(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ複数の擬似ピクセルからなり，それぞれ異なった歯のシェードに対応した，複数の基準画像を蓄積するデータベースを備えるネットワークサーバと，
前記ネットワークサーバへのアクセスを提供する通信ネットワークと，
多数のピクセル（４２）を含むカラーの歯の画像（４０）を捕捉する半導体カメラ（１２）と，
歯科診療室に配置され，前記通信ネットワークを介して前記データベースに蓄積された情報にアクセスし，前記カメラ（１２）が接続されたコンピュータ（１４）と，
前記コンピュータ（１４）上で動作する処理ソフトウェア（５０）であって，
（１）  前記歯の画像（４０）を，それぞれ，前記歯の画像（４０）中の特定領域からなる複数の擬似ピクセル（４４）からなる実画像へと変換し，
（２）  前記実画像の各擬似ピクセルと，前記基準画像の各擬似ピクセルとを比較し，前記実画像が前記基準画像にいかに良く整合しているかを示す混合整合数を，前記実画像の擬似ピクセルのＲ（赤)，Ｇ（緑），Ｂ（青）数値と，前記実画像の擬似ピクセルに対応する前記基準画像の擬似ピクセルのＲ（赤)，Ｇ（緑），Ｂ（青）数値との，Ｒ（赤)，Ｇ（緑），Ｂ（青）数値ごとの差を，各々二乗して合計した値の平方根値を計算することにより生成し，
（３）  前記混合整合数のうち最も低いものを探索して前記実画像に対して最も整合する基準画像を検出し，
（４）  前記検出された前記基準画像から対応する前記データベースに蓄積された歯のシェードを決定し，前記決定された歯のシェードの情報を出力することを特徴とする前記処理ソフトウェア（５０）とを含み，
前記基準画像に対応する歯のシェードの情報は，前記通信ネットワークを介して，前記歯科診療室に配置された前記コンピュータ（１４）に伝送され，
前記実画像及び前記基準画像の擬似ピクセルは，画像面上の特定の領域をカバーするピクセル群に相当し，画像ごとの総ピクセル数を削減することを特徴とする歯科治療システム。
【請求項２】
前記複数の擬似ピクセルからなる前記基準画像は，それぞれ前記歯のシェードの画像の特定領域に対応するピクセル群の赤，緑，青（ＲＧＢ）成分を平均化して決定した基準ＲＧＢを有し,
前記複数の擬似ピクセルからなる前記実画像は，それぞれ前記歯の画像（４０）の特定領域に対応するピクセル群の赤，緑，青（ＲＧＢ）成分を平均化して決定した基準ＲＧＢを有し，
前記実画像に対して最も整合する基準画像は，前記通信ネットワークを介して前記データベースに蓄積され，
前記データベースに蓄積された情報は，歯科技工室に配置されたコンピュータから，前記通信ネットワークを介してアクセスされる
ことを特徴とする請求項１に記載の歯科治療システム。
【請求項３】
前記歯科診療室に配置されたコンピュータによる処理は，
患者の歯又は歯のプレパレーションの画像を捕捉し，
歯科医師の要求に応じて，前記患者の初期治療計画を作成するために入力する情報を表示し，
前記画像及び前記初期治療計画を含む歯科データを，前記データベースに格納することを含み，
前記歯科技工室に配置されたコンピュータによる処理は，
歯科技工士が前記歯科データを確認，またはさらなる提案を入力するために表示し，
前記初期治療計画に必要に応じて変更を加えた最終治療計画を，前記データベースに格納することを含み，
前記最終治療計画が作成される間は，前記歯科医師と前記歯科技工士とは，前記コンピュータを用いて前記データベースに格納された情報に同時にアクセスすることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯科治療システム。
【請求項４】
前記初期治療計画は，歯科補綴材の材料，前記患者の歯のプレパレーションの仕様，及び製作される前記歯科補綴材の設計要件に関する歯科治療情報を含むことを特徴とする請求項３に記載の歯科治療システム。
【請求項５】
前記ネットワークサーバは，前記歯科医師と前記歯科技工士とが前記コンピュータを用いて歯科治療に必要な材料及び処理方法に関する情報を前記データベースに照会し，前記データベースからの回答を得ることができるプログラムを含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の歯科治療システム。
【請求項６】
前記歯科データは，前記歯科技工士により製作された歯科補綴材の画像をさらに含み，前記患者に前記歯科補綴材を装着させる前に，前記患者の歯の画像と比較することができることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の歯科治療システム。
【請求項７】
前記カメラは，前記患者の歯の画像を捕捉するための口内カメラであることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の歯科治療システム。
【請求項８】
前記通信ネットワークは，インターネットであることを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載の歯科治療システム。
【請求項９】
前記歯科医師及び前記歯科技工士は，ウェブブラウザを用いて，前記データベースに格納された情報にアクセスすることを特徴とする請求項８に記載の歯科治療システム。
【請求項１０】
前記歯科医師及び前記歯科技工士は，適正なアクセス権が付与されることにより，前記データベースに格納された情報にアクセスすることができることを特徴とする請求項３乃至９のいずれかに記載の歯科治療システム。
【請求項１１】
前記カメラ（１２）は，光線口（２８）を介して目標物に照射される光線（１９）を生成するワンド（１８）と，
前記ワンド（１８）から延在し，外部光源からの光線を遮蔽するスリーブ（２２）と，
前記スリーブ（２２）の端部に形成された末端（３４）と，
を備え，
前記末端（３４）は，中央に目標物の画像を捕捉するための開口部（３２）と，前記開口部（３２）を包囲する黒い縁部（３６）とを備える
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の歯科治療システム。
【請求項１２】
前記末端（３４）上の前記縁部（３６）の周囲の領域（３８）に，一連の歯のシェードが配置され，
前記一連の歯のシェードと目標物とが同一の画像内に捕捉されることを特徴とする請求項１１に記載の歯科治療システム。
【請求項１３】
前記カメラ（１２）の前記スリーブ（２２）は，アコーディオン状の外形を有して，患者の口内に軟らかく設置され，バネ状に収縮することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の歯科治療システム。
【請求項１４】
前記カメラ（１２）の前記スリーブ（２２）の側壁が，ランバート状表面を有する黒い素材から形成されることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の歯科治療システム。
【請求項１５】
前記カメラ（１２）は，前記スリーブ（２２）の内部に，外部光源からの光線の通過量を削減するバッフルを備えることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載の歯科治療システム。
【請求項１６】
前記処理ソフトウェア（５０）は，前記実画像から歯の縁部および背景に相当する擬似ピクセルを不良と判断し，前記実画像から不良と判断された不良擬似ピクセル（４４ａ）を消去することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の歯科治療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、歯科医師と補綴材技工室との間の通信をリアルタイムで行って相談、仕上げ、および患者の治療プランを最適化する歯科補綴方法、システムならびに装置に関する。より具体的には、本発明は、歯科医師と補綴技工室が１つまたは複数の歯および歯のプレパレーション（支台歯形成）のカラー画像を分析することを可能にし、特定の治療または美容処置において補綴される歯に精密に適合するよう歯科補綴材または歯冠を適宜にデザインすることを可能にする、コンピュータに基づいた双方向システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
修復歯学は損傷した歯の構造を代替または補綴する技術および学問からなる。代替する歯の構造の量によって歯科医師がどの方式を採用するか、補綴は歯冠、ブリッジ、インレイ、アンレイまたは直接補綴（すなわち充填）のどれとするかが決定される。以前は、使用し得る材料および技術の数が限られていたため、方式の選択が簡単であった。例えば、米国特許第５７６６００６号公報および米国特許第５９６１３２４号公報には、カメラによって提供されるデジタル画像に基づいて色情報を決定し、修復材（例えば歯科補綴材）の色を決定された歯の色に整合させる方法およびシステムが記載されている。
【特許文献１】米国特許第５７６６００６号
【特許文献２】米国特許第５９６１３２４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近年は新しい材料および概念が開発され、処置の選択が劇的に増大した。歯科医師達は個々のケースについて最適の材料および治療方法を選択するための情報が過多であることに直面している。現状において歯科医師が必要としているものは、必要に応じて治療計画および最適な修復歯科治療を作成し、最適な材料を使用することによって歯科医師および歯科技工室を補助する方法である。本発明は上記の課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、歯医者と歯科技工室との間の双方向歯科修復方法に関する。この方法の基本的なステップは患者の歯科治療要求を確認することであり；初期処置計画を策定し、これは患者の歯科治療要求を満たすために使用される歯科補綴材を製作するための設計要件を含むものであり；通信ネットワークを介して初期治療計画を歯科技工室に伝送し；必要に応じて初期治療計画に対する変更を含む最終治療計画を歯科医師に伝達する。特に、最終治療計画は設計要件を満たす歯科補綴材を製作するための材料に関する情報を含み、その後歯科補綴材は患者に装着するように加工される。この方法により、歯科医師、歯科技工士および患者の時間および労力を充分に節約しながら歯科治療を最適化することが可能となる。
【０００５】
一般的に、歯科医師は初期治療計画および設計要件を策定し、これは歯科治療要求を示すデジタル画像を含むものである。その後、初期治療計画は伝送され最終治療計画を作成して歯科医師に伝達される前に技工室で評価される。計画を伝送し評価するステップは通信ネットワークを介して実施される。従って、最終治療計画は、プレパレーション（支台歯形成）情報が技工室に送信され確認されるまでは患者に対して実施されることはなく、これによって計画を実施した後に再加工したり修正したりする必要がなくなる。
【０００６】
設計要件および変更点は、齲食陥凹、歯のプレパレーション（支台歯形成）、および歯科補綴材の色等を含むことが好適である。歯冠、ブリッジ、または義歯等の歯科補綴材が必要である場合、歯科補綴材を患者に装着する前にこの歯科補綴材が最終治療計画に従って製作されているかどうかを確認することを含む。歯科補綴材の色を患者の歯に最も近く整合させるために、デジタル画像表示は実画像と基準画像とを有し、変更は歯科補綴材を実画像に整合させるための色選択の校正を含んでいる。さらに、設計要件は、歯のプレパレーション（支台歯形成）および齲食陥凹を含み、さらにこの方法は提案された１つまたは複数の設計要件が受け入れられるものであるかどうかを技工室に確認して修正を行うための通信を含んでいる。
【０００７】
