Brevet FR2853727A1 — publié le 20041015

L'invention concerne la détermination automatique de teintes à l'aide de matériel optique pourvu de moyens pour analyser les longueurs d'ondes reçues, moyens couramment appelés spectromètres. Largement utilisés pour de multiples applications, les spectromètres 5 sont particulièrement connus pour l'identification des matières, notamment à partir de l'étude des spectres formés par réflexion sur une telle matière. Un spectromètre utilisé pour l'identification d'une teinte de matériau réside lui aussi sur la mesure des différentes longueurs d'ondes reçues après réflexion ou traversée du matériau. On a proposé une telle technique de mesure de teinte d'ores et déjà dans plusieurs domaines, et notamment dans le domaine dentaire, concerné au premier chef par la présente demande. Ainsi, la spectrométrie est aujourd'hui connue comme moyen de remplacement du jugement subjectif du praticien quant il s'agit de 15 déterminer la teinte d'un matériau de remplacement à mettre en place sur une dent à traiter. Les spectromètres proposés pour cela, incluent typiquement une source lumineuse et un capteur de lumière suivi de moyens d'analyse des longueurs d'ondes reçues. Un traitement informatique des données produites désigne automatiquement le produit à 20 mettre en place sur la dent. Un tel procédé, dans d'autres applications nécessitant une identification de teinte est également adapté, même lorsqu'il ne s'agit pas de mettre en place un produit de remplacement ensuite. Ainsi, il est souhaitable que la saisie de données relatives à des 25 couleurs rencontrées soit automatisée dans de nombreux domaines techniques. La présente demande se rapporte plus spécifiquement à la préoccupation consistant à déterminer une teinte conforme à celle perçue par l'oeil humain lorsque l'objet est examiné à l'oeil nu. Ainsi, lorsqu'il s'agit de combler la cavité d'une dent, la préoccupation du praticien est que la teinte du matériau introduit soit conforme à l'aspect général de la dent, tel qu'il est perçu par une personne à l'oeil nu. Les méthodes de détermination automatiques de teintes dentaires proposées jusqu'à présent se sont avérées insuffisantes quant à cette préoccupation. En effet, les teintes indiquées par les systèmes existants s'avèrent 5 souvent ne pas correspondre à la perception à l'oeil nu de la couleur d'une dent. Les raisons, qui sont à l'origine de cet inconvénient, résident principalement dans le fait que la dent est partiellement translucide et irrégulière dans sa forme de surface. L'invention se propose de répondre à cette préoccupation, c'est-àdire de proposer un dispositif et une méthode d'évaluation automatique de la teinte d'un objet o la teinte déterminée reflète véritablement la teinte perçue initialement et à l'oeil nu. Ce but est atteint conformément à l'invention grâce à un dispositif de 15 détermination automatique de la teinte d'un objet, comportant une source lumineuse, un capteur de lumière disposé de manière à prélever sur une zone de l'objet la lumière réfléchie ou ayant traversé l'objet, comprenant en outre des moyens d'analyse de longueur d'onde sur cette lumière après réflexion ou traversée de l'objet, et comprenant des moyens pour déduire 20 une teinte à partir de la lumière ainsi prélevée, caractérisé en ce que les moyens d'analyse sont prévus pour analyser un ensemble de longueurs d'ondes prélevées en différentes zones de l'objet et identifier une même teinte à partir de cet ensemble de longueurs d'ondes. On propose également sur l'invention un procédé de détermination 25 de teinte d'un objet, comprenant l'étape consistant à illuminer l'objet, l'étape consistant à prélever la lumière après réflexion ou traversée de l'objet, l'étape consistant à analyser des longueurs d'ondes de la lumière après réflexion ou traversée, l'étape consistant à déduire de cette analyse une teinte de l'objet, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre l'étape consistant 30 à prélever la lumière en différentes zones de l'objet, l'étape consistant à analyser un ensemble de longueurs d'onde prélevées en ces différentes zones, puis l'étape consistant à identifier une même teinte à partir de l'analyse de cet ensemble de longueurs d'ondes. