JP2002529122A

JP2002529122A - 歯のシェードを解析するシステムならびに方法

Info

Publication number: JP2002529122A
Application number: JP2000580153A
Authority: JP
Inventors: リーマン、メアリアン; ヤングス，ペリー; エイボック，カーティス
Original assignee: シェードアナライジングテクノロジーズインコーポレイテッド
Priority date: 1998-11-03
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2002-09-10
Also published as: ATE439646T1; EP2133820A3; WO2000026847A9; EP2133820A2; AU6281999A; CA2316212C; EP1042729A1; CA2316212A1; US6210159B1; WO2000026847A1; EP1042729A4; EP1042729B1; DE69941249D1

Abstract

(57)【要約】デジタルカメラ（１２）を歯のシェードの分析装置、例えばデジタルビデオプロセッサ（１４）、ならびにカラーディスプレイモニタに接続し、患者の歯の色を電子的に判定する。まず、カメラは基準シェードガイド（３４）に対応する歯のシェードのデジタル画像を捕捉し（２６）、基準シェードを患者の歯の画像と電子的に比較する。好適な実施例において、比較はそれぞれが高解像カメラのピクセル群に相応する一群の擬似ピクセルに関して実施される。一度整合が確認されると、そのことがシステム（５２）の使用者に伝達される。一実施例において、カメラは外的な要因によるデジタル画像の色の変動を削減するスリーブおよび照明補助システムを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

この発明は、デジタル信号処理を使用する歯のシェードの判定方法ならびに装
置に関する。より具体的には、この発明は、特定の診療または美容処置において
使用される、１本または複数の歯の画像を分析しこれを既知の歯のシェードと比
較するコンピュータに基づいたシステムおよび方法に関する。

【０００２】

【発明の背景】

歯科学において近年切削および充填の考えから予防および美容の考えへの移行
が生じている。歯の美観の観点から、多くの人達がスマイルを改善しまたは特定
の歯の欠陥を治療する処置を受けている。この種の診療または美容処置は、一般
的に歯の形状、歯並び、および最近においてはその色を含んでいる。

【０００３】患者の歯の色を修正する際に必要なステップは、実存する歯の“シェード”を
判定することである。この種の判定は、例えば、より白く輝いたスマイルを求め
、前後で比較をするために頻繁に彼の実存する歯の色の記録を要望する患者に対
して有用なものである。シェードの判定は修復作業が行われる場合にも重要であ
り、それはその処置の１つの目的が自然な外観を得ることであるからである。こ
のため、修復されたものを正確に整合させるために、実存する歯のシェードを知
ることが必要である。

【０００４】現在、歯の色の修正に関して、殆どの歯科医師は修復材の製造者によって提供
される標準のシェードガイドを使用している。既知のシェードガイドの一つは、
１６個の異なったシェードを有するＶＩＴＡ^ＴＭシェードガイドである。その他
の実用において使用されるシェードガイドには、ＢＩＯＦＯＲＭ^ＴＭおよびＳＲ
−ＶＩＶＡＤＥＮＴ^ＴＭが含まれる。

【０００５】殆どの部分において、現存するシェードガイドが基本的な方式において使用さ
れる。ガイド自体は、例えば前歯等の歯の形状を有する取り外し可能な複数のカ
ラータブを備えるプラスチック板である。特に、患者の歯のシェードにアクセス
するために、歯科医師は１つまたは複数の色付タブを取り出し、患者の歯の傍に
保持して最も近い整合を“見積もる”。この方法は、歯科医師の主観的な評価を
必要とするため、彼がこの作業に関して充分な経験を持っていないと失敗する危
険がある。

【０００６】現在普及している方法の別の問題点は、一度歯のシェードが決定されると、そ
の情報を歯冠、ブリッジまたは義歯等を製作する技工室に伝送する必要がある点
にある。当業者において知られているように、歯を接着または充填する際に、例
えば、修復に必要とされる合成材料はシェードガイドの範囲内、例えばＶＩＴＡ ^ＴＭに関して１６個のシェードの範囲内から特定される。歯のシェードの判定、
または判定されたシェードの技工室への伝送におけるエラーにより患者に対する
整合が不充分なものとなる。例えば、歯科医師の中にはあまり一般的でないシェ
ードガイドを使用する人達がおり、これを見積もってシェード情報をＶＩＴＡ^Ｔ ^Ｍ標準シェードに変換するために技工室の技術者に伝送する（ポーセレンはしば
しばＶＩＴＡ^ＴＭシェードガイドから作成されるため）。

【０００７】特定の歯のシェードに対してポーセレンを選択するプロセスは、正しい色の整
合を設定および製作することの難しさを示している。例えば、ＶＩＴＡ^ＴＭシェ
ードＡ３の歯冠が必要とされる場合、治療する歯のモデル上にペイントブラシを
使用して手作業でポーセレンを形成する。モデル上にポーセレンの層を形成し、
半透明性と自然の外観を達成する。各層はそれぞれ特定の色ならびに明度を有す
る。シェードＡ３を形成するために、技工士はＶＩＤＥＮＴ^ＴＭの製造者によっ
て提供された“レシピ”に従い、使用されるポーセレンの各層に対して異なった
シェードを必要とする。歯科医師がＶＩＴＡ^ＴＭ標準シェードでないシェードを
要望する場合、技工士は特に異なったポーセレンシェードの組合わせによってそ
のシェードを製作することを試み、シェードの彩度、色調および色値を増加また
は低減させる。

【０００８】歯科医師の一部はシェード情報を取得して判定することに熟練していないため
、色整合プロセスがさらに複雑になる。従って、これらの歯科医師は、時々患者
を直接技工室に送り、そこで技工士がシェード情報を判断する。他方、歯科医師
は時々技工士を診療室に招致する。いずれにしても、さらにもう一段の、患者の
歯のシェードの適正な整合および判定に関する主観的な不確実性が生じることが
あり得る。従って、この分野における改善が求められていた。

【０００９】従来から歯のシェードを測定するために数々の試みがなされてきた。この従来
の技術は、これらに限定するものではないが、以下の特許公報および文献を含ん
でおり、これらのそれぞれは背景情報として参照に組み入れてある：それらは、
エトウカゼオ氏による日本特許第４−３３８４６５号公報；キサカ氏による日本
特許第４３０１５３０号公報；米国特許第３９８６７７７号公報；米国特許第４
２４７２０２号公報；米国特許第４４１４６３５号公報；米国特許第４５１８２
５８号公報；米国特許第４５４７０７４号公報；米国特許第４６２３９７３号公
報；米国特許第４６５４７９４号公報；米国特許第４６９２４８１号公報；米国
特許第４８３６６７４号公報；米国特許第４８８１８１１号公報；米国特許第５
０１２４３１号公報；米国特許第５１２４７９７号公報；米国特許第５２３１４
７２号公報；米国特許第５２４０４１４号公報；米国特許第５３１３２６７号公
報；米国特許第５３４３２６７号公報；米国特許第５３７３３６４号公報；米国
特許第５３８３０２０号公報；米国特許第５６９０４８６号公報；米国特許第５
７５９０３０号公報；国際特許第ＷＯ８６／０３２９２号公報；国際特許第ＷＯ
９１／０２９５５号公報である。

【００１０】一般的に、前記の代表的な従来技術において記載されている歯のシェードの測
定方法は、反射および／または歯の透明性のために生じる一次的な色の汚濁を含
む種々の理由のため問題を有する。非整合性ならびに時には不適正および信頼性
の低い歯のシェードの判定に加えて、従来の方法および装置にはその他の制約が
ある。このような方法は、歯の空間的な大きさ全体を特徴付けることが不可能で
あり、１本の歯のシェードを隣接する歯のシェードに整合させる点にあまり留意
していない。

【００１１】ＰＣＴ出願第ＷＯ９７／０１３０８号公報および米国特許第５７６６００６号
公報（“’００６特許”）には従来の技術に関する多数の問題点が示されている
。特に、電子シェード分析システムに接続されたカメラが示されている。カメラ
は歯のデジタルカラー画像を捕捉し、この画像を記録されている複数の歯のシェ
ードと比較する。一度整合が判定されると、整合する歯のシェードがシステムの
使用者に伝達され、従って所要の歯を形成することができる。特許公報に記され
た方法は、部分的な歯のシェードの特定を含んでいる。’００６特許に記載され
た方法は、少なくともいくらかのレベルで主観性を排除する点において従来の技
術を実質的に改善するものと理解される。

【００１２】長年にわたってなされた大きな進歩にもかかわらず、いくつかの重要な分野に
おいて改良の必要があることが理解される。例えば、これらの分野は、様々なシ
ステムの欠陥による整合性不良の危険性を低下させるデジタル信号処理方法が含
まれる。さらに、改善を必要とする別の分野は、データ捕捉プロセスである。例
えば、照明条件または使用されるカメラの特性にかかわらずに歯の情報を捕捉す
ることは非常に困難であることが理解される。従って、歯のシェードの最適な分
析および処理の分野において改善が必要とされる。