さらに、この発明は、歯科補綴材の材料、処理方法、およびプレパレーション（支台歯形成）に関する情報が蓄積されたデータベースを備えるネットワークサーバと；ネットワークサーバへのアクセスを提供する通信ネットワークと；通信ネットワークを介してデータベースに蓄積された情報にアクセスしこの情報を人間が読み取れる形式で表示するための、歯科診療室に設置された１つまたは複数のコンピュータとからなるコンピュータに基づいた歯科治療システムに関する。好適には、通信ネットワークはインターネットとし、データベースに記録される情報は特定の歯科補綴材のプレパレーション（支台歯形成）ダイアグラム、縮図、縁部のデザイン、およびバーに関するものとなる。
【０００８】
データベースは歯科治療を必要とする１人または複数の患者に関する情報を蓄積することが好適である。また、ネットワークサーバはさらにユーザが歯科補綴材の材料または処理方法に関してデータベースを照会することを可能にするプログラムを備え、歯科診療室に設置された１つまた複数のコンピュータを使用して歯科補綴材の材料または処理方法を確認、確立、修正または評価しこの照会に対するデータベースからの回答を受信する。必要に応じて、歯科診療室に設置されたプリンタを使用してこれらの回答を印刷し、歯科医師が治療計画を持ち運ぶこともできる。
【０００９】
歯科技工室も通信ネットワークを介してネットワークサーバならびに歯科診療室のコンピュータにアクセスするための少なくとも１台のコンピュータを備える。システムは歯科治療に必要である場合に患者の歯のデジタル画像を作成するためのデジタルカメラと、デジタル画像を歯科診療室のコンピュータに送信するための通信リンクを備えることが好適である。また、歯科診療室のコンピュータはこれらのデジタル画像を蓄積し、通信ネットワークはデジタル画像をデータベースに送信してそこに蓄積する。
【００１０】
本発明のこれらおよびその他の特徴は、添付図面を参照しながら以下に記す詳細な説明によって明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明に係る歯科医師用の歯科治療ネットワークにつき詳細に説明する。このネットワークは、歯科医師、技工室、さらに必要に応じてキャップ、歯冠、ブリッジ、充填物等の歯科補綴材の材料、処理、および加工デザインおよび解析等の作業に関する最新の情報を含んだ技工室のデータバンクとの間をコンピュータに基づいてリンクすることによって達成される。
【００１２】
特定のケースにおいて、歯科医師は第一のステップとして患者の歯の状態の複雑な検査および診断を行う。これは、一般的に基礎歯周検査、臨床検査、放射線検査、ＴＭＤスクリーニング等からなる。歯科医師はさらに患者の歯の状態の要求に応じた治療計画を策定する。歯のキャップまたは代替が必要である場合、診断写真を撮ってプログラム上で捕捉し技工室に伝送する。これらの写真は患者の歯の色、および治療のための歯のプレパレーション（支台歯形成）、または最終治療の前に修正または拡張される一時的な治療に関するものとすることができる。写真は以下に詳細に記述するように多数の方式から選択することができる。
【００１３】
本発明において、歯科医師が治療の前に歯の１枚または複数のデジタル画像を撮影し、画像内の齲食部分を除去し、歯のデジタル画像に基づいて歯の治療に使用される材料の色相を除去の前に整合させることからなる、現場へ設置された治療システムを提供する。別の視点において、歯科医師は歯のデジタル画像をプレパレーション（支台歯形成）の後に撮影し、残った歯の部分に基づいて修復に使用する材料の色相に整合させる。画像は、ファクシミリ、コンピュータリンク、また電子メールを介して技工室に伝送し、歯科医師の初期治療計画に従って分析される。
【００１４】
初期治療計画を策定し、歯周状況、齲食陥凹、歯内状態等の部分を確認した後、修復の必要性を検討する。治療計画が固定的な歯科補綴（歯冠およびブリッジ）を含む場合、臨床画像が技工室に伝送される。医師および技工士は双方向歯科治療ネットワーク（“サイト”）にアクセスする前に共同で評価を行う。この種のネットワーク全体が図１６に示されており、以下に詳細に説明する。直接的な修復のみを必要とする場合、歯科医師はその部分に直接向かうことができる。
【００１５】
歯科医師がサイトへのアクセスを持たず技工室がアクセスを有している場合、医師は画像を技工室に伝送し、技工士が直ちにサイトにアクセスして医者に対してサイトから得られた治療選択肢を提供して相談することができる。このサービスは技工室から歯科医師に対して提供されるものであり、サイトにおいてコンピュータを用いて電子処理および通信を行うにはあまり好適ではないものである。
【００１６】
サイトは、使用者に対して、材料、この種の材料を使用して例えばプレパレーション（支台歯形成）の設計を行う処理方法、プレパレーション（支台歯形成）を実施するために適したバー、適宜な一時使用材料、所与の材料とともに使用するセメント、このセメントの使用方法に関する指示（すなわち、エッチングすべきか下塗りすべきか、どれくらいの時間ですべきか、乾燥させるべきかどうか、予め硬化するべきかどうか等の条件）、ならびにどこで材料を購入できるか等の情報へのアクセスを提供する。他方、技工室は、このようなサービスがどのように提供されるか、またはこのサービスを得るために歯科医師は誰とコンタクトを取るべきか説明することができる。これに加えて、一度治療が開始されると、歯科医師は必要に応じてデジタル画像を電気的に送信して最終的な押し型を作成する前に再検査することによってプレパレーション（支台歯形成）を技工士とともに再確認することができる。治療中により正確に分析を行うために、歯科医師はプレパレーション（支台歯形成）をスキャンして歯を検査して剔削量を判定するサイト部分に向かうことができる。このことは特に大きく複雑な場合に適用される。
サイトは、歯科医師と技工士との間において歯科治療情報を伝達する多数の方式を提供する。サイトの最も典型的な特徴はその双方向性である。歯科医師が確認するための単なるデータバンクではなく、歯科医師が段階的な手段で最適な修復方法を決定することを可能にする。代替的な処置、異なった選択肢について考慮し、または以前の方針が適正に実施されていることを確認するために定期的にサイトを訪問することができる。特定の事態に遭遇する前にその事態に関する最新の情報を得るために多数の歯科医師が記事および報告書を読み、セミナーに参加しているが、それらの情報は多くの場合不要なものである。実際にセミナーで学習した事態に遭遇した際に、歯科医師は既にその情報を忘れている可能性がある。本発明の方法およびシステムは、特定の患者の必要とすることに対してリアルタイムで最新の情報を即座に再調査することを可能にする。
【００１７】
歯科医師がサイトにアクセスすると、患者の履歴に関して特定の質問が提示される。歯科治療方法の判断に関する典型的な質問は：「美容が最重要な事項であるか？」、「患者は歯ぎしりする人（すなわちヘビーグラインダ）か？」、「患者のスマイルの大きさはどうか？（患者の最大のスマイルに際して見える歯の数の最大数）」、「患者は高いリップラインを有しているか？（すなわち患者の唇は門歯の下か、前歯の下か、頸部縁上か、または頸部上方か？）」、「スマイルの際に下顎歯（下の歯）が見えるか？」、「反対側の歯は自然のものか？」、「自然でない場合、それは金属性か、ポーセレンか、アマルガムか、合成材か、または義歯か？」等である。技工室に追加的な情報を提供することにより、個別の適正な治療計画を確認かつ提案することができる。
【００１８】
技工室はそこで歯に関して：「それは前歯であるか奥歯であるか？」、「歯内の治療かまたは生体のものか？」、「元々はどのような色相を有するか？（歯の色彩に関する情報を得る方法は他の出願に記載されている（ここに挿入すべし））」、「歯の寸法はどうであるか？（短い歯冠かまたは平均より大きなサイズを有するか？）」、「移殖材が植え込まれているか？」等の質問について判断する。処理は“消去方式”によって動作し、第１の美容的観点に関する質問の答えが“ＮＯ”である場合、サイトはスマイルの寸法に関する質問に進み、以下同様に進行する。全ての質問に対して回答がなされてプロフィールが編集され、個々の患者は場合によって彼らの要求の視点に基づいて複数のプロフィールに分割することを必要とし、例えば４分割したセクションごとにプロフィールを分割する。
【００１９】
考慮するべき別の事項は材料である。これは、材料の名前、特性および利点、さらになぜその材料を提案するかである。提案とはここで重要な表現であり、これは採用する治療方法の選択は最終的に歯科医師が決定するものであり、技工士またはサイトによってなされるものではないからである。歯科医師は材料を選択した後、その材料をまだ入手していない場合どこで入手できるか知る必要がある。従って、サイトの注文エリアを通じて、あるいはこのシステムを使用している技工室に照会して材料を購入する必要がある。
【００２０】
所定の材料がサイトによって得られるとプレパレーション（支台歯形成）デザインを検討する。異なった材料は異なった基礎構造および縁部を必要とする。それほど多くの異なったデザインは必要とされない。サイト内にはプレパレーション（支台歯形成）ダイアグラム、縁部デザインおよび必要とするバーのファイルがあり、歯科医師は必要に応じてプレパレーション（支台歯形成）ダイアグラムを印刷して縮小図を得ることができる。これには、バーの名称、番号および形式、ならびにどこで入手できるかが含まれている。再び歯科医師がサイトを通じて発注するか、またはどこで入手できるかの情報を得ることができる。歯科医師は、特定の治療に関して全ての材料の注文リストを簡単に作成し、材料を入手することができる。
【００２１】
一度処理が開始され初期のプレパレーション（支台歯形成）が完了すると、歯科医師はサイトに戻ってプレパレーション（支台歯形成）の正確性についてスキャンする。他方、プレパレーション（支台歯形成）のデジタル表示をサイトまたは技工室に返送してさらに詳しく検査する。プレパレーション（支台歯形成）の１つはサイトの監視エリアにアクセスすることによっても作成できる。これを分析して、アンダーカット、アンダーリダクション、縁延長部、およびハイライト領域を作成し、これは最適な結果を得るために修正を加えるべきものである。
【００２２】
サイトとの間におけるリアルタイムの通信により時間と労力を大幅に節約することができる。最初にプレパレーション（支台歯形成）と提案された歯科治療方式が適正であることを確認することにより、技工室は大量に試作を行う必要は無く、またプレパレーション（支台歯形成）が変化したために使えなくなったモデルを製作することがない。さらに、複数の選択肢があるために患者を再度オフィスに呼び出してプレパレーション（支台歯形成）を修正する必要もない。このことは、歯科医師と技工士の双方にとって重要な利点である。技工室の作業者にこの情報を提供することにより、押し型を形成し、模型を試作し、従来の検査装置でこれを検査する必要はなく、繰り返し作業による時間、材料およびコストの浪費を省略することができる。
【００２３】
リアルタイム分析による別の利点はリダクションである。プレパレーション（支台歯形成）における最も一般的なミスはアンダーリダクション（すなわち歯の構造の削り取りが充分でなく歯冠または補綴材を形成する材料を挿入するために充分な空間ができない）であり、これによってその部分における修復が薄すぎるものとなって将来欠陥が生じる可能性があるか、または再度プレパレーション（支台歯形成）、新規の押し型を形成し（より多くの時間が無駄になる）、リダクションをコピーする必要が生じ得る。検査サイト内において、歯科医師は歯の咬合を見ながらプレパレーション（支台歯形成）をより詳細にスキャンすることができ、これによってリダクションの量を１０分の１ｍｍの単位まで測定することができる。その後、歯科医師は測定値を予めサイトのプレパレーション（支台歯形成）デザインのエリアから得た所定のプレパレーション（支台歯形成）の仕様と比較してコンプライアンスを確認することができる。
