CN110393602A - 一种可重复性强且精度高的义齿比色方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可重复性强且精度高的义齿比色方法，包括如下步骤：S1:医生在病人就诊过程中对病人牙齿进行图片采集；S2:将采集到的图片保存在病历数据库中，同时将采集到的图片上传到义齿比色软件；S3:门诊通过在线平台把订单信息传输到义齿制作企业，包括订单信息，图片信息和3D文件信息，ct数据等；S4:义齿制作企业技工通过接收到的患者牙齿照片来进行制作。该可重复性强且精度高的义齿比色方法，能够做到比色光源标准化，可减少人为误差，颜色再现准确，可重复性强，其不必使用比色板，本发明相对于传统的比色仪价格低廉，准确度高。本发明的义齿比色的实现方法能提高义齿制作的成功率，大大减低返工率。

Description

一种可重复性强且精度高的义齿比色方法

技术领域

本发明涉及义齿比色技术领域，具体为一种可重复性强且精度高的义齿比色方法。

背景技术

随着计算机技术的发展，电脑比色仪开始被采用，但是临床上大多数还是采用比色板视觉直观比色的方法。临床上使用的比色板主要有：Vita经典16色比色板(Ⅰ组)、Vita3D-Master比色板(Ⅱ组)和SHFU NCC比色板(Ⅲ组)。目前临床上义齿比色，医生通过国际标准的比色板来进行对比，确定色号之后将色号传递给义齿制作企业，这种方式容易受医生视觉主观影响，并且容易受光线等因素干扰导致比色不够精准，很少有牙齿跟色板完全一致，明度、饱和度、色相等都没办法很精准的做对比，并且大量学者研究认为16色比色板色标分布没有逻辑性，分布不均，色标间距不等，致使大量的中间色无法表达，因此，从色彩学原理上讲是不科学的。另外，通过研究认为比色板缺乏低明度偏红和高明度偏黄的比色板，不能满足中国人牙色的特点。实际上，牙齿的色彩是很多因素相互作用的综合结果，在对光波的折射与反射过程中，牙釉质和牙本质与光相互作用。在牙釉质区，接近白-蓝光的短波光占优势，而在牙本质，波长较长的黄-橙光则更为明显。牙色是几种因素的综合结果，必须认真分析这些因素，才能了解每位患者牙齿的独特特征，传统的方法不够精确，因此无法实现这一点。

目前，视觉比色存在如下缺点：1、目前临床上比色大多采用漫射日光或人工光源进行比色，光源的光强、色温和显色指数等都不稳定，无法在临床及企业同时获得相同光源，可重复性也差；2、不同的标准比色板上，色标有色差，给最终颜色的确定带来不确定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可重复性强且精度高的义齿比色方法，以解决上述背景技术中提出目前临床上比色大多采用漫射日光或人工光源进行比色，光源的光强、色温和显色指数等都不稳定，无法在临床及企业同时获得相同光源，可重复性也差；其次，不同的标准比色板上，色标有色差，给最终颜色的确定带来不确定性的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可重复性强且精度高的义齿比色方法，包括如下步骤：

S1:医生在病人就诊过程中对病人牙齿进行图片采集；

S2:将采集到的图片保存在病历数据库中，同时将采集到的图片上传到医生手机、平板、电脑上的义齿比色软件，或者上传到将此算法固化到可编程芯片的专业牙齿比色设备；

S3:门诊通过在线平台把订单信息传输到义齿制作企业，包括订单信息，图片信息和3D文件信息，ct数据等；

义齿制作企业文员在线接收订单，审核通过进入车间加工，审核不通过退回给医生重新取模；

S4:义齿制作企业技工通过接收到的患者牙齿照片以及义齿比色软件给出的具体的牙色量化值来进行制作；

制作中遇到问题，通过平台在线沟通，沟通的记录和订单关联，便于日后追溯查询沟通记录；

S5:将制作好的义齿拍照上传到义齿比色软件；

S6:通过软件把上瓷后的义齿和医生拍照的照片进行颜色分析对比，把主观的颜色认识变为可量化的数值比较，从而对医生提供的患者牙齿照片和义齿制作企业制作的义齿照片进行精准比色。

