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        采用color-pilot顏色校正軟件校正比色片數(shù)碼照片并分析其在CIEL*a*b*色度空間中的位置變化

        2012-11-05 14:43:50段嫄嫄沈麗娟曾智惠郭秋云
        牙體牙髓牙周病學雜志 2012年12期
        關鍵詞:暗箱數(shù)碼照片比色法

        賀 專,段嫄嫄,沈麗娟,董 瀟,曾智惠,郭秋云,董 瑜,賈 駿

        (第四軍醫(yī)大學口腔醫(yī)學院,陜西西安 710032)

        在口腔美學修復過程中,比色起到了至關重要的作用。目前臨床上使用較為廣泛的比色方法有視覺比色法、比色儀比色法及數(shù)碼照片比色法。其中數(shù)碼照片比色法相較其他兩種比色方法,具有信息含量大、易于拍攝、客觀[4]等優(yōu)勢,因此受到了越來越多口腔臨床工作者的親睞。但由于其缺乏良好的穩(wěn)定性及重復性[1],易導致色彩重建的誤差,故本研究擬采用color-pilot顏色校正軟件校正比色片數(shù)碼照片,并分析其在色度空間中的位置變化。

        1 材料和方法

        1.1 主要設備

        1.1.1 數(shù)碼拍攝和分析系統(tǒng)

        單反數(shù)碼相機(Canon 550D);單反數(shù)碼相機鏡頭(EF-S 100 mm f/2.8 USM 微距);環(huán)形微距閃光燈(Sigma EM-140DG Macro Flash);三腳架;X-rite Passport color-checker;柯達 18%灰卡;數(shù)碼圖像處理軟件(Adobe Photoshop CS3);顏色校正軟件(color-pilot 4.10)。

        1.1.2 自制暗箱

        規(guī)格:后壁(127 cm×20 cm),側壁(80 cm×20 cm),前壁(13 cm ×20 cm);組成:黑色KT板,外面覆蓋無反光黑色天鵝絨貼;光源:D65標準光源燈管(Philips Master TL-D90 De Luxe 18w/965)×6支;構造:暗箱后壁與側壁成45°,雙側側壁分別放置3支標準光源燈管,燈管之間相互平行,符合d/0°光學幾何構型(非球形漫射照明),前壁可以向上打開,以便將試件、灰卡及相機置于暗箱內(nèi)(圖1)。

        圖1 自制暗箱示意圖

        1.2 方法

        1.2.1 數(shù)碼照片的拍攝

        以Vita 3D Master比色板中1M1~5M3的26個比色片作為試件,分別在暗箱內(nèi)和診室中對其拍攝數(shù)碼照片。拍攝條件分別為:暗箱內(nèi)以18%灰卡輔助單反數(shù)碼相機測光,相機光圈f/5.0、快門速度1/25、感光度ISO 200、拍攝比例1∶1。診室內(nèi)以18%灰卡輔助單反數(shù)碼相機測光,相機光圈f/8.0、快門速度1/125、感光度ISO 100、拍攝比例1∶1、閃光燈強度M/12,拍攝時間為早上9∶00~11∶00和下午13∶00~15∶00。

        拍攝時,比色片位于單反數(shù)碼相機鏡頭中心,并與鏡頭長軸垂直,拍攝區(qū)域放置X-rite Passport color-checker白平衡卡,用于統(tǒng)一參照物,在診室內(nèi)拍攝時,將兩個顏色相近的比色片同時拍攝,照片存儲格式為RAW。

        1.2.2 數(shù)碼照片的校正與分析

        將暗箱內(nèi)拍攝的比色片劃分為切端、中部及頸部3個區(qū)域,運用color-pilot顏色校正軟件中的自定義顏色功能將3部分顏色分別設置為自定義標準色,同時打開診室內(nèi)拍攝的相應比色片數(shù)碼照片,用設置的自定義標準色對其進行校正,校正順序為切端→中部→頸部。最后,在Adobe Photoshop CS3中打開暗箱內(nèi)和校正后診室內(nèi)拍攝的比色片數(shù)碼照片,同樣劃分為切端、中部及頸部3個區(qū)域,每個區(qū)域測量3點求其均值,記錄數(shù)碼照片的L*a*b*值。

        1.3 統(tǒng)計學分析

        使用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,組間比較用配對樣本t檢驗,檢驗水準α=0.05。

        2 結果

        診室內(nèi)與暗箱內(nèi)拍攝的比色片數(shù)碼照片色差值較大,運用color-pilot顏色校正軟件對診室內(nèi)拍攝的數(shù)碼照片進行校正后,二者之間的色差值明顯縮小,而且在色度空間中的位置也更為靠近。

        2.1 L*、a*、b*值比較(表1,圖2 ~4)

        診室內(nèi)組和暗箱內(nèi)組相比,兩者之間的L*、a*值均有統(tǒng)計學差異(P<0.05),而b*值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。診室內(nèi)組數(shù)碼照片經(jīng)color-pilot顏色校正后,其L*值雖有縮小,更接近于暗箱內(nèi)組(圖2,診室內(nèi)組L*值分布范圍為80.11~59.67;校正后為56.89 ~26.11;暗箱內(nèi)為52.89 ~29.11),但差異仍有統(tǒng)計學意義(P<0.05);而兩組間的a*、b*值則無統(tǒng)計學差異(P>0.05)。