【００１３】

【発明の概要】

本発明は、歯の画像のデジタル信号処理を使用して患者の歯のシェードを判定
する方法ならびにシステムに関する。好適な実施例において、デジタルカメラを
歯のシェードの分析装置、例えばデジタルビデオプロセッサに接続する。カメラ
は歯のデジタル画像を捕捉し、これは歯の表面に相応する擬似ピクセルを形成す
るために処理され、その後基準シェードガイドに関連して歯のシェードの画像と
比較される。好適な実施例において、比較はそれぞれが高解像カメラのピクセル
群に相応する一群の擬似ピクセルに関して実施される。一度整合が確認されると
、そのことがシステムの使用者に伝達される。好適な実施例において、カメラは
外的な要因によるデジタル画像の色の変動を削減するスリーブおよび照明補助シ
ステムを備えている。

【００１４】より具体的には、本発明は歯のシェードを歯に関連付ける方法であり：ピクセ
ルからなる歯のデジタル画像を提供し；デジタル画像を処理して擬似ピクセルか
ら形成される実画像を形成し、前記擬似ピクセルの少なくとも１つは２つまたは
それ以上のデジタル画像のピクセルを含み；形成された実画像を２つまたはそれ
以上の歯のシェードを示す基準画像に相関させ、どの歯のシェードが歯の視覚的
特徴に最も近いかを判定する。好適な実施例において、本発明の方法は２つまた
はそれ以上の歯のシェードのデジタル画像を捕捉するステップをさらに含み、捕
捉されたデジタル画像を処理して前記２つまたはそれ以上の、カラー画像である
、基準画像を形成する。

【００１５】別の一実施例において、歯のデジタル画像を処理するステップは前記擬似ピク
セルを形成するためにデジタル画像を断片に分割することを含み、これは歯の形
状に基づいたものであるとともに、隣接する必要はない。好適な実施例において
、デジタル画像を処理するステップは、ピクセルに関してその色値が隣接するピ
クセルの色値と比較して予め設定された範囲外にあるかどうかを判定し、そのよ
うなピクセルを後の処理から除外することを含む。別の実施例において、相関の
ステップは近似性の判定を計算することを含む。

【００１６】別の側面において、本発明は患者の歯の色特性を判定する方法であり：ピクセ
ルからなる歯のデジタル画像を提供し；デジタル画像を断片に分割し、各断片は
デジタル画像の１つまたは複数のピクセルからなる擬似ピクセルを形成し；各擬
似ピクセルの色特性を該当する元の画像の１つまたは複数のピクセルに基づいて
計算し；計算された色特性をコンピュータメモリに記録することからなる。

【００１７】さらに別の特徴によれば、本発明は歯のシェードを歯に関連付けるシステムで
あり：ピクセルからなる人間の歯のデジタル画像を捕捉するためのカメラを備え
；カメラによって捕捉されたデジタル画像を擬似ピクセルから形成される実画像
に変換するためのプロセッサを備え、前記擬似ピクセルの少なくとも１つがデジ
タル画像の２つまたはそれ以上のピクセルを含み；形成された実画像を２つまた
はそれ以上の歯のシェードを示す基準画像に相関させる手段を含み、どの歯のシ
ェードが歯の視覚的特徴に最も近いかを判定する。一実施例において、システム
は、さらに、デジタル画像を捕捉する際の照明手段と、前記照明手段以外の光か
ら歯を遮蔽するためのスリーブを備えている。

【００１８】本発明のこれらおよびその他の特徴は、添付図面を参照しながら以下に記す詳
細な説明によって明らかにされる。

【００１９】

【発明の詳細】

本発明の多数の異なった特徴について開示する。説明を明確にするために、こ
れらの特徴を組織化し、以下にそれぞれ本発明に係る方法ならびに装置に相当す
る区分ごとに記述する。この好適な実施例の区分は限定を意図するものでないこ
とが勿論である。

【００２０】方法図１を参照すると、本発明の適用法に従って、既知の従来の歯のシェードの１
枚または複数枚のデジタル画像を捕捉するために半導体カメラ１２（例えば、Ｐ
Ｃカードに接続されたＣＣＤカメラまたは口内カメラ等）を使用する。このため
に使用される歯のシェードは、例えばＶＩＴＡ^ＴＭシェードガイドに相当するも
のか、または他の歯科用品製造者によるポーセレン材のシェードガイドとするこ
とができる。例えば、本発明に従って撮影された第１群の画像はＶｉｔａのＡ１
の一連のシェード画像に相当し、第２群の画像はＶｉｔａのＡ２の一連のシェー
ド画像に相当し、以下のものも同様となる。本発明に従って、捕捉された既知の
７個の歯のシェードの一連の画像は適宜にラベルを付けてコンピュータのハード
ディスク上に蓄積するか、またはその他の適宜な記憶装置に蓄積して、その後解
析される。図２には、カメラ１２によって捕捉された典型的なデジタル画像３０
が示されている。

【００２１】従来から知られているように、各デジタル画像は複数の記録画素すなわち“ピ
クセル”からなり、これは半導体カメラの画素数に相当するとともに歯の上の各
地点の強度および色彩を示すものである。画像内の近接するピクセル間の距離は
、カメラの空間分析によって決定される。例えば、歯のシェード（または人間の
歯）の画像は、歯を横断する幅を３００ピクセルとし、高さを３５０ピクセルと
して表示することができる。人間の歯において、特定の歯は全ての人において略
同じサイズであり、数ｍｍの差である。例えば、一番真中の門歯はたいてい９な
いし１１ｍｍの幅を有し、それよりいくらか大きい長さを有する。従って、所与
の解像度を有するカメラによって本発明に係る歯の映像を撮影する場合、撮影す
る歯によって大体のピクセル数を知ることができる。従って、上記の例の場合、
歯の幅の１ｍｍは３０ピクセルによって表示される。歯の画像は通常四角形では
なく、画像の角部のピクセルは歯または歯のシェードではなく背景（すなわち歯
の外側の部分）に相当することは勿論である。さらに詳細については図２を参照
する。

【００２２】前述したように、本発明に係る方法の特定の実施例において、各歯のシェード
または実際の歯ごとに単一のデジタル画像が撮影される。このことは当業者にお
いて評価されるが、以下に詳細に記述するように、異常が生じる危険性を防止す
るためにシェードごとに複数の画像を撮影することが好適である。

【００２３】本発明に係る方法の第２のステップにおいて、各画像または一群の中の各画像
を処理して擬似ピクセルからなる“擬似”基準画像（これ以降は擬似画像と称す
る）に変換する。この文書において使用されるように、擬似ピクセルは画像面上
の特定の領域（例えば長方形または正方形）をカバーするピクセル群に相当する
。図３には図２の歯の画像４０を形成するピクセル４２（ピクセル４２の代表的
なもののみが示されている）の拡大画像が示されている。図４に示されているよ
うに、本発明に従ってピクセルが擬似ピクセル４４に変換される。図４に示され
た実施例において、各擬似ピクセル４４は、この擬似ピクセルに相応する領域内
の実際のピクセルから形成されている。例えば、図に示された擬似ピクセル４４
ｂは実際のピクセル４２からどのように擬似ピクセルを形成するかを示している
。さらに、図４には、画像が実際の歯４０（つまり実画像となる）または基準シ
ェード４０（つまり基準画像となる）のいずれかから形成されることが示されて
いる。

【００２４】図９には、好適な実施例において擬似ピクセルが異なったパターンにおいて、
自動的に、どの歯が撮影されているかに基づいてどのように配置されているかが
示されている。例えば、門歯２００は、左側に例示されているように、擬似ピク
セル２０２の配列であり、一方臼歯２０４は右側に図示されているように擬似ピ
クセル２０６の配列である。再度図１を参照すると、これらの配列は本発明に従
ってコンピュータ１４ならびにソフトウェア５０によって自動的に構成され、適
正なパターンで擬似ピクセルを提供する。これらの配列は全ての処理において適
正な擬似ピクセル配置を保持するよう作用する。図９に示されているように、擬
似ピクセルは連続的である必要はなく、また擬似ピクセル２０６で示すように、
整列している必要もない。

【００２５】好適な実施例において、擬似ピクセルに関する強度および色彩はコンピュータ
で計算するか、またはこの擬似ピクセルを構成する実際のピクセルの平均値（ま
たはその他の統計的測定）から形成される。例えば、第１のステップにおいて３
００Ｗ×３５０Ｈすなわち合計３００×３５０画素の解像度の長方形の歯に対し
て実際の画像を撮影した場合、この実施例によれば６Ｗ×７Ｈの擬似ピクセルを
構成することができ、各擬似ピクセルは統計的に測定された５０×５０ピクセル
（すなわち歯全体を示す４２の擬似ピクセルとなる）から形成される。

