不同時(shí)間VITA 3D—Master比色板2M2比色片數(shù)碼顏色差異性的研究

李幸紅 包向軍 賈爽 王德芳 葉榮榮 周立英

[摘要]目的：比較不同時(shí)間拍攝的VITA 3D-Master比色板2M2比色片數(shù)碼顏色在L*a*b*顏色空間的顏色差異。方法：用Nikon D700單鏡頭反光數(shù)碼相機(jī)在D50標(biāo)準(zhǔn)光源下，在不同時(shí)間對(duì)VITA 3D-Master比色板2M2比色片進(jìn)行拍攝，在Photoshop軟件中用直方圖讀取比色片唇面的R、G和B平均值，根據(jù)該值建立新的均勻顏色圖像文件作為該比色片的平均顏色，在Eye-One Share軟件中建立相同顏色的文件，讀取L*a*b*數(shù)值，進(jìn)行比較和分析。結(jié)果：視覺(jué)上難以察覺(jué)不同時(shí)間拍攝的VITA 3D-Master比色板2M2色片的顏色差異，可以察覺(jué)其對(duì)應(yīng)均勻顏色之間存在顏色差異，2M2比色片在L*a*b*顏色空間的顏色差異為0.5～3.8。結(jié)論：對(duì)VITA 3D-Master比色板2M2比色片的數(shù)碼顏色在L*a*b*顏色空間差異的分析，有助于提高修復(fù)體顏色選擇、交流和復(fù)制的準(zhǔn)確性。

[關(guān)鍵詞]L*a*b*顏色空間；比色片；顏色差異；均勻顏色；數(shù)碼顏色

[中圖分類號(hào)]R783.5 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]1008-6455（2018）12-0085-03

Digital Color Differences of 2M2 Tab of the Vita 3D-Master Shade Guide at Different Times

LI Xing-hong1，BAO Xiang-jun2，3，JIA Shuang2，3，WANG De-fang2，3，YE Rong-rong2，3，ZHOU Li-ying2，3

（1.Hospital of Stomatology，Guangxi Medical University，Nanning 530000，Guangxi，China； 2.Department of Prosthodontics，Shanghai Stomatological Hospital，F(xiàn)udan University，Shanghai 200001，China；3.Oral Biomedical Engineering Laboratory，F(xiàn)udan University，Shanghai 200001，China）

Abstract： Objective To compare the color difference of the digital color in the L*a*b* color space of 2M2 tab of the VITA 3D-Master shade guide at different times. Methods The photos of 2M2 tab ofa commercial VITA 3D-Master shade guide was shot under the D50 standard light source with Nikon D700 single-lens reflex digital camera at different times. A new uniform color image file was established according to the average value of R、G and B of each tab read with histogram in Photoshop software. The same uniform color file was created and the L*a*b* values were read，analyzed and compared in the Eye-One Share software. Results The color differences between the 2M2 tabs photographed at different times are difficult to be perceived while the corresponding uniform colors can be perceived. The color differences range in the L*a*b* color space of the 2M2 tabs is from 0.5 to 3.8. Conclusion The analysis of the digital color differences in L*a*b* color space between the 2M2 tabs can improve the accuracy of color match， communication and the replication of the restorations.

Key words： L*a*b* color space； shade tab；color difference； uniform color； digital color

修復(fù)體再現(xiàn)天然牙齒的顏色，始終是口腔修復(fù)領(lǐng)域的一個(gè)難題，在牙齒顏色的選擇和復(fù)制過(guò)程中，通常用比色板對(duì)牙齒的顏色進(jìn)行評(píng)估和比較，VITA 3D-Master比色板是目前臨床已使用多年且常用的比色板之一，制造商認(rèn)為其比色板的顏色分布均勻，完全覆蓋所有天然牙齒的顏色區(qū)域。Schmeling[1]認(rèn)為，VITA 3D-Master比色板經(jīng)過(guò)121℃和15psi的120次循環(huán)，其顏色差異在臨床上是可以接受的。在臨床工作中，為了比色的準(zhǔn)確性，挑選比色板中與天然牙顏色接近的比色片，與天然牙同時(shí)拍攝，將含有比色片和天然牙顏色信息的數(shù)碼照片傳達(dá)給牙科實(shí)驗(yàn)室，依然存在前后照片中比色片顏色不一致的現(xiàn)象，顏色信息不能準(zhǔn)確記錄和傳遞，影響修復(fù)體與天然牙顏色的匹配效果。針對(duì)這一問(wèn)題，本研究通過(guò)數(shù)碼攝影方法，對(duì)VITA 3D-Master比色板中的2M2比色片在不同的時(shí)間進(jìn)行拍攝，比較比色片的整體顏色在L*a*b*顏色空間的顏色差異，以期提高臨床修復(fù)體顏色匹配的準(zhǔn)確性。

