(57)【要約】【課題】本発明の目的は、改善された歯科用画像システムを提供することである。【解決手段】特定のスペクトル反射率特性を有する物体についての視覚比色値を決定する方法であって、（ａ）装置画像値を形成するために、電子画像捕捉装置で物体を写真化するステップを有し、（ｂ）装置画像値を視覚比色値へ変換する複数の変換から１つの変換を選択するステップを有し、変換の選択は、物体の特定のスペクトル反射率特性に基づいており、（ｃ）物体の視覚比色値を決定するために、選択された変換を、装置画像値へ適用するステップを有する、方法により構成する。【選択図】図１
2005000652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定のスペクトル反射率特性を有する物体についての視覚比色値を決定する方法であって、前記方法は、
（ａ）装置画像値を形成するために、電子画像捕捉装置で物体を写真化するステップを有し、
（ｂ）装置画像値を視覚比色値へ変換する複数の変換から１つの変換を選択するステップを有し、前記変換の選択は、前記物体の特定のスペクトル反射率特性に基づいており、
（ｃ）前記物体の前記視覚比色値を決定するために、選択された変換を、前記装置画像値へ適用するステップを有する、方法。
【請求項２】
更に、
（ｄ）前記物体についての前記視覚比色値を複数の色基準の各々についての視覚比色値と比較するステップと、
（ｅ）前記物体に一致する、好ましい視覚比色を有する１つ又はそれ以上の色基準を選択するステップとを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ｄ）とステップ（ｅ）の少なくとも１つのステップは、前記物体に一致する好ましい視覚比色を有する１つ又はそれ以上の色基準を選択するのに使用される個々の比色属性に関連するパラメータの組を含む数学アルゴリズムを使用する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
パラメータの組は、複数の選択可能なパラメータの組を有し、各組は、好ましい視覚比色一致について異なる基準を示す、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
更に、
（ｆ）１つ又はそれ以上の選択された色基準と前記物体の間の視覚比色一致の程度を決定し且つ規定するステップと、
（ｇ）数値、グラフィックイラストレーション、及び言語の記述の少なくとも１つに関して、選択された１つ又はそれ以上の色基準と前記物体の間の視覚比色一致の程度を示すステップと、
を有する、請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、歯科用カラー応用についてのシステムに関連する。特に、高品質歯科用画像を発生するディジタル写真法とシステムに関連し、更に、自然の歯についての暗度情報、基準暗度サンプル、及び製造された歯科用義歯を決定し、規定しそして、伝える方法とシステムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
現代の歯科手順は、しばしば、歯冠、インプラント、固定の部分的な義歯及び化粧張りのような、修復材の製造を含む。そのような修復材では、光学特性が、熟練して製造されたセラミックの修復材は、非常に形状、テクスチャ、色及び透明さが一致するので、セラミックスは、しばしば使用される。
【０００３】
そのような現実性を作ることは、かなりの程度の技能を含む。更に、患者の歯の色と他の外観特性に関する正確な情報は、正確に決定されそして、修復材を作成する人に曖昧さなく伝えられる必要がある。型と他の技術は、歯の形状と他の幾何学的な特性を記録し且つ転送するのに使用され得るので、色と外観特性を決定しそして伝える技術は更に問題である。
【０００４】
歯の色情報を決定し且つ伝えるのに最も広く使用されている技術は、過去の７０年間ほとんど変化していない。典型的には、（”暗度一致（ｓｈａｄｅ  ｍａｔｃｈｉｎｇ）”と呼ばれる）処理は、患者の歯と、１つ又はそれ以上の標準暗度ガイドの組内の幾つかの基準暗度サンプル（暗度のタブ（ｔａｂ））の１つに視覚的に一致するものを捜すことを含む。しばしば歯科医である、一致を行う者は、一致する暗度タブの識別子を記録し、そして、情報を歯科ラボラトリに伝え、ここで、修復材が製造される。ラボラトリは、そして、製造処理を通して修復材の視覚色評価を行うために同じ暗度ガイドの自分自身の組を使用する。
【０００５】
視覚暗度一致処理は、幾つかの問題を有する：初期一致手順はしばしば長く、困難で、そして、単調である。２０分又はそれより長くかかることも異常ではない。多くの場合には、患者の歯に完全に一致する暗度タブはない。どのタブが最も近く一致するか（即ち、最も不一致が少ないか）を決定することはしばしば困難である。しばしば、歯科医は患者の歯は特に一致させるのが難しいことを決定する。患者は、自分で修復材を製造する歯科矯正ラボラトリへ行かねばならない。そこで、訓練されたラボラトリの人が、色の一致を実行できる。多くの場合には、義歯の色がセラミックス又は他の色のついた材料の連続する追加により精密に調整されるように、患者は、２、３又は、それ以上の回数、歯科医とラボラトリを往復しなければならない。
【０００６】
全ての関連する時間と労力に関わらず、視覚色一致手順は、約１０％の場合に、更に失敗し（即ち、義歯は歯科医及び／又は患者により色について拒否される）。この困難な仕事を考えると、この失敗率は驚くようではない。比較的小さな色差の視覚色評価は通常困難であり、そして、歯科用の色評価がなされねばならない条件は、局所的なクロマチック適応、局所的輝度適応、及び側面輝度適応のような、幾つかの複雑な心理的効果を発生する。更に、暗度タブは、実際の歯への最良の条件等色で（即ち、比スペクトルの）一致を提供する：このように、一致は光源に敏感でありそして、人間の色視覚（例えば、観測者の条件等色）の通常の変化による変化性を受ける。
【０００７】
歯科等色に関連する困難さは、視覚評価を、種々の形式の光度計及び比色計で決定される評価で置換しようとする多くのシステムの開発を導いた。主観的な視覚色評価よりも客観的測定に関する暗度一致に基づく考えは訴えるようであるが、そのような測定は実行するのが、非常に困難である。この結果、歯科医と歯科ラボラトリの作業者から集められた報告は、現在利用できる計器に基づく暗度一致システムの性能のレベルが全体的に受け入れられないことを示唆する。利用できる計器に基づくシステムからの結果の不確かさは、一般的には、従来の視覚評価がまだ確認のために行われることを必要とする。従って、そのようなシステムの値の多くは非常に否定的である。
【０００８】
計器ベース及び視覚ベースの両方の、現在利用できる暗部一致システムの失敗と制限は、人間の歯の外観の一致に関連して困難さを試験することにより理解されうる。第１に、歯の色は、種々の有機及び非有機の要素の反射、透過、及び屈折、蛍光及び散乱、の複雑な相互作用である。それは、歯の髄質の体積、象牙質状態、エナメル組成内の変化，及び組成、構造、及び歯組織の他の変化、により影響される。この複雑さの１つの結果は、光の幾何配置、周囲の色及び他の環境要素により、色の外観と色の測定は非常に影響されることである。
【０００９】
更なる複雑さは、色は一般的には単一の歯内で均一ではないことである。色の非均一性は、組成、構造、厚み、内部及び外部のよごれ、面のテクスチャ、割れ目ひび及び濡れの程度の空間変動からである。この結果、比較的大きな領域に基づく測定は、歯の支配的な色を表さない平均化された値を発生する。更に加えて、自然色変動と非均一性は、所定の歯が単一の暗度タブにより正確に一致されなさそうにする。これは、その平均色ではなく、歯内の色の分布を伝える方法が、必要とされる。歯から歯で、歯の色もほとんど均一でない。従って、修復材の理想的な色は、隣接の歯の色と又は、患者の口の任意の他の単一の歯と正確に一致しない。歯科医は、どのように修復材が患者の歯の種々の色と混ざり現われるべきかを記述するために、単語”調和”を使用する。修復材の理想的な色は、例えば、幾つかの近くの歯の間のどこかであり、又は、どこか口の中の同様な歯の色に近い場合もある。
【００１０】
更なる困難性は、成功する色の通信は、歯の色が測定され且つ、数値比色値又は基準暗度タブ識別子のような、絶対基準色標準の組に従って規定されることを必要とする。輝度ファクタが決定されそして正確に伝えられるということは特に重要であり、；更に、輝度ファクタは一般的には測定する色の最も困難な面である。更に、歯の色の全ての面についての誤差の許容度は、非常に小さい。口の中では、単一の歯冠のような再構成は、すぐに自然な歯に調整される。この近接は、小さな色の誤差を非常に明確にする。更に、人は、一般的には、歯の外観についてはこだわる。理解できるように、それらは、不適切な色で現われる修復材に非常に許容度がない。
【００１１】
光は歯科の色測定を実行することの困難性のさらなる発生源である。光の形式、光の幾何的配列、及び他の要因は、測定目的について適切でなければならない。特に、歯の面からの鏡のような反射は、避けられねばならない。同時に、しかしながら、測定条件は、結果が最終的に判断される条件と一貫していなければならない。これらの２つの要求は、しばしば、競合し、；歯科用測定を行う最適条件は、一般的には、実際の世界の条件とは非常に異なる。
【００１２】
更に、視覚色評価と客観的測定は、固有の困難な環境で、即ち、実際の患者の口ので、決定されねばならない。衛生、美意識及び患者の快適さのようなファクタは、重要であり、そして、評価又は測定技術の設計で考慮されねばならない。速度も重要である。患者の口が開いている場合には、歯は比較的短い時間期間で乾燥し始める。この乾燥は、面の屈折率を変化させ、これは歯の外観の色を明るくし非飽和にする。そのような条件下でなされる計器測定又は視覚一致は、あまり良く一致しない義歯となる。
【００１３】
色評価、使用及び通信は、歯科産業内での正確な色調整の欠如により、更に複雑である。例えば、我々の研究は、同じ製造者からの暗度タブの同一と思われる組の間でかなりの変化がありえることを示した。これらの変化は、そのようなタブに基づく色通信を曖昧にする。例えば、歯科医により選択された一致する暗度タブは、両方のタブが、同じ識別を有し同一と考えられてさえも、義歯を製造するラボラトリでの基準について使用される実際のタブと異なる。この結果、ラボラトリの暗度タブの色に一致して作られた義歯は、歯科医により意図された色と一致しない。歯科医と歯科用ラボラトリの両方にとって、色を規定する、信頼性のある且つ曖昧でない手段を有することは、重要である。更に加えて、歯科医及び／又は歯科用ラボラトリにとって、修復材が予め定められた暗度仕様に合うことを確認することは、重要である。歯科用ラボラトリでは、その処理の中間の段階で暗度の案内を提供するために製造処理内に確認処理が組み込まれることは、重要である。色調整は、そして、後続の製造段階に組み込まれる。
【００１４】