【００２６】前述したように、好適な実施例によれば、擬似ピクセルは、その擬似ピクセル
が存在する部分の実際のピクセルか派生するデータに基づいて形成される。例え
ば、一実施例において、各擬似ピクセル内の２５００ピクセルにつき赤、緑、青
（ＲＧＢ）成分を平均化して、この擬似ピクセルの基準ＲＧＢを決定する。当業
者においては、例えば擬似ピクセル内のピクセルの“色調”測定等の、他の統計
的計測または指標を使用し得ることが理解されよう。例えば、ＲＧＢピクセル数
値は、ゴンザレス＆ウッド法等の既知のアルゴリズムを使用して、以下に記すよ
うに色調、飽和度、および強度（“ＨＳＩ”）色空間に変換される：Ｒ＝ピクセルの赤数値Ｇ＝ピクセルの緑数値Ｂ＝ピクセルの青数値強度＝１／３＊（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）飽和＝１−（３／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ））＊Ｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）色調＝Ｃｏｓ^−１（（０．５＊（（Ｒ−Ｇ）＋（Ｒ−Ｂ）））／（（Ｒ−Ｂ
）＊（Ｇ−Ｂ））^０．５）Ｓ＝０である場合、色調は不要（Ｂ／強度）＞（Ｇ／強度）である場合、色調＝３６０−色調色調は度数で示される角度であるため、数値は色調＝色調／３６０によって
０．１に標準化される既に知られているように、ＲＧＢ色空間は単純な立方体として示すことができ
、Ｒ，Ｇ，Ｂは３つの角に沿って発散される。原点となる角部（０，０，０）は
黒となり、反対側の角部（１，１，１）は白となる。この角から角への線に沿っ
た全ての点はグレーのシェードとなる。ＨＳＩ色空間は原点の角部から延在する
同じ立方体であり、垂直に延在する黒白線を備えている。黒白線は強度の軸であ
り、色調は強度軸からの角度で示され、飽和度は強度軸から色点までの距離（す
なわち半径）で示される。新しいＶＩＴＡＰＡＮ３Ｄマスタシェードシステムは
、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色球を使用して数値、クロマおよび色調に基づいて歯のシェード
を決定する。必要であれば、ＲＧＢ数値をこの色システムに変換することが可能
である。

【００２７】好適な実施例によれば、次に一連の画像に相当する擬似画像が処理され“基準
画像”に変換される。例えば、基準画像は、ＶＩＴＡ^ＴＭＡ２シェードガイドの
画像の一連の擬似画像の平均（または他の統計的測定）として形成される。この
例の測定値は、一連のＡ２擬似画像の各擬似ピクセルに対応するＲ，Ｇ，Ｂ成分
を平均化することによって達成され、基準画像の擬似ピクセルのＲＧＢ数値を決
定する。ＨＳＩ色空間で動作する別の実施例においては、対応する平均値が一連
の基準画像の各擬似ピクセルについて決定され；例えば、平均色調（または他の
統計的色調測定値）は基準画像内の各擬似ピクセルに相関するものとすることが
できる。当業者においては、ＲＧＢおよび／または色調の測定に代えて、または
これに加えてその他の色特性を使用し得ることが理解されよう。擬似画像を基準
画像とするよりはシェードごとに唯一の擬似画像を形成する方が好適であり、こ
れは他の統計的な組み合わせが不可能であるためである。

【００２８】擬似ピクセルの形成は本発明を実施するための要件ではないことが理解されよ
う。しかしながら、好適な実施例において、システムの処理負担を軽減し、必要
な記憶容量を低減し、さらに異なった画像からの対応するピクセルを整合させる
機能を簡略化するために、擬似ピクセルが使用されている。基準画像を形成する
際に使用される統計的平均値の結合性および正確性を保持するためには適正な平
均値が重要となる。この点に関して、画像捕獲シーケンス内で使用される極めて
良質な制御手段を備えない限り、同一のシェードガイドのシェードから撮影され
た複数の画像内の全てのピクセルを正確に整合させることが困難であることが理
解される。好適な実施例において、擬似ピクセルを使用することによって画像ご
との総ピクセル数を削減し、従って異なった画像を精密に整合させる機能を単純
化することができる。

【００２９】擬似ピクセルは、本発明の処理方法のさらに後のステップにおいてより重要と
なる。すなわち、共に捕捉された歯のシェード（または歯）の画像の拡大率を決
定するレンズおよびカメラを完全に自由に設定することができ、基準画像を実際
の患者の歯の画像に“適合させる”ことを試みる際に、この実際の画像（以降ス
ナップショットと称する）はまったく異なった形とサイズを有することができる
（実際のサイズ、またはレンズあるいはカメラＣＣＤ要素サイズの拡大率差によ
って生じる見かけのサイズのいずれか）。従って、スナップショットと基準画像
との間の“１対１”の比較は困難である。この点に関して擬似ピクセルが補助作
用をなし、これはスナップショットが略基準画像のサイズに拡大縮小されるかま
たはその逆がなされるからであり；またスナップショットを処理して擬似ピクセ
ルに変換することもできる。拡大縮小されまた擬似ピクセル化されたスナップシ
ョット画像は以下“実画像”と呼称する。好適な実施例において使用される擬似
ピクセルは、基準画像と実画像を比較するための効果的な機能を提供する。

【００３０】好適な実施例において、基準画像の形成は“不良ピクセル”ルーチンを含むこ
とが好適であり、ここで擬似画像内の各擬似ピクセルは不良ピクセルについて分
析される。“不良ピクセル”とは不良なＣＣＤ要素、または例えば反射等の不要
な外的作用を含む領域あるいは“背景”画像（例えば歯または歯のシェードに相
当しないピクセル画像）を含む領域に対応する各リアルピクセルである。不良ピ
クセルを含む擬似画像内の各擬似ピクセルは基準画像の形成に使用しないことが
好適である。すなわち、例えば基準画像は３つの擬似画像の平均として形成され
、さらに１つの擬似画像内の１つの擬似ピクセルは１つの不良ピクセルを含み、
一実施例において生じる基準画像の擬似ピクセルは、廃棄されるか、または相関
する他の２つの擬似画像の擬似ピクセルの平均としてのみ計算される。

【００３１】不良ピクセルルーチンは歯または歯のシェードの画像の縁部において特に重要
であることが理解されよう。例えば、図３の歯の４０の形状または図１４に示さ
れた不規則な形状について考慮する。これらの形状は長方形でないことが明白で
あり、従って好適な実施例に従って擬似ピクセルの形成は画像の縁部の不良ピク
セルを有する所定の擬似ピクセル内で生じる。図４にはピクセル４２ａを含んだ
不良擬似ピクセル４４ａが示されており、これは歯の画像４０の一部ではない。
好適な実施例おいて不良ピクセルルーチンはそれらのピクセルを検出して以後の
処理から除外するために使用される。例えば、擬似ピクセル内の５％以上のピク
セルが“不良”（すなわち反射またはその他の不要なデータを含む）である場合
、その擬似ピクセルは除外される。図示されていないが、例えば照明からの反射
によって画像４０内の他の擬似画像に不要な反射が誘発された場合、それらの他
の擬似ピクセルも除外することができる。好適な実施例において、これらの擬似
ピクセルは基準画像の内容から削除される。

【００３２】一実施例において、不良ピクセルルーチンは実画像を捕捉および形成している
際にのみ実行される。この処理において、照明およびその他の変数が処理から削
除すべき不要な外的作用をもたらすことがある。加えて、カメラをフィールド内
で使用する際、１つのピクセルが時間の経過によって不良化することがあり；ま
た後に不良なカメラから形成された実画像は、不良ピクセルを含む擬似ピクセル
がカウントまたは使用されないよう調整する必要がある。

【００３３】別の特徴によれば、色彩を検査する歯の領域は予め定義され、本発明に従って
解析プログラムが動作して画像をバッチ処理することを可能にする。例えば、セ
レクションエディタプログラムモジュールの領域にサンプル画像をロードするこ
とができ、ここでユーザが選択した（または予め定義した）歯の画像の領域にお
いて調整を行うことができる。次に、これらの定義された領域は順次各画像に適
用され、各領域内のピクセル色が分析される。動作時において、一実施例におけ
る画像の捕捉に続いて本発明に係る方法は、例えば画像内において歯の縁部を決
定する一般的な法則を適用することによって解析するサンプル領域を自動的に選
択するよう動作し、分析のために予め定義された区分を付加する。好適には、ユ
ーザは、例えばコンピュータのマウス等の既知の手段を使用して、画像内におい
て所望の領域を手動で設定することが可能である。

【００３４】一実施例において、分析のために適正な領域（すなわち縁部、光の反射等を除
外する）を検出した後、選択された領域は、図９に示されるように、例えば方眼
を使用して分割される。既知のように、各シェードは最上部から底部へ変化する
色成分を有している。従って、この実施例によれば、方眼の個々の目に対して、
各シェードガイドに対して記憶された色基準モデルの対応する領域と比較しなが
らそれぞれ色判定および整合を実施すれば、所望の表面全体のより正確な分析が
達成される。

【００３５】この処理に続いて、好適な実施例においては、分析領域の前に既知の種々のフ
ィルタリング処理を画像に対して適用する。例えば、ランプの反射または黒点等
の異常事象を除去するためにフィルタリングを適用する。加えて、所望の領域に
ついてＲ，ＧおよびＢ成分の最大、最小および平均値が決定され、例えば平均か
らの偏差を最大および最小値の間の差の半分に制限する。標準画像を得るための
既知の方式において知られているように、他のまたは追加的なフィルタリング操
作を適用することができるが、この単純なフィルタリング操作は実際の検査によ
る統計として得られたものである。