1 材料和方法

1.1 測(cè)試對(duì)象及材料：VITA 3D-Master比色板1套。Lenovo T61 筆記本電腦（lenovo Group，中國(guó)），Nikon D700單鏡頭反光數(shù)碼相機(jī) （Nikon Corporation，Japan），AF Micro-Nikkor 60mm鏡頭（Nikon Corporation，Japan），Digital king UV，super slim protector 62mm （Japan），Eye-One Photo SG及分析軟件（X-Rite Corporate，USA），MASTER TL-D 90 De Luxe 18W/950 光源（Philips，Holland）和防眩光板（Philips，China）。

1.2 測(cè)試方法：Nikon D700數(shù)碼相機(jī)，設(shè)置為：感光度4000，自動(dòng)白平衡，影像品質(zhì)，fine，jpeg壓縮，半幅模式，光圈優(yōu)先和連拍模式。1名口腔修復(fù)科醫(yī)師在有二個(gè)MASTER TL-D 90 Luxe 18W/950光源的自制燈箱（光源最少預(yù)熱10min達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，防眩光板位于光源前面）照明下，分別于0、5、10、20、30、60、120min拍攝VITA 3D-Master比色板第二組的照片（見(jiàn)圖1）。

1.2 測(cè)試部位：2M2比色片牙冠的唇面區(qū)域。

1.3 在Photoshop軟件建立均勻顏色文件：在Photoshop軟件中依次打開(kāi)比色片的照片，運(yùn)行磁性套索工具，設(shè)置如下：羽化：0px；消除鋸齒；寬度：10px；邊對(duì)比度：10%；頻率：57，圈選出2M2比色片的完整外形（見(jiàn)圖2）；在直方圖中分別讀取2M2比色片唇面區(qū)域的R、G和B平均值，并據(jù)此建立新的均勻顏色文件（見(jiàn)圖3）。

1.4 在Eye-One Photo SG軟件建立均勻顏色文件：打開(kāi)Eye-One Photo SG軟件中的Eye-One Share →Transform →Convert spot，輸入不同的R、G和B數(shù)值，使其生成的顏色與Photoshop軟件中均勻顏色的完全一致，將該顏色拖拽到Convert spot的work區(qū)；同法將其余均勻顏色拖拽到Convert spot的work區(qū)。

1.5 均勻顏色的比較：打開(kāi)Eye-One Photo SG軟件中的Eye-One Share→Evaluate→Accuracy，將需要比較的均勻顏色依次拖拽到Reference Color和Measured Color，讀取二個(gè)顏色之間的色差△E值，其中，△E= （L1-L2）2+（a1-a2）2+（b1-b2）2 。

2 結(jié)果

數(shù)碼攝影方法得到2M2比色片的完整圖像（見(jiàn)圖1），圖像中可見(jiàn)比色片有半透明感和眩光，與肉眼看到比色片的顏色與外形接近；7個(gè)比色片通過(guò)Photoshop軟件分別圈選出來(lái)，肉眼難以辨別出7個(gè)比色片之間在灰色背景中（見(jiàn)圖2）的顏色差異；在Photoshop軟件中分別讀取各比色片的直方圖，得到R、G、B平均值（見(jiàn)表1），根據(jù)該平均值在Photoshop軟件中建立新的均勻顏色文件作為該比色片的平均顏色，分別將各比色片平均顏色的均勻顏色文件置于灰色背景中（見(jiàn)圖3）；在Eye-One Photo SG軟件中生成與Photoshop軟件中均勻顏色完全一致的顏色，同時(shí)得到各均勻顏色的L*a*b*數(shù)值（見(jiàn)表1）；在Eye-One Photo SG軟件中比較各均勻顏色之間的顏色差異ΔE（見(jiàn)表2）。從表2中可以看到，ΔE最大的是5min和60min的顏色對(duì)，為3.8，ΔE最小的是30min和120min的顏色對(duì)，為0.5。

3 討論

光線照射到牙齒表面，被牙齒反射、透射和吸收，其中反射光線包括漫反射和鏡面反射，觀察者的眼睛接受牙齒漫反射光線的顏色刺激，鏡面反射對(duì)牙齒顏色沒(méi)有影響，牙齒吸收的光線轉(zhuǎn)化為熱能，透射光線因入射光線、儀器測(cè)量位置的變化，測(cè)量結(jié)果也發(fā)生變化。人們通常用亮度、色調(diào)和飽和度描述物體顏色，顏色評(píng)估和測(cè)量的對(duì)象通常是平坦和不透明的物體，而天然牙和修復(fù)體材料的外表面通常是彎曲且非同源性的多層顏色，三個(gè)參數(shù)描述天然牙和修復(fù)體材料的顏色是不夠的[2]，因?yàn)樘烊谎篮托迯?fù)體材料還存在微妙的二次光學(xué)性質(zhì)顏色，包括半透明、不透明、表面光澤、暈彩效應(yīng)和熒光，半透明和不透明性是相對(duì)主要的二次光學(xué)性質(zhì)，通過(guò)影響牙齒反射光的質(zhì)和量而影響牙齒顏色[3-4]。

