阵列光纤牙齿颜色测量系统研究

    1　引　言

    口腔烤瓷修复的主要任务是制作出符合患者要求、与患者肤色协调、与口腔内余留牙颜色一致、色泽自然逼真的烤瓷修复体。为达到这一目的,必须精确测量天然牙的颜色特征,用适当的表色体系表达、传递和处理测量结果。常用的颜色测量方法有视觉分析和仪器测试2种。视觉分析法是借助于颜色标准,采用目测的方法确定天然牙的颜色。这一过程受很多不易控制因素的影响,测量的结果不能满足临床研究的需要。仪器测试分为三刺激值测试(Tristimulus Colorimeter)和光谱分析(Spectrophotometer)2种。前者是模仿人眼的光谱灵敏特性,利用具有特定光谱响应的光电积分探测器直接测量物体颜色的三刺激值和色度坐标。这种方法快速简便,但测试精度低,而且存在同色异谱现象,应用受到限制;后者是通过测量物体的光谱漫反射率,再按国际照明委员会(CIE)所规定的条件进行计算,得到有关颜色的各种数据。这种方法测试精度高,降低了同色异谱现象的发生,测量结果可用CIE的1976L*a*b*标准色度系统表示,利于计算机处理和统计分析,因此它是当前口腔色度学研究的重点。

    近几年来,随着光纤传感技术、计算机技术的发展,计算机测色配色技术成为新的研究热点。依据色度学和光纤传感的基本原理,采用光纤多通道快速分光颜色测量技术和计算机系统来测定牙齿的颜色,解决了目前临床牙齿测配色不准确的问题,具有极大的应用价值。

    2　阵列光纤传感牙齿颜色测量的原理

    根据色度学原理,采用能充分反映颜色全部信息的分光光度测试法,用CCD、阵列光纤和微型光栅单色仪,研制了适合微区和临床原位检测使用的阵列光纤传感牙齿颜色测量系统。根据CIE标准推荐的XYZ表色系统、标准照明光源和探测条件就能确定反映颜色信息的三刺激值X、Y、Z和色差,由此得到色品坐标,经过色度空间变换得到牙齿不同区域色度空间的各参数,实现牙齿不同区域颜色的高分辨率测量。

    2.1　CIE1931XYZ表色系统

    在XYZ表色系统中,任何一种颜色光C可以表示为

C = X+ Y+Z

    而颜色的三刺激值有下列正比关系:

    相应该颜色的色度坐标为

    式中,E(λ)为照明光源的相对光谱分布,R(λ)为待测试样的光谱反射率,-x,-y,-z为CIE标准观察者三刺激值。由三刺激值x、y、z可进行各种色度系统的变换,从而得到相应各种色度系统的色度参数。

    2.2　CIE1976L*a*b*色差公式

    1976年CIE正式采用并推荐了均匀颜色空间—CIE1976L*a*b*空间[1~4]及其有关的色差公式,。CIE1976L*a*b*空间采用亚当斯-尼克森公式。L*被命名为米制明度,a*、b*为米制色度。设X、Y、Z和X0、Y0、Z0为待测样品和完全漫反射体的三刺激值,则有