不同时间VITA 3D—Master比色板2M2比色片数码颜色差异性的研究

李幸红 包向军 贾爽 王德芳 叶荣荣 周立英

[摘要]目的：比较不同时间拍摄的VITA 3D-Master比色板2M2比色片数码颜色在L*a*b*颜色空间的颜色差异。方法：用Nikon D700单镜头反光数码相机在D50标准光源下，在不同时间对VITA 3D-Master比色板2M2比色片进行拍摄，在Photoshop软件中用直方图读取比色片唇面的R、G和B平均值，根据该值建立新的均匀颜色图像文件作为该比色片的平均颜色，在Eye-One Share软件中建立相同颜色的文件，读取L*a*b*數值，进行比较和分析。结果：视觉上难以察觉不同时间拍摄的VITA 3D-Master比色板2M2色片的颜色差异，可以察觉其对应均匀颜色之间存在颜色差异，2M2比色片在L*a*b*颜色空间的颜色差异为0.5～3.8。结论：对VITA 3D-Master比色板2M2比色片的数码颜色在L*a*b*颜色空间差异的分析，有助于提高修复体颜色选择、交流和复制的准确性。

[关键词]L*a*b*颜色空间；比色片；颜色差异；均匀颜色；数码颜色

[中图分类号]R783.5 [文献标志码]A [文章编号]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，Fudan University，Shanghai 200001，China；3.Oral Biomedical Engineering Laboratory，Fudan 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

修复体再现天然牙齿的颜色，始终是口腔修复领域的一个难题，在牙齿颜色的选择和复制过程中，通常用比色板对牙齿的颜色进行评估和比较，VITA 3D-Master比色板是目前临床已使用多年且常用的比色板之一，制造商认为其比色板的颜色分布均匀，完全覆盖所有天然牙齿的颜色区域。Schmeling[1]认为，VITA 3D-Master比色板经过121℃和15psi的120次循环，其颜色差异在临床上是可以接受的。在临床工作中，为了比色的准确性，挑选比色板中与天然牙颜色接近的比色片，与天然牙同时拍摄，将含有比色片和天然牙颜色信息的数码照片传达给牙科实验室，依然存在前后照片中比色片颜色不一致的现象，颜色信息不能准确记录和传递，影响修复体与天然牙颜色的匹配效果。针对这一问题，本研究通过数码摄影方法，对VITA 3D-Master比色板中的2M2比色片在不同的时间进行拍摄，比较比色片的整体颜色在L*a*b*颜色空间的颜色差异，以期提高临床修复体颜色匹配的准确性。

1 材料和方法

1.1 测试对象及材料：VITA 3D-Master比色板1套。Lenovo T61 笔记本电脑（lenovo Group，中国），Nikon D700单镜头反光数码相机 （Nikon Corporation，Japan），AF Micro-Nikkor 60mm镜头（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 测试方法：Nikon D700数码相机，设置为：感光度4000，自动白平衡，影像品质，fine，jpeg压缩，半幅模式，光圈优先和连拍模式。1名口腔修复科医师在有二个MASTER TL-D 90 Luxe 18W/950光源的自制灯箱（光源最少预热10min达到稳定状态，防眩光板位于光源前面）照明下，分别于0、5、10、20、30、60、120min拍摄VITA 3D-Master比色板第二组的照片（见图1）。

1.2 测试部位：2M2比色片牙冠的唇面区域。

1.3 在Photoshop软件建立均匀颜色文件：在Photoshop软件中依次打开比色片的照片，运行磁性套索工具，设置如下：羽化：0px；消除锯齿；宽度：10px；边对比度：10%；频率：57，圈选出2M2比色片的完整外形（见图2）；在直方图中分别读取2M2比色片唇面区域的R、G和B平均值，并据此建立新的均匀颜色文件（见图3）。

1.4 在Eye-One Photo SG软件建立均匀颜色文件：打开Eye-One Photo SG软件中的Eye-One Share →Transform →Convert spot，输入不同的R、G和B数值，使其生成的颜色与Photoshop软件中均匀颜色的完全一致，将该颜色拖拽到Convert spot的work区；同法将其余均匀颜色拖拽到Convert spot的work区。

1.5 均匀颜色的比较：打开Eye-One Photo SG软件中的Eye-One Share→Evaluate→Accuracy，将需要比较的均匀颜色依次拖拽到Reference Color和Measured Color，读取二个颜色之间的色差△E值，其中，△E= （L1-L2）2+（a1-a2）2+（b1-b2）2 。

2 结果

数码摄影方法得到2M2比色片的完整图像（见图1），图像中可见比色片有半透明感和眩光，与肉眼看到比色片的颜色与外形接近；7个比色片通过Photoshop软件分别圈选出来，肉眼难以辨别出7个比色片之间在灰色背景中（见图2）的颜色差异；在Photoshop软件中分别读取各比色片的直方图，得到R、G、B平均值（见表1），根据该平均值在Photoshop软件中建立新的均匀颜色文件作为该比色片的平均颜色，分别将各比色片平均颜色的均匀颜色文件置于灰色背景中（见图3）；在Eye-One Photo SG软件中生成与Photoshop软件中均匀颜色完全一致的颜色，同时得到各均匀颜色的L*a*b*数值（见表1）；在Eye-One Photo SG软件中比较各均匀颜色之间的颜色差异ΔE（见表2）。从表2中可以看到，ΔE最大的是5min和60min的颜色对，为3.8，ΔE最小的是30min和120min的颜色对，为0.5。