优选的，在S1中，图片采集支持多种接口的口腔内窥镜设备，支持通过数码相机、扫描仪等拍摄的牙齿照片，也可以通过视频捕捉实时采集牙齿照片。

优选的，在S2中，医生可通过义齿比色软件把照片中的牙色值进行量化，数字可以给医生和患者进行参考。

优选的，在S2中，义齿比色软件包括：

S21：获取选取牙齿照片区域矩形，包括：

S210：在程序中打开门诊医生传输的图片以后先选择整体比色或三分法比色或九宫格比色，智能算法可以在点击牙齿后自动识别边缘，也可以手动调整自动识别到的边缘线；

S211：需要标准光照以及牙齿在照片中的角度对正；

S22：使用EmguCV将标准图像(即选取的患者牙齿照片区域矩形)转换为Lab和HSV色彩格式。目前电子显示器大多采用的都是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种原色光的RGB颜色标准，显示屏上每种颜色按照不同的比例混合而成的，每种颜色可以由一组RGB值来记录和表示。因此需要将标准图像的RGB色彩格式转换为Lab和HSV色彩格式；其中本发明使用18％灰色矩形卡片作为参照物，用于校准；

S23：使用EmguCV将比色义齿图像(即选取的技工制作完成的义齿照片区域矩形)转换为Lab和HSV色彩格式。将选取的比色义齿照片区域矩形与标准图像等大，并且转换为Lab和HSV色彩格式；

S24：使用S,a,b三个维度的数据进行匹配：根据RGB，SHV，Lab之间准确的匹配算法及欧式距离获取S,a,b三个维度的计算方法。即在S,a,b三维颜色空间中，每个点均有唯一的S,a,b值。因此已转换为Lab和HSV色彩格式的标准图像和比色义齿图像等大的情况下，分别计算出标准图像的S,a,b值和比色义齿图像的S,a,b值；

S25：将2组S,a,b值匹配结果数组排序并返回，计算出均方误差：如果是整体比色，则List中只有一个MatchingResults[]；如果是三分法比色，则有三个，分别代表颈、中、切。每个MatchingResults[]中的首个元素为最匹配的颜色，依次排序；

S26：定义色号标签：在口腔医疗行业中，义齿色号通常使用的是16色比色板和26色比色板两种义齿颜色定义方法。26色可以映射到16色，16色不能完全映射26色，即颜色转换。本发明在数据库中定义了29种色号，即使用口腔医疗行业中的26色加上3种白色，分别为0M1，0M2，0M3共29种；

S27：将2组S,a,b值匹配结果数组与定义的色号标签对应，获取对应牙色色号。通过获取的标准图像S,a,b值、牙色色号与比色义齿图像S,a,b值、牙色色号双重可量化的数值比较和匹配确定比色是否精准的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在本发明的义齿比色的实现方法中，比色与义齿制作能够做到比色光源标准化，减少人为误差，颜色再现准确，可重复性强，其不必使用比色板，本发明相对于传统的比色仪价格低廉。

2、本发明的义齿比色的实现方法，能提高义齿制作的成功率、大大降低返工率、提高比色与制作效率、节省成本。

3、能将牙齿的颜色收集，传递的更准确；能让牙齿的比色变得更加方便，便于医生的比色工作，同时便于义齿制作企业技师清楚地进行义齿制作，以让技师更准确的恢复牙齿外形和纹理，精准性高，确定性高。

4、可以让技工通过本发明，对做出的义齿进行牙色验证，避免技工因主观因素造成的牙色误判。

附图说明

图1为本发明比色方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种可重复性强且精度高的义齿比色方法，包括如下步骤：

S1:医生在病人就诊过程中对病人牙齿进行图片采集；

S2:将采集到的图片保存在病历数据库中，同时将采集到的图片上传到医生手机、平板、电脑上的义齿比色软件，或者上传到将此算法固化到可编程芯片的专业牙齿比色设备；

S3:门诊通过在线平台把订单信息传输到义齿制作企业，包括订单信息，图片信息和3D文件信息，ct数据等；

义齿加工企业文员在线接收订单，审核通过进入车间加工，审核不通过退回给医生重新取模；

S4:义齿制作企业技工通过接收到的患者牙齿照片以及义齿比色软件给出的具体的牙色量化值来进行制作；

制作中遇到问题，通过平台在线沟通，沟通的记录和订单关联，便于日后追溯查询沟通记录；

S5:将制作好的义齿拍照上传到义齿比色软件；

S6:通过软件把上瓷后的义齿和医生拍照的照片进行颜色分析对比，把主观的颜色认识变为可量化的数值比较，从而对医生提供的患者牙齿照片和义齿制作企业制作的义齿照片进行精准比色。