従来技術に、幾つかの暗度一致システムが記載されているが、上述の問題と完全に取り組むものはない。例えば、Ｌｅｈｍａｎｎ他の、米国特許番号６，３５８，０４７、６，３０５，９３３、６，２０６，６９１、６，１３２，２１０、及び５，９６１，３２４は、好ましい実施例が、赤、緑及び青（ＲＧＢ）色値を供給する口内のカメラの使用に基づいており、その値は続いて、単一の組のＲＧＢ対ＨＳＩ変換式を使用して、正規化されそして、ヒュー、飽和及び強度値（ＨＳＩ）を得るのに使用される、歯の暗度分析器システムを開示する。得られたＨＳＩ値は、そして、暗度タブの集合の得られた対応するＲＧＢ測定値から得られたものと、比較される。同様に、Ｍｏｒｒｉｓ他の、米国特許番号６，１９０，１７０及び６，３２８，５６７は、１つ又はそれ以上のディジタルカメラからのＲＧＢ画像値を正規化するために２つ又はそれ以上の基準を使用するシステムを記述する。再び、歯と暗度タブは、単一の組の変換式を使用して、それらのＲＧＢ値、又は、ＨＳＩ又は、ＲＧＢ値から得られた他の値に従って、比較される。再び同様に、Ｆｒａｄｋｉｎの米国特許番号６，３８４，９１７は、ＲＧＢ画像を得るためにビームスプリッタ及び他の光学部品を使用するシステムを開示する。再び、歯と暗度タブは、単一の組の変換式を使用して、それらのＲＧＢ値、又は、ＨＳＩ又は、ＲＧＢ値から得られた他の値に従って、比較される。Ｐｒｉｅｓｔｌｅｙ他の、米国特許出願公開番号ＵＳ２００２／００２１４３９Ａ１は、色がＲＧＢ値に関して分析される、等色システムを開示する。これらの記載の下にある仮定は、歯の色（即ち、その視覚色外観）は、同じＲＧＢ値（又は、ＨＳＩ又は、単一の組の変換式を使用してそれらのＲＧＢ値から得られる他の値）を有する暗度タブにより一致されることが可能であるということである。しかしながら、その仮定は一般的に正しくない。暗度タブのスペクトル反射率は、自然の歯の反射率を異なり；従って、歯とタブの間の視覚一致は、条件等色の−比スペクトルの−一致である。更に、現在のディジタルカメラのスペクトル感度は、従来の及び口内のカメラを含み、視覚等色関数の組と等価ではない。この結果、ＲＧＢ測定から決定される一致又は、ＨＳＩ又は、測定されたＲＧＢ値へ変換式の単一の組を適用することにより得られる他の値は、一般的には正確な視覚一致とならない。例えば、歯と暗度タブは同一のＲＧＢ値そして、従って同一の得られたＨＳＩ値を有することが可能であるが、しかしそれらは視覚的に一致しない場合がある。また、歯と暗度タブは異なるＲＧＢ値を、従って異なる得られたＨＳＩ値を有することが可能であるが、しかし、それらは視覚的に一致し得る。そのようなことの発生は条件等色の一致の基本的な性質の結果である。本発明では、この基本的な問題は、変換式の任意の単一の組よりも、主観に特定の比色変換の新しい使用により克服されることが示される。
【００１５】
Ｏ’Ｂｒｉｅｎの米国特許番号６，００７，３３２は、歯科の暗度タブのような、視覚的に選択された色標準と共に、歯の写真画像を発生し、そして、比色計又は光度計装置を使用して写真画像を分析することに基づいた、歯の等色システムを記載する。この方法で比色計と光度計装置を使用することは、装置は元の歯と暗度タブの色ではなく結果の写真の色を分析するのに使用されるので、自然の歯と暗度タブの条件等色に関連する基本的な問題と取り組まない。色比較は従って、ディジタルカメラのように、視覚等色関数の組に等価でない、写真媒体がＲＧＢスペクトル感度を有する、ということから生じる、条件等色の問題を受ける。このように、写真画像内で完全に一致する歯と暗度タブは、まだ実際には（視覚的、比色的、及びスペクトル的に）一致しない場合がある。
【００１６】
他の暗度測定システムは、直接の暗度測定のために、光度計又は比色計を使用して、条件等色一致に関連する問題を避けようとする。しかしながら、従来技術で記載されるそのようなシステムで使用される光の幾何配置と他の特性は、一般的には、歯が通常見られる光条件に対応しない。非代表的な光条件の下でなされた光度計又は比色計測定は、非代表的な色値を発生し、これは標準の視覚条件下で満足しない視覚一致となる。更に、そのようなシステムは、全体の口の又は隣接する歯の画像さえも提供しない。従って、それらは、周囲の歯と口の構造に色が調和した暗度一致を保証するこのに要求される情報を提供せず、又は、テクスチャ又はつやのような歯の外観に関連する他の重要な情報を伝えない。
【００１７】
従来技術に記載の幾つかの、カメラベースのシステムは、歯が通常見られる光条件を代表しない光に依存する。例えば、Ｐｒｉｅｓｔｌｅｙ他の米国特許出願公開番号２００２／００２１４３９は、直交ニコルが歯の前面からの光を減少するのに使用される、システムを開示する。そのような光条件下で達成された暗度一致は、必ずしも更に標準の条件で一致するわけではない。Ｊｕｎｇ他の米国特許番号、５，７５９，０３０は、光が中央ソース光ファイバにより提供され、そして、周囲の受信光学部品の配列により検出される、歯の光学特性を決定する方法を開示する。再び、そのような光条件下で決定される暗度一致と他の歯の特性は、標準の条件下で得られるものと必ずしも対応するわけではない。
【特許文献１】米国特許公開番号ＵＳ２００２／００１２８９５号
【特許文献２】米国特許公開番号ＵＳ２００２／００２１４３９号
【特許文献３】米国特許番号５，７５９，０３０号
【特許文献４】米国特許番号５，７６６，００６号
【特許文献５】米国特許番号５，９６１，３２４号
【特許文献６】米国特許番号６，００７，３３２号
【特許文献７】米国特許番号６，１３２，２１０号
【特許文献８】米国特許番号６，１９０，１７０号
【特許文献９】米国特許番号６，２０６，６９１号
【特許文献１０】米国特許番号６，３０５，９３３号
【特許文献１１】米国特許番号６，３２８，５６７号
【特許文献１２】米国特許番号６，３５８，０４７号
【特許文献１３】米国特許番号６，３８４，９１７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従来技術で記載された多くのシステムは、周囲の光がシステムに入ることを防止する分離スリーブ又は同様な装置の使用を必要とする。そのような装置の使用は、患者の快適及び衛生に関する懸念を生じる。最後に、どの記載のシステムも、暗度タブの組の中の前に記載の色変化を発生する方法を提供せず、又は、新しい視覚化方法及び本発明に記載の他の利点を提供しない。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の目的は、改善された歯科用画像システムを提供することである。
【００２０】
本発明の更なる目的は、歯の暗度を正確に決定しそして規定する手段を組み込む歯科用画像システムを提供することである。
【００２１】
本発明の更なる目的は、色変化、テクスチャ、つや、透明度及び半透明度のような、追加の歯の外観特性を適切に表しそして伝える高品質画像を発生する手段を更に提供する歯科用画像システムを提供することである。
【００２２】
本発明の更なる目的は、システム構成要素及び媒体の変化を補償する方法と手段を提供する歯科用画像システムを提供することである。
【００２３】
本発明の更なる目的は、提案された義歯の色を視覚化し且つ調整する方法と手段を提供する歯科用画像システムを提供することである。
【００２４】
本発明の更なる目的は、製造された義歯の色を評価し且つ確認する方法と手段を提供する歯科用画像システムを提供することである。
【００２５】
本発明は、前述の１つ又はそれ以上の問題を解決することに向けられている。簡単に要約すると、本発明の一面に従って、特定のスペクトル反射率特性を有する物体についての視覚比色値を決定する方法であって、（ａ）装置画像値を形成するために、電子画像捕捉装置で物体を写真化するステップを有し、（ｂ）装置画像値を視覚比色値へ変換する複数の変換から１つの変換を選択するステップを有し、変換の選択は、物体の特定のスペクトル反射率特性に基づいており、（ｃ）物体の視覚比色値を決定するために、選択された変換を、装置画像値へ適用するステップを有する、方法である。
【００２６】
本発明の更なる面に従って、歯の測定画像の視覚比色値を基準暗度の視覚比色値のデータベースと比較することにより、自然の歯の１つ又はそれ以上の暗度を決定し且つ規定する方法は、（ａ）歯の前面についての鏡のような反射を最小化又は除去する方法で少なくとも１つの自然の歯を一様にに照明するステップと；（ｂ）測定画像内に口内基準を含めるステップと；（ｃ）カメラ画像値を形成するためにディジタルカメラで歯とともに口内基準を写真化するステップと；（ｄ）光又はカメラ変化による露光の誤差についてカメラ画像値を補正する口内基準についてカメラ画像を使用しそれにより補正されたカメラ画像値を提供するステップと；（ｅ）補正されたカメラ画像値を視覚比色値へ変換するために自然の歯のスペクトル反射率特性に基づいて、変換を適用するステップと；（ｆ）１つ又はそれ以上の暗度が決定される歯の１つ又はそれ以上の領域に対応する画素位置を規定するステップと；（ｇ）画素位置についての視覚比色値を基準暗度の視覚比色値のデータベースの視覚比色値と比較するステップと、；（ｈ）歯の１つ又はそれ以上の領域に対応する画素位置についての視覚比色値への一致に基づいて１つ又はそれ以上の基準暗度を決定するステップとを有する方法である。
【００２７】
本発明の更なる面では、歯科義歯の測定画像の視覚比色値を基準暗度の視覚比色値のデータベースと比較することにより歯科義歯の１つ又はそれ以上の暗度を決定し且つ規定しそして、測定画像から、歯科暗度タブのような、基準暗度サンプルの視覚比色値を決定する、方法が記載される。
【００２８】
本発明のこれらの及び他の面、目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照して、好ましい実施例の以下の詳細な説明と請求項を読めば、更に明確に理解され且つ評価されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
歯科用色画像処理法は良く知られているので、本記載は、特に本発明に従って、方法の一部を構成する又は直接的に共同する要素に特に向けられている。ここに特に示されていない又は記載されていない要素は、従来技術で知られているものから選択される。本実施例の記載されるべきある面はソフトウェアで提供される。以下の素材で本発明に従って示され及び記載された方法では、本発明を実行するのに有益なここに記載され又は暗示され、示されていないソフトウェアは、当業者の従来の及びその中の範囲である。
【００３０】
本発明は、全ての上記目的を実現する、ディジタルカメラベースの歯科用画像システを記述する。本発明の基本構成要素と動作の図示は、図１に示されている。物体（１０）、例えば、照明された歯、歯科義歯、暗度タブ又は、暗度一致が決定される任意の他の物体は、電子捕捉装置（２０）により画像化され、これは、ＲＧＢ画像装置値（２５）を発生する。比色変換選択動作（３０）は、捕捉装置からのＲＧＢ装置画像値（２５）を視覚比色値へ変換するために、変換データベース（２７）から適切な数学変換を決定する。選択された変換は、比色変換（４０）により捕捉装置からＲＧＢ装置画像値（２５）に適用され、物体視覚比色値（５０）を形成する。一致動作（７０）は、形成された物体視覚比色値と、暗度一致仕様（８０）となる、色基準データベース（６０）内に記憶された（例えば、標準歯科暗度タブの）複数の色基準の各々についての視覚比色値比較するのに使用される。更に、物体の視覚比色値と視覚一致仕様に対応する視覚比色値は、表示のための画像を形成するために使用され、そして、暗度一致仕様の視覚比色値は、表示及び調整段階（９０）を使用して調整される。
