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

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(cè)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(cè)壁成45°，雙側(cè)側(cè)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(jié)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(jié)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(jié)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.