【００２４】
本発明に係る歯科治療ネットワークの別の適用方法は、最終的な歯科補綴材を恒久的に患者の口に装着する前に確認することである。例えば、歯冠を最終的に形成する際、デジタル画像を撮影してこれを予め撮影してあった患者の歯のデジタル画像と比較し最も近い色彩が達成されているかどうか確認する。歯冠を最終的に装着する前に必要な色補正が技工室あるいは技工士によってなされる。このことにより、患者が歯科診療室に歯冠の取り付けに来てから再度作業を行うことが回避される。
【００２５】
種々の異なった歯のシェードの色彩の判定方法について開示する。説明を明確化するためこれらの方法は以下においてセクションに分けて説明するが、これは本発明を限定するものではない。
【００２６】
色相決定方法
図１を参照すると、既知の従来の歯のシェードの１枚または複数枚のデジタル画像を捕捉するために半導体カメラ１２（例えば、ＰＣカードに接続されたＣＣＤカメラまたは口内カメラ等）を使用する。このために使用される歯のシェードは、例えばＶＩＴＡＴＭシェードガイドに相当するものか、または他の歯科用品製造者によるポーセレン材のシェードガイドとすることができる。例えば、本発明に従って撮影された第１群の画像はＶｉｔａのＡ１の一連のシェード画像に相当し、第２群の画像はＶｉｔａのＡ２の一連のシェード画像に相当し、以下のものも同様となる。本発明に従って、捕捉された既知の７個の歯のシェードの一連の画像は適宜にラベルを付けてコンピュータのハードディスク上に蓄積するか、またはその他の適宜な記憶装置に蓄積して、その後解析される。図２には、カメラ１２によって捕捉された典型的なデジタル画像３０が示されている。
【００２７】
従来から知られているように、各デジタル画像は複数の記録画素すなわち“ピクセル”からなり、これは半導体カメラの画素数に相当するとともに歯の上の各地点の強度および色彩を示すものである。画像内の近接するピクセル間の距離は、カメラの空間分析によって決定される。例えば、歯のシェード（または人間の歯）の画像は、歯を横断する幅を３００ピクセルとし、高さを３５０ピクセルとして表示することができる。人間の歯において、特定の歯は全ての人において略同じサイズであり、数ｍｍの差である。例えば、一番真中の門歯はたいてい９ないし１１ｍｍの幅を有し、それよりいくらか大きい長さを有する。従って、所与の解像度を有するカメラによって本発明に係る歯の映像を撮影する場合、撮影する歯によって大体のピクセル数を知ることができる。従って、上記の例の場合、歯の幅の１ｍｍは３０ピクセルによって表示される。歯の画像は通常四角形ではなく、画像の角部のピクセルは歯または歯のシェードではなく背景（すなわち歯の外側の部分）に相当することは勿論である。さらに詳細については図２を参照する。
【００２８】
前述したように、各歯のシェードまたは実際の歯ごとに単一のデジタル画像が撮影される。このことは当業者において評価されるが、以下に詳細に記述するように、異常が生じる危険性を防止するためにシェードごとに複数の画像を撮影することが好適である。
【００２９】
次に、各画像または一群の中の各画像を処理して擬似ピクセルからなる“擬似”基準画像（これ以降は擬似画像と称する）に変換する。この文書において使用されるように、擬似ピクセルは画像面上の特定の領域（例えば長方形または正方形）をカバーするピクセル群に相当する。図３には図２の歯の画像４０を形成するピクセル４２（ピクセル４２の代表的なもののみが示されている）の拡大画像が示されている。図４に示されているように、本発明に従ってピクセルが擬似ピクセル４４に変換される。図４に示された実施例において、各擬似ピクセル４４は、この擬似ピクセルに相応する領域内の実際のピクセルから形成されている。例えば、図に示された擬似ピクセル４４ｂは実際のピクセル４２からどのように擬似ピクセルを形成するかを示している。さらに、図４には、画像が実際の歯４０（つまり実画像となる）または基準シェード４０（つまり基準画像となる）のいずれかから形成されることが示されている。
【００３０】
図９には、好適な実施例において擬似ピクセルが異なったパターンにおいて、自動的に、どの歯が撮影されているかに基づいてどのように配置されているかが示されている。例えば、門歯２００は、左側に例示されているように、擬似ピクセル２０２の配列であり、一方臼歯２０４は右側に図示されているように擬似ピクセル２０６の配列である。再度図１を参照すると、これらの配列は本発明に従ってコンピュータ１４ならびにソフトウェア５０によって自動的に構成され、適正なパターンで擬似ピクセルを提供する。これらの配列は全ての処理において適正な擬似ピクセル配置を保持するよう作用する。図９に示されているように、擬似ピクセルは連続的である必要はなく、また擬似ピクセル２０６で示すように、整列している必要もない。
【００３１】
好適な実施例において、擬似ピクセルに関する強度および色彩はコンピュータで計算するか、またはこの擬似ピクセルを構成する実際のピクセルの平均値（またはその他の統計的測定）から形成される。例えば、第１のステップにおいて３００Ｗ×３５０Ｈすなわち合計３００×３５０画素の解像度の長方形の歯に対して実際の画像を撮影した場合、この実施例によれば６Ｗ×７Ｈの擬似ピクセルを構成することができ、各擬似ピクセルは統計的に測定された５０×５０ピクセル（すなわち歯全体を示す４２の擬似ピクセルとなる）から形成される。
【００３２】
前述したように、好適な実施例によれば、擬似ピクセルは、その擬似ピクセルが存在する部分の実際のピクセルか派生するデータに基づいて形成される。例えば、一実施例において、各擬似ピクセル内の２５００ピクセルにつき赤、緑、青（ＲＧＢ）成分を平均化して、この擬似ピクセルの基準ＲＧＢを決定する。当業者においては、例えば擬似ピクセル内のピクセルの“色調”測定等の、他の統計的計測または指標を使用し得ることが理解されよう。例えば、ＲＧＢピクセル数値は、ゴンザレス＆ウッド法等の既知のアルゴリズムを使用して、以下に記すように色調、飽和度、および強度（“ＨＳＩ”）色空間に変換される：
Ｒ＝ピクセルの赤数値
Ｇ＝ピクセルの緑数値
Ｂ＝ピクセルの青数値
強度＝１／３＊（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）
飽和＝１−（３／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ））＊Ｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）
色調＝Ｃｏｓ−１（（０．５＊（（Ｒ−Ｇ）＋（Ｒ−Ｂ）））／（（Ｒ−Ｂ）＊（Ｇ−Ｂ））０．５）
Ｓ＝０である場合、色調は不要  （Ｂ／強度）＞（Ｇ／強度）である場合、色調＝３６０−色調  色調は度数で示される角度であるため、数値は色調＝色調／３６０によって０．１に標準化される  
既に知られているように、ＲＧＢ色空間は単純な立方体として示すことができ、Ｒ，Ｇ，Ｂは３つの角に沿って発散される。原点となる角部（０，０，０）は黒となり、反対側の角部（１，１，１）は白となる。この角から角への線に沿った全ての点はグレーのシェードとなる。ＨＳＩ色空間は原点の角部から延在する同じ立方体であり、垂直に延在する黒白線を備えている。黒白線は強度の軸であり、色調は強度軸からの角度で示され、飽和度は強度軸から色点までの距離（すなわち半径）で示される。新しいＶＩＴＡＰＡＮ３Ｄマスタシェードシステムは、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色球を使用して数値、クロマおよび色調に基づいて歯のシェードを決定する。必要であれば、ＲＧＢ数値をこの色システムに変換することが可能である。
【００３３】
好適な実施例によれば、次に一連の画像に相当する擬似画像が処理され“基準画像”に変換される。例えば、基準画像は、ＶＩＴＡＴＭＡ２シェードガイドの画像の一連の擬似画像の平均（または他の統計的測定）として形成される。この例の測定値は、一連のＡ２擬似画像の各擬似ピクセルに対応するＲ，Ｇ，Ｂ成分を平均化することによって達成され、基準画像の擬似ピクセルのＲＧＢ数値を決定する。ＨＳＩ色空間で動作する別の実施例においては、対応する平均値が一連の基準画像の各擬似ピクセルについて決定され；例えば、平均色調（または他の統計的色調測定値）は基準画像内の各擬似ピクセルに相関するものとすることができる。当業者においては、ＲＧＢおよび／または色調の測定に代えて、またはこれに加えてその他の色特性を使用し得ることが理解されよう。擬似画像を基準画像とするよりはシェードごとに唯一の擬似画像を形成する方が好適であり、これは他の統計的な組み合わせが不可能であるためである。
【００３４】
擬似ピクセルの形成は本発明を実施するための要件ではないことが理解されよう。しかしながら、好適な実施例において、システムの処理負担を軽減し、必要な記憶容量を低減し、さらに異なった画像からの対応するピクセルを整合させる機能を簡略化するために、擬似ピクセルが使用されている。基準画像を形成する際に使用される統計的平均値の結合性および正確性を保持するためには適正な平均値が重要となる。この点に関して、画像捕獲シーケンス内で使用される極めて良質な制御手段を備えない限り、同一のシェードガイドのシェードから撮影された複数の画像内の全てのピクセルを正確に整合させることが困難であることが理解される。好適な実施例において、擬似ピクセルを使用することによって画像ごとの総ピクセル数を削減し、従って異なった画像を精密に整合させる機能を単純化することができる。
【００３５】
擬似ピクセルは、本発明の処理方法のさらに後のステップにおいてより重要となる。すなわち、共に捕捉された歯のシェード（または歯）の画像の拡大率を決定するレンズおよびカメラを完全に自由に設定することができ、基準画像を実際の患者の歯の画像に“適合させる”ことを試みる際に、この実際の画像（以降スナップショットと称する）はまったく異なった形とサイズを有することができる（実際のサイズ、またはレンズあるいはカメラＣＣＤ要素サイズの拡大率差によって生じる見かけのサイズのいずれか）。従って、スナップショットと基準画像との間の“１対１”の比較は困難である。この点に関して擬似ピクセルが補助作用をなし、これはスナップショットが略基準画像のサイズに拡大縮小されるかまたはその逆がなされるからであり；またスナップショットを処理して擬似ピクセルに変換することもできる。拡大縮小されまた擬似ピクセル化されたスナップショット画像は以下“実画像”と呼称する。好適な実施例において使用される擬似ピクセルは、基準画像と実画像を比較するための効果的な機能を提供する。
【００３６】
好適な実施例において、基準画像の形成は“不良ピクセル”ルーチンを含むことが好適であり、ここで擬似画像内の各擬似ピクセルは不良ピクセルについて分析される。“不良ピクセル”とは不良なＣＣＤ要素、または例えば反射等の不要な外的作用を含む領域あるいは“背景”画像（例えば歯または歯のシェードに相当しないピクセル画像）を含む領域に対応する各リアルピクセルである。不良ピクセルを含む擬似画像内の各擬似ピクセルは基準画像の形成に使用しないことが好適である。すなわち、例えば基準画像は３つの擬似画像の平均として形成され、さらに１つの擬似画像内の１つの擬似ピクセルは１つの不良ピクセルを含み、一実施例において生じる基準画像の擬似ピクセルは、廃棄されるか、または相関する他の２つの擬似画像の擬似ピクセルの平均としてのみ計算される。
【００３７】