【００３１】
本発明の実施では、歯科暗度一致システムは、制限なしに、（ａ）歯の測定画像の視覚比色値を基準暗度の視覚比色値のデータベースと比較することにより、自然の歯の１つ又はそれ以上の暗度を決定し且つ規定し、（ｂ）歯科義歯の測定画像の視覚比色値を基準暗度の視覚比色値のデータベースと比較することにより、歯科義歯の１つ又はそれ以上の暗度を決定しかつ規定し、且つ（ｃ）測定画像から、歯科暗度タブのような、基準暗度サンプルの視覚比色値を決定する、のに使用され得る。
【００３２】
上述の使用（ａ）に従った歯科暗度一致システムの使用では、そして、更に図５Ａに更に示されたように、少なくとも１つの自然の歯は、歯の前面の鏡のような反射を最小化又は除去する方法で、一様に照明され（５００）；口内基準は、測定画像内の自然の歯を近くに含まれ（５０２）；そして、口内基準は、装置画像値（２５）を形成するために、ディジタルカメラで歯と共に写真にされる（５０４）。上述の使用（ｂ）に従った歯科暗度一致システムの使用では、そして、更に図５Ｂに示されたように、歯科義歯は、歯科義歯の前面からの鏡のような反射を最小化又は除去する方法で、一様に照明され（５１０）；知られた基準は、測定画像内に含まれ（５１２）；そして、背景は、測定画像内に含まれ（５１４）、ここで背景は人間の口の幾何学的及び色の特徴を模擬し；そしてキャップが歯科義歯上に含まれ（５１６）、ここで、キャップは、人間の歯肉の幾何学的及び色的特徴を模擬する。そして、知られた基準は、装置画像値（２５）を構成するために、ディジタルカメラで、歯科義歯、背景及びキャップと共に、写真化される（５１８）。
【００３３】
上述の使用（ｃ）に従った歯科暗度一致システムの使用では、そして、更に図５Ｃに示されたように、基準暗度サンプルは、基準暗度サンプルの前面からの鏡のような反射を最小化又は除去する方法で、一様に照明され（５２０）；知られた基準は、測定画像内に含まれ（５２２）；背景は、測定画像内に含まれ（５２４）、ここで前記背景は人間の口の幾何学的及び色の特徴を模擬し；そしてキャップが前記基準暗度サンプル上に含まれ（５１６）、ここで、キャップは、人間の歯肉の幾何学的及び色的特徴を模擬する。そして、知られた基準は、装置画像値（２５）を構成するために、ディジタルカメラで、基準暗度サンプル、背景及びキャップと共に、写真化される（５２８）。
【００３４】
本発明の更なる詳細で、本発明の方法と手段を使用する利点、及び歯科用画像システムの利点は、上述の目的が実現されそして次に本発明の好ましい実施例の状況で記載される。この記載では、本発明は、以下の、歯の複雑さ、歯の一様さ、歯の詳細及び、色の調和、絶対色測定、色許容度、光の幾何配置、測定環境、較正及び確認を含む、歯科暗度一致に関連する前述の問題への解決方法と取り組みこれを提供することが示される。
【００３５】
本発明の好ましい実施例では、本発明の目的はディジタル写真カメラに基づいて適切に設計されたカラー画像システムで実現できる。システムの主な目的は暗度一致精度、繰り返し性及び高い経験の歯科技師の効率に合う又は超えることである。
【００３６】
この実施例で使用される画像捕捉装置（２０）は、コダックＤＣＳ７６０である。このカメラは、手動制御と、１６ビット線形ＲＧＢ出力データを含む、他の好ましい特徴を提供する。このシステムは、２つの光ファイバ束を組み込む、高品質フラッシュユニットも含む。
【００３７】
使用では、患者のあごは、設けられたレスト上に配置され、患者の歯は写真化され、そして、ソフトウェアは対象の１つ又はそれ以上の歯の領域の比色を決定するために使用される。ソフトウェアは、そして、歯の比色値を、歯科暗度タブの１つ又はそれ以上の組についての比色値のデータベースと比較するために使用される。ソフトウェアは、１つ又はそれ以上の規定された基準の組に従って、最も近い一致暗度タブを決定するために１つ又はそれ以上のアルゴリズムを含む。ソフトウェアは、複数の表示モード、視覚化モード、及び、視覚一致評価と調整を容易にする他の援助を提供する。
【００３８】
どのようにこのシステムが、視覚及び装置歯科暗度一致に関連する、前述の問題と困難さの各々への解決方法を提供するかが示される。
【００３９】
歯の複雑さ：歯の色は、幾つかの複雑な光学要素からの結果であり、それは、実際の光条件下で、測定されねばならない。同時にしかしながら、光は、歯のつやのある面からのような鏡のような反射が測定される領域内にないようにしなければならない。本発明のこの好ましい実施例では、測定光は、そのような反射を除去するように配置される。光システムは、２つの光ファイバ束を有する高品質フラッシュユニットより構成され、各束は、光の一様性を改善するディフューザを有し、各束は測定される歯の面に対して、実質的に３０°の角度に配置されている。この光配置は、測定される歯のＲＯＩ（興味の領域）内の鏡のような反射を非常に減少し且つ一般的に除去し、そして、その領域内に一様な照明を提供する。好ましくは、暗度一致ソフトウェアは、画像ＲＯＩ内で発生しうる任意の小さな鏡のような反射を識別し且つ除去するアルゴリズムを含む。これは、当業者に良く知られた、統計的な及びパターン認識技術を使用して達成される。
【００４０】
歯の一様性：歯の色は一般的には一様ではないので、測定される歯内の色の分布を記録し且つ伝える手段を提供することが優位である。本発明の好ましい実施例では、比色は興味の規定された領域内の、個々の画像画素又は画素のグループについて計算されうる。従って、暗度一致は、実質的に任意の数の歯の領域について決定されることが可能である。例えば、所定の歯は、最良の単一の暗度タブ一致により、歯の上と下の半分に対応する２つの異なる一致により、歯肉の、中央の、切縁の歯の領域に対応する３つの異なる一致により、又は、自動的に又はユーザの仕様に従って、選択された任意の他の幾つかの領域への一致により、規定されうる。システムのソフトウェアも、歯と暗度タブの並列する又は分割画像表示を提供することにより、一致する歯への種々の暗度タブ選択の視覚的比較を容易にする。そのような比較は、非一様な歯を暗度タブと視覚的に一致させるタスクを非常に単純化し、これは、それ自身が非一様である。ソフトウェアは、表示された暗度タブ画像について、色調整がなされることも可能とする。そのような調整は、好ましくは、最も歯科医に知られた色空間内の入力である。この好ましい実施例では、色調整は、値（輝度）、クロマ、及びヒューに関する入力であるが、種々の他の色空間も適用可能である。これらの調整を行うユーザタスクは、非常に単純化されそして、画像表示の、モノクローム（黒白）モードで、向上されたクロマモード、及び標準カラーモードの、３つのモードを提供することによりこの好ましい実施例で向上される。ヒューとクロマ差は時間的に除去されるので、モノクロームモードの使用は、値を判断し及び／又は、調整するタスクを非常に単純化する。画像クロマが非常に増加されるモードの使用は、ヒューを判断し及び／又は、調整するタスクを非常に単純化する。このモードは、ヒューの評価はクロマが低いときには困難なので、歯のクロマが低く一致する状況で特に、有益である。クロマ増加は、全体の画像に与えられうる、；代わりに、画像内の評価されている特定の領域に選択的に適用されうる。クロマ増加が全体の画像に与えられる場合には、（歯を含む）低クロマ色のクロマが増加され一方、（唇及び歯肉のような）高クロマ色のクロマが低い程度増加され又は全く増加されないように、区別してクロマを増加することが好ましい。この区別は、全ての色が向上され又は歪まされ重なるように見える、画像ディスプレイの生成を防止する。
【００４１】
好ましい実施例では、値とヒューは、通常は、適切なそれぞれの表示向上モードを使用して、最初に調整される。それは、クロマのみを可変できるように残し、これは、そして、標準のカラーディスプレイモードを使用して容易く調整される。この好ましい実施例では、色評価と調整を行うタスクは、近接して、歯と暗度タブのような評価されている表示された物体を置き換える手段を提供することにより、増加される。これは、制限はされないが、歯の画像の一部分を切り取りそして１つ又はそれ以上の暗度タブ上にそれを張りつけ又は、１つ又はそれ以上の分割画像を形成することを含み、種々の方法で、なされることが可能である。例えば、ディスプレイは、半分が歯の画像で、他の半分が歯が比較されている暗度タブの画像である、１つ又はそれ以上の画像を示しうる。他の例では、ディスプレイは、半分が歯の画像であり、そして他の半分が歯の画像であるがしかし、歯が比較されている暗度タブから得られた色を有する、１つ又はそれ以上の画像を示しうる。経験のある歯科医は、しばしば、ある色調整は特にそれに関連する値は、大きな見るための距離で作ることが簡単であることを見つける。例えば、ある作業者は、腕の長さで暗度タブ評価を実行することを好む。他の者は、これらの比較を行うときに、目を細くして見る。好ましい実施例では、色評価と調整を実行するタスクは、更に増加された見るための距離及び／又は目を細くして見る効果を模擬する手段を提供することにより、さらに増加される。これは、制限はされないが、全体の表示される画像の空間解像度を減少させること、評価されている領域のみの表示される画像の空間解像度を減少させること、又は、分割画像の構成要素の間の境界をにごらせることを含む種々の手段でなされることが可能である。色調整がなされた後に、好ましい実施例のソフトウェアは、一致する暗度タブ画像の修正された色に対応する、更新された比色使用を提供する。この仕様は、比色値に関して及び／又は標準暗度タブに関して表現されることが可能である。例えば、暗度タブ仕様は、最適暗度タブ一致はＶＩＴＡＴＭＡ２及びＶＩＴＡＴＭＡ３暗度タブの６０／４０混合であることを示しうる。
【００４２】
歯の詳細と色の調和：歯の詳細に関する情報（つや、テクスチャ、透明度、半透明度、ひび、すじ、スポット、汚れ等）、歯の関係と、歯の歯肉に対する関係を伝えるために、この好ましい実施例の画像システムは、暗度一致画像に加えて、１つ又はそれ以上の補足画像を提供する。補足画像は、修復材が作られる領域のクローズアップと、他の歯と周囲構造を含む大きな領域を含みうる。暗度一致と補足画像は、種々の暗度一致選択を含む、復元材の選択を決定するために、歯科医及びラボラトリの者により記憶され、及び／又は、表示され、及び／又は印刷され及び／又は送信される、包括的な患者の画像記録を形成するために結合する。さらに加えて、全体的な色の調和が適切に評価されるように、システムソフトウェアは、提案された復元材のシミュレーションが、生成されそして、患者の口の表示された画像内に配置されることを可能とする。この好ましい実施例では、復元材のシミュレーションが、基本的な歯の画像から始まり生成され、これは、暗度のタブの画像、患者自身の歯の１つの画像、又は、データベースに記憶された同様な歯の画像でもよい。基本的な歯の画像の幾何学的特性は、提案された復元材のシミュレーション画像を生成するために、色特性が、規定された暗度タブの色特性と置換される間、維持される。これらの色特性は、単一の歯と一致する暗度から決定されえ、又は、複数の歯の一致から得られる。例えば、色特性は、復元材の位置のいずれかの側の歯について決定される、視覚比色値を平均することにより決定される。模擬された復元材の画像は、自動的に又は（例えば、クリック又は、ドラッグのような）手動で、スクリーン上を移動され、そして、患者の口の画像内に適切に配置される。好ましくは、システムソフトウェアは、口の画像内に現実的な適合を提供するために、模擬された復元材へのサイズと形状の自動調整を提供し及び／又は、調整をユーザに可能とする。好ましくは、システムソフトウェアは、口の画像内の最良の色の調和を提供するために模擬された復元材の色の自動調整を提供し及び／又は、ユーザへ調整を可能とする。代わりのモノクローム及びクロマブースト画像表示モードは、前述のように、これらの調整を容易にするために、使用されることが可能である。そのような色調整がなされるときには、ソフトウェアは好ましくは修正された色に対応する、更新された比色仕様を提供する。前述のように、仕様は比色値に関して及び／又は標準暗度タブに関して、表現されることが可能である。好ましくは、復元材視覚化処理も、義歯についての色の詳細の付加を模擬するためのソフトウェアを有する。実際の義歯の製造では、マベリック（ｍａｖｅｒｉｃ）色、青みを帯びたほのかな色の歯のエッジ、小領域の汚れ、及び他の現実的な歯の詳細及び特性を加えるために、そのような付加は色素を加えたセラミックを使用して、なされる。提供されたシミュレーションは、多くの画像編集プログラムに設けられているのと同様な、ペン、ブラシ、カラーパレット等のような、仮想ツールの分類を含む。