對(duì)牙齒進(jìn)行體內(nèi)或體外實(shí)驗(yàn)的分析和研究，其他研究者難以對(duì)同一實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行研究，而VITA 3D-Master比色板的市場(chǎng)占有率較高，顏色穩(wěn)定性好，大多數(shù)修復(fù)臨床醫(yī)生和技師對(duì)該比色板的顏色認(rèn)知度高，因此，本實(shí)驗(yàn)挑選該比色板中的一個(gè)常用比色片2M2作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象?？谇恍迯?fù)的臨床工作中，通常用視覺(jué)和儀器比色法記錄、評(píng)估牙齒及修復(fù)體的顏色。有學(xué)者認(rèn)為，視覺(jué)比色法是不可靠的，因?yàn)橛^察者之間缺乏一致性，顏色及顏色差別也無(wú)法準(zhǔn)確量化[5-6]。Okubo等質(zhì)疑臨床工作中儀器測(cè)量方法的實(shí)用性[6]，Hindle等[3，7]認(rèn)為，雖然可以用儀器法評(píng)價(jià)牙齒顏色，但臨床上最終還是靠人眼做最后的評(píng)判；從臨床的觀點(diǎn)來(lái)看，人眼在兩個(gè)辨別對(duì)象之間細(xì)微顏色差別的能力是無(wú)與倫比的[8-10]。Chu等[11]認(rèn)為，雖然人眼可以分辨非常小的顏色差異，但是人類缺乏在性質(zhì)和數(shù)量方面交流這些顏色差異的能力。

改善牙齒顏色測(cè)量的方法和技術(shù)始終都在發(fā)展中，有學(xué)者認(rèn)為，數(shù)碼照片有用于確定牙齒色度的潛力[12-13]。使用數(shù)碼照片的優(yōu)點(diǎn)是，拍攝照片后可以第一時(shí)間將照片與牙齒對(duì)比，挑選顏色相對(duì)真實(shí)的照片；可以將牙齒或修復(fù)體的顏色遠(yuǎn)距離傳輸給技師[14]；可以確定牙齒的色度，以及外形、表面紋理、色斑、半透明、不透明、表面光澤及暈彩效應(yīng)等顏色信息，這些信息在醫(yī)生和技師之間難以通過(guò)語(yǔ)言、文字或畫(huà)圖等方法有效交流和溝通。

Judeh和Al-Wahadni認(rèn)為，使用比色板的視覺(jué)結(jié)果不能轉(zhuǎn)化為CIE L*a*b*顏色格式[5]。通過(guò)數(shù)碼攝影方法可以得到有半透明感和眩光的2M2比色片完整圖像，與肉眼看到比色片的顏色與外形接近；通過(guò)Photoshop軟件分別將比色片圈選出來(lái)，肉眼難以辨別出灰色背景中7個(gè)比色片之間存在顏色差異；在Photoshop軟件中可以直接讀取每個(gè)像素的R、G、B或者L*、a*、b*值，這些顏色數(shù)值與CIE顏色空間數(shù)值是不同的，不能直接用于CIE的顏色空間的分析和研究；在Photoshop軟件的直方圖中，可以讀取各比色片的R、G、B平均值，根據(jù)該平均值在Photoshop軟件中建立新的均勻顏色文件作為該比色片的平均顏色；在Eye-One Photo SG軟件中生成與Photoshop軟件中均勻顏色完全一致的顏色，得到各均勻顏色的CIEL*a*b*顏色空間的數(shù)值；在Eye-One Photo SG軟件中比較二個(gè)均勻顏色之間的顏色差異ΔE。根據(jù)Johnston和Kao的研究，在口腔環(huán)境中，用色度計(jì)測(cè)量牙齒之間可接受的平均顏色差異ΔE為3.7，不可接受的顏色差異ΔE大于3.7[2]，50%觀察者可以察覺(jué)的顏色差異ΔE為1[15]。