【００３６】本発明に係る方法の次のステップにおいて、患者の歯のスナップショットをカ
メラによって撮影する。次にスナップショットのデジタル画像を必要に応じて基
準画像のサイズに拡大縮小する。擬似ピクセルを使用する好適な実施例において
、スナップショットピクセルは、次に擬似ピクセルを含む実画像内に生じる擬似
ピクセルに変換され、これは実質的に基準画像ピクセルに相当する。不良ピクセ
ルルーチンは実画像を処理して不良ピクセルを含んだ実画像擬似ピクセルを消去
する。前述したように、スナップショット内における歯の画像の縁部において不
良ピクセルルーチンは特に重要であり、ここでいくつかのピクセルは確実に背景
を含んでいるが（カメラおよびレンズが歯のみを捕捉するように配置されていな
い限りは）；このことは、実画像と基準画像との間の有効な整合は歯のより大き
な領域が比較アルゴリズムに使用される場合にのみ形成されるため、有効なもの
ではなく、これについては以下により詳細に説明する。

【００３７】次のステップにおいて、実画像は、以下に詳細に説明するように、相関アルゴ
リズムを介してデータベース内（例えばＡ１−Ａ４，Ｂ１−Ｂ４，Ｃ１−Ｃ４お
よびＤ２−Ｄ４Ｖｉｔａシェードに相当する合計１６個の基準画像が存在する）
の各基準画像と比較される（すなわち相関させられる）。このステップにおいて
、実画像の各擬似ピクセルは基準画像の各擬似ピクセルと比較され；実画像が基
準画像にいかに良く整合しているかを示す混合整合数（“ＣＭＮ”）が生成され
る。混合整合数は次々に比較され、基準画像のうちの１つが実画像に“最も良く
整合”するものとして選択される。

【００３８】不良ピクセルルーチン、ならびにそれに続く実画像と基準画像との間の相関に
おいて潜在的な問題が存在する。前述したように、一実施例において、擬似ピク
セル内に不良ピクセルが存在すると、同じ空間位置にある他の全ての擬似ピクセ
ルが廃棄される。このことは、有効な比較がなされない状況において全ての（ま
たは略全ての）擬似ピクセルが廃棄される際に問題となり得る。従って、好適な
実施例において画像は数学的な測定値、すなわち平均に基づいて相関させられ、
これは１つの画像（実画像または基準画像）内に何個の擬似ピクセルが残留する
かに機能上依存する。すなわち、実画像と基準画像との間の所与の相関性におい
て、この比較のための擬似ピクセル数は他の相関性への比較用の比率として使用
される。本発明のこの特徴については以下により詳細に記述する。

【００３９】別の実施例において、前述した平均化技術は、例えば２０ないし２５％の擬似
ピクセルが全ての比較について不適格となった場合にのみ使用される。従って、
充分な数の擬似ピクセルが比較用に残留している限り、平均に頼ることなくこれ
らのピクセルの直接的な比較をすることができる。一実施例において、充分な数
、すなわち擬似ピクセルの総数のうちの約７５ないし８０％を比較することがで
きる。別の実施例においては他の比率を使用することも可能である。

【００４０】不良ピクセルルーチンは当業者において一般的に知られており、詳細な説明は
省略する。本発明においてあるピクセルの光の強度および色彩数値が“良”とし
て知られている近隣のピクセルのものから予め定義されたパーセンテージ分逸脱
している場合にそのピクセルは“不良“と判断されることを理解すれば充分であ
る。例えば、あるピクセルが近接する８ピクセルの光の強度から３０％以上逸脱
している場合、この偏差は異常であるという公算が成立し、すなわちカメラ画素
が不良であるかまたは画像の境界によるものとして除外される。

【００４１】好適な実施例において、擬似ピクセルは、この擬似ピクセルを構成する全ての
ピクセルのうち特定のパーセンテージ、すなわち約５％未満の不良ピクセルしか
含んでいない場合にのみ有効とされる。好適には、不良ピクセルは擬似ピクセル
の統計的分析（例えばＲＧＢ）には使用しない。従って、この実施例においてあ
る擬似ピクセルについて５％より多い不良ピクセルが存在する場合、この擬似ピ
クセルは以降の処理では使用されない。

【００４２】相関アルゴリズム好適な実施例において、本発明に係る相関アルゴリズムは以下のように動作す
る。各基準画像は実際にベクトル行列であり、各ベクトルは擬似ピクセルに相当
する。例えば、Ａ１Ｖｉｔａシェードに相当する基準画像はベクトルＺ_Ａ１とし
て割り当てられる。１６個のＶｉｔａシェードガイドに対して、残りの１５個の
シェードのそれぞれも例えばＺ_Ａ２，Ｚ_Ａ３等の基準画像を有する。

【００４３】従って、各基準画像ベクトル“Ｚ”（シェードガイドまたはポーセレン“Ｘ”
に相当する）は次の行列に近似するデータを有する：

【００４４】

【数２】ここで擬似ピクセル“ＰＰ”のそれぞれがその擬似ピクセルのＲ，ＧおよびＢに
それぞれ対応する３つの数値を有する（実質的にＲＧＢ数値は、可能であれば、
統計的に計算（例えば平均化）された、基準画像に対応する一連の画像の合成で
ある）。下付文字“ｘ”は近似的シェード、例えば“Ａ１”に相当する。下付記
号ｎ−１は基準画像内における分離した擬似ピクセルを示している。当業者にお
いては、各擬似ピクセルに対する色調データを含む、追加的な別のまたは異なっ
たデータによって各ベクトルを構成することが可能であることが理解されよう。
加えて、相関に際して色調およびＲＧＢ等の他のベクトルを使用して処理するこ
ともできる。

【００４５】典型的な例において、各基準画像はこの基準画像を定義する２０×２０の擬似
ピクセルを有することができる。従って、上記の行列における“ｎ”は４００と
なる。

【００４６】実画像“Ｔ”が形成される場合、本発明に従って再び同様な行列が形成され、
擬似画像の各擬似ピクセル“ＰＩ”はＲＧＢ形式のベクトルとなる（または、前
述のように、例えば色調等の他のまたは追加的な要素を含む）：

【００４７】

【数３】一実施例において、本発明において使用される相関アルゴリズムは近似性、す
なわち以下の関数で示される混合整合数（“ＣＭＮ”）の測定値を計算する：

【００４８】

【数４】または

【００４９】

【数５】本発明によれば、一度各歯のシェードについてＣＭＮ数が計算されると、前述
の例で示したように、もっと低いＣＭＮ_Ｘを導出する検索が実行され、実画像に
対して最も整合する基準画像を検出する。すなわち、歯のシェードまたはポーセ
レン“Ｘ”は、最も低いＣＭＮ値に相関して決定される。前述したように、基準
画像または実画像についていずれかの擬似ピクセルｑ内に特定のパーセンテージ
を超える不良ピクセルが存在する場合、好適な実施例においてこの擬似ピクセル
はＣＭＮの評価には使用されない。例えば、本発明においてｑ番目の擬似ピクセ
ルを使用せずにＣＭＮを決定することが可能であるが；ＣＭＮ_Ｘの計算において
共通する他の全てのｑ番目の擬似ピクセルがこの混合整合数の算定から排除され
、従って全ての歯のシェードについてのＣＭＮが適正に比較される。

【００５０】前述した実施例の相関アルゴリズムは不良ピクセルを排除するために不良ピク
セルルーチンを使用することが好適である。このことは特定の状態において問題
となり得ることを前述した。従って、本発明の好適な実施例において、以下の代
替的なアルゴリズムを使用することができる：

【００５１】

【数６】このＣＭＮを計算する実施例において、Ｐｃｏｕｎｔ_Ｘは実画像とベクトルＺ _Ｘとの間に検出された正常な擬似ピクセルの数に相当する。Ｐｃｏｕｎｔ_Ｘは各
ＣＭＮ相関について異なったものとなることを理解すべきである。例えば、実画
像が全て優良の４００個の擬似ピクセルを有し、Ａ１に対する基準画像が３９９
個の擬似ピクセル（例えば不良ピクセルルーチンにおいて１個の不良ピクセルが
確認された）を有する場合、Ｐｃｏｕｎｔ_Ａ１が３９９となる。しかしながら、
Ｂ４に対する基準画像が２５６個の擬似ピクセルを有する場合、Ｐｃｏｕｎｔ_Ｂ _４は２５６となる。同一の例において実画像が２５６個の擬似ピクセルを有して
、不適格とされた実画像の擬似ピクセルが基準画像内の不適格とされた擬似ピク
セルの座標と重合しそうもない場合、Ｐｃｏｕｎｔ_Ｂ４は依然として２５６とな
るが；Ｐｃｏｕｎｔ_Ａ１も２５６となる（基準画像Ａ１の１つの不良ピクセルが
実画像内の不適格とされた擬似ピクセルの１つに相当すると仮定する）。基準画
像Ａ１内の１つの不良擬似ピクセルが不適格とされた実画像内の擬似ピクセルに
符合しない場合、Ｐｃｏｕｎｔ_Ａ１も２５５となる。

【００５２】当業者においては、最小の混合整合数が依然として同じ関数条件および／また
はデータについて算定されるため、前記の等式の１つにおいて近似性ＣＭＮの測
定値を分離することは平方根演算を行わずに決定できることが理解されよう。

