記サンプル集合から測定された画像値に従って、色マッピングを生成し、保存する、制御ロジックプロセッサと
を備えることを特徴とする装置。
(付記21)
付記20に記載の装置であって、前記装置が、口腔内カメラの形式を取ることを特徴とする装置。
(付記22)
少なくとも部分的に制御ロジックプロセッサによって実行される、歯オブジェクトのための色マッピングを生成するための方法であって、
歯の統計的に有効なサンプリングについての1組のスペクトル反射率データに従って、変換マトリックスを生成するステップと、
一度に1つの波長帯ずつ、少なくとも第1、第2、および第3の波長帯にわたって、前記歯オブジェクトに照明を当てるステップと、
撮像アレイ内の複数のピクセルの各々について、前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯の各々に対応する画像データ値を取得するステップと、
前記生成された変換マトリックスに従って、また前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯において基準オブジェクトから取得された画像データ値に従って、前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯の各々についての前記画像データ値を処理することによって、前記複数のピクセルの各々についてのスペクトル反射率データを生成するステップと、
前記複数のピクセルの各々についての前記生成されたスペクトル反射率データ値に従って、またビューイング光源のスペクトル分布値に従って、前記歯オブジェクトの視覚的色を再構成することによって、前記色マッピングを形成するステップと、
前記色マッピングを電子的なメモリ内に保存するステップと
を含むことを特徴とする方法。
(付記23)
付記22に記載の方法であって、前記生成されたスペクトル反射率データを前記電子的なメモリ内に保存するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
Claims (3)
- 少なくとも部分的に制御ロジックプロセッサによって実行される、歯オブジェクトのための色マッピングを生成するための方法であって、
歯の統計的に有効なサンプリングについての1組のスペクトル反射率データに従って、変換マトリックスを生成するステップと、
一度に1つの波長帯ずつ、少なくとも第1、第2、および第3の波長帯にわたって、前記歯オブジェクトに照明を当てるステップと、
撮像アレイ内の複数のピクセルの各々について、前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯の各々に対応する画像データ値を取得するステップと、
前記取得された画像データ値に従って、また前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯において基準オブジェクトから取得された画像データ値に従って、前記複数のピクセルの各々について1組の視覚的色値を生成することによって、前記色マッピングを形成するために、前記変換マトリックスを適用するステップと、
前記色マッピングをコンピュータアクセス可能な電子的なメモリ内に保存するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 歯オブジェクトのための色マッピングを取得するための装置であって、
一度に1つの波長帯ずつ、少なくとも第1、第2、および第3の波長帯の照明を前記歯オブジェクトに当てるためにエネルギー供給可能な照明装置と、
前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯にわたって広帯域スペクトル応答を有し、光学システムに関して配置され、前記歯オブジェクトの1組の画像を形成するために、各照明波長帯において前記歯オブジェクトの画像をキャプチャするように作動可能な単色画像センサアレイと、
前記単色画像センサアレイに関して実質的に焦点が合い、前記光学システムの照射野内に配置される基準ターゲットと、
前記照明装置および前記単色画像センサアレイと動作可能に接続され、保存された命令に応答して、前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯を順次提供するように前記照明装置にエネルギー供給し、保存された命令にさらに応答して、各波長帯において画像をキャプチャし、保存し、各ピクセルについての画像データ値を計算し、スペクトル反射率データのサンプル集合に従って、また前記サンプル集合から測定された画像値に従って、色マッピングを生成し、保存する、制御ロジックプロセッサと
を備えることを特徴とする装置。 - 少なくとも部分的に制御ロジックプロセッサによって実行される、歯オブジェクトのための色マッピングを生成するための方法であって、
歯の統計的に有効なサンプリングについての1組のスペクトル反射率データに従って、変換マトリックスを生成するステップと、
一度に1つの波長帯ずつ、少なくとも第1、第2、および第3の波長帯にわたって、前記歯オブジェクトに照明を当てるステップと、
撮像アレイ内の複数のピクセルの各々について、前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯の各々に対応する画像データ値を取得するステップと、
前記生成された変換マトリックスに従って、また前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯において基準オブジェクトから取得された画像データ値に従って、前記少なくとも第1、第2、および第3の波長帯の各々についての前記画像データ値を処理することによって、前記複数のピクセルの各々についてのスペクトル反射率データを生成するステップと、
前記複数のピクセルの各々についての前記生成されたスペクトル反射率データ値に従って、またビューイング光源のスペクトル分布値に従って、前記歯オブジェクトの視覚的色を再構成することによって、前記色マッピングを形成するステップと、
前記色マッピングを電子的なメモリ内に保存するステップと
を含むことを特徴とする方法。
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