本发明在S1中，图片采集支持多种接口的口腔内窥镜设备，支持通过数码相机、扫描仪等拍摄的牙齿照片，也可以通过视频捕捉实时采集牙齿照片。

本发明在S2中，医生可通过义齿比色软件把照片中的牙色值进行量化，数字可以给医生和患者进行参考。

本发明在S2中，义齿比色软件包括：

S21：获取选取牙齿照片区域矩形，包括：

S210：在程序中打开门诊医生传输的图片以后先选择整体比色或三分法比色或九宫格比色，智能算法可以在点击牙齿后自动识别边缘，也可以手动调整自动识别到的边缘线；

S211：需要标准光照以及牙齿在照片中的角度对正；

S22：使用EmguCV将标准图像(即选取的患者牙齿照片区域矩形)转换为Lab和HSV色彩格式。目前电子显示器大多采用的都是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种原色光的RGB颜色标准，显示屏上每种颜色按照不同的比例混合而成的，每种颜色可以由一组RGB值来记录和表示。因此需要将标准图像的RGB色彩格式转换为Lab和HSV色彩格式；其中本发明使用18％灰色矩形卡片作为参照物，用于校准；

S23：使用EmguCV将比色义齿图像(即选取的技工制作完成的义齿照片区域矩形)转换为Lab和HSV色彩格式。将选取的比色义齿照片区域矩形与标准图像等大，并且转换为Lab和HSV色彩格式；

S24：使用S,a,b三个维度的数据进行匹配：根据RGB，SHV，Lab之间准确的匹配算法及欧式距离获取S,a,b三个维度的计算方法。即在S,a,b三维颜色空间中，每个点均有唯一的S,a,b值。因此已转换为Lab和HSV色彩格式的标准图像和比色义齿图像等大的情况下，分别计算出标准图像的S,a,b值和比色义齿图像的S,a,b值；

S25：将2组S,a,b值匹配结果数组排序并返回，计算出均方误差：如果是整体比色，则List中只有一个MatchingResults[]；如果是三分法比色，则有三个，分别代表颈、中、切。每个MatchingResults[]中的首个元素为最匹配的颜色，依次排序；

S26：定义色号标签：在口腔医疗行业中，义齿色号通常使用的是16色比色板和26色比色板两种义齿颜色定义方法。26色可以映射到16色，16色不能完全映射26色，即颜色转换。本发明在数据库中定义了29种色号，即使用口腔医疗行业中的26色加上3种白色，分别为0M1，0M2，0M3共29种；

S27：将2组S,a,b值匹配结果数组与定义的色号标签对应，获取对应牙色色号。通过获取的标准图像S,a,b值、牙色色号与比色义齿图像S,a,b值、牙色色号双重可量化的数值比较和匹配确定比色是否精准的目的；

在本发明的代码中会出现Mat类型和Image<TColor,TDepth>类型的相互转换。这是因为使用Image<TColor,TDepth>对象的切片方法(如a[v,h])更加安全和方便，而EmguCV.CvInvoke中的函数对Mat类型支持更好。

本发明主要涉及到以下原理

(1)RGB

采用RGB色彩模式将红色R(red)、绿色G(green)、蓝色B(blue)这三原色光用数学定义，映射到坐标系中形成三维空间，即颜色空间。

通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色光通道的变化和这三原色光相互叠加而获得不同的颜色，这个标准包括人类视力所能感知的几乎所有的颜色。而亮度则是混合色彩的亮度之和。混合度越高亮度也越高，即加法混合。

红(R)、绿(G)、蓝(B)在颜色空间分别为X,Y,Z，每种原色光各分为256级亮度，颜色在0时代表亮度最弱，在255时代表亮度最强。比如当三原色都为0时，是黑色调，三原色都为255时，是亮度最高的白色调。每种原色光为[0,255]闭区间值，256级＝2的8次方；三种原色光可以组合成2的24次方种颜色。