【００５３】前述した実施例において、Ｐｃｏｕｎｔ_Ｘを決定する処理は任意の点で実行で
きる。好適な実施例において、この処理は所定の数の擬似ピクセルが不適格とさ
れた後に開始される。例えば、不良ピクセルルーチンが終了した後３００個の擬
似ピクセルが比較するために残留している場合（例においては基準画像および実
画像のそれぞれに４００個の擬似ピクセルが存在する）、Ｐｃｏｕｎｔ_Ｘの調整
を使用することなく直接的な比較を行うことができ、これは充分な割合の画像（
７５％を“充分”と定義するが他の数字を使用することもできる）を比較するこ
とができるからである。画像内の不良ピクセルの多くが、例えば歯の形状の変化
が多く生じる画像の縁部、および反射の領域（例えばカメラに対して光エネルギ
ーを反射する領域）等において重なり合い易いことを理解すべきであり、前記の
反射の領域は各画像捕捉における照明が一般的に固定されているとするといずれ
も同様なものとなり易い。

【００５４】当業者においては、前述の方法について本発明の概念から逸脱することなく種
々の設計変更をなし得ることが理解されよう。例えば、擬似ピクセル内において
歯の色彩を判定するために他の検出技術を使用することができる。一例として、
各擬似ピクセルの反射トレースを形成するために“レーザダイオード”色度測定
を使用することができる。この測定において、レーザダイオードは波長で“スキ
ャン”され、従ってレーザ光線は、所定の範囲の波長でスキャンされて、各擬似
ピクセルにおいて反射される。分光光度的なトレース情報（例えば波長ごとの反
射率）が他の擬似ピクセルの同様なトレースに照合されて、この情報のベクトル
を生成する。前述したように、リアルベクトルと基準ベクトルとの間の相関性が
最も整合する色彩を決定するために使用される。

【００５５】本発明の別の実施例において、画像を捕捉するために使用されるカメラは典型
的な高解像アレー（例えば６４０×４８０アレーまたはメガピクセルデジタルカ
メラ）に比べて少ない数の焦点面アレーを有する。例えば、本発明の一実施例に
おいて１つのアレーは、２０×２０、６０×４０またはその他の、比較的少ない
数の検出要素を備える。このようなカメラは、各検出要素が歯の画像の比較的広
い領域をカバーするため、上記の擬似ピクセルに対する負担を軽減する。実際に
は、このようなカメラは各デジタルフレーム画像について“擬似ピクセル”を形
成する。この実施例においてはより少ない検出要素が使用されるため、カメラの
総コストが低下することが理解される。当業者においては、画像を撮影する際に
カメラ配列の小さな部分のみを使用する拡大レンズを使用する別の実施例におい
て同様な効果が得られるが；この方式は既に集積したピクセル情報を廃棄するこ
とが理解されよう。

【００５６】当業者においては、本発明の範囲を逸脱することなく、前述したアルゴリズム
に代えて、同様な結果を達成し得る別の近似性測定を使用し得ることが理解され
よう。例えば、２つのデータセットがいかに近似あるいは接近しているかの尺度
を決定するために他の近似性測定技術を使用することができる。例えば、データ
セットをベクトルとして構成し相関係数をデータベクトル間の余弦として算定す
ることができる。相互相関関数または適合するフィルタリングを使用することが
有効である。必要であれば、例えば、１９８８年にプレナムプレス社より発刊さ
れたネトラバリ氏およびハスケル氏著の“デジタル画像・その特徴と概要” を
参照すべきである。この書物の段落１．１；１．２；１．３；１．８；１．９；
２．２；３．２；および３．３はここで技術背景として参照に組み入れてある。

【００５７】さらに本発明の別の実施例において、各歯を定義する擬似ピクセルの方眼の形
状はその歯が口内でどの位置にあるかに応じて選択される。例えば、門歯はシェ
ードガイドの近くに位置するが；図１４に示されるように、臼歯はカメラの画像
捕捉位置に関してシェードガイドの近くには位置していない。さらに、スマイル
の様相を改善するために前歯が奥歯に比べて重要であることが理解される。従っ
て、好適な実施例において、前歯についてより精密な整合、およびより細密かつ
正確な方眼パターンを形成することが好適である。従って、一実施例において、
方眼形状および相関アルゴリズムは口内における歯の位置および／または形成さ
れる歯の形状に依存する。特に、前歯は奥歯に比べて同じ面積でもより多数（比
例的に）の擬似ピクセルを有する。

【００５８】別の特徴において、歯または歯のシェードの画像は、この歯または歯のシェー
ドの縁を検出するためにフラッドフィルアルゴリズムによって解析される。歯ま
たは歯のシェードとして既知の画像内の一点からこのアルゴリズムを使用して、
近接するピクセルは有効な色範囲内にある場合にのみ考慮される。最大の値がＸ
およびＹ方向において検索されて記録され、方眼の外側境界を形成する。加えて
、ピクセル群内におけるコントラストの変化が考慮され、最大値を決定するため
に使用されるが；黒の境界は容易に検出できる。

【００５９】本発明の別の重要な実施例において、“歯のシェード”自体は、前述したよう
に、患者の歯の色彩を定義するためには使用されない。むしろ、一実施例におい
て、患者の歯について擬似ピクセルの方眼が形成され；これらの（擬似）ピクセ
ルは歯のそれぞれの領域に相当するポーセレンを定義する。現状では擬似ピクセ
ルは必要とされず；この方法において口内の各空間的位置に対するポーセレン特
性を定義するために実際のピクセルを使用することができる。その後、再生する
歯の材料はピクセルごとまたは擬似ピクセルごとに特定される。次に、スナップ
ショットまたは実画像から形成されたデータファイルが処理され、ピクセルまた
は擬似ピクセルによって定義されたように、空間的精度を有する再生材料が特定
される。許容されるＲＧＢ数値の数量化は、例えば、測定および材料選択の両方
について使用できる。例えば、各測定値に対してエラーバーを相関させることに
よって（例えばＲ±ΔＲ，Ｇ±ΔＧ，Ｂ±ΔＢ、ここでΔ量は特定の実用上の許
容限度内で定義される）、好適な許容性が達成される。歯のシェードは同様に機
能して、各シェードは他のシェードからの定量化された色彩の違いから形成され
；従って前述した許容技術は先に記述した相関アルゴリズムと同様な精度を有す
る。しかしながら、歯のシェード方式と異なって、任意の再生歯の空間的精度は
代表的な歯を製造する際に使用されるピクセル数または擬似ピクセル数によって
のみ決定されるが；歯のシェードは使用されるピクセルまたは擬似ピクセル数と
は関係なくこの歯のシェードを定義する予め設定された色度を有する。この方式
によれば、歯のシェードを全体的に使用した際に近隣の歯のシェードの存在によ
って生じ得る混乱を防止できることが理解されよう。

【００６０】システムおよび要素本発明に使用し得る種類のカメラは当業者において一般的に知られており、例
えば：カリフォルニア州のサンカルロスで製造されたＩＮＳＩＧＨＴ^ＴＭ；カリ
フォルニア州ゴレタのシグナス・インストルメント社製のＣＹＧＮＡＳＣＯＰＥ ^ＴＭ；ＶＩＳＴＡＣＡＭ^ＴＭその他が挙げられる。好適な実施例において、本発
明のシステムはウェルチアリンブランドのカメラを使用する。一般的にフルカラ
ー画像を提供するカメラシステムを使用することが必要であり、これはサイズの
全範囲、すなわち患者のスマイル全体を撮影するために必要な典型的な患者の歯
のサイズを捕捉し得ることが必要である。

【００６１】好適な実施例において、少なくとも６４０×４８０ピクセルの画像をＰＣソフ
トウェアに対してピクセル当たり２４ビット（すなわち赤、緑、青の各成分（Ｒ
ＧＢ）に対してそれぞれ８ビット）、またはより好適にはピクセル当たり３０ビ
ットで提供することが好適である。一例において、本発明のシステムはＡＬＡＲ
ＩＳＱＵＩＣＫＶＩＤＥＯＴＲＡＮＳＰＯＲＴフレームグラッバを使用し
、これはデジタル画像を少なくとも２４ビットの解像度で提供するものである。
より具体的には、ソフトウェアはＴｗａｉｎプロトコルインタフェースを使用す
ることができ、当業者において既知のように、ソフトウェアを変更することなく
他のカメラおよびフレームグラッバを試用することを可能にする。好適には、カ
メラによって捕捉された画像は、システムのオペレータに即座にフィードバック
を提供するためにモニタスクリーン上に表示される。

【００６２】好適な実施例において、カメラの解像度は、システム全体が達成し得る最小の
色彩差識別に応じて決定される。このことは、例えば、隣接する２つのシェード
の２つのＲＧＢ数値としてシステムが識別する必要があるものとして理解される
。例えば、色度計４３０および４４０をこの目的で使用することができる。一般
的に、システムが８０またはそれ以上の異なったシェードの間で識別ができるこ
とが期待される。別の要件は、システムが再生可能な画像を形成し得ることであ
る。すなわち、これは、同一のセッションにおいて撮影された同一の歯の画像は
、０．１を超えるΔｉを有するべきでなく、これは目で差異を認識することがで
きるために必要な数値である。一実施例において、このシステムに使用されるカ
メラはＣＭＯＳ撮像装置である。

【００６３】好適な実施例によれば、物理的な設定に関連して、以下に説明するように、独
自の光源を有する自立式カメラが使用される。この点に関して、多数の代替実施
例が考えられる。例えば、一実施例においてカメラはバッテリ駆動方式とするこ
とができる。この実施例において、カメラは非使用時に誘電式バッテリ充電器か
らなるホルダ上に保管される。別の実施例において、チャージャ上に保持されて
いる際、カメラは例えば陶製の絶縁スリーブ（以下に説明する）を介して較正照
準に結合される。