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux figures annexées sur lesquelles: - La figure 1 représente une dent en cours d'identification de teinte conformément à une méthode connue. - La figure 2 représente une dent en cours d'identification de teinte conformément à une première variante de l'invention. - La figure 3 représente une dent en cours d'identification de teinte conformément à une deuxième variante de l'invention. On décrira tout d'abord, en référence à la figure 1, la méthode exploitée jusqu'à présent pour l'identification de la teinte d'une dent avant mise en place d'un matériau de remplacement teinté sur celle-ci. On notera tout d'abord que cette méthode s'appuie sur l'utilisation d'un spectromètre de faible taille, adapté pour l'utilisation dans le domaine 15 dentaire de par sa maniabilité et son aptitude à être précisément placé. Ce spectromètre est logiquement prévu pour prélever une lumière réfléchie par la dent en une zone que l'on peut qualifier de " ponctuelle ". Ainsi sur la figure 1, on a représenté, sur une dent 10, une tache 20 de taille suffisamment petite pour représenter cette zone de prélèvement de 20 lumière ponctuelle. Une illumination de puissance choisie est spécifiquement placée sur la dent pour produire cette tache lumineuse 20, au sein de laquelle le spectromètre réalise son prélèvement de lumière réfléchie. La tache 20 forme donc la zone de prélèvement de lumière pour l'analyse spectrométrique. Dans cette lumière réfléchie, une gamme de longueur d'ondes est identifié par le spectromètre, gamme de longueur d'ondes qui est considérée comme qualifiant spécifiquement une couleur optique telle que perçue à l'oeil nu. Cette couleur est ensuite rapprochée, par des moyens de traitement * 30 de données, de différentes teintes de produits de remplacement à disposition, afin d'identifier le produit ayant la teinte la plus proche de celle perçue. Bien que les spectromètres à disposition présentent une précision tout à fait satisfaisante en eux-mêmes, il s'avère que les décalages apparaissant entre la teinte ainsi identifiée et celle de la dent telle que perçue à l'oeil nu, découlent d'une approche qui est trop sensible aux imperfections de couleur et de géométrie de l'objet, ici de la dent. Il s'avère, en d'autres termes, la teinte ainsi identifiée représente très exactement celle de la dent au point o l'identification est réalisée et ce point, bien qu'apparaissant représentatif aux yeux du praticien, est tout de même le siège d'un décalage imprévisible. A la figure 2, on a représenté, sur une dent similaire 10, une tache lumineuse " ponctuelle " 20, également similaire à celle de la figure 1. Il a toutefois été identifié, dans le cadre de l'invention, que les écarts de teinte obtenus par mesures spectrométriques peuvent être largement réduits en considérant une dent comme une surface ayant une teinte évolutive 15 graduellement sur la surface de celle-ci, bien que cette gradation ne soit pas perceptible à l'oeil nu. En cherchant de plus à réaliser une moyenne mathématique sur cette gradation de teinte imaginée, on arrive à un résultat particulièrement avantageux. Conformément à cette nouvelle approche spécifiquement identifiée, 20 la figure 2 illustre une méthode selon l'invention, dans laquelle de multiples prélèvements spectrométriques sont réalisés, en une série de points répartis sur la dent. A titre de principe correctif d'une répartition inégale de la perception de teinte sur la dent, on propose ici un moyennage sur une répartition de 25 relevés spectrométriques à la surface de celle-ci. Cette répartition s'avère corriger une inégalité de perception due à de multiples paramètres, ne relevant pas forcément d'une inégalité de teinte à proprement dit, mais plutôt d'inégalités de translucidité et d'inégalités de géométrie de surface de la dent. A ces différentes inégalités, l'hypothèse selon laquelle la dent est un objet à gradation de teinte en surface est une modélisation théorique permettant la mise en couvre de l'invention, plus qu'une réalité réellement perçue à l'oeil nu. On décrira ci-après la façon dont cette pluralité de prélèvements est préférentiellement mise en couvre, et les moyens associés, ainsi que les répartitions préférentielles à mettre en oeuvre sur la dent. Les moyens mis en oeuvre ici se composent d'abord, outre du 5 spectromètre à illumination et relevé optique, de moyens de déplacement mécanique de la zone de prélèvement sur un parcours prédéfini. Ainsi, le spectromètre à illumination est muni d'un rail et d'un moyen de déplacement mécanique sur ce rail le long d'un segment de déplacement rectiligne et de longueur