(2)HSV

HSV(Hue,Saturation,Value)是根据颜色的直观特性创建的一种颜色空间,也称六角锥体模型(Hexcone Model)。

色调H

用角度度量，取值范围为0°～360°，从红色开始按逆时针方向计算，红色为0°，绿色为120°,蓝色为240°。它们的补色是：黄色为60°，青色为180°,品红为300°；

饱和度S

饱和度S表示颜色接近光谱色的程度。一种颜色，可以看成是某种光谱色与白色混合的结果。其中光谱色所占的比例愈大，颜色接近光谱色的程度就愈高，颜色的饱和度也就愈高。饱和度高，颜色则深而艳。光谱色的白光成分为0，饱和度达到最高。通常取值范围为0％～100％，值越大，颜色越饱和。

明度V

明度表示颜色明亮的程度，对于光源色，明度值与发光体的光亮度有关；对于物体色，此值和物体的透射比或反射比有关。通常取值范围为0％(黑)到100％(白)。

(3)Lab

Lab色彩模型是由亮度(L)和有关色彩的a,b三个要素组成。L表示明度(Luminosity)，a表示从洋红色至绿色的范围，b表示从黄色至蓝色的范围。L的值域由0到100，L＝50时，就相当于50％的黑；a和b的值域都是由+127至-128，其中+127a就是红色，渐渐过渡到-128a的时候就变成绿色；同样原理，+127b是黄色，-128b是蓝色。所有的颜色就以这三个值交互变化所组成。例如，一块色彩的Lab值是L＝100，a＝30,b＝0,这块色彩就是粉红色。

(4)欧式距离

在RGB颜色空间中每两个点之间是欧式距离。欧氏距离是一个通用的距离定义，指在m维空间中两个点之间的真实距离，或者向量的自然长度(即该点到原点的距离)。在二维和三维空间中的欧氏距离就是两点之间的实际距离。

二维空间的公式

其中，ρ为点(x₂，y₂)与点(x₁，y₁)之间的欧氏距离；|X|为点(x₂，y₂)到原点的欧氏距离。

三维空间的公式

工作原理：本发明采用自主设计的牙齿比色软件，医生通过对患者牙齿拍照取色，将照片传输到软件通过软件精准分析牙齿颜色，病人的图片采集与病人就诊同步显示，医生可在对病人就诊过程中对病人牙齿进行图片采集；图片采集支持多种接口的口腔内窥镜设备，支持通过数码相机、扫描仪等拍摄的牙齿照片，也可以通过视频捕捉实时采集牙齿照片，***自动将采集到的图片保存在病历数据库中。

同时将牙齿照片传输到义齿制作企业，义齿制作企业技工通过接收到的患者牙齿照片来进行制作，将制作好的义齿拍照上传到义齿比色软件。

软件可以将医生提供的患者牙齿照片和义齿制作企业制作的义齿照片进行精准比色。

本发明与现有技术相比：

1，原来通过比色板进行的比色，现在通过数字化的方式实现，不需要实物比色板；

2，原来主观判断的牙色，现在通过算法进行量化比较，解决因为人的个体差异造成对牙色的误判；

3,3D文件传输解决传统的石膏模型邮寄，瞬间可以到达义齿加工企业，缩短加工周期，提高效率。医生和技师通过互联网平台实现实时异步的在线沟通，不仅可以随时记录订单的沟通信息，还可以节约双方的时间，实现时间碎片化快节奏环境下的高效信息沟通。

4，制作后的义齿颜色通过软件算法和医生提供的患者照片或者颜色值进行比较，把主观的判断使用客观的量化值取代，从而实现精准比色。

综上所述：

1、在本发明的义齿比色的实现方法中，比色与义齿制作能够做到比色光源标准化，减少人为误差，颜色再现准确，可重复性强，其不必使用比色板，本发明相对于传统的比色仪价格低廉。

2、本发明的义齿比色的实现方法，能提高义齿制作的成功率、大大降低返工率、提高比色与制作效率、节省成本。

3、能将牙齿的颜色收集，传递的更准确；能让牙齿的比色变得更加方便，便于医生的比色工作，同时便于义齿制作企业技师清楚地进行义齿制作，以让技师更准确的恢复牙齿外形和纹理，精准性高，确定性高。

4、可以让技工通过本发明，对做出的义齿进行牙色验证，避免技工因主观因素造成的牙色误判。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种可重复性强且精度高的义齿比色方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1:医生在病人就诊过程中对病人牙齿进行图片采集；