【００６４】一実施例において、カメラの出力は画像のデジタル記録を可能にするディジタ
イザ（例えばソニー製ディジタイザ）に接続される。前述したように、カメラの
出力はＰＣのフレームグラッバにも提供される。両方の選択肢を一実施例におい
て使用することもできる。別の実施例において、カメラの出力は直接モニタ（治
療台に近接して設置することが好適である）に提供され、さらにデジタル出力を
ＰＣに提供し、このＰＣは患者の近くに設置する必要はない。当業者において知
られているように、出力はＵＳＢ方式またはＩＥＥＥ１３９４方式とすることが
できる。

【００６５】好適な実施例において、カメラのデジタル出力はカメラをＰＣによって制御す
る可能性を提供する。その結果、好適な実施例においてカメラを２つのモードで
制御できることが好適であり、それらは口および顔全体用の標準画像；および歯
および較正画像用のものであり色補正および自動機能が停止されている分析モー
ドであり、これについては以下に説明する。

【００６６】ここで再度図１を参照すると、システム１０は本発明の好適な実施例に従って
構成されている。半導体（または口内）カメラ１２はＰＣカード１６を介してコ
ンピュータ１４に接続されており、ワンド１８を介して画像を捕捉する。半導体
カメラ１２は、検出要素１２ｂのアレーからなる検出要素アレー１２ａを備えて
おり、これはカメラ１２によって捕捉されたデジタル画像（例えばスナップショ
ット）のピクセルを形成する。

【００６７】既知のいくつかの機構のひとつによって、ワンド１８および／またはカメラ１
２内の内蔵レンズにより、目標物２０（説明のため目標物２０は図１内の他の要
素に比べて大きなサイズで示してある）の画像をアレー１２ａで捕捉することが
可能になる。例えば、ワンド内のリレーレンズ１８ａは画像をアレー１２ａにリ
レーする。以下に詳細に説明するが、保護スリーブ２２（これも説明のため拡大
して示してある）がワンド１８から延在することが好適である。図示されている
ように、光学要素はアレー１２ａと目標物２０との間において既知の技術によっ
て光学的結合を形成する。目標物２０から捕捉された光線はワンド１８に進入し
て入力開口ウィンドウ２６を介してカメラ１２へ伝送される。

【００６８】ワンド１８は、光線口２８を介して目標物２０に照射される光線１９を生成す
る。好適には、スリーブ２２の外側３０からの光線は目標物２０を照射すること
は不可能であり、その結果制御が維持され；従ってスリーブ２２は目標物領域２
０を外の光源３０からの照明（例えば、室内の光）から遮蔽する。

【００６９】スリーブ２２の末端３４の中央にある開口部３２は、歯または歯のシェードが
配置されてスナップショット（すなわち歯または歯のシェードのデジタル画像）
が形成される場所である。前述したように、スナップショットは実画像（実物の
歯から）または基準画像（歯のシェードまたはポーセレン等から）を形成するた
めに処理される。

【００７０】開口部２３の周りの黒い縁部３６は、目標領域２０のデジタル画像内において
歯または歯のシェードを見分けるための好適な基準を提供している。縁部３６の
周囲かつ末端３４の内部の残りの領域３８は、光線口２８からの全ての光１９を
均等に反射する白い基本サンプルとすることが好適である。

【００７１】次に、図１を再度参照すると、カメラ１２からのデジタル画像はコンピュータ
１４に送信され；コンピュータ１４内の処理ソフトウェア５０はこれらの画像を
処理して各実画像について基準画像に関するＣＭＮを形成する。前述したように
、ソフトウェア５０はＣＭＮを処理して最も低いＣＭＮ値を検出して整合を確認
し；この最も低いＣＭＮ値に相関するシェードは信号線５２を介してユーザに送
信される。前述したように、本発明の精神から逸脱することなく、最適な整合を
決定するためにその他の処理アルゴリズムを開発することができる。

【００７２】カメラ１２によって捕捉された代表的なデジタル画像３０が図２に示されてお
り、縁部３６の画像３６′と、基本サンプル３８の画像３８′と、歯の画像４０
とが示されている。画像３０全体は図１の目標領域２０をカバーしている。図２
には、さらに画像３０の空白領域４１も示されており、この領域は歯の画像は含
んでおらずその他の背景画像（例えば患者の歯肉）を含んでいるため不良なピク
セルを形成する。

【００７３】図３には、図２の歯の画像４０を形成するピクセル４２（代表的なピクセル４
２のみが示されている）の拡大図が示されている。本発明において、これらのピ
クセルは図４の擬似ピクセル４４に変換される。各擬似ピクセル４４は、この擬
似ピクセル４４の領域内の全てのリアルピクセルから形成されている。２つの擬
似ピクセル４４ｂは、例えば、擬似ピクセルがどのように９個のリアルピクセル
４２から形成されるかを示している。図４には、さらに画像が実物の歯４０（実
画像内に形成される）かまたは基準シェード４０（基準画像内に形成される）の
いずれかから形成されることが示されている。前述したように、混合整合数（Ｃ
ＭＮ）を検出するために実画像および基準画像が比較される。

【００７４】図５には、本発明の一実施例において使用される末端９８の別の構成形態が示
されており、これはスリーブ（例えば図１のスリーブ２２）の端部に取り付けら
れるかまたはこれと一体的に形成され、また末端板９８上に配置された一連の歯
のシェード１００を備えており、従って各目標物１０２（例えば歯または歯のシ
ェード）に対して全ての重要な製造シェードが同一のデジタル画像内に形成され
、これによって色汚染または時間の経過によって生じるその他の欠陥を防止する
。前述したように、この実施例の末端９８を使用している際に各シェード１００
は基準画像として処理され、歯１０２はこれらの基準画像に相関する実画像とし
てＣＭＮを検出するために処理される。好適には黒い縁部１０４は歯の開口部１
０６と歯１０２を包囲する。さらに、好適には、縁部１０４の周りかつ末端９８
内にある残りの領域１０６は基準領域となる。例えば、基準領域１０６は、この
領域１０６を撮影する検出要素によって標本化される白い反射領域となる。基準
領域に使用される別の例が以下に記述される。

【００７５】絶縁スリーブ好適な実施例において、本発明に係るシステムはシステムによって捕捉および
処理される画像内の変動を削減するための絶縁スリーブを備え、特に外部光源か
らの不要な光線を消去する。加えて、絶縁スリーブは、基準シェードおよび実物
の歯を照明源およびカメラ光学機構から所定の距離に保持することが好適である
。さらに、スリーブは光源と歯の間の照明角度を反射を削減するように設定する
ことが好適である。より具体的には、基準画像および実画像は同じ照度、略等し
い距離で、さらに光源からの実質的な反射を排除して撮影することが好適である
。このため、好適な実施例においてスリーブはカメラの検出要素をその光線から
防護し、これに代えて内部で形成された制御可能な光線（すなわちカメラ、また
は例えばカメラに接続される口内ワンドに結合されたもの）を使用する。両側部
（または片側部）は一実施例において黒い素材で被覆されており（すなわち塗料
または黒い張り紙、または黒いフェルト）、これによってスリーブに沿った歯ま
たは歯のシェードへの反射が削減される。ここで使用されているように、“目標
領域”は、本発明のシステムによって領域を合成した集積した画像（すなわちカ
メラの検出要素によって捕捉された領域）を示しており、前述したように、実画
像または基準画像を含んでいる。

【００７６】図６には、本発明の実施例に従って構成されるワンド１３０の一端とスリーブ
１３２とが示されている。図１の例に示されているように、ワンド１３０は半導
体カメラ（簡略化するため図示しない）に接続しており、目標領域１３４の画像
をスリーブ１３２の端部に集積する。例えば、目標領域１３４は歯を撮影するた
めの開口部（図示されていない）を備えている。カメラまたはワンド１３０から
の光線１３５は、光開口部１３６からワンド１３０外に放出され目標領域１３４
を照明する。

【００７７】図６に示された一実施例において、本発明に係るカメラシステムに使用される
スリーブ１３２はアコーディオン状の外形を有し、これによって患者の口内にス
リーブを軟らかく設置することができる。このスリーブは全体的に硬質でないほ
うが好適であり、これによってスリーブ１３２は歯を損傷することなく接触する
ことができる。従って、この実施例において、スリーブ１３２の外側部分はバネ
と類似するものとなり、一度外側スリーブ／バネが所要の場所に押し付けられる
とスリーブの内部構造部分が最終的な光源から歯への距離を決定する。

【００７８】図６に示されているように、アコーディオン状のスリーブ１３２は、圧縮矢印
１３８で示されるように、目標領域１３４とワンド１３０との間において圧縮さ
れる。動作時において、ワンド１３０／スリーブ１３２の使用者はスリーブ１３
２を患者の歯に押し付け、スリーブ１３２は適宜な具合に収縮する（すなわち非
硬質の接触）。好適な実施例において、スリーブ１３２は収縮に対抗する一定の
力を提供するためにバネ状のものとなる。この力は、スリーブ１３２および／ま
たはスリーブ１３２の末端（すなわち目標領域１３４上のスリーブ部分）と、ス
リーブ１３２の硬質構造部材１４０との間に相互作用が生じるまで増加する。部
材１４０は固定された位置で収縮を停止させ、開口部１３６と目標領域１４０と
の間において所定の距離が達成され；従って再生可能な画像サイズが得られる。