【００４３】
絶対色：歯科産業では、歯の色は、一般的には、ヒュー、値及びクロマに関して記載される。ヒューとクロマの正確な測定は、行うのが比較的容易である。ヒューとクロマは、色度値から得られ、これは、三刺激値の比に基づいている。それらは比に基づいているので、ヒューとクロマ測定値は、露光の絶対レベルに影響する、露光時間、カメラ開口、光強度、のようなファクタに影響を受けない。しかしながら、輝度から得られそして輝度の測定値である、値は、絶対捕捉信号レベルに依存している。例えば、ＲＧＢカメラ画像コード値（又は、ＣＩＥ又は、それらのコード値から得られる他の比色値）は、平均の歯の正しく露光された画像、暗い歯の過度に露光された画像、又は、明るい歯の少なく露光された画像を表す。計算と実験は、比色値が絶対項に関して解釈されるカメラコード値から得られるようなそのような程度に光とカメラ露光が制御される、装置を構築することは非常に困難であることを示している。本発明の好ましい実施例では、この基本的な問題に対する解決方法は、測定画像内に、唯一の口内基準を含めることに基づいている。この知られた基準から測定された値は、続いて、光及び／又はカメラ変化からの結果の露光の誤差について画像値を補正するために使用される。この基準の新しい特性とその使用に関連する詳細は、後に詳細に説明する。
【００４４】
色許容度：歯の色についての誤差の許容値は、非常に小さいので、色測定は非常に正確でかつ非常に高精度の両方でなければならない。上述の口内基準は、以下に詳細に説明するように、非常に正確な測定値を作る基礎を提供する。いくつかの他のファクタも、本発明の好ましい実施例の、全体的な色の正確さと精度に貢献する。これらは、カメラ特性、信号処理チェインを通しての画像データビット深さ、色信号変換及び、装置／媒体較正を含む。各々を、以下に詳細に説明する。
【００４５】
光の幾何配置：前述のように、暗度一致測定目的のために、この好ましい実施例のシステムは、一様な照明を提供しそして、測定された領域内の鏡のような反射を最小化する非常に特定の光の幾何配置を使用する。光の比及び／又は光の幾何配置（距離と入射の角度）は、しかしながら、以前に記述された補足画像を写真化するために、変更されうる。この能力は、非写真法に基づく前のシステムを越える明確な利点を提供し、そして、単一の光配置が使用されている、前の写真システムを越える明確な利点を提供する。
【００４６】
測定環境：比色測定の通常の考慮に加えて、衛生、美意識、及び患者の快適さは、歯科画像応用では重要である。再び、この好ましい実施例のカメラベースの解決法が、他のアプローチを超える明確な利点を提供する。測定装置（カメラ）と患者の間の接触はない。患者と接触する唯一のものは、口内基準であり、これは、小さくそして従来の歯科滅菌器又は、適切な化学処理を使用して簡単に滅菌される。カメラそれ自身は、患者から、快適な、非侵入的な距離に配置される。フラッシュ露光は、非常に高速で強いので、患者の移動と周囲の光は、関係なく、そして、光が直接患者の目に届かないように、フラッシュが配置される。
【００４７】
較正：本発明のこの好ましい実施例に記載のシステムは、必要なときに較正を含むように設計されている。画像処理経路は、これは後に説明するが、光、ディジタルカメラ、口内基準、及び暗度タブの組の変化を補償する較正変換を提供する。暗度タブの個々の組の較正の新しい準備は、歯科カラー通信のあいまいさの主の発生源を除去するので、特に重要性がある。システムは、モニタとプリンタの特徴化及び較正手順を組み込み、決まったシステム色管理について、当業者にしよく知られている。
【００４８】
修正：本発明のこの好ましい実施例に記載のシステムは、自然の歯、暗度タブ、及び義歯から比色測定がなされることを可能とする、新しい主観に特定の変換をも提供する。これらの主観に特定の変換は、ディジタルカメラのスペクトル感度は、人間の視覚等色関数から異なるという事実からの結果の色測定誤差を補正するため含まれる。さらに加えて、他の主観に特定の変換が種々の形式の義歯の比色測定を可能とするために提供される。これは、システムが、完了した義歯の比色を確認するのに使用される。測定は、製造処理中になされることが可能であり、これは、どのような色がその処理の後続の段階中に変更されることが必要であるかに関する案内を提供する。
【００４９】
本発明の好ましい実施例の説明のシステムを、以下に詳細に説明する。要求される信号処理と数値計算を実行するのに適する手段に加えて、システムは４つの原理的な要素：ディジタルカメラ、光システム、口内基準及び、暗度タブ画像とそれらに関連する比色値を含むデーベース、より構成される。これらの構成要素の各々はここで記載され、ディジタルカメラの要求と嗜好の記述から開始する。
【００５０】
ディジタルカメラは、好ましくは、単一レンズのレフレックス（ＳＬＲ）であり、しかしながら、画像を予め見られる適切な手段を有する他のカメラ形式でもよい。カメラセンサは、好ましくは、少なくとも４００万画素であり、画像品質は少なくとも、電荷結合素子（ＣＣＤ）のサイズと等価である。比色性能は、現在のＲＧＢＣＣＤのそれと少なくとも等価でなければならない。カメラレンズの倍率は、好ましくは、センサ面で口全体の画像を発生し、そして、約６から１８インチの作動距離を提供する。カメラレンズの開口は、好ましくは、周囲光の影響を最小化するために、ｆ／１６又は、それより小さい。カメラは、好ましくは、ＰＣフラッシュコード接続又は、外部フラッシュユニットへ同期させる他の手段が装備され、フラッシュ同期速度は、周囲光の影響を最小化するために、好ましくは、１／１２５秒、又は、それより速い。小開口と高速フラッシュ同期速度の使用は、システムを周囲光から保護するために、分離スリーブ又は同様な装置の必要を除去する。カメラは、好ましくは、ｆ絞り、シャッター速度、ＩＳＯ速度、白バランス、及びフラッシュ設定のための手動設定を有する。カメラは、好ましくは、チャネル当たり少なくとも１２ビットの出力線形ＲＧＢデータを供給する準備を有する。カメラは、好ましくは、ドッキングステーション又は、システムからの簡単なカメラの挿入と除去を可能とする他の準備を使用できる。これは、カメラが、患者の肖像及び一般的な写真のような、他の目的に使用されることを可能とする。
【００５１】
本発明の好ましい実施例の１つの実行では、コダックＤＣＳ７６０カメラが使用される。カメラ比色性能（即ち、カメラのＲＧＢコード値がＣＩＥ比色値に変換される精度）が、この出願の特定の関心である。理想的には、カメラのスペクトル感度は、ＣＩＥ視覚等色関数の組と正確に対応する。現在では、この基準に合うディジタルカメラはない。一致の現在の程度は、多くの一般的な写真目的には、非常に適切であるが、視覚比色値が非常に正確に決定されねばならない、歯科暗度一致のような応用には、十分ではない。
【００５２】
しかしながら、カメラＲＧＢ値を視覚比色値へ変換することの困難さは、人が、暗度一致に関連する重要な色刺激がよく定義されそして非常に制限されたサブセットへ分割されることを認識する場合には、非常に減少される。例えば、多くの自然な歯のスペクトル反射率は、一般的には、同様な基本特性を示す。これは、それらの配色は主に、同じ原理の構成要素（エナメル、象牙質、髄質等）によっているので、予想される。同様に、歯科暗度タブと修復材の特定のクラスはそれらは制限された数の材料と着色料で製造されるので、制限された範囲とスペクトル反射率分布の相違を有する。
【００５３】
従来技術で記載されたシステムと異なり、本発明の好ましい実施例に記載されたシステムの新しい信号処理は、複数の比色変換（即ち、カメラＲＧＢ値を視覚比色値へ変換する変換）を使用して、これらの制限されたスペクトル反射特性を利用し、ここで、各変換は、測定されている主観的なものに特定である。そのような変換の使用は、得られた視覚比色値の精度のかなりの改善の結果となる。
【００５４】
主観に特定の比色変換からの結果の使用からの結果の基本的な改善は、歯科暗度一致の視覚条件等色の結果を考慮することにより、示されうる。自然の歯、歯科暗度タブ及び歯科修復材は、各々が制限されたスペクトル反射率特性を有するが、それらの特性は、互いに非常に異なる。このように、歯、タブ及び修復材の視覚一致は、条件等色でありそして、自然のスペクトルではない。例えば、特定の歯と暗度タブは、完全に視覚的に一致することが、可能である（即ち、それらは、視覚条件等色対である）。しかしながら、視覚等色関数の組と正確に等価ではないスペクトル感度を有するディジタルカメラにより捕捉されたこの条件等色対の画像は、ＲＧＢ値の等しい組を有しない。したがって、カメラＲＧＢ値に基づいた分析は、歯とタブが一致しないという正しくない結論となる。任意の単一の数学的な変換を、歯のＲＧＢ値とタブＲＧＢ値へ適用することは、正しくない結論を変更しない。例えば、単一の組の式が、ＲＧＢ値の両方の組をＨＳＩへ変換するのに使用する場合には、結果のＨＳＩ値は、さらに異なり、これは、不一致を正しくなく示す。同様に、単一のマトリクスが使用される場合には、ＲＧＢの両方の組をＣＩＥＸＹＺ三刺激値へ変換するのに使用される場合には、結果のＸＹＺ値は、歯とタブが一致しないことをまだ正しくなく示す。
【００５５】
本発明の方法と手段の使用は、この基本的な問題を解決する。この例では、歯の画像についてのカメラＲＧＢ値は、自然の歯のスペクトル反射特性を有する物体について特に得られた変換を通して処理され、一方、暗度タブ画像についてのカメラＲＧＢ値は、特定の形式の暗度タブのスペクトル反射率特性を有する物体について、特に得られた変換を通して処理される。このように、歯のＲＧＢ値が適切な変換を通して処理され、そしてタブについての（異なる）ＲＧＢ値は、（異なる）適切な変換を通して処理され、結果の比色値（ＨＳＩ、ＸＹＺ、ＣＩＥＬＡＢ等）は等しく、これは、歯と暗度タブは視覚的に一致することを正しく示す。
【００５６】