不良ピクセルルーチンは歯または歯のシェードの画像の縁部において特に重要であることが理解されよう。例えば、図３の歯の４０の形状または図１４に示された不規則な形状について考慮する。これらの形状は長方形でないことが明白であり、従って好適な実施例に従って擬似ピクセルの形成は画像の縁部の不良ピクセルを有する所定の擬似ピクセル内で生じる。図４にはピクセル４２ａを含んだ不良擬似ピクセル４４ａが示されており、これは歯の画像４０の一部ではない。好適な実施例おいて不良ピクセルルーチンはそれらのピクセルを検出して以後の処理から除外するために使用される。例えば、擬似ピクセル内の５％以上のピクセルが“不良”（すなわち反射またはその他の不要なデータを含む）である場合、その擬似ピクセルは除外される。図示されていないが、例えば照明からの反射によって画像４０内の他の擬似画像に不要な反射が誘発された場合、それらの他の擬似ピクセルも除外することができる。好適な実施例において、これらの擬似ピクセルは基準画像の内容から削除される。
【００３８】
一実施例において、不良ピクセルルーチンは実画像を捕捉および形成している際にのみ実行される。この処理において、照明およびその他の変数が処理から削除すべき不要な外的作用をもたらすことがある。加えて、カメラをフィールド内で使用する際、１つのピクセルが時間の経過によって不良化することがあり；また後に不良なカメラから形成された実画像は、不良ピクセルを含む擬似ピクセルがカウントまたは使用されないよう調整する必要がある。
【００３９】
別の特徴によれば、色彩を検査する歯の領域は予め定義され、本発明に従って解析プログラムが動作して画像をバッチ処理することを可能にする。例えば、セレクションエディタプログラムモジュールの領域にサンプル画像をロードすることができ、ここでユーザが選択した（または予め定義した）歯の画像の領域において調整を行うことができる。次に、これらの定義された領域は順次各画像に適用され、各領域内のピクセル色が分析される。動作時において、一実施例における画像の捕捉に続いて本発明に係る方法は、例えば画像内において歯の縁部を決定する一般的な法則を適用することによって解析するサンプル領域を自動的に選択するよう動作し、分析のために予め定義された区分を付加する。好適には、ユーザは、例えばコンピュータのマウス等の既知の手段を使用して、画像内において所望の領域を手動で設定することが可能である。
【００４０】
一実施例において、分析のために適正な領域（すなわち縁部、光の反射等を除外する）を検出した後、選択された領域は、図９に示されるように、例えば方眼を使用して分割される。既知のように、各シェードは最上部から底部へ変化する色成分を有している。従って、この実施例によれば、方眼の個々の目に対して、各シェードガイドに対して記憶された色基準モデルの対応する領域と比較しながらそれぞれ色判定および整合を実施すれば、所望の表面全体のより正確な分析が達成される。
【００４１】
この処理に続いて、好適な実施例においては、分析領域の前に既知の種々のフィルタリング処理を画像に対して適用する。例えば、ランプの反射または黒点等の異常事象を除去するためにフィルタリングを適用する。加えて、所望の領域についてＲ，ＧおよびＢ成分の最大、最小および平均値が決定され、例えば平均からの偏差を最大および最小値の間の差の半分に制限する。標準画像を得るための既知の方式において知られているように、他のまたは追加的なフィルタリング操作を適用することができるが、この単純なフィルタリング操作は実際の検査による統計として得られたものである。
【００４２】
この方法の次のステップにおいて、患者の歯のスナップショットをカメラによって撮影する。次にスナップショットのデジタル画像を必要に応じて基準画像のサイズに拡大縮小する。擬似ピクセルを使用する好適な実施例において、スナップショットピクセルは、次に擬似ピクセルを含む実画像内に生じる擬似ピクセルに変換され、これは実質的に基準画像ピクセルに相当する。不良ピクセルルーチンは実画像を処理して不良ピクセルを含んだ実画像擬似ピクセルを消去する。前述したように、スナップショット内における歯の画像の縁部において不良ピクセルルーチンは特に重要であり、ここでいくつかのピクセルは確実に背景を含んでいるが（カメラおよびレンズが歯のみを捕捉するように配置されていない限りは）；このことは、実画像と基準画像との間の有効な整合は歯のより大きな領域が比較アルゴリズムに使用される場合にのみ形成されるため、有効なものではなく、これについては以下により詳細に説明する。
【００４３】
次のステップにおいて、実画像は、以下に詳細に説明するように、相関アルゴリズムを介してデータベース内（例えばＡ１−Ａ４，Ｂ１−Ｂ４，Ｃ１−Ｃ４およびＤ２−Ｄ４Ｖｉｔａシェードに相当する合計１６個の基準画像が存在する）の各基準画像と比較される（すなわち相関させられる）。このステップにおいて、実画像の各擬似ピクセルは基準画像の各擬似ピクセルと比較され；実画像が基準画像にいかに良く整合しているかを示す混合整合数（“ＣＭＮ”）が生成される。混合整合数は次々に比較され、基準画像のうちの１つが実画像に“最も良く整合”するものとして選択される。
【００４４】
不良ピクセルルーチン、ならびにそれに続く実画像と基準画像との間の相関において潜在的な問題が存在する。前述したように、一実施例において、擬似ピクセル内に不良ピクセルが存在すると、同じ空間位置にある他の全ての擬似ピクセルが廃棄される。このことは、有効な比較がなされない状況において全ての（または略全ての）擬似ピクセルが廃棄される際に問題となり得る。従って、好適な実施例において画像は数学的な測定値、すなわち平均に基づいて相関させられ、これは１つの画像（実画像または基準画像）内に何個の擬似ピクセルが残留するかに機能上依存する。すなわち、実画像と基準画像との間の所与の相関性において、この比較のための擬似ピクセル数は他の相関性への比較用の比率として使用される。本発明のこの特徴については以下により詳細に記述する。
【００４５】
別の実施例において、前述した平均化技術は、例えば２０ないし２５％の擬似ピクセルが全ての比較について不適格となった場合にのみ使用される。従って、充分な数の擬似ピクセルが比較用に残留している限り、平均に頼ることなくこれらのピクセルの直接的な比較をすることができる。一実施例において、充分な数、すなわち擬似ピクセルの総数のうちの約７５ないし８０％を比較することができる。別の実施例においては他の比率を使用することも可能である。
【００４６】
不良ピクセルルーチンは当業者において一般的に知られており、詳細な説明は省略する。本発明においてあるピクセルの光の強度および色彩数値が“良”として知られている近隣のピクセルのものから予め定義されたパーセンテージ分逸脱している場合にそのピクセルは“不良“と判断されることを理解すれば充分である。例えば、あるピクセルが近接する８ピクセルの光の強度から３０％以上逸脱している場合、この偏差は異常であるという公算が成立し、すなわちカメラ画素が不良であるかまたは画像の境界によるものとして除外される。
【００４７】
好適な実施例において、擬似ピクセルは、この擬似ピクセルを構成する全てのピクセルのうち特定のパーセンテージ、すなわち約５％未満の不良ピクセルしか含んでいない場合にのみ有効とされる。好適には、不良ピクセルは擬似ピクセルの統計的分析（例えばＲＧＢ）には使用しない。従って、この実施例においてある擬似ピクセルについて５％より多い不良ピクセルが存在する場合、この擬似ピクセルは以降の処理では使用されない。
【００４８】
相関アルゴリズム
好適な実施例において、本発明に係る相関アルゴリズムは以下のように動作する。各基準画像は実際にベクトル行列であり、各ベクトルは擬似ピクセルに相当する。例えば、Ａ１Ｖｉｔａシェードに相当する基準画像はベクトルＺＡ１として割り当てられる。１６個のＶｉｔａシェードガイドに対して、残りの１５個のシェードのそれぞれも例えばＺＡ２，ＺＡ３等の基準画像を有する。
【００４９】
従って、各基準画像ベクトル“Ｚ”（シェードガイドまたはポーセレン“Ｘ”に相当する）は次の行列に近似するデータを有する：  
【００５０】
【数１】
0004527166.tif 000002
ここで擬似ピクセル“ＰＰ”のそれぞれがその擬似ピクセルのＲ，ＧおよびＢにそれぞれ対応する３つの数値を有する（実質的にＲＧＢ数値は、可能であれば、統計的に計算（例えば平均化）された、基準画像に対応する一連の画像の合成である）。下付文字“ｘ”は近似的シェード、例えば“Ａ１”に相当する。下付記号ｎ−１は基準画像内における分離した擬似ピクセルを示している。当業者においては、各擬似ピクセルに対する色調データを含む、追加的な別のまたは異なったデータによって各ベクトルを構成することが可能であることが理解されよう。加えて、相関に際して色調およびＲＧＢ等の他のベクトルを使用して処理することもできる。
【００５１】
典型的な例において、各基準画像はこの基準画像を定義する２０×２０の擬似ピクセルを有することができる。従って、上記の行列における“ｎ”は４００となる。
【００５２】
実画像“Ｔ”が形成される場合、本発明に従って再び同様な行列が形成され、擬似画像の各擬似ピクセル“ＰＩ”はＲＧＢ形式のベクトルとなる（または、前述のように、例えば色調等の他のまたは追加的な要素を含む）：  
【００５３】
【数２】
0004527166.tif 000003
一実施例において、本発明において使用される相関アルゴリズムは近似性、すなわち以下の関数で示される混合整合数（“ＣＭＮ”）の測定値を計算する：  
【００５４】
【数３】
0004527166.tif 000004
または  
【００５５】
【数４】
0004527166.tif 000005
一度各歯のシェードについてＣＭＮ数が計算されると、前述の例で示したように、もっと低いＣＭＮＸを導出する検索が実行され、実画像に対して最も整合する参照画像を検出する。すなわち、歯のシェードまたはポーセレン“Ｘ”は、最も低いＣＭＮ値に相関して決定される。前述したように、基準画像または実画像についていずれかの擬似ピクセルｑ内に特定のパーセンテージを超える不良ピクセルが存在する場合、好適な実施例においてこの擬似ピクセルはＣＭＮの評価には使用されない。例えば、本発明においてｑ番目の擬似ピクセルを使用せずにＣＭＮを決定することが可能であるが；ＣＭＮＸの計算において共通する他の全てのｑ番目の擬似ピクセルがこの混合整合数の算定から排除され、従って全ての歯のシェードについてのＣＭＮが適正に比較される。
【００５６】
前述した実施例の相関アルゴリズムは不良ピクセルを排除するために不良ピクセルルーチンを使用することが好適である。このことは特定の状態において問題となり得ることを前述した。従って、好適な実施例において、以下の代替的なアルゴリズムを使用することができる：  
【００５７】
【数５】
0004527166.tif 000006
このＣＭＮを計算する実施例において、ＰｃｏｕｎｔＸは実画像とベクトルＺＸとの間に検出された正常な擬似ピクセルの数に相当する。ＰｃｏｕｎｔＸは各ＣＭＮ相関について異なったものとなることを理解すべきである。例えば、実画像が全て優良の４００個の擬似ピクセルを有し、Ａ１に対する基準画像が３９９個の擬似ピクセル（例えば不良ピクセルルーチンにおいて１個の不良ピクセルが確認された）を有する場合、ＰｃｏｕｎｔＡ１が３９９となる。しかしながら、Ｂ４に対する基準画像が２５６個の擬似ピクセルを有する場合、ＰｃｏｕｎｔＢ４は２５６となる。同一の例において実画像が２５６個の擬似ピクセルを有して、不適格とされた実画像の擬似ピクセルが基準画像内の不適格とされた擬似ピクセルの座標と重合しそうもない場合、ＰｃｏｕｎｔＢ４は依然として２５６となるが；ＰｃｏｕｎｔＡ１も２５６となる（基準画像Ａ１の１つの不良ピクセルが実画像内の不適格とされた擬似ピクセルの１つに相当すると仮定する）。基準画像Ａ１内の１つの不良擬似ピクセルが不適格とされた実画像内の擬似ピクセルに符合しない場合、ＰｃｏｕｎｔＡ１も２５５となる。
【００５８】
当業者においては、最小の混合整合数が依然として同じ関数条件および／またはデータについて算定されるため、前記の等式の１つにおいて近似性ＣＭＮの測定値を分離することは平方根演算を行わずに決定できることが理解されよう。
【００５９】