        表1 3組數(shù)碼照片L*、a*、b*值的兩兩比較

        圖2 3組數(shù)碼照片L*值分布情況比較

        圖3 3組數(shù)碼照片a*值分布情況比較

        圖4 3組數(shù)碼照片b*值分布情況比較

        2.2 色度空間中的位置變化(圖5)

        診室內(nèi)組拍攝的數(shù)碼照片經(jīng)color-pilot顏色校正后,其色度空間位置較校正前更靠近暗箱內(nèi)組。

        圖5 3組數(shù)碼照片在色度空間中的位置

        2.3 ΔE 值

        對暗箱內(nèi)、診室內(nèi)、校正后的數(shù)碼照片進行兩兩對比并求其ΔE值。經(jīng)統(tǒng)計分析顯示:暗箱內(nèi)組與校正后組的ΔE值明顯小于其他兩組(P<0.05),說明兩者之間的色差值最小,校正效果顯著(表2)。

        表2 3組數(shù)碼照片的ΔE值

        3 討論

        口腔數(shù)碼照片比色法作為一種常規(guī)的臨床比色方法,且因其具有客觀、可量化及易于操作等優(yōu)點[2]而得到了廣泛應用。但該方法易受到外界環(huán)境的影響而出現(xiàn)色彩偏差,導致口腔技師在色彩重建時產(chǎn)生困惑。因此,對顏色進行校正就顯得極為重要。然而顏色校正屬于顏色恒常性[3]問題,即使數(shù)碼照片經(jīng)過極佳的顏色校正,也很難做到所見即所得,故本研究通過自制暗箱營造出一個標準的數(shù)碼照片拍攝環(huán)境,以期盡可能的規(guī)避外界因素對其成像的影響,并將此暗箱內(nèi)拍攝的數(shù)碼照片作為相對標準色與診室內(nèi)拍攝的數(shù)碼照片和校正后的照片進行比較,分析其在色度空間中的位置變化。

        CIEL*a*b*表色系統(tǒng)是用一個假想球型三維立體結構表示色彩并形成其色度空間,用L*、a*、b*3個參數(shù)來描述一個點的色彩[4]。其中,L*代表明度,a*代表從綠色(-a)到紅色(+a)之間的變化,b*代表從藍色(-b)到黃色(+b)之間的變化[5]。色差公式 ΔE= [(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2[6]可用來計算一切光源色或物體色之間的色差值[7]。

        本研究采用color-pilot顏色校正軟件對診室內(nèi)拍攝的數(shù)碼照片進行校正后發(fā)現(xiàn):其L*值雖與暗箱內(nèi)拍攝的數(shù)碼照片L*值之間相比仍有差異,但已明顯縮小,而a*值之間已無明顯差異,b*值則無明顯變化,ΔE值減小,二者在色度空間中的位置也更為靠近。說明校正后數(shù)碼照片的顏色更接近相對標準色。

        L*值是牙色控制的第一要素,本研究對數(shù)碼照片進行校正后,L*值變化最大(診室內(nèi)分布范圍為80.11 ~59.67,校正后為 56.89 ~26.11),且更接近于暗箱內(nèi)拍攝的數(shù)碼照片 L*值(52.89~29.11),提示校正將有助于口腔技師制定正確的配色方案。而b*值在3組照片中的變化不明顯,均顯示為偏黃,這與比色片本身的顏色偏黃相符。說明在使用數(shù)碼照片比色法比色時,b*值并不會產(chǎn)生太大誤差。

        雖然本結果顯示校正效果顯著,但校正后的ΔE值仍大于2(肉眼可分辨的最小色差值ΔE≤2),分析其原因,可能與這種色彩空間所具有的不均勻性[8]有關,也可能與色彩本身的復雜性和顏色校正軟件color-pilot的有限校正功能有關。

        綜上所述,是否能找出色度空間中顏色不均勻性的變化規(guī)律,為色彩的校正提供合理的調(diào)整比例和尺度,或者綜合更多的校正方法去校正數(shù)碼照片的顏色,以達到令人滿意的效果,還有待于進一步的研究。

        [1]Jarad FD,Russell MD,Moss BW.The use of digital imaging for colour matching and communication in restorative dentistry[J].Br DentJ,2005,199(1):43 -52.

        [2]Cal E,Sonugelen M,Guneri P,et al.Application of a digital technique in evaluating the reliability of shade guides[J].J O-ral Rehabilitation,2004,31(5):483-491.

        [3]Bner M.Evolving color constancy[J].Pattern Re cognition Let-ters,2006,27(11):1220 -1229.

        [4]劉峰 口腔美學修復臨床實戰(zhàn)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2007:8,68.

        [5]Shigemi Ishikawa-Nagai,Aki Yoshida,John D.et al.Spectrophotometric analysis of tooth color reproduction on anterior allceramic crowns[J].J Esthet Restor Dent,2010,22(1):42 -52.

        [6]王成龍,劉洪臣,張瑜,等.用色度學方法研究牙齒漂白劑增白牙齒的效果[J].口腔頜面修復學雜志,2004,5(3):222-225.

        [7]Bengel WM .Digital photography and the assessment of ther apeutic results after bleaching procedures[J].J Esthetic and Restor Dent,2003,15(1):21 -32.

        [8]郭航,徐君伍,陳源.人牙冠色度學研究——色度的設計與制作[J].實用口腔醫(yī)學雜志,1993,9(3):161-163.

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