主観に特定の比色変換の使用からの結果の基本的な改善は、この出願の装置条件等色の結果を考慮することにより、示される。視覚等色関数の組と正確に等価ではないスペクトル感度を有するディジタルカメラにより捕捉されたときに、視覚的に一致しない歯と暗度タブ対は、ＲＧＢ値の等しい組を有する画像を発生しうる。この結果は、装置条件等色と呼ばれる。カメラＲＧＢ値に基づいた分析は、歯とタブは視覚的に一致するということを正しくなく結論付ける。再び、任意の単一の数学変換を、歯のＲＧＢ値とタブＲＧＢ値の両方に適用することは、不正確な結論を変更しない。例えば、単一の組の式が、ＲＧＢ値の一致する組をＨＳＩへ変換するのに使用される場合には、結果のＨＳＩ値は、まだ一致し、これは、視覚一致を不正確に示す。同様に、単一のマトリクスが、ＲＧＢ値の両方の組をＣＩＥＸＹＺ三刺激値へ変換する場合には、結果のＸＹＺ値は、歯とタブが視覚的に一致したことを不正確に示す。
【００５７】
本発明の方法と手段の使用は、再び、この基本的問題を解決する。歯についてのＲＧＢ値が、適切な変換を通して処理され、そして、タブについての（同一の）ＲＧＢ値が、適切な変換を通して処理されるときには、結果の比色値（ＨＳＩ，ＸＹＺ、ＣＩＥＬＡＢ等）は、もはや等しくなく、これは、歯と暗度タブが視覚的に一致しないことを正しく示す。
【００５８】
この好ましい実施例のシステムでは、唯一のディジタルカメラ比色変換は、自然の歯についてそして、種々の形式の暗度タブと義歯素材について含まれる。そのような変換は、いくつかの技術を使用して開発されうる。例えば、ディジタルカメラのスペクトル感度が知られている場合には、ＲＧＢ露光値は興味の対象のスペクトル反射率と照明に使用される光源のスペクトルパワー分布から計算されうる。ＣＩＥ又は他の比色値は、同じ対象と照明情報から計算されそして、変換は当業者によく知られた数値方法で、計算されることが可能である。代わりに、カメラＲＧＢ露光値は、興味の対象のスペクトル反射率特性を有する色サンプルから単独で又は主に構成された色ターゲットを写真化することにより、決定されうる。例えば、特定のセラミックシステムについての義歯の色についての変換は、セラミック、着色料及びそのシステムの他の構成要素を使用して、最初に色サンプルの代表的な配列を形成することにより構築される。サンプルは、そして、写真化されそしてＲＧＢ露光値が決定される。これらの値は、色サンプルの測定された又は計算された視覚比色値とともに、ＲＧＢ値を視覚比色値へ関連させる適切な数学変換を構成するのに使用されうる。これらの対象に特定の比色変換に加えて、他の更に一般化されたディジタルカメラ比色変換が同様にシステム内に、含まれうる。特に、この好ましい実施例のシステムは、広い分類の主題を使用して得られる、比色変換を含み、これは、ファイリング又は保証目的で患者の肖像を撮るような一般的画像応用について使用されうる、
本発明の好ましい実施例で使用されている光は、いくつかの重要な基準に合い：上述のように、自然の歯と、暗度タブと義歯の一致は、基本的に条件等色であり、スペクトルではない。更に、自然の歯及びいくつかのセラミック素材は、光特性に影響される、蛍光と他の振る舞いを示す。したがって、暗度一致に使用される光源のスペクトルエネルギ分布特性は、義歯の品質が最終的に判断される光源を代表しなければならない。測定目的のために、光は、目標の歯と口内基準の面内が一様であるように照明の領域を提供しなければならない。照明は、目標の歯の前と後ろの位置決めがきわどく重ならないように、深さに十分に一様でなければならない。測定目的のために、光は、目標の歯と口内基準の測定領域から、鏡のような反射を最小化又は除去しなければならない。測定目的のために、光は理想的には、１つの露光から次へ、強度及び色度の繰り返し可能でなければならない。しかしながら、適切な写真基準と本発明の露光補償法の使用は、そのような繰り返し可能の要求を大きく減少させる。露光に先立ち利用できる光は、患者の適切な位置決めとカメラの焦点合わせを可能とするのに十分でなければならない。理想的には、カメラ露光の前に光を予め見る準備があるべきである。光システムは、患者の不愉快を発生すべきではない。例えば、不適当な量の熱と雑音を発生すべきではない。フラッシュが使用される場合には、フラッシュからの直接的な光は、患者の目に届くべきではない。最後に、光の幾何配置は、選択可能であり及び／又は、つや、テクスチャ、透明度、半透明度、マベリック（ｍａｖｅｒｉｃ）色のような追加の情報を伝える、補足画像とともに暗度測定画像を写真化するために、再構成可能でなければならない。
【００５９】
本発明のこの好ましい実施例では、照明は２つの光ファイバ束を装備するフラッシュユニットにより提供される。パワーユニットは、タングステンランプを含み、これは、束を通しての光の一定の発生源を提供する。これは、患者の位置決め、カメラの焦点合わせ、及びカメラ露光に先立ち光を予め見ること、を可能とする。関連する色温度は、約５０００Ｋである。暗度測定については、光は、目標の歯と基準の測定領域内の鏡のような反射を除去し、すばらしい２次元の一様性を提供し及び、数インチの前と後ろの間の距離を維持するために配置されている。補足画像の写真化のために、光の幾何配置は、歯のつや、テクスチャ、透明度及び半透明度の追加の詳細を伝える画像を発生するために、変更されることが可能である。暗度測定と補足幾何配置の両方で、光パターンは、患者の目に達する直接光が少ないか又はないように、制限される。
【００６０】
前述のように、ヒューとクロマの正確な測定は、それらが三刺激値の比に基づいているので、行うのが比較的単純である。しかしながら、光測定は、露光の全体的なレベルに影響する、フラッシュの継続時間、フラッシュ強度、カメラ開口、光の幾何配置等、に直接的に影響される。本発明の好ましい実施例は、非常に高い品質のカメラ、及び光システムを使用するが、露光変化はまだ発生する。これらの変化は、ほとんどの任意の標準により非常に少ないと考えられるが、しかし、それらは、許容できない暗度測定誤差を発生するのには十分に大きい。
【００６１】
当業者の歯科技術に匹敵する結果を得るために、システム露光誤差は、一般的には、約１パーセントより大きくないようでなければならない。露光の反復性のフラッシュ強度のこの程度を達成するために、フラッシュ対歯の距離及び、歯対カメラの距離は、実際の状況下で維持するのが困難な許容値に制御されねばならない。代わりのものは、露光に影響するファクタを監視し、そして、後続の補正を提供することである。例えば、人は、画像が補足されるのと同時に、フラッシュ強度が、カメラによりサンプルされかつ測定されることを可能とするビームスプリッタを使用することを構想する。光、カメラ及び患者の幾何配置の制御及び／又は監視は、更に難しい。
【００６２】
そのような困難さに関して、本発明のこの好ましい実施例は、口内写真基準を使用する。この基準の目的は、光及び／又はカメラ変化からの結果の露光誤差についての後続の補正手段を提供することである。この補正は、最初に、特定の基準に対する目標基準露光値を決定することによりなされる。これらの目標基準露光値は、理論的な露光値が容易に計算されるスペクトル的に非選択の反射器のような、既知の基準とともに基準を同時に写真化することにより決定される。（この出願のここ及び全体で参照される露光値は、露光ファクタ値であり、即ち、理想的な１００％ディフューズ反射器からの露光値が１（ｕｎｉｔｙ）であるように正規化されることに注意する。従って、理想的な７０％反射器からの、赤、緑及び青露光値は、例えば、すべて０．７である）。
【００６３】
本発明の好ましい実施例では、特定の口内基準についての目標露光値は、その基準が含まれるすべての画像を正規化するために使用される。正規化は三色的にされるので、それは、全体的な露光とともにカラーバランスの誤差を補正する。好ましい実施例システムで使用されるＤＣＳ７６０カメラは、チャネル当り１２ビットのビット深さで、線形なＲＧＢ露光を提供する。他のカメラは、（通常は、チャネルあたり８ビットのビット深さで）非線形のＲＧＢ値のみを提供する；しかしながら、そのようなカメラの非線形変換は、当業者によく知られた技術を使用して、容易に特徴化される。そのようなカメラからの非線形ＲＧＢ値は、カメラの非線形変換の逆を適用することにより、線形ＲＧＢに変換される。一旦カメラのＲＧＢ露光値が線形形式であると、正規化処理は、単純に、３つの（Ｒ，Ｇ及びＢの）スケールファクタを適用することであり、これは、基準の目標と実際の露光値に基づいている。例えば、所定の画素についての正規化された赤色露光値は、次のように計算される：
【００６４】
【数１】
2005000652.tif 000003
ここで、ＲｅｄＥＸＰｎｏｒｍは、画素の正規化された赤露光値であり、ＲｅｄＥＸＰａｃｔｕａｌは、画素の補正されていない赤露光値であり、ＲｅｄＲＥＦａｉｍは基準につての目標平均赤色露光値であり、ＲｅｄＲＥＦａｃｔｕａｌは、捕捉された画像内の基準の目標平均赤色露光値である。正規化された、緑及び青色露光値も同様に決定される。
【００６５】
正規化された画像値は、補足されたＲＧＢ値がカメラと光に完全な露光画像を提供させたことを表す。基準の概念は、直接的であるが、その概念の実行は、非常に課題がある。基準の設計は、測光法の、物理的、及び美的なそして、衛生特性のいくらか競合する基準に合わせなければならない。これらの基準は、以下を含む：基準の前面は、自然の歯による光の反射と散乱と同様に、光を反射しそして散乱しなければならず；基準の存在は、測定される歯に達する光を妨害してはならず；任意の他の方法で歯の照明又は測定に影響すべきではなく；基準の色は近くの歯と歯肉の色により影響されてはならず、、；基準の色は測定される歯の色に影響すべきでなく；基準の色は、延長された時間の期間をわたり安定でなければならずそして、繰り返しの滅菌周期に耐えねばならず、；そして、基準は、配置するのが簡単でそして患者の口に保持するのに患者が快適でなければならない。
【００６６】
多くの形式の基準が、制限はされないが、測定されている歯の上に直接配置される材料、及び、上と下の歯の間で保持される、又は、一時的に１つ又はそれ以上の歯にセメントで固められる、素材の分類からなされる種々の形状の物体を含み、構想化される。基準の前面の光反射特性は、測定される歯の特性と非常に似ていることは特に重要である。例えば、測定されている歯と口内基準がカメラに対してオフアングルとなるように、対象のヘッドが回転される場合には、回転から生じる露光の任意の変化は、歯と基準の両方に等しくなければならない。そのような等価性で、基準露光値の正規化は、測定された歯の露光値の適切な補正となる。
【００６７】
本発明の好ましい実施例では、基準は、歯科義歯の製造で日常的に使用されている、適する支持材料と金属で作られる前面反射面とセラミック材料より構成される。基準の露光された前面は、金属セラミック歯冠で使用される金属支持を覆うのに通常使用される、セラミック材料である。このセラミック材料は、現実的な方法で光を散乱する。セラミックは、機械的支持と不透明なものの両方を提供する金属の裏打ちでコーティングされている。セラミックコーティングされた金属は、適するホルダに取り付けられ、これは、患者の快適な上方と下方のかみ合わせ面を提供しそして、これは、前面の適切な位置決めと整列を可能とする。基準構成要素は、標準の歯科用滅菌溶液又は、標準歯科蒸気圧力釜を使用して滅菌されることが可能である。基準の設計は、好ましくは、１つのかみ合わせ面の全面又は近くで狭い溝を含む。測定される歯は、この溝内に位置決めされ、これは、歯に対して基準の適切な前後の位置決めを補償するのに役立つ。種々の形式のマーカは、基準の面上に含まれる。そのようなマーカは、方向及び画像内の基準の自動的な又手動の検出、基準の回転及び傾斜の自動的な又手動の検出及び自動と手動のカメラの焦点合わせのような応用で、役立つ。較正目的のために、識別マーカ（例えば、バーコード）は、使用されている特定の基準の自動的な又は手動の識別のために使用されることが可能である。