前述した実施例において、ＰｃｏｕｎｔＸを決定する処理は任意の点で実行できる。好適な実施例において、この処理は所定の数の擬似ピクセルが不適格とされた後に開始される。例えば、不良ピクセルルーチンが終了した後３００個の擬似ピクセルが比較するために残留している場合（例においては基準画像および実画像のそれぞれに４００個の擬似ピクセルが存在する）、ＰｃｏｕｎｔＸの調整を使用することなく直接的な比較を行うことができ、これは充分な割合の画像（７５％を“充分”と定義するが他の数字を使用することもできる）を比較することができるからである。画像内の不良ピクセルの多くが、例えば歯の形状の変化が多く生じる画像の縁部、および反射の領域（例えばカメラに対して光エネルギーを反射する領域）等において重なり合い易いことを理解すべきであり、前記の反射の領域は各画像捕捉における照明が一般的に固定されているとするといずれも同様なものとなり易い。
【００６０】
当業者においては、前述の方法について本発明の概念から逸脱することなく種々の設計変更をなし得ることが理解されよう。例えば、擬似ピクセル内において歯の色彩を判定するために他の検出技術を使用することができる。一例として、各擬似ピクセルの反射トレースを形成するために“レーザダイオード”色度測定を使用することができる。この測定において、レーザダイオードは波長で“スキャン”され、従ってレーザ光線は、所定の範囲の波長でスキャンされて、各擬似ピクセルにおいて反射される。分光光度的なトレース情報（例えば波長ごとの反射率）が他の擬似ピクセルの同様なトレースに照合されて、この情報のベクトルを生成する。前述したように、リアルベクトルと基準ベクトルとの間の相関性が最も整合する色彩を決定するために使用される。
【００６１】
本発明の別の実施例において、画像を捕捉するために使用されるカメラは典型的な高解像アレー（例えば６４０×４８０アレーまたはメガピクセルデジタルカメラ）に比べて少ない数の焦点面アレーを有する。例えば、本発明の一実施例において１つのアレーは、２０×２０、６０×４０またはその他の、比較的少ない数の検出要素を備える。このようなカメラは、各検出要素が歯の画像の比較的広い領域をカバーするため、上記の擬似ピクセルに対する負担を軽減する。実際には、このようなカメラは各デジタルフレーム画像について“擬似ピクセル”を形成する。この実施例においてはより少ない検出要素が使用されるため、カメラの総コストが低下することが理解される。当業者においては、画像を撮影する際にカメラ配列の小さな部分のみを使用する拡大レンズを使用する別の実施例において同様な効果が得られるが；この方式は既に集積したピクセル情報を廃棄することが理解されよう。
【００６２】
当業者においては、前述したアルゴリズムに代えて、同様な結果を達成し得る別の近似性測定を使用し得ることが理解されよう。例えば、２つのデータセットがいかに近似あるいは接近しているかの尺度を決定するために他の近似性測定技術を使用することができる。例えば、データセットをベクトルとして構成し相関係数をデータベクトル間の余弦として算定することができる。相互相関関数または適合するフィルタリングを使用することが有効である。必要であれば、例えば、１９８８年にプレナムプレス社より発刊されたネトラバリ氏およびハスケル氏著の“デジタル画像・その特徴と概要”  を参照すべきである。この書物の段落１．１；１．２；１．３；１．８；１．９；２．２；３．２；および３．３はここで技術背景として参照に組み入れてある。
【００６３】
さらに別の実施例において、各歯を定義する擬似ピクセルの方眼の形状はその歯が口内でどの位置にあるかに応じて選択される。例えば、門歯はシェードガイドの近くに位置するが；図１４に示されるように、臼歯はカメラの画像捕捉位置に関してシェードガイドの近くには位置していない。さらに、スマイルの様相を改善するために前歯が奥歯に比べて重要であることが理解される。従って、好適な実施例において、前歯についてより精密な整合、およびより細密かつ正確な方眼パターンを形成することが好適である。従って、一実施例において、方眼形状および相関アルゴリズムは口内における歯の位置および／または形成される歯の形状に依存する。特に、前歯は奥歯に比べて同じ面積でもより多数（比例的に）の擬似ピクセルを有する。
【００６４】
歯または歯のシェードの画像は、この歯または歯のシェードの縁を検出するためにフラッドフィルアルゴリズムによって解析される。歯または歯のシェードとして既知の画像内の一点からこのアルゴリズムを使用して、近接するピクセルは有効な色範囲内にある場合にのみ考慮される。最大の値がＸおよびＹ方向において検索されて記録され、方眼の外側境界を形成する。加えて、ピクセル群内におけるコントラストの変化が考慮され、最大値を決定するために使用されるが；黒の境界は容易に検出できる。
【００６５】
別の重要な実施例において、“歯のシェード”自体は、前述したように、患者の歯の色彩を定義するためには使用されない。むしろ、一実施例において、患者の歯について擬似ピクセルの方眼が形成され；これらの（擬似）ピクセルは歯のそれぞれの領域に相当するポーセレンを定義する。現状では擬似ピクセルは必要とされず；この方法において口内の各空間的位置に対するポーセレン特性を定義するために実際のピクセルを使用することができる。その後、再生する歯の材料はピクセルごとまたは擬似ピクセルごとに特定される。次に、スナップショットまたは実画像から形成されたデータファイルが処理され、ピクセルまたは擬似ピクセルによって定義されたように、空間的精度を有する再生材料が特定される。許容されるＲＧＢ数値の数量化は、例えば、測定および材料選択の両方について使用できる。例えば、各測定値に対してエラーバーを相関させることによって（例えばＲ±ΔＲ，Ｇ±ΔＧ，Ｂ±ΔＢ、ここでΔ量は特定の実用上の許容限度内で定義される）、好適な許容性が達成される。歯のシェードは同様に機能して、各シェードは他のシェードからの定量化された色彩の違いから形成され；従って前述した許容技術は先に記述した相関アルゴリズムと同様な精度を有する。しかしながら、歯のシェード方式と異なって、任意の再生歯の空間的精度は代表的な歯を製造する際に使用されるピクセル数または擬似ピクセル数によってのみ決定されるが；歯のシェードは使用されるピクセルまたは擬似ピクセル数とは関係なくこの歯のシェードを定義する予め設定された色度を有する。この方式によれば、歯のシェードを全体的に使用した際に近隣の歯のシェードの存在によって生じ得る混乱を防止できることが理解されよう。
【００６６】
色彩測定システムおよびその要素
本発明に使用し得る種類のカメラは当業者において一般的に知られており、例えば：カリフォルニア州のサンカルロスで製造されたＩＮＳＩＧＨＴＴＭ；カリフォルニア州ゴレタのシグナス・インストルメント社製のＣＹＧＮＡＳＣＯＰＥＴＭ；ＶＩＳＴＡＣＡＭＴＭその他が挙げられる。好適な実施例において、本発明のシステムはウェルチアリンブランドのカメラを使用する。一般的にフルカラー画像を提供するカメラシステムを使用することが必要であり、これはサイズの全範囲、すなわち患者のスマイル全体を撮影するために必要な典型的な患者の歯のサイズを捕捉し得ることが必要である。
【００６７】
好適な実施例において、少なくとも６４０×４８０ピクセルの画像をＰＣソフトウェアに対してピクセル当たり２４ビット（すなわち赤、緑、青の各成分（ＲＧＢ）に対してそれぞれ８ビット）、またはより好適にはピクセル当たり３０ビットで提供することが好適である。一例において、本発明のシステムはＡＬＡＲＩＳ  ＱＵＩＣＫ  ＶＩＤＥＯ  ＴＲＡＮＳＰＯＲＴフレームグラッバを使用し、これはデジタル画像を少なくとも２４ビットの解像度で提供するものである。より具体的には、ソフトウェアはＴｗａｉｎプロトコルインタフェースを使用することができ、当業者において既知のように、ソフトウェアを変更することなく他のカメラおよびフレームグラッバを試用することを可能にする。好適には、カメラによって捕捉された画像は、システムのオペレータに即座にフィードバックを提供するためにモニタスクリーン上に表示される。
【００６８】
別の実施例において、カメラの解像度は、システム全体が達成し得る最小の色彩差識別に応じて決定される。このことは、例えば、隣接する２つのシェードの２つのＲＧＢ数値としてシステムが識別する必要があるものとして理解される。例えば、色度計４３０および４４０をこの目的で使用することができる。一般的に、システムが８０またはそれ以上の異なったシェードの間で識別ができることが期待される。別の要件は、システムが再生可能な画像を形成し得ることである。すなわち、これは、同一のセッションにおいて撮影された同一の歯の画像は、０．１を超えるΔｉを有するべきでなく、これは目で差異を認識することができるために必要な数値である。一実施例において、このシステムに使用されるカメラはＣＭＯＳ撮像装置である。
【００６９】
物理的な設定に関連して、以下に説明するように、独自の光源を有する自立式カメラが使用される。この点に関して、多数の代替実施例が考えられる。例えば、一実施例においてカメラはバッテリ駆動方式とすることができる。この実施例において、カメラは非使用時に誘電式バッテリ充電器からなるホルダ上に保管される。別の実施例において、チャージャ上に保持されている際、カメラは例えば陶製の絶縁スリーブ（以下に説明する）を介して較正照準に結合される。
【００７０】
一実施例において、カメラの出力は画像のデジタル記録を可能にするディジタイザ（例えばソニー製ディジタイザ）に接続される。前述したように、カメラの出力はＰＣのフレームグラッバにも提供される。両方の選択肢を一実施例において使用することもできる。別の実施例において、カメラの出力は直接モニタ（治療台に近接して設置することが好適である）に提供され、さらにデジタル出力をＰＣに提供し、このＰＣは患者の近くに設置する必要はない。当業者において知られているように、出力はＵＳＢ方式またはＩＥＥＥ１３９４方式とすることができる。
【００７１】
好適な実施例において、カメラのデジタル出力はカメラをＰＣによって制御する可能性を提供する。その結果、好適な実施例においてカメラを２つのモードで制御できることが好適であり、それらは口および顔全体用の標準画像；および歯および較正画像用のものであり色補正および自動機能が停止されている分析モードであり、これについては以下に説明する。
【００７２】
ここで再度図１を参照すると、システム１０は本発明の好適な実施例に従って構成されている。半導体（または口内）カメラ１２はＰＣカード１６を介してコンピュータ１４に接続されており、ワンド１８を介して画像を捕捉する。半導体カメラ１２は、検出要素１２ｂのアレーからなる検出要素アレー１２ａを備えており、これはカメラ１２によって捕捉されたデジタル画像（例えばスナップショット）のピクセルを形成する。
【００７３】
既知のいくつかの機構のひとつによって、ワンド１８および／またはカメラ１２内の内蔵レンズにより、目標物２０（説明のため目標物２０は図１内の他の要素に比べて大きなサイズで示してある）の画像をアレー１２ａで捕捉することが可能になる。例えば、ワンド内のリレーレンズ１８ａは画像をアレー１２ａにリレーする。以下に詳細に説明するが、保護スリーブ２２（これも説明のため拡大して示してある）がワンド１８から延在することが好適である。図示されているように、光学要素はアレー１２ａと目標物２０との間において既知の技術によって光学的結合を形成する。目標物２０から捕捉された光線はワンド１８に進入して入力開口ウィンドウ２６を介してカメラ１２へ伝送される。
【００７４】
ワンド１８は、光線口２８を介して目標物２０に照射される光線１９を生成する。好適には、スリーブ２２の外側３０からの光線は目標物２０を照射することは不可能であり、その結果制御が維持され；従ってスリーブ２２は目標物領域２０を外の光源３０からの照明（例えば、室内の光）から遮蔽する。
【００７５】