prédéterminée. Préférentiellement, le spectromètre muni de ces moyens de déplacement sur rail est également pourvu de moyens de positionnement vis-à-vis du patient, permettant de régler le positionnement du rail relativement à la dent, et ainsi le déplacement choisi pour la zone de relevé 20. Ainsi, conformément à l'illustration de la figure 2, la pluralité de points de prélèvement consiste préférentiellement en un segment 30 s'étendant longitudinalement sur la dent, c'est-à-dire en éloignement progressif de la gencive et perpendiculaire à celle-ci. Les points de prélèvement sur ce segment 20 peuvent être choisis en nombre variable, pouvant aller de 20 quelques points de prélèvement à plusieurs milliers. Un tel positionnement de ces points sur l'axe longitudinal de la dent s'avère fournir une identification de teinte particulièrement fidèle à celle perçue à l'oeil nu. Chaque point de prélèvement correspond à un relevé d'une gamme 25 de longueurs d'ondes présentes en ce point. Dans cette gamme de longueurs d'ondes présentes en un point, celles-ci sont représentées avec des puissances différentes, les longueurs d'ondes les plus puissantes étant considérées comme représentant le mieux la couleur en présence. Les moyens d'analyse ici proposés tiennent compte de l'ensemble 30 des gammes de longueurs d'ondes relevées en chaque point de prélèvement, et, par moyenne des puissances relevées pour chaque longueur d'onde aux différents points, établissent une gamme moyenne des longueurs d'ondes présentes sur la dent, gamme moyenne consistant en d'autres termes en un relevé o chaque longueur d'onde considéré a pour puissance la puissance moyenne rencontrée sur les différents points de la dent. Les longueurs d'onde les plus puissantes dans cette gamme moyenne représentent la couleur de la dent. La couleur de la dent peut d'ailleurs être identifiée, dans une variante simple à réaliser, en établissant une moyenne globale des longueurs d'onde représentées dans la gamme moyenne, longueurs d'onde pondérées par leurs puissances respectives dans cette gamme moyenne. 10 Toutefois, conformément à une seconde variante illustrée à la figure 3, un tel balayage longitudinal (vertical) 30 est avantageusement complété par un balayage transversal (horizontal) 40 sur la dent, c'est-à- dire un balayage sensiblement parallèle à la gencive. Ce balayage transversal est préférentiellement placé à mi-hauteur de 15 la partie visible de la dent. Dans ce cas également, l'ensemble des relevés spectrométriques, c'est-àdire ceux obtenus par le balayage vertical 30 et par le balayage transversal 40 sont soumis à une moyenne mathématique afin de déterminer une gamme moyenne des longueurs d'onde représentées sur la 20 dent. En d'autres termes, on détermine la couleur souhaitée par analyse de cette gamme moyenne, par exemple en la considérant comme un relevé spectrométrique classique. Dans une variante préférentielle, on dote le dispositif d'une caméra 25 et de moyens d'affichage vidéo de manière à afficher l'objet examiné sur un écran. Sur cet écran, on reporte les teintes prélevées sur chacun des points de l'objet, de sorte que la représentation affichée porte les teintes telles que relevées par le dispositif. L'utilisateur examine ainsi le travail de traitement réalisé par le dispositif, et notamment la répartition des teintes avant moyennage de celles-ci. Le dispositif est préférentiellement muni de moyens interactifs permettant à l'utilisateur de sélectionner une partie spécifique de l'objet ainsi affiché, pour établir la teinte globale de l'objet à partir de la partie considérée. En d'autres termes, le dispositif est muni de moyens de pilotage de l'analyse de teinte précédemment exposée, moyens de pilotage qui 5 définissent, sous la commande de l'utilisateur, la portion particulière de l'objet dont il faut tenir compte dans le calcul de la teinte. Les autres parties de l'objet sont, en d'autres termes, exclues du calcul de teinte. Ainsi, l'utilisateur sélectionne par exemple une position de l'objet qui lui semble spécifiquement représentative de la teinte globale de ce dernier. 