【００６８】
好ましい実施例では、１つ又はそれ以上の組の標準歯科用暗度タブは、歯の色を規定しそして伝えるための手段を提供するために使用される。いくつかの製造者により作られる、これらの暗度タブは、一般的には、実際の歯のサイズ、形状、つや、色変化、半透明度、透明度の概観を模擬するために設計される。これらの特性は、視覚評価に役立つ現実性を加えるが、それらは非常に測定処理を複雑化する。そのような暗度タブの写真化と測定は、生身の患者を扱うことを除いて、自然の歯の写真化と測定のすべての困難性に関連する。特に、そのような作業に使用される光と光の幾何配置は、適切でなければならない。この好ましい実施例では、暗度タブを写真化するために、特別な装置が設計されそして構築された。自然の歯を測定するのに使用されるのと同様な、写真的な基準は、装置の不可欠な部分である。装置は、光とタブの下に位置する写真基準に関して、暗度タブの繰り返しの配置を可能とする。ホルダが適切に調整されると、光、タブ及び基準の相対的な位置は、自然の歯の写真化で使用されるのと同じである。この好ましい実施例では、装置は、同じ製造者からの同じ形式のおそらく同一の組を含むいくつかの組の反射光度を測定するのにも使用された。これらの測定は、２つの重要な予想しない発見を発生した：第１は、組対組の色変化があることを決定できた。この変化は、多くの標準では非常に小さいが、意図された応用では非常に重要である。いくつかの変化は、全体の暗度ほど大きく誤差を発生するのに十分なほど大きい。これは、予想されない発見であり、そのような暗度タブは歯科産業を通して、色仕様と通信の基礎である。この発見の結果として、この好ましい実施例の信号処理は、これは以下で詳細に説明するが、暗度タブの各個々の組の較正を含む。この新しい較正は、システムにより規定されかつ通信される色情報の、正確さ、精度、及び曖昧さがないことに大きく貢献する。この発見のもう一つの結果は、好ましい実施例の暗度タブデータベースは、実際の暗度タブの組の複数のサンプルから画像化された平均データにより計算された、“仮想暗度タブ”画像の１つ又はそれ以上の組を含む。これらの仮想暗度タブ画像は、暗度タブ仕様に関して、色を通信するために、恒久的なかつ曖昧さのない標準を提供する。多くの応用について、特に、複数の暗度一致システムを含むものは、物理的な暗度タブサンプルの代わりに、仮想暗度タブ標準を使用することは現実的でありかつ優位である。
【００６９】
われわれの研究の第２の予想されない発見は、測定された暗度タブのスペクトル反射率は、一般的には、自然の歯のそれらと一致しなかったことであった。この主題に関する研究は、他の実験も同様な結果を得たが、スペクトルの不一致は一般的には、“条件等色の証拠”として、提示されたことが決定された。しかしながら、われわれの測定は、スペクトルの不一致は、さらに基本的であることを示す。多くの場合に、測定された暗度タブは、スペクトル的に又は条件等色的のいずれかで、自然の歯の色と一致しない。特に、暗度タブのスペクトル反射率は、約５８０ｎｍよりも長い波長で、自然の歯のそれよりも低い。この領域の自然の歯の高い反射率は、血液内の酸素を含むヘモグロビンの特徴である。実際の歯は、部分的に半透明であるので、それらの色は、それらのコアの血液の多い髄質により強く影響される。更に加えて、歯は、特に切縁のエッジで、いくらか透明である傾向にある：それで、色は、口の内側の色により影響される。同様に、暗度タブはいくらか半透明であり、切縁のエッジで、ほぼ透明であり、従って、それらの色は、それらが見られている背景の色により大きく影響される。実際には、高度な経験のある歯科ラボラトリの技師は、患者の開いた口（又は、ある場合には、患者の唇）により裏打ちされるように、しばしば暗度タブを位置決めする。これは、暗度タブをいくらか赤くそして歯の色に近く見えるようにする。これは心理的な効果ではなく、物理的であることに注意する。患者の口又は唇からの赤らんだ光は、タブを通して透過され、そして、タブの前面から反射された光に加えられる。これに関して、本発明の好ましい実施例は、それらがどのように経験の多い実務者により使用されるかと一貫性のある方法で、暗度タブを測定する新しい方法を含む。特に、特別に設計された背景が、暗度タブの写真及び光度測定を実行するのに使用される。この背景の幾何学的及びスペクトル的特性は、人間の口のそれらを模擬する。この結果、暗度タブ写真又は測定は、平均の患者の口内の写真化された又は、測定された暗度タブを有する、結果を有する、それらに対応する背景を使用してなされる。自然の歯に対する暗度タブの視覚及び装置一致は、暗度タブが、人間の髄質の概観を模擬する材料でキャップをされた場合にも、更に向上される。この好ましい実施例では、キャップは、適切に色づけされた歯科シリコン材料から製造される。プラスチック及びワックスのような、種々の他の適する材料も、使用できる。この好ましい実施例では、ディジタルカメラ画像は、それらの暗度を確認するために義歯で作られる。そのような画像の視覚及び装置評価は、同様に、口を模擬する背景及び義歯上の髄質を模擬するキャップの使用により改善される。
【００７０】
好ましい実施例の記載された利点の多くは、信号処理に組み込まれそして実現される。好ましい実施例についての３つの原理的な信号処理経路は、図２−４に示されており、そして、詳細に説明する。
【００７１】
図２Ａと２Ｂは、暗度測定画像準備のための信号処理経路を示す。この経路の信号処理は、分析と視覚化の目的で、暗度測定画像を準備するのに使用される。そのような目的は、自然の歯の暗度一致、製造された義歯の暗度確認、暗度タブデータベース内に含める暗度タブの測定、新たな口内及び他の写真基準の較正、現在ある写真基準の再較正及び、写真化された物体の比色が知られた基準との比較により決定される他の測定の実行を含む。この画像準備手順の信号処理の目的は、空間的な及び／又は全体的なＲＧＢ露光の望ましくない変化を訂正するＲＧＢ画像ファイルを発生することである。このファイルは、図２Ａ内の露光補正された較正されたＲＧＢ線形画像ファイル（２７２）を示し、暗度一致のアルゴリズム的決定で及び比色測定が必要とされる他の目的のために使用される。画像ファイルは、視覚暗度一致比較、評価及び調整についての表示画像を生成するためにも使用される。
【００７２】
この好ましい実施例では、暗度測定画像準備処理は、前述のＤＣＳ７６０カメラから得られる、一致形式画像ＤＣＲファイル（２００）で開始する。抽出動作（２０２）では、１２−ビット線形ＲＧＢデータが、１２−ビット線形カメラＲＧＢ画像ファイル（２０４）を構成するために、ＤＣＲファイル（２００）から抽出される。カラープロセッサ（２０８）はそして、従来のＣＲＴモニタ、ＬＣＤディスプレイ、又は、電子的表示又は、ハードコピープリンタの他の適切な構成である、表示装置（２１２）に表示するのに適切なＲＧＢディジタルコード値を含む、表示画像ファイル（２１０）を構成するために、１２−ビット線形カメラＲＧＢ画像ファイル（２０４）への表示変換（２０６）を適用するために使用される。興味の領域の選択動作（２１４）は、写真基準から興味の領域（ＲＯＩ）の基準空間座標（２１６）を、そして、歯、義歯、暗度タブ又は、画像から測定される他の物体から測定されるべき興味の１つ又はそれ以上の領域の物体空間座標（２１８）を、選択するために、使用される。ＲＯＩ選択動作（２１４）は、当業者に良く知られた色及びパターン認識技術を使用して、完全に自動化される。代わりに、表示画像ファイル（２１０）は、表示装置（２１２）へ送られ、そして、基準空間座標（２１６）と物体空間座標（２１８）は、手動で決定され又は、自動的に決定された人間の操作者により確認及び／又は調整のために表示されうる。
【００７３】
一様性補正マップ（２２２）は、一様性補正された画像ファイル（２２６）を構成するために、ＲＧＢ画像ファイル（２０４）値へ一様性補正動作（２２４）により適用される。この２次元ＲＧＢ補正処理は、光、カメラレンズの落ちこみ、センサの非一様性及び他の可能性の原因による、ＲＧＢ露光変化の正味の効果について補償するために、捕捉された画像ファイル値を処理する。一様性補正された画像ファイル（２２６）は、そして、較正変換（２２８）を通して、処理され、これは、個々のカメラ及び／又は光システム内の差からの結果のＲＧＢ露光を補償する。この動作は、実際のカメラＲＧＢ露光値を数学的に定義された基準のカメラ及び光システムにより較正されたものへ変換する。
【００７４】
結果の較正された画像ファイル（２３０）は、そして、一連の変換を通して処理され、その目的は、写真基準の平均線形ＲＧＢ露光値を決定することであり、これは、基準ＲＯＩ座標、即ち、基準空間座標（２１６）により規定される領域内に、基準較正されたＲＯＩＲＧＢ値（２６２）として、図２Ａに示されている。これらの平均線形ＲＧＢ露光値は、全体の画像の正規化で後に使用される。写真基準の平均線形ＲＧＢ値を決定する処理の第１ステップで、基準較正変換（２３２）は、較正された画像ファイル（２３０）ＲＧＢ値を、基準較正された画像ファイル（２３４）へ変換するのに使用される。この変換の目的は、使用されている実際の写真基準と後続の比色変換が基づいている標準基準の間の差を補正することである。基準比色変換（２３６）は、そして、基準較正された画像ファイル（２３４）ＲＧＢ値を、システムについて定義された基準システム光源に基づいて、標準ＣＩＥＸＹＺＳＬＳ（システム光源）値（２３８）へ変換するために使用される。クロマチック適応変換（２４０）は、そして、当業者に良く知られた方法を使用して、ＣＩＥ標準光源Ｄ５０の色度にクロマチックに適応されるＣＩＥ標準オブザーバについての視覚的に対応するＣＩＥＸＹＺ値（２４２）形成するするために、ＣＩＥＸＹＺＳＬＳ値（２３８）に適用される。標準ＣＩＥＬＡＢ式（２４４）は、そして、ＣＩＥＬＡＢＤ５０画像（２４６）を構成するために、ＲＧＢ画像地の変換を完了するために、適応される。
【００７５】
ＲＯＩ画素平均化動作（２４８）は、次に、基準空間座標（２１６）により規定される興味の基準領域（ＲＯＩ）内で画素を識別しかつ集めそして、これらの画素のＣＩＥＬＡＢ値は、基準平均ＣＩＥＬＡＢ値（２５０）を構成するために平均される。写真基準のＲＯＩについてのこれらの平均化されたＣＩＥＬＡＢ値は、一連の変換を通して、基準較正されたＲＯＩ値（２６２）を形成するために処理される。これらの変換は、ＣＩＥＬＡＢ式（２５２）を含み、これは、平均化されたＣＩＥＬＡＢ値をＣＩＥＸＹＺＤ５０値（２５４）へ変換し、クロマ適応変換（２５６）を含み、これはＣＩＥＸＹＺＤ５０値を視覚的に等価なＣＩＥＸＹＺＳＬＳ値（２５８）へ変換し、逆基準比色変換（２６０）を含み、これは、ＣＩＥＸＹＺＳＬＳ値を基準較正されたＲＯＩＲＧＢ値（２６２）へ変換する。
【００７６】