スリーブ２２の末端３４の中央にある開口部３２は、歯または歯のシェードが配置されてスナップショット（すなわち歯または歯のシェードのデジタル画像）が形成される場所である。前述したように、スナップショットは実画像（実物の歯から）または基準画像（歯のシェードまたはポーセレン等から）を形成するために処理される。
【００７６】
開口部２３の周りの黒い縁部３６は、目標領域２０のデジタル画像内において歯または歯のシェードを見分けるための好適な基準を提供している。縁部３６の周囲かつ末端３４の内部の残りの領域３８は、光線口２８からの全ての光１９を均等に反射する白い基本サンプルとすることが好適である。
【００７７】
次に、図１を再度参照すると、カメラ１２からのデジタル画像はコンピュータ１４に送信され；コンピュータ１４内の処理ソフトウェア５０はこれらの画像を処理して各実画像について基準画像に関するＣＭＮを形成する。前述したように、ソフトウェア５０はＣＭＮを処理して最も低いＣＭＮ値を検出して整合を確認し；この最も低いＣＭＮ値に相関するシェードは信号線５２を介してユーザに送信される。前述したように、本発明の精神から逸脱することなく、最適な整合を決定するためにその他の処理アルゴリズムを開発することができる。
【００７８】
カメラ１２によって捕捉された代表的なデジタル画像３０が図２に示されており、縁部３６の画像３６′と、基本サンプル３８の画像３８′と、歯の画像４０とが示されている。画像３０全体は図１の目標領域２０をカバーしている。図２には、さらに画像３０の空白領域４１も示されており、この領域は歯の画像は含んでおらずその他の背景画像（例えば患者の歯肉）を含んでいるため不良なピクセルを形成する。
【００７９】
図３には、図２の歯の画像４０を形成するピクセル４２（代表的なピクセル４２のみが示されている）の拡大図が示されている。本発明において、これらのピクセルは図４の擬似ピクセル４４に変換される。各擬似ピクセル４４は、この擬似ピクセル４４の領域内の全てのリアルピクセルから形成されている。２つの擬似ピクセル４４ｂは、例えば、擬似ピクセルがどのように９個のリアルピクセル４２から形成されるかを示している。図４には、さらに画像が実物の歯４０（実画像内に形成される）かまたは基準シェード４０（基準画像内に形成される）のいずれかから形成されることが示されている。前述したように、混合整合数（ＣＭＮ）を検出するために実画像および基準画像が比較される。
【００８０】
図５には、本発明の一実施例において使用される末端９８の別の構成形態が示されており、これはスリーブ（例えば図１のスリーブ２２）の端部に取り付けられるかまたはこれと一体的に形成され、また末端板９８上に配置された一連の歯のシェード１００を備えており、従って各目標物１０２（例えば歯または歯のシェード）に対して全ての重要な製造シェードが同一のデジタル画像内に形成され、これによって色汚染または時間の経過によって生じるその他の欠陥を防止する。前述したように、この実施例の末端９８を使用している際に各シェード１００は基準画像として処理され、歯１０２はこれらの基準画像に相関する実画像としてＣＭＮを検出するために処理される。好適には黒い縁部１０４は歯の開口部１０６と歯１０２を包囲する。さらに、好適には、縁部１０４の周りかつ末端９８内にある残りの領域１０６は基準領域となる。例えば、基準領域１０６は、この領域１０６を撮影する検出要素によって標本化される白い反射領域となる。基準領域に使用される別の例が以下に記述される。
【００８１】
絶縁スリーブ
好適な実施例において、システムによって捕捉および処理される画像内の変動を削減するために絶縁スリーブが使用され、特に外部光源からの不要な光線を消去する。加えて、絶縁スリーブは、基準シェードおよび実物の歯を照明源およびカメラ光学機構から所定の距離に保持することが好適である。さらに、スリーブは光源と歯の間の照明角度を反射を削減するように設定することが好適である。より具体的には、基準画像および実画像は同じ照度、略等しい距離で、さらに光源からの実質的な反射を排除して撮影することが好適である。このため、好適な実施例においてスリーブはカメラの検出要素をその光線から防護し、これに代えて内部で形成された制御可能な光線（すなわちカメラ、または例えばカメラに接続される口内ワンドに結合されたもの）を使用する。両側部（または片側部）は一実施例において黒い素材で被覆されており（すなわち塗料または黒い張り紙、または黒いフェルト）、これによってスリーブに沿った歯または歯のシェードへの反射が削減される。ここで使用されているように、“目標領域”は、本発明のシステムによって領域を合成した集積した画像（すなわちカメラの検出要素によって捕捉された領域）を示しており、前述したように、実画像または基準画像を含んでいる。
【００８２】
図６には、本発明の実施例に従って構成されるワンド１３０の一端とスリーブ１３２とが示されている。図１の例に示されているように、ワンド１３０は半導体カメラ（簡略化するため図示しない）に接続しており、目標領域１３４の画像をスリーブ１３２の端部に集積する。例えば、目標領域１３４は歯を撮影するための開口部（図示されていない）を備えている。カメラまたはワンド１３０からの光線１３５は、光開口部１３６からワンド１３０外に放出され目標領域１３４を照明する。
【００８３】
図６に示された一実施例において、本発明に係るカメラシステムに使用されるスリーブ１３２はアコーディオン状の外形を有し、これによって患者の口内にスリーブを軟らかく設置することができる。このスリーブは全体的に硬質でないほうが好適であり、これによってスリーブ１３２は歯を損傷することなく接触することができる。従って、この実施例において、スリーブ１３２の外側部分はバネと類似するものとなり、一度外側スリーブ／バネが所要の場所に押し付けられるとスリーブの内部構造部分が最終的な光源から歯への距離を決定する。
【００８４】
図６に示されているように、アコーディオン状のスリーブ１３２は、圧縮矢印１３８で示されるように、目標領域１３４とワンド１３０との間において圧縮される。動作時において、ワンド１３０／スリーブ１３２の使用者はスリーブ１３２を患者の歯に押し付け、スリーブ１３２は適宜な具合に収縮する（すなわち非硬質の接触）。好適な実施例において、スリーブ１３２は収縮に対抗する一定の力を提供するためにバネ状のものとなる。この力は、スリーブ１３２および／またはスリーブ１３２の末端（すなわち目標領域１３４上のスリーブ部分）と、スリーブ１３２の硬質構造部材１４０との間に相互作用が生じるまで増加する。部材１４０は固定された位置で収縮を停止させ、開口部１３６と目標領域１４０との間において所定の距離が達成され；従って再生可能な画像サイズが得られる。
【００８５】
照明
前述したように、好適な実施例において、本発明のカメラシステムは目標領域を照明する光源を備える。一実施例において、スリーブ１３２は回転するように構成することができ、これによって口内の複雑な場所から画像が収集される。光源はスリーブと共に回転する光ファイバに結合することが好適であり、これによってスリーブの位置に関係なく光源から目標物への領域は略固定される。別の特徴によれば、カメラは画像収集光学要素および／または入力ウィンドウ等の光学要素を備えている。この特徴を備えるシステムの実施例において、カメラ光学機構は光ファイバに結合され、従って画像はスリーブの位置に関係なく効果的に捕捉される。
【００８６】
別の特徴によれば、本発明に係る歯科カメラシステムに使用されるスリーブは撮像光学要素を内蔵しており、これはライヨットストップを介して歯の画像をリレーし、不要な光エネルギーがカメラの検出要素に伝達されることを防止する。一実施例において、スリーブは、“２バウンド”光学発散光バフリング等のバフリングを内蔵しており、外部光源から所定の歯の画像領域への発散光を実質的に消去する。
【００８７】
図７には、照明付ワンド１５２（図示されていない半導体カメラに接続されている）の光源１５０が目標領域１５４に対して角度を付けて配置される照明構成が示されている。図示されているように、ワンド１５２に接続されたスリーブ１５６は患者の歯に近接して設置され、従ってワンドの光入力口１６０を介して歯１５８のデジタル画像を撮影する（ここで説明される方式に従って）ことができる。
【００８８】
説明の目的のため、図７にはさらに光源１５０から放射された光線１６２がどのように一般的な反射方向１６４に進行し、歯１５８で反射して開口部１６０から遠ざかる方向１６６へ進行するかが示されている。当業者においては、歯１５８上および開口部１６０内への散乱が生じ得るが、この構成により開口部への不要な反射を消去し得ることが理解されよう。開口部１６０を介して捕捉された光線は光学要素（例えばファイバおよび／またはリレーレンズ）を介してカメラの焦点板（図示されていない）にリレーされ、歯１５８のデジタル画像が形成される。
【００８９】
図８には、本発明にしたがって構成されるスリーブ１６８の別の実施例が示されており、これは目標物（例えば歯１７２）から遠ざかる、光源１７０からワンドの入力口１６９への光１７１の通過量を削減する。スリーブ１６８は、図８に示されているように、特にスリーブ１６８に接近することなく歯１７２の画像を撮影する際に特に効果的である。スリーブ１６８は既知の方式のバッフル１６８ａを備えており、これは入力口１６９より前に少なくとも１つの光１７１の“バウンド”、好適には２つのバウンドを備え、これによって効果的に“外的”光源（すなわち例えば室内光等の色測定に影響を及ぼす光源）１７０を低減する。簡略化のため、ワンドおよび半導体カメラは図示されていない。バッフル１６８ａは、外部発散光の削減を向上するために他のスリーブ内に配置することができる。
【００９０】
前述したように、撮影時の特殊な照明条件に依存せずに高品質の画像を保持するために、本発明においてはこれらの要因の影響を最小化することが重要である。従って、別の一実施例において、本発明の歯科カメラシステムにおいて使用されるスリーブは、このスリーブの端部の目標領域の近傍に配置された基準サンプルを有し、従って：（ａ）色比較情報が得られ；および／または（ｂ）カメラは充分な反射面を有し、この反射面から自動輝度および／または自動色調整機能を有効に付勢する。特に、特徴（ｂ）について、市販の特定のカメラはデジタル画像の輝度および／または色を自動調節する電子機構およびソフトウェアを備えている。この実施例においてはこの種の機能は停止しておくことが好適である。しかしながら、動作中において、基準サンプルはスリーブの端部において充分な反射領域が形成されるようサイズ設定され、これによってカメラは良好なカラー画像を捕捉するよう動作する。例えば、前述の特徴（ｂ）に関して、サンプルは、ＲＧＢ数値が適宜な歯のシェード反射にわたって（例えばＶＩＴＡシェード全てにわたって）制御あるいは較正された方式で変化するようサイズ設定される。
【００９１】
前述の特徴（ａ）に関して、好適な実施例においてデジタル画像内の色の変動を削減するために使用する基準サンプルを使用している。“色”は反射に基づいており、すなわちカメラが目標領域で見るものは目標を照明する光源の反射に基づいたものとなる。好適な実施例において使用されるスリーブによって、光源はカメラの照明源に限定され、従って制御不可能な他の光源（例えば、ビルの室内灯等）は排除される。黒い材料が可視光線を吸収し；白い材料が光を反射することが知られている。従って、一実施例において、基準サンプルは可能な限り白に近いものとなり、極めて限られた色（特に、サンプル反射光は４００ｎｍから８００ｎｍの可視光線と等しくなる）が示される。本発明の実施例において白い基準サンプルを使用する際、以下の処理が実施される：（１）  基準サンプルのいくつかまたは全てのピクセルに関して平均ＲＧＢ数値（および／または色調等の他の画像変数）を計算する。この計算された平均はＲＥＦ  ＲＧＢとして示す。
