Гиперспектральная визуализация для подбора оттенка зубов
Подбор оттенка в стоматологии
Точный подбор оттенка – один из основных этапов эстетической стоматологии. Соответствие оттенка реставрации естественным зубам пациента необходимо для получения качественного эстетического результата и удовлетворённости пациента. При неудовлетворительном совпадении может потребоваться дорогостоящая коррекция или замена реставрации.
Обычно оттенок выбирают путём визуального сравнения зуба со стоматологической шкалой. Однако успешной оценке препятствует несколько факторов:
- Освещение. Воспринимаемый цвет зуба зависит от спектра падающего света. Один и тот же зуб может выглядеть по-разному при различных условиях освещения. Из-за метамеризма реставрация, хорошо совпадающая с зубом при одном источнике света, может заметно отличаться при другом;
- Окружающая обстановка. Цвет расположенных рядом объектов влияет на восприятие оттенка зуба;
- Ограничения шкал оттенков. Каждая система содержит ограниченное количество образцов. Даже шкалы одного типа могут отличаться друг от друга, а со временем их образцы способны изменяться, что снижает точность оценки.
Для дополнения визуальной оценки специалисты всё чаще используют инструментальные методы. Количественное измерение оттенка позволяет повысить эффективность и точность процедуры, а также упрощает документирование и передачу цветовой информации. Гиперспектральная визуализация пока применяется в этой области ограниченно, однако обладает уникальными преимуществами.
Повышение эффективности и точности с помощью гиперспектральной визуализации
Гиперспектральная визуализация позволяет полностью характеризовать цвет зуба по спектральной зависимости коэффициента отражения. Метод обеспечивает следующие возможности:
- Объективное количественное измерение, уменьшающее влияние субъективного восприятия и упрощающее обмен данными между врачами, зубными техниками и пациентами;
- Получение характеристик цвета, не зависящих от условий освещения во время измерения;
- Моделирование восприятия цвета зуба и реставрации при любом другом источнике света, что помогает предотвращать несовпадения, вызванные метамеризмом;
- Регистрация спектральной информации в сотнях точек изображения и построение карты изменений цвета по поверхности зуба.
Преимущества камеры Living Optics
Портативная камера Living Optics основана на фирменной snapshot технологии и подходит для гиперспектрального анализа в реальном времени. Система использует кодированную апертуру и два соосных сенсора.
Камера формирует 5-мегапиксельное изображение и регистрирует 96 спектральных каналов в диапазоне 440–900 нм более чем в 4000 точках сцены. В комплекте используется вычислительная платформа NVIDIA Jetson AGX Orin, мощности которой достаточно для видеоанализа в реальном времени, включая сегментацию изображения и подбор цвета.
Количественная оценка оттенка зуба
Для исследования возможностей камеры Living Optics были получены гиперспектральные данные для каждого образца шкалы оттенков VITA Classical. Спектральную яркость, зарегистрированную камерой, преобразовывали в коэффициент отражения путём деления на спектральную яркость белого эталона – пластины Spectralon, измеренную при тех же условиях освещения.
После получения спектра отражения рассчитывали трёхстимульные значения CIE X, Y и Z. Затем их преобразовывали в координаты цветности CIE xy для двумерного представления.
Рисунок 1 – Координаты цветности CIE xy для оттенков шкалы VITA Classical при стандартном источнике освещения D65, измеренные камерой Living Optics. Фоновая заливка приблизительно показывает RGB-цвет, соответствующий каждой точке в пространстве CIE xy
Подбор оттенка in vivo
Различие цветов обычно описывают величиной ΔE₇₆ – евклидовым расстоянием между двумя точками в цветовом пространстве CIE LAB. Для подбора оттенка измеренные трёхстимульные значения образцов VITA Classical сначала преобразовывали в координаты CIE LAB, а затем сравнивали с результатами измерения зубов человека in vivo.
Для координат CIE LAB исследуемого зуба рассчитывали значения ΔE относительно каждого оттенка шкалы VITA Classical. Минимальное значение ΔE соответствовало наиболее близкому оттенку.
Рисунок 2 – Изображение Scene View зубов человека, полученное камерой Living Optics. Для прямоугольной области, выделенной зелёным цветом, автоматически рассчитано наилучшее соответствие шкале VITA Classical – оттенок A2
Моделирование влияния освещения
После определения спектральных характеристик отражения зуба можно моделировать его видимый цвет при любом источнике освещения, если известна спектральная плотность мощности этого источника.
Рисунок 3 – Координаты CIE LAB одного и того же зуба при различных стандартных источниках освещения CIE, рассчитанные по гиперспектральным данным Living Optics. Положение точек показывает, как освещение влияет на воспринимаемый цвет зуба
Такой подход позволяет заранее оценивать соответствие цвета зуба и реставрации при разных условиях освещения, уменьшать риск метамерического несовпадения и повышать предсказуемость эстетического результата.
Источник изображений и материалов: Living Optics, “Hyperspectral Imaging for Dental Shade Matching”. Материал опубликован Living Optics; перевод подготовлен для русскоязычной публикации.