この処理により決定される、平均のＲＧＢ値は、平均がＣＩＥＬＡＢ空間で実行され、一般的には、線形ＲＧＢ値を直接平均することにより得られたものから大きく異なることに注意すべきである。ＣＩＥＬＡＢへの非線形変換は、個々の画素値のよりよい視覚的重みを提供する。例えば、歯の割れ目からの小さな鏡のような反射は、直接的に平均されたＲＧＢ露光値を不適切に増加する非常に高い露光値を発生しうる。続いて平均化されたＣＩＥＬＡＢ値を線形ＲＧＢ値へ戻される、平均化に先立つＣＩＥＬＡＢ値への変換は、そのような望ましくない効果大きく減少し、そして、この変換と平均化を含めることは、本発明の重要な利点である。
【００７７】
暗度測定画像準備処理の次のステップでは、基準較正されたＲＯＩＲＧＢ値（２６２）は、基準較正変換（２３２）が基づく写真基準についての予め定められた目標基準値（２６６）を設定するために、ＲＯＩ比較動作（２６４）内で比較され、そして、ＲＧＢ補正ファクタ（２６８）が得られる。最後に、これらの補正ファクタは、前述したが、露光補正された較正されたＲＧＢ画像ファイル（２７２）を形成するために、較正された画像ファイル（２３０）のＲＧＢ画像値へ、露光補正動作（２７０）内で適用される。
【００７８】
図３は、自然の歯、製造された義歯、及び較正されていない暗度タブの暗度を決定しかつ規定するのに使用される暗度一致処理を実行するのに使用される信号処理経路を示す。この処理は、露光補正された較正されたＲＧＢ画像ファイル（２７２）で開始し、これは、図２Ａと２Ｂに記載されかつ示された暗度測定画像準備経路を使用して生成された。暗度一致処理の第１のステップでは、手動又は自動比色変換選択（３００）動作が、ＲＧＢ値をＣＩＥＸＹＺ値へ変換する適切な変換を選択するために使用される。前述のように、本発明の主な利点は、複数の比色変換を含み、各々は、自然の歯、及び種々の形式のセラミックス及び歯科義歯及び暗度タブを製造するのに使用される他の材料のような、物体の特定のクラスに関連するスペクトル反射特性の特定の組に基づいている。選択された比色変換（３０２）は、露光補正された較正されたＲＧＢ画像ファイル（２７２）のＲＧＢ線形露光値を、システムの実際の光源に基づいて、ＣＩＥＸＹＺＳＬＳ三刺激値（３０４）へ変換するのに使用される。クロマチック適応変換（３０６）は、そして、ＣＩＥ標準光源Ｄ５０の色度にクロマッチクに適応されたＣＩＥ標準オブザーバについての視覚的に対応するＣＩＥＸＹＺ画像（３０８）値を形成するために、ＣＩＥＸＹＺＳＬＳ値（３０４）へ適用される。標準ＣＩＥＬＡＢ式（３１０）は、そして、ＲＧＢ画像値のＣＩＥＬＡＢＤ５０値（３１２）への変換を完了するために適用される。ＣＩＥＬＡＢ画像データのＣＩＥＬＡＢ画像ファイル（３１４）は、モニタディスプレイについての画像を生成するのに後に使用するために、（例えば、ＪＰＥＧのような）適するファイルフォーマットで、生成されかつ記憶される。ＲＯＩ画素平均化動作（３１６）は、そして、物体ＲＯＩＣＩＥＬＡＢ値（３１８）を構成するために、物体空間座標（２１８）により規定される物体の興味の領域（ＲＯＩ）内で画素を識別しかつ集めるために使用される。標準ＣＩＥＬＡＢ変換式（３２０）は、そして、物体ＲＯＩＣＩＥＬＡＢ値（３１８）を、物体ＲＯＩＬＣＨ値（３２２）に変換するために使用され、ここで、Ｌ，Ｃ及びＨは、それぞれ、輝度、クロマ、及びヒューを指す。
【００７９】
ＬＣＨ値（３２２）は、物体ＲＯＩの比色を各暗度タブの比色と比較する暗度一致アルゴリズム（３２６）で使用され、これは暗度タブデータベース（３２４）内に記録される。輝度、クロマ、及びヒュー値は、そのような比較によく適する。例えば、ＬＣＨ値に関しての一致アルゴリズムについての誤差目標関数を定義することは、これらの値により表される色属性の相対的な重要性を表す単純な重みファクタの使用を可能とする。自然の歯は単一の暗度タブと又は完全に一致することはまれであるので、そのような重みは、重要である。従って、どの暗度タブが最小の不一致を提供するかを決定することは、解釈の問題である。
【００８０】
更に加えて、最良の暗度タブの一致を選択する他のファクタがある。例えば、多くの歯科技術者は、一致した歯のわずかに明るい及びクロマのわずかに低い暗度タブを義歯の色の基礎のすることを好む。これには２つの理由がある。第１は、義歯は暗くなりそして、それらのクロマは初期製造後に増加される；しかし、それらは、明るくなったりクロマが減少したりしない。従って、わずかに明るくかつクロマが低い暗度タブ色からはじめることは、安全のマージンを提供する。第２に、多くの実務家は、彼らの患者は、患者の自然の歯の色よりもわずかに明るかつわずかにクロマが低い義歯を受け入れそしてしばしば好むということがわかっている。このために、好ましい実施例の判断アルゴリズム（３２６）は、重みファクタと、好ましい視覚非等色についての特定の好みを反映できる他のパラメータを表す、パラメータの選択的な組を組み込む。好ましいシステムは、更に、複数のユーザの又は目標の特定の嗜好を収容するために、これらのアルゴリズムパラメータの複数の組を含めることを提供する。アルゴリズムパラメータに含まれるのは、輝度、クロマ及びヒューについての、レベルに依存する及びレベルに依存する誤差ペナルティの重みファクタである。レベルに依存する重みファクタは、色属性の相対的な重要性を制御する。例えば、多くの実務家の結果を一致させるために、輝度は、暗度一致判断を決定する場合に、ヒューとクロマよりもより重く重み付けされねばならない。レベル依存の重み付けファクタは、判断の方向に影響を及ぼすように使用される。例えば、輝度誤差ペナルティは、タブ輝度が歯の輝度よりも低い（即ち、タブは歯よりも暗い）場合には、大きくされるが、しかし、タブ輝度が歯の輝度よりも高い場合には、小さくされる。輝度、クロマ、及びヒューオフセットパラメータも含まれる。これらのオフセットは、特定のユーザ嗜好をさらに反映し及び／又はシステム一致と特定の実務家の一致の間の一貫する差について補償するために、使用される。そのような差は、小システム較正誤差、オブザーバ条件等色、及び他のファクタからの結果である。
【００８１】
一致アルゴリズム（３２６）の１つの結果は、暗度一致（３２８）である。この好ましい実施例では、暗度一致結果は、データベース内の各暗度タブについて、一致アルゴリズムに従って、計算される、色差を含む。多くの場合に、最も近い暗度タブでさえも、一致されている歯から、いくらかの色差を示すことに注意する。これは、システムの故障ではなく；システムデータベース内の暗度タブは、測定されている特定の歯について完全な視覚的一致がたまたま起こらない、ということを反映している。ある場合には、”最良の”有効な暗度タブと歯の間の一致は、完全に受け入れられない。これに関して、一致アルゴリズムの重要で且つ新しい第２の特徴は、一致の程度の仕様を決定することである。一致仕様の程度（３３０）は、全体的な数値色差値として、及び／又は、グラフィック表現に関して、及び／又は、色差値に基づいて、”ほぼ完全”、”受け入れられる”等のような、全体の一致の対応する言語の記述に関して報告される。代わりに、又は、加えて、数値の又は、他の一致の程度の記述は、より詳細に一致を記述する。例えば、、一致は、”輝度について非常に良い”、”クロマが僅かに低い”及び、”ヒューが非常に僅かに赤い”のように記述されうる。そのような記述は、計算された輝度、クロマ及びヒューの重み付けされた数値差から得られうる。
【００８２】
図４は、反射プリント又は、他のハードコピー又は、補足画像の電子出力を発生する信号処理経路を示す。図２Ａと２Ｂに示された暗度測定画像準備経路と同様であり、この処理はＤＣＳ７６０カメラからのＤＣＲ画像ファイルで開始する。しかしながら、補足形式画像ＤＣＲファイル（４００）は、つや及びテクスチャのような２次の歯特性を強調する光幾何配置を使用してなされた、前述の、補足写真に対応する。信号処理の第１のステップで、１２−ビット線形ＲＧＢデータは、１２−ビット線形カメラＲＧＢファイル（４０４）を構成するために、補足形式画像ＤＣＲファイル（４００）からＲＧＢ抽出動作（４０２）により抽出される。較正変換（４０６）は、これは、カメラと光源についての補償を提供するが、較正された線形ＲＧＢ画像ファイル（４０８）を構成するために、適用される。比色変換（４１０）は、較正された線形ＲＧＢ画像ファイル（４０８）をＣＩＥＸＹＺ三刺激値へ変換するのに使用される。比色変換（４１０）は、図２Ｂの暗度測定画像準備経路内の基準比色変換（２３６）と同じ関数として働くが、異なって得られる。基準比色変換（２３６）は、基準媒体のスペクトル反射率特性とシステム光源のスペクトルパワー分布に大きく基づいた、色刺激の非常に制限された組を使用して得られる。この制限は、基準画素値についての非常に正確なＲＧＢ対ＸＹＺ変換を提供する、特別化された変換となる。比色変換（４１０）は、他方では、補足画像の全ての画素に適用される。それは、歯、肌、唇及び歯肉の色を特に強調する、広い範囲の色を使用して得られる。比色変換（４１０）の適用は、ＣＩＥＸＹＺＳＬＳ画像ファイル（４１２）となり、その値は、システムの光源に基づいている。クロマチック適応変換（４１４）は、ＸＹＺＤ５０画像（４１６）の視覚的に等価なＣＩＥＸＹＺＤ５０値を発生するために使用される。
【００８３】
結果の画像データは、後続の電子的表示を含む、種々の目的についての、ＪＰＥＧ２０００ファイル（４１８）のような任意の複数の画像ファイルフォーマット内で保存されることが可能である。ＸＹＺＤ５０画像（４１６）又は、画像ファイル（４１８）から検索されたＸＹＺ画像データは、インクジェット、熱転写、電子写真、ハロゲン化銀、又は、他の画像形成技術に基づくような、任意の複数のプリンタ形式で印刷されることが可能である。所定のプリンタについての画像ディジタルコード値を発生するために、この好ましい実施例のシステムは、以下の出力信号処理を使用する：カラープロセッサ（４２２）はプリンタ特性変換（４２０）を適用し、これは、ＸＹＺＤ５０画像（４１６）値を、実際のプリンタ、即ち、使用されるべきシステムプリンタ（４３２）と同じ基本形式の定義された基準プリンタについての基準プリンタコード値（４２４）へ変換する。カラープロセッサ（４２６）は、そして、較正変換（４２８）を基準プリンタコード値（４２４）へ適用するのに使用される。較正変換（４２８）は、これは３つ又はそれ以上の１次元ルックアップテーブルより構成されうるが、基準プリンタの特性から実際の出力プリンタの印刷特性の任意の差を発生する。この変換の適用は、最終プリンタコード値（４３０）を発生し、これは、補足画像（４３４）を発生するために、システムプリンタ（４３２）へ送られる。
【００８４】
この好ましい実施例で記載されたシステムは、２つの形式の実験で評価された。第１は、暗度タブをそれらのタブの画像から構成されたデータベースに一致させることを含む。この種の実験では、正しい解答は、確実に知られる。例えば、ＶＩＴＡＴＭＡ３暗度タブが写真化されそして評価される場合には、システムは最も近い一致タブはＶＩＴＡＴＭＡ３であると決定すべきである。この形式の試験は、全体的なシステムとその種々の構成要素が、正確さと精度の両方で評価されることを可能とした。広範囲の試験は、この形式の試験では、システムは、当時に、実質的に１００％の適切な暗度一致を選択することを示した。第２の形式の試験は、人間の対象の自然な及び義歯の歯を、暗度タブ画像のデータベースに暗度一致させることを含む。幾つかの理由のために、これは、実行するのが更に複雑な実験である。例えば、口内基準及び配置と照明された領域内の歯の位置決めは、生身の患者が関係するときには更に変化しそうである。更に、自然な歯は、単一の暗度タブと一致することがまれである。このように、”正しい”解答、即ち、どの暗度タブが最小の不一致を提供するかは、解釈と嗜好を受ける。判断アルゴリズムが、所定の技師の個人の嗜好を含むように調整されるときには、システムは、当時の、実質的に１００％の技師と同じ暗度一致を選択する。