10 L'invention ne se limite pas à ces deux modes de réalisation privilégiés, mais peut également être mise en oeuvre par l'intermédiaire d'une pluralité de relevés, et un moyennage ultérieur, la pluralité de relevé pouvant être répartie de manière différente sur la dent, et ce en dehors de toute considération de balayage. La préoccupation ici satisfaite, celle de retranscrire fidèlement la perception de teinte générale telle que perçu à l'oeil nu, est également présente dans d'autres types, d'application tout aussi concernés par la présente invention. Ainsi, l'invention peut plus généralement être mise en oeuvre pour 20 retranscrire efficacement l'impression aux yeux d'un expert capable d'évaluer une condition particulière d'un produit. Ainsi, il s'avère que la mise en oeuvre d'un spectromètre et d'une multiplicité de relevés répartis sur une zone étendue d'un objet constitue un avantage, dans le cas de l'évaluation d'une couleur sur un fruit, dont on 25 souhaite évaluer automatiquement la maturité à partir de cette couleur, ou de toute denrée périssable. Un autre type d'application consiste à évaluer la teinte d'une oeuvre d'art dans le but d'évaluer son âge ou sa condition de conservation. On utilise également avantageusement l'invention pour déterminer la 30 teinte d'une zone d'un billet de banque, afin de déterminer si celui-ci est authentique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détermination automatique de la teinte d'un objet (10), comportant une source lumineuse, un capteur de lumière disposé de 5 manière à prélever sur une zone de l'objet la lumière réfléchie ou ayant traversé l'objet (20, 30, 40), comprenant en outre des moyens d'analyse de longueur d'onde sur cette lumière après réflexion ou traversée de l'objet, et comprenant des moyens pour déduire une teinte à partir de la lumière ainsi prélevée, caractérisé en ce que les moyens d'analyse sont prévus pour 10 analyser un ensemble de longueurs d'ondes prélevées en différentes zones (20, 30, 40) de l'objet (10) et identifier une même teinte à partir de cet ensemble de longueurs d'ondes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens prévus pour déplacer automatiquement la zone de 15 prélèvement de lumière sur une zone étendue de la surface de l'objet. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif est prévu pour prélever la lumière en une pluralité de points (20, 30, 40) sur une surface présentant un relief. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 caractérisé en ce que le dispositif inclut en outre une caméra et des moyens d'affichage d'une image de l'objet (10) telle que prélevée par la caméra, ainsi que des moyens pour reporter sur cette image une série de teintes prélevées respectivement à ladite série de points de prélèvement (20, 30, 40), à leur emplacement correspondant sur l'objet (10) affiché à 25 l'écran. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant à un utilisateur de réaliser une sélection spatiale sur l'objet représenté à l'écran, des moyens étant prévus pour traduire cette sélection spatiale sous la forme d'une sélection de points de prélèvements 30 à partir de prélèvements de lumière réalisés sur ces points spécifiquement positionnés dans cette sélection spatiale, et pour calculer la teinte globale à partir de prélèvement de lumière réalisés sur ces points. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est destiné à une détermination de la teinte d'une dent (10). 7. Procédé de détermination de teinte d'un objet (10), comprenant 5 l'étape consistant à illuminer l'objet (10), l'étape consistant à prélever la lumière après réflexion ou traversée de l'objet, l'étape consistant à analyser des longueurs d'ondes de la lumière après réflexion ou traversée, l'étape consistant à déduire de cette analyse une teinte de l'objet, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre l'étape consistant à prélever la lumière en 10 différentes zones (20, 30, 40) de l'objet (10), l'étape consistant à analyser un ensemble de longueurs d'onde prélevées en ces différentes zones (20, 30, 40), puis l'étape consistant à identifier une même teinte à partir de l'analyse de cet ensemble de longueurs d'ondes. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est 15 appliqué à la détermination de la teinte d'une dent (10). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pluralité de points décrit au moins un segment (30) orienté longitudinalement à la dent (10), c'est-à-dire sensiblement perpendiculaire à la gencive. 10. Procédé selon la revendication 8 ou la revendication 9, 20 caractérisé en ce qu'au moins une partie de la pluralité des points de prélèvement (20, 30, 40) décrit un segment (40) sensiblement aligné avec la gencive, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe principal de la dent (10) . F 30