在本實(shí)驗(yàn)中，人的肉眼可以察覺(jué)第二個(gè)與其它均勻顏色之間存在差異，但對(duì)于有多種顏色比色片之間的照片，即使其對(duì)應(yīng)平均顏色對(duì)之間的ΔE達(dá)到3.8，也難以察覺(jué)任何二個(gè)比色片之間存在的顏色差異。通過(guò)數(shù)碼攝影方法將數(shù)碼照片的顏色轉(zhuǎn)換為CIE L*a*b*顏色空間的數(shù)值，用于比色片完整表面的顏色分析和研究，在筆者查找的文獻(xiàn)范圍內(nèi)，未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。這提示通過(guò)比色片數(shù)碼照片計(jì)算的顏色差異與色度計(jì)的不同。

在口腔顏色測(cè)量的研究中，經(jīng)常存在誤差，其原因有：①顏色測(cè)量?jī)x器，多是用于印刷、紡織、涂料及汽車等行業(yè)，很少是用于口腔臨床的專業(yè)儀器，如果是接觸式顏色測(cè)量?jī)x器，在測(cè)量顏色時(shí)，存在邊緣損失誤差；②測(cè)量對(duì)象（牙齒或者比色片），其光學(xué)性能和二次光學(xué)性質(zhì)及測(cè)量區(qū)域的位置；③測(cè)量條件，觀察背景、濕度和周圍光線、觀察幾何（照明和觀察的距離、角度）等；④測(cè)量者的感知和能力，如個(gè)人感覺(jué)、經(jīng)驗(yàn)、疲勞及教育等。本研究中，由同一人使用非接觸式的照相機(jī)記錄比色片顏色及評(píng)估、測(cè)量顏色，避免了邊緣損失誤差，但照明角度、距離和拍攝角度、距離及軟件中比色片的截取都可能影響顏色差異的測(cè)量，其中，照明和比色片圖像截取時(shí)存在的變化，可能是誤差的主要因素。

4 結(jié)論

數(shù)碼照片的顏色更接近人的視覺(jué)感覺(jué)，比色片數(shù)碼照片之間的平均顏色差異ΔE達(dá)到3.8，也難以察覺(jué)到比色片數(shù)碼照片之間的顏色差異，這與色度計(jì)的不同；數(shù)碼照片的顏色有很好的穩(wěn)定性，也可以轉(zhuǎn)換為用于顏色分析和研究的CIE L*a*b*顏色空間的數(shù)值；數(shù)碼照片可以用于口腔臨床比色并提供理想的效果。

[參考文獻(xiàn)]

[1]Schmeling M，Sartori N，Monteiro S，et al.Color stability of shade guides after autoclave sterilization[J].Int J Periodontics Restorative Dent，2014，34（5）：689-693.

[2]Johnston WM，Kao EC.Assessment of appearance match by visual observation and clinical colorimetry[J].J Dent Res，1989，68（5）：819-822.

[3]Joiner A.Tooth colour：a review of the literature[J].J Dent，2004，32（Suppl 1）：3-12.

[4]Winter R.Visualizing the natural dentition[J].J Esthet Dent，1993，5（3）：102-117.

[5]Judeh A，Al-Wahadni A.A comparison between conventional visual and spectrophotometric methods for shade selection[J].Quintessence Int，2009，40（9）：e69-e79.

[6]Okubo SR，Kanawati A，Richards MW，et al.Evaluation of visual and instrument shade matching[J].J Prosthet Dent，1998，80（6）：642-648.

[7]Hindle JP，Harrison A.Tooth colour analysis by a new optoelectronic system[J].Eur J Prosthodont Restor Dent，2000，8（2）：57-61.

[8]Hammad I.Intrarater repeatability of shade selection with two shade guides[J].J Prosthet Dent，2003，89（1）：50-53.

[9]Brown WRJ.Color discrimination of twelve observers[J].J Opt Soc Am，1957，47（2）：137-143.

[10]Wyszecki G，F(xiàn)eilder GH.Color-difference matches[J].J Opt Soc Am，1971，61（11）：1501-1513.

[11]Chu SJ，Trushkowsky RD，Paravina RD.Dental color matching instruments and systems.Review of clinical and research aspects[J].J Dent，2010，38 （Suppl 2）：e2-e16.

[12]Jarad FD，Russell MD，Moss BW.The use of digital imaging for colour matching and communication in restorative dentistry[J].Br Dent J，2005，199（1）：43-49.

[13]Wee AG，Lindsey DT，Kuo S，et al.Color accuracy of commercial digital cameras for use in dentistry[J].Dent Mater，2006，22（6）：553-559.

[14]包向軍，李幸紅，高衛(wèi)民，等.口腔修復(fù)臨床比色技術(shù)的研究進(jìn)展[J].中國(guó)美容醫(yī)學(xué)，2016，25（10）：117-120.

[15]Kuehni RG，Marcus RT.An experiment in visual scaling of small colour differences[J]. Color Res Appl，1979，4：83-91.

[收稿日期]2018-04-25 [修回日期]2018-07-23

編輯/李陽(yáng)利