【００８５】
本出願は、現在利用できる歯科用暗度一致システムの性能を超える全体的なシステム性能のレベルを生成するように結合する、幾つかの特徴を有する、歯科用暗度一致システムを開示した。概要としては、記載されたシステムは以下の特徴を含む：
・システムは、２つの別個の形式の光を使用する高解像度ディジタル画像を生成する。第１の光配置は、測定領域内の鏡のような反射を最小化又は除去し、これは正確な暗度一致がなされることを可能とする。第２の光配置は、歯のテクスチャ、つや及び他の詳細のような、補足情報を正確に伝える画像を発生する。
【００８６】
・本システムは、唯一の口内基準を組み込む。この基準の前面の光学特性は、自然の歯のそれらと良く相関するように特に設計される。この新しい基準の使用は、固有的に複雑で且つ可変である条件下で、非常に精密で且つ正確な歯の色測定がなされることを可能とする。
【００８７】
・本システムは、新しいカメラ比色較正及び特徴変換を組み込む。特に、この応用について要求される正確さの程度を提供するために、システムは、複数の比色変換の使用を含み、各々は複数の色の１つの特定のサブセットに基づいている（例えば、自然の歯、暗度タブ、義歯セラミックス、等）。更に、比色較正は、各個々のカメラ、暗度タブの各個々の組、及び各個々の口内基準について提供される。
【００８８】
・システムは、人工の歯肉と人間の口を模擬する背景と共に写真化された暗度タブの画像を使用して構築された暗度タブデータベースを組み込む。この唯一のデータベースは、有効な比色測定値比較と視覚色評価が、暗度タブ画像と自然の歯の画像の間でなされることを可能とする。
【００８９】
・本システムは、規定された歯の１つ又はそれ以上の領域に対する最も近い暗度タブ一致を自動的に決定する判断アルゴリズムを含む。一致の程度は、数値及び／又は、グラフィック表現及び／又は、対応する言語の記述に関して、示される。選択的に、一致は、データベース内の任意の数の他の暗度タブについて決定され、そしてその結果はランク順序でリストに示される。本システムの判断アルゴリズムは、種々の暗度タブ選択嗜好及び目的に一致するように調整されることが可能である。複数の組のパラメータ値は、各々が特定のユーザの嗜好又は状況に対応し、記憶されそして使用のために選択される。
【００９０】
・本システムは、測定された歯と、選択された暗度タブ又は、データベース内の他の暗度タブの、スクリーン上の視覚比較を提供する。本システムは、患者の歯の画像内で提案された義歯の視覚化を提供する。模擬された義歯画像は、提案された一致暗度タブから得られる比色情報と共に、患者の歯の画像からの又はその他のソースからの、幾何学的な及び他の情報を使用して生成される。
【００９１】
・本システムは、輝度を評価するためのモノクロームモード、ヒューを評価するための１つ又はそれ以上の向上されたクロマモード及び、増加された見る距離及び目を細くして見る効果を模擬するモードを提供することにより、比較を単純化する向上された視覚化を提供する。
【００９２】
・本システムは、完成した義歯の色が使用に合うことを確認しそして、合わない場合には、それらの仕様に合わせるために必要とされる色の変化を定量化することのいずれかをするための、完成した歯を測定する手順を含む。
【００９３】
・本システムは、光の非一様性をマッピングしそして補償する手順を含む。
【００９４】
・本システムは、数及び位置で選択可能である興味の領域の比較に基づいた一致アルゴリズムを含む。
【００９５】
・本システムは、興味の領域の位置を決定しそしてサイズ変更するユーザのタスクを非常に単純化及び／又は完全に自動化する、パターン及び色認識アルゴリズムを含む。
【００９６】
・本システムは、暗度タブ比色値の標準的な組とコンピュータで発生された暗度タブ画像の対応する組を有し、これは、色仕様を決定し且つ通信する標準として働くことが可能である。
【００９７】
本発明及び好ましい実施例を、図面と図を参照して詳細に説明した。多くの変形と修正が、本発明の精神及び範囲内で可能であることは、理解されよう。例えば、本発明は、自然の歯、歯科用暗度タブ及び歯科義歯を写真化するための電子画像補足装置の使用を参照して記載された。しかしながら、画像補足は、従来の写真フィルムとカメラのような他の画像補足技術を使用して達成され得る。フィルム上に補足された画像は走査され、そして、結果のスキャナ画像を運ぶ信号は、フィルムＲＧＢ露光値を形成するために、米国特許番号５，２６７，０３０内でＧｉｏｒｇｉａｎｎｉ他により記載された方法を使用して処理された信号である。これらの値は、本発明で説明したＲＧＢ装置画像値に等価である。適切な比色変換を適用すると、フィルムＲＧＢ露光値は、本発明を通して使用される視覚比色値へ変換される。更に加えて、本発明は、暗度一致歯科義歯及び自然の歯を使用して記載されたが、しかし、一致する接合材料の色を決定し又は選択するのにも使用されうる。本発明の方法と手段を、歯科暗度一致以外の広範囲な応用に適用することも可能であることは、理解されよう。基本的には、本発明は、視覚等色関数の組に対応しないスペクトル感度を有する画像捕捉装置を使用して、高空間解像度で、単純な又は複雑な物体の視覚比色値を正確に且つ精度良く決定し、決定された視覚比色値を単純な又は複雑な物体から得られた基準視覚比色値のデータベースと比較する、新しい方法と手段を記述する。従って、本発明の多くの他の可能な応用は、限定はされないが、医療診断法（例えば、口頭又は皮膚ガンのスクリーニング）、化粧品（例えば、特定の肌の色調に合うメーキャップ色）、色ベースの品質制御（例えば、製造中に、物体、印刷されたパターン等の比色を評価すること）、及び、高い正確さの色決定と仕様が重要な多くの他の応用を含むことが、可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の基本暗度一致システムを示すブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａ１と図２Ａ２のつながりを示す図である。
【図２Ａ１】後の暗度一致測定についての画像の準備に使用される信号処理シーケンスを示す図である。
【図２Ａ２】後の暗度一致測定についての画像の準備に使用される信号処理シーケンスを示す図である。
【図２Ｂ】後の暗度一致測定についての画像の準備に使用される信号処理シーケンスを示す図である。
【図３】暗度一致を決定するのに使用される信号処理シーケンスを示す図である。
【図４】補足の画像の反射プリント又は、他のハードコピー又は、電子出力を生成するのに使用される信号処理シーケンスを示す図である。
【図５Ａ】自然の歯の１つ又はそれ以上の暗度を決定し且つ規定する、歯科暗度一致システムの好ましい設定を示す図である。
【図５Ｂ】歯科義歯の１つ又はそれ以上の暗度を決定し且つ規定する、歯科暗度一致システムの好ましい設定を示す図である。
【図５Ｃ】基準暗度サンプルの視覚比色値を決定する、歯科暗度一致システムの好ましい設定を示す図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０  物体
２０  電子捕捉装置
２５  ＲＧＢ画像装置値
２７  変換データベース
３０  比色変換選択
４０  比色変換
５０  物体視覚比色値
６０  色基準データベース
７０  一致動作
８０  暗度一致仕様
９０  表示及び調整段階
２００  一致形式画像ＤＣＲファイル
２０２  抽出動作
２０４  １２−ビット線形カメラＲＧＢ画像ファイル
２０６  表示変換
２０８  カラープロセッサ
２１０  表示画像ファイル
２１２  表示装置
２１４  興味の領域（ＲＯＩ）選択動作
２１６  基準空間座標
２１８  物体空間座標
２２０  興味の領域選択動作
２２２  一様性補正マップ
２２４  一様性補正動作
２２６  一様性補正された画像ファイル
２２８  較正変換
２３０  較正された画像ファイル
２３２  基準較正変換
２３４  基準較正された画像ファイル
２３６  基準比色変換
２３８  ＣＩＥＸＹＺＳＬＳ値
２４０  クロマチック適応変換
２４２  ＣＩＥＬＡＢ値
２４４  ＣＩＥＬＡＢ式
２４６  ＣＩＥＬＡＢＤ５０画像
２４８  ＲＯＩ画素平均化動作
２５０  基準平均ＣＩＥＬＡＢ値
２５２  ＣＩＥＬＡＢ式
２５４  ＣＩＥＸＹＺＤ５０値
２５６  クロマチック適応変換
２５８  ＣＩＥＬＡＢＸＹＺＳＬＳ値
２６０  逆基準比色変換
２６２  基準較正された興味の領域ＲＧＢ値
２６４  基準ＲＯＩ比較動作
２６６  目標基準値
２６８  ＲＧＢ補正ファクタ
２７０  露光補正動作
２７２  露光補正された較正されたＲＧＢ線形画像ファイル
３００  比色変換選択
３０２  選択された比色変換
３０４  ＣＩＥＸＹＺＳＬＳ三刺激値
３０６  クロマチック適応変換
３０８  ＣＩＥＸＹＺＤ５０画像
３１０  ＣＩＥＬＡＢ式
３１２  ＣＩＥＬＡＢＤ５０値
３１４  ＣＩＥＬＡＢ画像ファイル
３１６  ＲＯＩ画素平均化動作
３１８  物体ＲＯＩＣＩＥＬＡＢ値
３２０  ＣＩＥＬＡＢ変換式
３２２  物体ＲＯＩＬＣＨ値
３２４  暗度タブデータベース
３２５  パラメータの選択可能な組
３２６  暗度一致アルゴリズム
３２８  暗度一致
３３０  暗度一致仕様の程度
４００  補足形式画像ＤＣＲファイル
４０２  ＲＧＢ抽出動作
４０４  １２−ビット線形カメラＲＧＢファイル
４０６  較正変換
４０８  較正線形ＲＧＢ画像ファイル
４１０  比色変換
４１２  ＣＩＥＸＹＺＳＬＳ画像ファイル
４１４  クロマチック適応変換
４１６  ＣＩＥＸＹＺＤ５０画像
４１８  画像ファイル
４２０  プリンタ特性変換
４２２  カラープロセッサ
４２４  基準プリンタコード値
４２６  カラープロセッサ
４２８  較正変換
４３０  プリンタコード値
４３２  システムプリンタ
５００  一様に照明された歯
５０２  口内基準
５０４  写真化口内基準
５１０  一様に照明された歯科義歯
５１２  知られた基準
５１４  背景
５１６  歯科義歯上に含まれるキャップ
５１８  写真化された知られた基準
５２０  一様に照明された基準暗度サンプル
５２２  知られた基準
５２４  背景
５２６  基準暗度サンプルに含まれるキャップ
５２８  写真化された知られた基準
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ａ１】
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【図２Ａ２】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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