S2:将采集到的图片保存在病历数据库中，同时将采集到的图片上传到医生手机、平板、电脑上的义齿比色软件，或者上传到将此算法固化到可编程芯片的专业牙齿比色设备；

S3:门诊通过在线平台把订单信息传输到义齿制作企业，包括订单信息，图片信息和3D文件信息，ct数据等；

S4:义齿制作企业技工通过接收到的患者牙齿照片以及义齿比色软件给出的具体的牙色量化值来进行制作；

S5:将制作好的义齿拍照上传到义齿比色软件；

S6:通过软件把上瓷后的义齿和医生拍照的照片进行颜色分析对比，把主观的颜色认识变为可量化的数值比较，从而对医生提供的患者牙齿照片和义齿制作企业制作的义齿照片进行精准比色。

2.根据权利要求1所述的一种可重复性强且精度高的义齿比色方法，其特征在于：在S1中，图片采集支持多种接口的口腔内窥镜设备，支持通过数码相机、扫描仪等拍摄的牙齿照片，也可以通过视频捕捉实时采集牙齿照片。

3.根据权利要求1所述的一种可重复性强且精度高的义齿比色方法，其特征在于：在S2中，医生可通过义齿比色软件把照片中的牙色值进行量化，数字可以给医生和患者进行参考。

4.根据权利要求2所述的一种可重复性强且精度高的义齿比色方法，其特征在于：在S2中，义齿比色软件包括：

S21：获取选取牙齿照片区域矩形，包括：

S210：在程序中打开门诊医生传输的图片以后先选择整体比色或三分法比色或九宫格比色，智能算法可以在点击牙齿后自动识别边缘，也可以手动调整自动识别到的边缘线；

S211：需要标准光照以及牙齿在照片中的角度对正；

S22：使用EmguCV将标准图像(即选取的患者牙齿照片区域矩形)转换为Lab和HSV色彩格式。目前电子显示器大多采用的都是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种原色光的RGB颜色标准，显示屏上每种颜色按照不同的比例混合而成的，每种颜色可以由一组RGB值来记录和表示；因此需要将标准图像的RGB色彩格式转换为Lab和HSV色彩格式；其中本发明使用18％灰色矩形卡片作为参照物，用于校准；

S23：使用EmguCV将比色义齿图像(即选取的技工制作完成的义齿照片区域矩形)转换为Lab和HSV色彩格式。将选取的比色义齿照片区域矩形与标准图像等大，并且转换为Lab和HSV色彩格式；

S24：使用S,a,b三个维度的数据进行匹配：根据RGB，SHV，Lab之间准确的匹配算法及欧式距离获取S,a,b三个维度的计算方法；即在S,a,b三维颜色空间中，每个点均有唯一的S,a,b值；因此已转换为Lab和HSV色彩格式的标准图像和比色义齿图像等大的情况下，分别计算出标准图像的S,a,b值和比色义齿图像的S,a,b值；

S25：将2组S,a,b值匹配结果数组排序并返回，计算出均方误差：如果是整体比色，则List中只有一个MatchingResults[]；如果是三分法比色，则有三个，分别代表颈、中、切。每个MatchingResults[]中的首个元素为最匹配的颜色，依次排序；

S26：定义色号标签：在口腔医疗行业中，义齿色号通常使用的是16色比色板和26色比色板两种义齿颜色定义方法；26色可以映射到16色，16色不能完全映射26色，即颜色转换；本发明在数据库中定义了29种色号，即使用口腔医疗行业中的26色加上3种白色，分别为0M1，0M2，0M3共29种；

S27：将2组S,a,b值匹配结果数组与定义的色号标签对应，获取对应牙色色号；通过获取的标准图像S,a,b值、牙色色号与比色义齿图像S,a,b值、牙色色号双重可量化的数值比较和匹配确定比色是否精准的目的。

5.根据权利要求1所述的一种可重复性强且精度高的义齿比色方法，其特征在于：在S3中，义齿制作企业文员在线接收订单，审核通过进入车间加工，审核不通过退回给医生重新取模。

6.根据权利要求1所述的一种可重复性强且精度高的义齿比色方法，其特征在于：在S4中，制作中遇到问题，通过平台在线沟通，沟通的记录和订单关联，便于日后追溯查询沟通记录。