【００７９】照明前述したように、好適な実施例において、本発明のカメラシステムは目標領域
を照明する光源を備える。一実施例において、スリーブ１３２は回転するように
構成することができ、これによって口内の複雑な場所から画像が収集される。光
源はスリーブと共に回転する光ファイバに結合することが好適であり、これによ
ってスリーブの位置に関係なく光源から目標物への領域は略固定される。別の特
徴によれば、カメラは画像収集光学要素および／または入力ウィンドウ等の光学
要素を備えている。この特徴を備えるシステムの実施例において、カメラ光学機
構は光ファイバに結合され、従って画像はスリーブの位置に関係なく効果的に捕
捉される。

【００８０】別の特徴によれば、本発明に係る歯科カメラシステムに使用されるスリーブは
撮像光学要素を内蔵しており、これはライヨットストップを介して歯の画像をリ
レーし、不要な光エネルギーがカメラの検出要素に伝達されることを防止する。
一実施例において、スリーブは、“２バウンド”光学発散光バフリング等のバフ
リングを内蔵しており、外部光源から所定の歯の画像領域への発散光を実質的に
消去する。

【００８１】図７には、本発明に係るシステムの好適な実施例における照明構成が示されて
いる。図７には、照明付ワンド１５２（図示されていない半導体カメラに接続さ
れている）の光源１５０が目標領域１５４に対して角度を付けて配置される照明
構成が示されている。図示されているように、ワンド１５２に接続されたスリー
ブ１５６は患者の歯に近接して設置され、従ってワンドの光入力口１６０を介し
て歯１５８のデジタル画像を撮影する（ここで説明される方式に従って）ことが
できる。

【００８２】説明の目的のため、図７にはさらに光源１５０から放射された光線１６２がど
のように一般的な反射方向１６４に進行し、歯１５８で反射して開口部１６０か
ら遠ざかる方向１６６へ進行するかが示されている。当業者においては、歯１５
８上および開口部１６０内への散乱が生じ得るが、この構成により開口部への不
要な反射を消去し得ることが理解されよう。開口部１６０を介して捕捉された光
線は光学要素（例えばファイバおよび／またはリレーレンズ）を介してカメラの
焦点板（図示されていない）にリレーされ、歯１５８のデジタル画像が形成され
る。

【００８３】図８には、本発明にしたがって構成されるスリーブ１６８の別の実施例が示さ
れており、これは目標物（例えば歯１７２）から遠ざかる、光源１７０からワン
ドの入力口１６９への光１７１の通過量を削減する。スリーブ１６８は、図８に
示されているように、特にスリーブ１６８に接近することなく歯１７２の画像を
撮影する際に特に効果的である。スリーブ１６８は既知の方式のバッフル１６８
ａを備えており、これは入力口１６９より前に少なくとも１つの光１７１の“バ
ウンド”、好適には２つのバウンドを備え、これによって効果的に“外的”光源
（すなわち例えば室内光等の色測定に影響を及ぼす光源）１７０を低減する。簡
略化のため、ワンドおよび半導体カメラは図示されていない。バッフル１６８ａ
は、外部発散光の削減を向上するために他のスリーブ内に配置することができる
。

【００８４】前述したように、撮影時の特殊な照明条件に依存せずに高品質の画像を保持す
るために、本発明においてはこれらの要因の影響を最小化することが重要である
。従って、別の一実施例において、本発明の歯科カメラシステムにおいて使用さ
れるスリーブは、このスリーブの端部の目標領域の近傍に配置された基準サンプ
ルを有し、従って：（ａ）色比較情報が得られ；および／または（ｂ）カメラは
充分な反射面を有し、この反射面から自動輝度および／または自動色調整機能を
有効に付勢する。特に、特徴（ｂ）について、市販の特定のカメラはデジタル画
像の輝度および／または色を自動調節する電子機構およびソフトウェアを備えて
いる。この実施例においてはこの種の機能は停止しておくことが好適である。し
かしながら、動作中において、基準サンプルはスリーブの端部において充分な反
射領域が形成されるようサイズ設定され、これによってカメラは良好なカラー画
像を捕捉するよう動作する。例えば、前述の特徴（ｂ）に関して、サンプルは、
ＲＧＢ数値が適宜な歯のシェード反射にわたって（例えばＶｉｔａシェード全て
にわたって）制御あるいは較正された方式で変化するようサイズ設定される。

【００８５】前述の特徴（ａ）に関して、本発明の好適な実施例においてデジタル画像内の
色の変動を削減するために使用する基準サンプルを使用している。“色”は反射
に基づいており、すなわちカメラが目標領域で見るものは目標を照明する光源の
反射に基づいたものとなる。好適な実施例において使用されるスリーブによって
、光源はカメラの照明源に限定され、従って制御不可能な他の光源（例えば、ビ
ルの室内灯等）は排除される。黒い材料が可視光線を吸収し；白い材料が光を反
射することが知られている。従って、一実施例において、基準サンプルは可能な
限り白に近いものとなり、極めて限られた色（特に、サンプル反射光は４００ｎ
ｍから８００ｎｍの可視光線と等しくなる）が示される。本発明の実施例におい
て白い基準サンプルを使用する際、以下の処理が実施される：（１）基準サンプルのいくつかまたは全てのピクセルに関して平均ＲＧＢ数値
（および／または色調等の他の画像変数）を計算する。この計算された平均はＲ
ＥＦＲＧＢとして示す。（２）各デジタル画像（すなわち基準画像および実画像の両方）について、こ
の画像のＲＧＢピクセル数値からＲＥＦＲＧＢを減じる。結果の符号（正また
は負）の記録を保持する。結果は“ＲＥＦＲＥＬＡＴＩＶＥＲＧＢ”（すな
わち画像ＲＧＢ−ＲＥＦＲＧＢ）で示す。（３）絶対ＲＧＢ数値（擬似ピクセルに対する）の対向値としてＲＥＦＲＥ
ＬＡＴＩＶＥＲＧＢ上に前述した相関アルゴリズム（すなわちＣＭＮについて
のもの）を適用する。ＣＭＮアルゴリズムのＲＳＳ（すなわち減算および二乗）
計算する際、ＲＥＦＲＥＬＡＴＩＶＥＲＧＢの符号が重要であることに注意
すべきである。例えば、基準画像のＲＧＢが−．１，−．５，−．６，であり、
実画像のＲＧＢが．１，．７，．９，である場合、実画像は、例えば実画像が−
．０５，．２，．１．である場合に比べてかなり大きな色偏差（基準画像に比べ
て；これは重要な数値である）を有する。その後、ＲＳＳの二乗によって符号の
重要性が無くなる。

【００８６】前述の基準サンプル比較アルゴリズムは、一定の変動を補償するために特定の
実施例において使用される。従って、特定のカメラの自動輝度調整機能はカメラ
から放射される光の色も変化させる（これは時々色温度と呼ばれる）。残念なこ
とに、放射されたＲＧＢは光源の光をカメラの検出要素に反射する基準サンプル
を除いて未知である。適宜な基準サンプルはこのように略全ての光を均等に反射
する。実画像と基準画像との間の差が重要であるため、実際の数値は絶対的な色
ではなく差を含むものである。

【００８７】従って基準サンプル補償は、時間の経過に従って生じる画像捕捉の変化も補償
する。例えば、光源は時間の経過に伴って、たとえ数分あるいは数時間であって
もより多くまたは少ない光を放射することがあり；色比較の精度を高めるために
このような変化を補償することが必要である。画像捕捉シーケンスの間の時間の
経過によって、測定値の変動が発生し：光源の色温度が変化し、検出要素の感度
またはゲインも変化し得る。前述した基準サンプル調節によって、例えばある人
が完全に白い歯を有している場合、ＲＥＦＲＥＬＡＴＩＶＥＲＧＢは０，０
，０となる。完全に白い歯のシェードが存在すると仮定すると、それは０，０，
０のＲＥＦＲＥＬＡＴＩＶＥＲＧＢを有し、整合が形成される。

【００８８】別の実施例においては、ＲＥＦＲＧＢを検出するためにフレームごとに白い
基準が含まれている。ＲＥＦＲＧＢは画像内の各ピクセルＲＧＢから減算され
る（または、各測定ごとに一致している限り、ＲＥＦＲＧＢから画像ＲＧＢが
減算される）。別の実施例において、ＲＥＦＲＧＢは擬似ピクセルから減算さ
れるが；好適にはリアルピクセルＲＧＢからＲＥＦＲＧＢが減算される。

【００８９】別の実施例において、本発明の歯科カメラシステムに使用されるスリーブは以
下のように形成される。スリーブの端部において、好適には目標領域（例えば開
口部上に設置される歯または歯のシェード等の目標物）の中央に中央開口部が形
成される。従って、例えば歯等の目標物は、黒い縁部内において容易に定義およ
び識別することができる。開口部はさらに歯または歯のシェードの画像のサイズ
を固定する。スリーブの端部の目標領域内に残った領域の一部または全部が白い
基準サンプルである。