（２）  各デジタル画像（すなわち基準画像および実画像の両方）について、この画像のＲＧＢピクセル数値からＲＥＦ  ＲＧＢを減じる。結果の符号（正または負）の記録を保持する。結果は“ＲＥＦ  ＲＥＬＡＴＩＶＥ  ＲＧＢ”（すなわち画像ＲＧＢ−ＲＥＦ  ＲＧＢ）で示す。
（３）  絶対ＲＧＢ数値（擬似ピクセルに対する）の対向値としてＲＥＦ  ＲＥＬＡＴＩＶＥ  ＲＧＢ上に前述した相関アルゴリズム（すなわちＣＭＮについてのもの）を適用する。ＣＭＮアルゴリズムのＲＳＳ（すなわち減算および二乗）計算する際、ＲＥＦ  ＲＥＬＡＴＩＶＥ  ＲＧＢの符号が重要であることに注意すべきである。例えば、基準画像のＲＧＢが−．１，−．５，−．６，であり、実画像のＲＧＢが．１，．７，．９，である場合、実画像は、例えば実画像が−．０５，．２，．１．である場合に比べてかなり大きな色偏差（基準画像に比べて；これは重要な数値である）を有する。その後、ＲＳＳの二乗によって符号の重要性が無くなる。
【００９２】
前述の基準サンプル比較アルゴリズムは、一定の変動を補償するために特定の実施例において使用される。従って、特定のカメラの自動輝度調整機能はカメラから放射される光の色も変化させる（これは時々色温度と呼ばれる）。残念なことに、放射されたＲＧＢは光源の光をカメラの検出要素に反射する基準サンプルを除いて未知である。適宜な基準サンプルはこのように略全ての光を均等に反射する。実画像と基準画像との間の差が重要であるため、実際の数値は絶対的な色ではなく差を含むものである。
【００９３】
従って基準サンプル補償は、時間の経過に従って生じる画像捕捉の変化も補償する。例えば、光源は時間の経過に伴って、たとえ数分あるいは数時間であってもより多くまたは少ない光を放射することがあり；色比較の精度を高めるためにこのような変化を補償することが必要である。画像捕捉シーケンスの間の時間の経過によって、測定値の変動が発生し：光源の色温度が変化し、検出要素の感度またはゲインも変化し得る。前述した基準サンプル調節によって、例えばある人が完全に白い歯を有している場合、ＲＥＦ  ＲＥＬＡＴＩＶＥ  ＲＧＢは０，０，０となる。完全に白い歯のシェードが存在すると仮定すると、それは０，０，０のＲＥＦ  ＲＥＬＡＴＩＶＥ  ＲＧＢを有し、整合が形成される。
【００９４】
別の実施例においては、ＲＥＦ  ＲＧＢを検出するためにフレームごとに白い基準が含まれている。ＲＥＦ  ＲＧＢは画像内の各ピクセルＲＧＢから減算される（または、各測定ごとに一致している限り、ＲＥＦ  ＲＧＢから画像ＲＧＢが減算される）。別の実施例において、ＲＥＦ  ＲＧＢは擬似ピクセルから減算されるが；好適にはリアルピクセルＲＧＢからＲＥＦ  ＲＧＢが減算される。
【００９５】
別の実施例において、本発明の歯科カメラシステムに使用されるスリーブは以下のように形成される。スリーブの端部において、好適には目標領域（例えば開口部上に設置される歯または歯のシェード等の目標物）の中央に中央開口部が形成される。従って、例えば歯等の目標物は、黒い縁部内において容易に定義および識別することができる。開口部はさらに歯または歯のシェードの画像のサイズを固定する。スリーブの端部の目標領域内に残った領域の一部または全部が白い基準サンプルである。
【００９６】
目標領域内における白い基準サンプルの量は経験的に選択することができる。例えば、自動輝度調整装置（動作している場合）の平均中点が得られ、従ってＲＥＦ  ＲＧＢの変化は小さいものとなる。目標領域内における白いサンプルのサイズは全てのシェード数値に対してＲＥＦ  ＲＧＢが最小化される領域に調節され、例えばＡ１−Ａ４，Ｂ１−Ｂ４等になる。基準サンプル領域がより小さいため画像内により多くの黒色が存在すると、カメラの自動輝度制御（使用可能である場合）が画像の明度を“平衡”させるためゲインをより高くし、このことが基準およびサンプル部分において赤と緑を飽和させる。
【００９７】
前述したように、一実施例において、スリーブの壁は反射を防止するために選択された黒いマットからなるが、目標領域を含む表面板はカメラのゲインを抑制するよう明るいものとなり、非線形色動作はしない。この実施例において、カメラの自動機能は停止することが好適である（少なくともホワイトバランスは手動に設定しておく）一実施例において、基準サンプル光色のフェルト素材で形成される。別の実施例において、スリーブ壁はフェルト素材で形成される。これらの実施例において、フェルト素材は、ランバート状表面を形成する材料から突出する要素を有する。この表面は不要な反射を削減するため好適である。さらに、反射性でない場合、基準サンプルは好適な画像を形成する。他方、例えばＪＬハメット社製のもの等の黒色ベロア紙をスリーブ内に使用することもできる。
【００９８】
図１０には、本発明の別の実施例において使用され歯２５２とスリーブ２５４が接触することなく目標の歯２５２を撮影することができる非接触再画像化システム２５０が示されている。光学要素２５５は歯２５２をスリーブ２５４内の内部画像２５６上に再画像化し、ライヨットストップ２５８は開口部２６０からカメラ（図示されていない）へ進入する不要な発散光を削減するよう作用する。
【００９９】
図１１には、目標の歯３０２を、この歯３０２とシステム３００またはカメラ３０４が接触することなく、デジタルカメラ３０４によって撮影するために使用する非接触再画像化システム３００が示されている。この再画像化システム３００もいくつかの形式で構成することができるが、システム３００の一実施例は、手持ち操作によって患者の口内に挿入し歯３０２のデジタル画像を捕捉することを可能にするスリーブ３０６を備えている。例えば、光学要素３０８は歯３０２をスリーブ３０６内の内部画像３１０上に再画像化し、ストップ３１２は歯の色を分析する際の色の基準化に使用される。ストップ３１２はエッジ３１２ａによって定義された開口部を形成する。図１２には、カメラ３０４によって撮影された歯３０２およびストップ３１２の内面のデジタル画像３２０が示されている。領域３２２は、患者の口内の患者の歯３１０ではない領域を定義している。領域３２４は色基準からなり、これは前述したように、歯の画像３１０のデジタル画像のカラーピクセルに相関させ比較するものであり、これによって歯の色をより効果的に定義することができる。
【０１００】
当業者においては図１１に示されたような再画像化システムはいくつかの方式で構成し得ることが理解されよう。例えば、図１３のシステム３５０は、歯３５２を内部画像３５４に再画像化してデジタルカメラ３５６内に再画像化するための本発明に係る１つのシステムである。前述したように、カメラ３５６は色分析を行うために歯３５２のスナップショットを撮影する。光学要素３５８は歯を光ファイバ束３６０内に撮像し、これは画像を束３６０の一端３６０ａから他端３６０ｂに既知の方式でリレーする。光学要素３６２は、再画像化を行ってストップ３６４上に画像３５４を形成するように構成される。前述したように、ストップ３６４はその上に配置されカメラの方向を向いている色基準を備えており、従って図１２に示されているように色基準が得られる。光ファイバ束３６６は画像３５４を端部３６６ａから端部３６６ｂにリレーし、さらに出力光学要素３６８は歯の画像をカメラ３５６にリレーするよう構成されている。システム３５０の有利な特徴の１つは、ファイバ３６０，３６６が柔軟であることであり；スリーブ３７０はこれらの要素を支持して患者の口内に挿入して画像を得るための手持ち操作ワンドを形成する。カメラ３５６は、独自の光源３５６ａを備えることができ、これは歯の画像３５４が通過する光経路に沿って光線３５６ｂを照射する。その利点は光源３５６ａが歯の色の検出を実行するために色特性を慎重に選択されることであり；さらに光線３５６ｂはスリーブまたはワンド３７０の内側のストップ３６４を照明し、従ってカメラ３５６はその色を検出して歯のカラー画像３５４と比較する。
【０１０１】
歯の治療処理
図１４にはある歯の治療および齲食が示されており、この図は前述した本発明の特徴をより詳しく理解するためのものである。齲食が無く治療（“治療”とは歯の一部を補綴材によって補綴しその歯が口内で機能および構造を保持することを可能にすることである）もされていない健康な歯は“バージン”歯と呼称する。代表的な予防およびサービス（フッ素液、フッ素処理、臼歯または奥歯の溝部分に注入してその齲食を防止する非充填樹脂からなる養生剤等）の種々の利点にもかかわらず、米国において１２歳の子供の５０％が６歳ぐらいで生えた永久臼歯に咬合齲食（上部または咬合表面の齲食）を有している。
【０１０２】
典型的な歯の齲食の進行は以下のものである：Ｃ．Ｖ．ブラック氏のクラス分けによれば、歯は以下の状態で治療を必要とする：
クラス１−咬合領域、すなわち歯の最上部または噛み合わせ表面のみにおいて通常溝または亀裂が開始する。この用語は普通奥歯、すなわち大臼歯および小臼歯についてのみ使用される。
【０１０３】
クラス２−咬合部分および１つまたは複数の歯の側面であり、それらは近心側（前向きの壁）および／または遠心（後向きの壁）および／または頬側（頬を向いた壁）および／または舌側（舌を向いた壁）であり、従ってクラス２の治療は“ＭＯ”（近心側咬合部）、“ＭＯＤ”、“ＯＢ”等と呼ばれる。
【０１０４】
クラス３−中央または前の領域であり、歯は歯間の壁のみを有し、これは近心側または遠心側で隣の歯に隣接する領域である。
【０１０５】
クラス４−切端（底部）エッジおよび歯間の壁を有する前歯の領域である。
【０１０６】
クラス５−いずれかの歯の頬側または舌側のみの領域である。
【０１０７】
クラス６−尖端を有する歯の領域である（尖端は歯の最も先の部分であり、山の頂上のようなものである：これは犬歯、小臼歯および大臼歯に適用される）。
【０１０８】
診察またはレントゲン等によって一度齲食が確認されると、歯の齲食した部分は除去する必要がある。これはハンドピース（ドリル）を使用して実施される。齲食剔削が終了すると、残った歯の構造を検査して修復の可能性を判断する。歯の５０％またはそれ以上が残っておりかつ負荷を支える歯の部分（例えば尖端および壁等の咬合プロセスで必要とされる部分）が完全に残っている場合“充填”が実施される。歯のこれらの部分が損傷している場合、技工室で処理される修復が必要となる。
【０１０９】
具体的な実施例を参照すると、歯が治療を必要とすると仮定すると、これは診察室の右側に設置され、これは例えば臼歯上のＭＯとする。材料の選択が実施され、これはアマルガム（銀、それほど使われない）、または混合物またはセロマーとすることができ、これらは歯の色をした直接的材料である（基礎プラスチックおよび／またはグラスをビスＧＭＡ樹脂内で混合したもの）。前述したように、材料に対してシェードを選択する必要がある。歯は洗浄してロール綿、マトリクスバンド、および必要ならゴム止めを使用して唾液および血液から隔離される。歯の表面はクレンザー（特に３７％のヒドロリン酸を含む）でエッチングしてすすぎ、光硬化（ワンドに取り付けた光源であり、１１ないし１３ｃｍの幅を有し、４００ないし５００ｎｍの光線を放射する）によって歯に接着する接着剤によって処理する。その後、材料は手持ち器具を用いて、またはシリンジ内のカプセル／カートリッジシステムによる注入によって空洞内に充填される。材料は２ないし３ｍｍのインタバルである程度圧縮され、その間に光硬化する。充填が終了した後研磨され、ハンドピース（ドリル）上の仕上げバー（先端）を使用して輪郭調整される。
【０１１０】
歯がインレイ、オンレイまたは歯冠等の技工室で製造する修復を必要とする場合、さらなるステップを実施する必要がある（インレイはクラス２の治療であるが尖端は含まない、オンレイはクラス２の治療であり尖端を含む、歯冠は歯を完全にカバーするものである）。歯の形状を加工してアンダーカットの無い最終的な形状を構成し、耐久性を達成するため壁は可能な限り平行にする。
【０１１１】