3 讨论

光线照射到牙齿表面，被牙齿反射、透射和吸收，其中反射光线包括漫反射和镜面反射，观察者的眼睛接受牙齿漫反射光线的颜色刺激，镜面反射对牙齿颜色没有影响，牙齿吸收的光线转化为热能，透射光线因入射光线、仪器测量位置的变化，测量结果也发生变化。人们通常用亮度、色调和饱和度描述物体颜色，颜色评估和测量的对象通常是平坦和不透明的物体，而天然牙和修复体材料的外表面通常是弯曲且非同源性的多层颜色，三个参数描述天然牙和修复体材料的颜色是不够的[2]，因为天然牙和修复体材料还存在微妙的二次光学性质颜色，包括半透明、不透明、表面光泽、晕彩效应和荧光，半透明和不透明性是相对主要的二次光学性质，通过影响牙齿反射光的质和量而影响牙齿颜色[3-4]。

对牙齿进行体内或体外实验的分析和研究，其他研究者难以对同一实验对象进行研究，而VITA 3D-Master比色板的市场占有率较高，颜色稳定性好，大多数修复临床医生和技师对该比色板的颜色认知度高，因此，本实验挑选该比色板中的一个常用比色片2M2作为实验对象。口腔修复的临床工作中，通常用视觉和仪器比色法记录、评估牙齿及修复体的颜色。有学者认为，视觉比色法是不可靠的，因为观察者之间缺乏一致性，颜色及颜色差别也无法准确量化[5-6]。Okubo等质疑临床工作中仪器测量方法的实用性[6]，Hindle等[3，7]认为，虽然可以用仪器法评价牙齿颜色，但临床上最终还是靠人眼做最后的评判；从临床的观点来看，人眼在两个辨别对象之间细微颜色差别的能力是无与伦比的[8-10]。Chu等[11]认为，虽然人眼可以分辨非常小的颜色差异，但是人类缺乏在性质和数量方面交流这些颜色差异的能力。

改善牙齿颜色测量的方法和技术始终都在发展中，有学者认为，数码照片有用于确定牙齿色度的潜力[12-13]。使用数码照片的优点是，拍摄照片后可以第一时间将照片与牙齿对比，挑选颜色相对真实的照片；可以将牙齿或修复体的颜色远距离传输给技师[14]；可以确定牙齿的色度，以及外形、表面纹理、色斑、半透明、不透明、表面光泽及晕彩效应等颜色信息，这些信息在医生和技师之间难以通过语言、文字或画图等方法有效交流和沟通。

Judeh和Al-Wahadni认为，使用比色板的视觉结果不能转化为CIE L*a*b*颜色格式[5]。通过数码摄影方法可以得到有半透明感和眩光的2M2比色片完整图像，与肉眼看到比色片的颜色与外形接近；通过Photoshop软件分别将比色片圈选出来，肉眼难以辨别出灰色背景中7个比色片之间存在颜色差异；在Photoshop软件中可以直接读取每个像素的R、G、B或者L*、a*、b*值，这些颜色数值与CIE颜色空间数值是不同的，不能直接用于CIE的颜色空间的分析和研究；在Photoshop软件的直方图中，可以读取各比色片的R、G、B平均值，根据该平均值在Photoshop软件中建立新的均匀颜色文件作为该比色片的平均颜色；在Eye-One Photo SG软件中生成与Photoshop软件中均匀颜色完全一致的颜色，得到各均匀颜色的CIEL*a*b*颜色空间的数值；在Eye-One Photo SG软件中比较二个均匀颜色之间的颜色差异ΔE。根据Johnston和Kao的研究，在口腔环境中，用色度计测量牙齿之间可接受的平均颜色差异ΔE为3.7，不可接受的颜色差异ΔE大于3.7[2]，50%观察者可以察觉的颜色差异ΔE为1[15]。

在本实验中，人的肉眼可以察觉第二个与其它均匀颜色之间存在差异，但对于有多种颜色比色片之间的照片，即使其对应平均颜色对之间的ΔE达到3.8，也难以察觉任何二个比色片之间存在的颜色差异。通过数码摄影方法将数码照片的颜色转换为CIE L*a*b*颜色空间的数值，用于比色片完整表面的颜色分析和研究，在笔者查找的文献范围内，未见相关报道。这提示通过比色片数码照片计算的颜色差异与色度计的不同。

在口腔颜色测量的研究中，经常存在误差，其原因有：①颜色测量仪器，多是用于印刷、纺织、涂料及汽车等行业，很少是用于口腔临床的专业仪器，如果是接觸式颜色测量仪器，在测量颜色时，存在边缘损失误差；②测量对象（牙齿或者比色片），其光学性能和二次光学性质及测量区域的位置；③测量条件，观察背景、湿度和周围光线、观察几何（照明和观察的距离、角度）等；④测量者的感知和能力，如个人感觉、经验、疲劳及教育等。本研究中，由同一人使用非接触式的照相机记录比色片颜色及评估、测量颜色，避免了边缘损失误差，但照明角度、距离和拍摄角度、距离及软件中比色片的截取都可能影响颜色差异的测量，其中，照明和比色片图像截取时存在的变化，可能是误差的主要因素。

4 结论

数码照片的颜色更接近人的视觉感觉，比色片数码照片之间的平均颜色差异ΔE达到3.8，也难以察觉到比色片数码照片之间的颜色差异，这与色度计的不同；数码照片的颜色有很好的稳定性，也可以转换为用于颜色分析和研究的CIE L*a*b*颜色空间的数值；数码照片可以用于口腔临床比色并提供理想的效果。

[参考文献]

[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.

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[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.

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[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]包向军，李幸红，高卫民，等.口腔修复临床比色技术的研究进展[J].中国美容医学，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

编辑/李阳利