続いて歯型取りまたは鋳型取りを実施し、これは温度および湿度が変化しまた何度か流し込みおよび取り出しを行っても高い精度を保持し得る材料で実施する。歯の反対側アーチ、または対向するアーチの歯型取りを実施し、従って技工士は２つのアーチを咬合させ、または組み合わせておいて患者の口または咬合をシミュレートすることができる。この場合、この咬合を記録して伝送することができる。このケースおいて技工室に伝送されるものは：歯を修復および調整するための歯型、反対側の歯の模型または歯型、および必要に応じて咬合の記録である。
【０１１２】
当業者においては、図１４に示されている本発明の適正な歯の色シェードの判定は、ここにいくつかの特徴を開示してある方法および／またはシステムによって達成されることが理解されよう。さらに、本発明のワンドを使用することにより種々の歯（図１４参照）をデジタル分析することが可能になる。本発明によれば、患者の歯のデジタルファイルは図１のコンピュータ１４のメモリに記録され、恒久的に保持される。その後、時間が経過しても患者に対して色の変更の検討が提供される。
【０１１３】
多面性
ここではＶＩＴＡＴＭシェードガイドについて説明したが、本発明の別の実施例において他のシェードガイドまたはポーセレンを基準画像として記録し実画像と比較し得ることが理解されよう。コンピュータのメモリは、さらに異なった製造者による多数の画像を蓄積することができ、従って患者に対して最適に整合する色を提供することができる。例えば、ＩＶＯＣＬＡＲは好適なシェードガイドの１つであり、同様に種々のポーセレン、セロマー、ポリマーおよびその他の材料を使用することができる。本発明によれば、データベースには、実画像に対する整合相関性を検査するための基準画像を蓄積することができる。他方、１つの特徴によれば、本発明は他の製造者のシェードおよび／またはポーセレンへの変換を実行することができ、従って製造者の提携関係に過度の注意を払うことなく別の技工室を使用することができる。特に、本発明の一側面によれば、既知のシェード間の変換が提供され、より多くの技工室から選択することができる。デジタル画像の変換は１つのセットの色座標を別のものにマッピングすることを含み、この処理は当業者において既知であるため詳細な説明は省略する。
【０１１４】
前述したように、自動輝度調整による典型的な問題は、画像内の材料に充分な光が存在しない場合自動輝度調整が動作して過度に高いレベルに増加させ、ＲおよびＧの数値がサンプルにおいて飽和してしまうことである。基準領域に充分な光を当てることによって明対暗のバランスが改善するが、基準は適正に飽和する。このことは、全面的に白であるがサンプル開口部の周りの縁部が黒くなっているスリーブの端部に末端板を使用することによって補償することができる。基準色領域は１つの角部に含まれており、従ってカメラは基準およびサンプルから外れて使用可能なＲＧＢ領域の中央のどこかで一定的な白に対する輝度の調整を行うことができる。
【０１１５】
別の特徴によれば、基準サンプルからＲＧＢを減じる代わりに基準サンプルの平均を使用する。特に、撮影される領域にわたって基準サンプルに対しての平均ＲＥＦ  ＲＧＢ（“ＡＶＥ  ＲＥＦ  ＲＧＢ”と呼称する）を決定する。個々の画像に対して、ＲＥＦ  ＲＧＢとＡＶＥ  ＲＥＦ  ＲＧＢの間の差異がそれぞれ計算される。次に、このΔＲＧＢを画像ＲＧＢに付加してカメラ内の補償の修正を行う。従って、画像が平均的な画像よりも明るい場合、その差をサンプルから減じ、またその逆も行う。
【０１１６】
さらに別の特徴によれば、基準スリーブは所与の製造者による全ての歯のシェードを含んだ端末板を備えている（従って特定の製造者に関して１つのスリーブを使用する）。従って、いずれかの画像はサンプル歯と同様に全ての歯のシェードを捕捉し；１つのデジタル画像上で画像処理を開始する。このことは、全ての画像を同時に撮影してからカメラの色のドリフトが補償される点で有利である。
【０１１７】
歯の色を決定する際、シェードガイドが現存するシェード（Ａ１，Ｄ４等）に一致しない場合、図１５に示されたシステム４００がその歯のシェードのレシピを形成する。検査される歯のカラーデジタル情報は、インターネット等の通信ラインを介してシステム４００に送信され；システム４００はサプライ４０２から送信され混合サブシステム４０４内で混合されるポーセレン混合物を選択する。サブシステム４０４は、混合物を最終的に患者の歯に付加する歯科医師のために、この混合物をカプセル４０６内に充填する。
【０１１８】
カプセル４０６内の新規のシェード材料は、患者のわきに提示されるか、またはインターネット４１０を介して技工士に報告される（この場合、システム４００は技工士側に設置される）。歯科医師がイボクラール社製のＨＥＬＩＯＭＯＬＡＲ等の混合物を必要とし、さらに必要なシェードがＣ２とＣ３の間のいずれかである場合、システムは  “Ｃ２／Ｃ３”の新しいシェードを決定し、これに従って混合材料を合成し、歯科医師が患者に対して使用する材料を予め混合してカプセル／カートリッジ４０６に注入して歯科医師に提供する。技工室に伝送される情報は、技工士に対して、ポーセレン、セロマー、圧縮ポーセレン等の材料のいずれかを選択して使用しどのように新しいシェードを形成するかを指示するレシピを含むことができる。
【０１１９】
図１６にはブロック線図の形式で双方向ネットワークシステムの好適な実施例が示されている。図示されているように、このシステムは（好適にはＷＥＢサイト）サーバ１６１０として実施されており、種々の歯科治療の特徴に関する情報を含む１つまたは複数のデータベース１６３０へのアクセスを備えている。前述したように、好適な実施例における情報は、種々の歯科補綴材に関する材料、方法、および製造方法からなり、さらにプレパレーション（支台歯形成）デザイン、このプレパレーション（支台歯形成）に適したバー、推奨される一時材料、所定の材料と共に使用するセメント、そのセメントの使用方法の指示、材料の購入場所、その他を含んでいる。加えて、データベース１６３０は、種々の歯科処置に関する情報、また特に頻繁に聞かれる質問の回答等を含むことができる。さらに別の実施例において、データベースは、患者の病歴を含むこともでき、これによってシステムにアクセスすることができる歯科医師または技工士は、どこに所在しているかにかかわらず情報への適正なアクセス権を所有していれば患者の病歴を読み込むことができる。データベースは製造者によって提供されるマーケットリサーチまたはその他の外部の情報源に接続することもできる。本発明によれば、使用可能なデータベース５０の種類に制限は無い。
【０１２０】
動作時において、使用者は、インターネット等の通信ネットワーク１６２０を介して、また図１６に参照符号１６４０で示されたデータ入力装置を使用してこのサービスにアクセスすることができる。一般的に、装置１６４０は、ネットワーク１６２０を介して通信を行うことができるカラーディスプレイ装置である。好適な実施例において、ネットワークはインターネットであり、例えば、通信の能力は既知のブラウザによって提供される。従って装置１６４０は図１に示されているように一般的なパーソナルコンピュータ１４である。インターネットを介する通信を行わない別の実施例によれば、この装置は、例えば一般に知られているイントラネットのような通信ネットワークを介して通信する能力を備える必要がある。
【０１２１】
好適な実施例において、サーバ１６１０はコンピュータであり、これはパーソナルコンピュータ、ワークステーションあるいはより大型のコンピュータ、またはネットワーク化されたコンピュータから構成することができる。特定のコンピュータシステムの選択は、既知の条件に基づいて行われるので、より詳細な説明は省略する。好適な実施例において、サーバはインターネット対応のものであるが、別の実施例においては、その他の、例えばイントラネットに対応するものを使用し得ることは勿論である。概略的に見て、サーバ１６１０は、プロセッサ１６５０と、全体的に参照符号１６７０で示されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）とからなる。プロセッサ１６５０は、種々のコンピュータ言語による命令を実行し得るよう構成されており、また例えばＰＣ／Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）環境等の異なったオペレーティングシステム環境で動作することができる。好適な実施例において、サーバはさらにデータベース１６３０との間のインタフェースを提供するためにデータフォーマッティング装置１６６０を備えている。種々の実施例において、サーバは、例えばポイントアンドクリックデバイス（マウス等）、キーボード、モニタ、およびプリンタ４６等の多様な追加的装置（図示されていない）を備えることもできる。好適には、サーバは外部の通信媒体への接続手段を備えており、例えばＬＡＮ接続等の多様な接続形式が可能であるものとする。
【０１２２】
図１６に示されたシステムを使用して、異なった使用者１６４０がネットワークサーバ（またはその他のアクセスするサーバ）に蓄積された情報にアクセスし得ることが理解されよう。また、システムは、例えば歯科医師と歯科技工室との間のオンライン通信によって、使用者間の直接通信を可能にし、ここで２つの側から同時に患者の病歴、治療のために必要な歯の画像またはその他の情報にアクセスし得ることが理解されよう。すなわち、本発明においてはその柔軟性からインターネットのようなオープンシステムを使用することが好適であるが、必要であれば、専用線によって通信を実施することも可能である。さらに、説明の目的のため別々に図示したが、サーバ１６１０は物理的に歯科医師の診療室（または技工室）内に設置することも可能である。図１６に示された通信ネットワークおよびサーバは広く知られており、従ってその詳細な説明は省略する。
【０１２３】
本発明を好適な実施例に基づいて説明したが、当業者においては、請求の範囲によって定義された本発明の精神および視点を逸脱することなく、本発明の多様な実施形態において、構造、形状ならびに動作に関して種々の設計変更がなし得ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の一実施例に従って構成された画像を捕捉する色相解析システムを示す概略構成図である。
【図２】図１のシステムによって捕捉された典型的な画像を示す説明図である。
【図３】本発明に係るシステムの感知要素によって捕捉された典型的なピクセル形成画像を示す説明図である。
【図４】本発明の好適な一実施例に従って擬似ピクセルを使用して図３の画像を処理する方式を示す説明図である。
【図５】実際の歯の画像と種々の参照歯のシェードを同時に処理するための、図１のシステムとともに使用するよう構成された端末を示す構成図である。
【図６】高画質の歯の画像を捕捉するための、本発明に従って構成された圧縮スリーブを示す説明図である。
【図７】本発明に係る画像の捕捉を改善するための、電源から歯への照明を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施例に係るスリーブにおけるバフリングおよび発散光遮蔽を示す説明図である。
【図９】本発明に使用される種々の擬似ピクセル撮像機構を歯の形状特性に基づいて示した説明図である。
【図１０】本発明の一実施例に従って構成された発散光遮蔽を備えた非接触式歯撮像システムを示す説明図である。
【図１１】本発明に係る別の非接触式歯撮像システムを示す説明図である。
【図１２】歯のデジタル画像を示す説明図である。
【図１３】歯の画像を再生するシステムを示す説明図である。
【図１４】種々の歯の齲食パターンと本発明に従った治療を示す説明図である。
【図１５】本発明の双方向ネットワークシステムを示す概略構成図である。
【図１６】本発明の双方向ネットワークシステムの構成を示すブロック線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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