【００９０】目標領域内における白い基準サンプルの量は経験的に選択することができる。
例えば、自動輝度調整装置（動作している場合）の平均中点が得られ、従ってＲ
ＥＦＲＧＢの変化は小さいものとなる。目標領域内における白いサンプルのサ
イズは全てのシェード数値に対してＲＥＦＲＧＢが最小化される領域に調節さ
れ、例えばＡ１−Ａ４，Ｂ１−Ｂ４等になる。基準サンプル領域がより小さいた
め画像内により多くの黒色が存在すると、カメラの自動輝度制御（使用可能であ
る場合）が画像の明度を“平衡”させるためゲインをより高くし、このことが基
準およびサンプル部分において赤と緑を飽和させる。

【００９１】前述したように、一実施例において、スリーブの壁は反射を防止するために選
択された黒いマットからなるが、目標領域を含む表面板はカメラのゲインを抑制
するよう明るいものとなり、非線形色動作はしない。この実施例において、カメ
ラの自動機能は停止することが好適である（少なくともホワイトバランスは手動
に設定しておく）一実施例において、基準サンプル光色のフェルト素材で形成さ
れる。別の実施例において、スリーブ壁はフェルト素材で形成される。これらの
実施例において、フェルト素材は、ランバート状表面を形成する材料から突出す
る要素を有する。この表面は不要な反射を削減するため好適である。さらに、反
射性でない場合、基準サンプルは好適な画像を形成する。他方、例えばＪＬハメ
ット社製のもの等の黒色ベロア紙をスリーブ内に使用することもできる。

【００９２】図１０には、本発明の別の実施例において使用され歯２５２とスリーブ２５４
が接触することなく目標の歯２５２を撮影することができる非接触再画像化シス
テム２５０が示されている。光学要素２５５は歯２５２をスリーブ２５４内の内
部画像２５６上に再画像化し、ライヨットストップ２５８は開口部２６０からカ
メラ（図示されていない）へ進入する不要な発散光を削減するよう作用する。

【００９３】図１１には、目標の歯３０２を、この歯３０２とシステム３００またはカメラ
３０４が接触することなく、デジタルカメラ３０４によって撮影するために使用
する非接触再画像化システム３００が示されている。この再画像化システム３０
０もいくつかの形式で構成することができるが、システム３００の一実施例は、
手持ち操作によって患者の口内に挿入し歯３０２のデジタル画像を捕捉すること
を可能にするスリーブ３０６を備えている。例えば、光学要素３０８は歯３０２
をスリーブ３０６内の内部画像３１０上に再画像化し、ストップ３１２は歯の色
を分析する際の色の基準化に使用される。ストップ３１２はエッジ３１２ａによ
って定義された開口部を形成する。図１２には、カメラ３０４によって撮影され
た歯３０２およびストップ３１２の内面のデジタル画像３２０が示されている。
領域３２２は、患者の口内の患者の歯３１０ではない領域を定義している。領域
３２４は色基準からなり、これは前述したように、歯の画像３１０のデジタル画
像のカラーピクセルに相関させ比較するものであり、これによって歯の色をより
効果的に定義することができる。

【００９４】当業者においては図１１に示されたような再画像化システムはいくつかの方式
で構成し得ることが理解されよう。例えば、図１３のシステム３５０は、歯３５
２を内部画像３５４に再画像化してデジタルカメラ３５６内に再画像化するため
の本発明に係る１つのシステムである。前述したように、カメラ３５６は色分析
を行うために歯３５２のスナップショットを撮影する。光学要素３５８は歯を光
ファイバ束３６０内に撮像し、これは画像を束３６０の一端３６０ａから他端３
６０ｂに既知の方式でリレーする。光学要素３６２は、再画像化を行ってストッ
プ３６４上に画像３５４を形成するように構成される。前述したように、ストッ
プ３６４はその上に配置されカメラの方向を向いている色基準を備えており、従
って図１２に示されているように色基準が得られる。光ファイバ束３６６は画像
３５４を端部３６６ａから端部３６６ｂにリレーし、さらに出力光学要素３６８
は歯の画像をカメラ３５６にリレーするよう構成されている。システム３５０の
有利な特徴の１つは、ファイバ３６０，３６６が柔軟であることであり；スリー
ブ３７０はこれらの要素を支持して患者の口内に挿入して画像を得るための手持
ち操作ワンドを形成する。カメラ３５６は、独自の光源３５６ａを備えることが
でき、これは歯の画像３５４が通過する光経路に沿って光線３５６ｂを照射する
。その利点は光源３５６ａが歯の色の検出を実行するために色特性を慎重に選択
されることであり；さらに光線３５６ｂはスリーブまたはワンド３７０の内側の
ストップ３６４を照明し、従ってカメラ３５６はその色を検出して歯のカラー画
像３５４と比較する。

【００９５】歯の治療処理図１４にはある歯の治療および齲食が示されており、この図は前述した本発明
の特徴をより詳しく理解するためのものである。齲食が無く治療（“治療”とは
歯の一部を補綴材によって補綴しその歯が口内で機能および構造を保持すること
を可能にすることである）もされていない健康な歯は“バージン”歯と呼称する
。代表的な予防およびサービス（フッ素液、フッ素処理、臼歯または奥歯の溝部
分に注入してその齲食を防止する非充填樹脂からなる養生剤等）の種々の利点に
もかかわらず、米国において１２歳の子供の５０％が６歳ぐらいで生えた永久臼
歯に咬合齲食（上部または咬合表面の齲食）を有している。

【００９６】典型的な歯の齲食の進行は以下のものである：Ｃ．Ｖ．ブラック氏のクラス分
けによれば、歯は以下の状態で治療を必要とする：クラス１−咬合領域、すなわち歯の最上部または噛み合わせ表面のみにおいて
通常溝または亀裂が開始する。この用語は普通奥歯、すなわち大臼歯および小臼
歯についてのみ使用される。

【００９７】クラス２−咬合部分および１つまたは複数の歯の側面であり、それらは近心側
（前向きの壁）および／または遠心（後向きの壁）および／または頬側（頬を向
いた壁）および／または舌側（舌を向いた壁）であり、従ってクラス２の治療は
“ＭＯ”（近心側咬合部）、“ＭＯＤ”、“ＯＢ”等と呼ばれる。

【００９８】クラス３−中央または前の領域であり、歯は歯間の壁のみを有し、これは近心
側または遠心側で隣の歯に隣接する領域である。

【００９９】クラス４−切端（底部）エッジおよび歯間の壁を有する前歯の領域である。

【０１００】クラス５−いずれかの歯の頬側または舌側のみの領域である。

【０１０１】クラス６−尖端を有する歯の領域である（尖端は歯の最も先の部分であり、山
の頂上のようなものである：これは犬歯、小臼歯および大臼歯に適用される）。

【０１０２】診察またはレントゲン等によって一度齲食が確認されると、歯の齲食した部分
は除去する必要がある。これはハンドピース（ドリル）を使用して実施される。
齲食剔削が終了すると、残った歯の構造を検査して修復の可能性を判断する。歯
の５０％またはそれ以上が残っておりかつ負荷を支える歯の部分（例えば尖端お
よび壁等の咬合プロセスで必要とされる部分）が完全に残っている場合“充填”
が実施される。歯のこれらの部分が損傷している場合、技工室で処理される修復
が必要となる。

【０１０３】具体的な実施例を参照すると、歯が治療を必要とすると仮定すると、これは診
察室の右側に設置され、これは例えば臼歯上のＭＯとする。材料の選択が実施さ
れ、これはアマルガム（銀、それほど使われない）、または混合物またはセロマ
ーとすることができ、これらは歯の色をした直接的材料である（基礎プラスチッ
クおよび／またはグラスをビスＧＭＡ樹脂内で混合したもの）。前述したように
、材料に対してシェードを選択する必要がある。歯は洗浄してロール綿、マトリ
クスバンド、および必要ならゴム止めを使用して唾液および血液から隔離される
。歯の表面はクレンザー（特に３７％のヒドロリン酸を含む）でエッチングして
すすぎ、光硬化（ワンドに取り付けた光源であり、１１ないし１３ｃｍの幅を有
し、４００ないし５００ｎｍの光線を放射する）によって歯に接着する接着剤に
よって処理する。その後、材料は手持ち器具を用いて、またはシリンジ内のカプ
セル／カートリッジシステムによる注入によって空洞内に充填される。材料は２
ないし３ｍｍのインタバルである程度圧縮され、その間に光硬化する。充填が終
了した後研磨され、ハンドピース（ドリル）上の仕上げバー（先端）を使用して
輪郭調整される。

【０１０４】歯がインレイ、オンレイまたは歯冠等の技工室で製造する修復を必要とする場
合、さらなるステップを実施する必要がある（インレイはクラス２の治療である
が尖端は含まない、オンレイはクラス２の治療であり尖端を含む、歯冠は歯を完
全にカバーするものである）。歯の形状を加工してアンダーカットの無い最終的
な形状を構成し、耐久性を達成するため壁は可能な限り平行にする。

【０１０５】続いて歯型取りまたは鋳型取りを実施し、これは温度および湿度が変化しまた
何度か流し込みおよび取り出しを行っても高い精度を保持し得る材料で実施する
。歯の反対側アーチ、または対向するアーチの歯型取りを実施し、従って技工士
は２つのアーチを咬合させ、または組み合わせておいて患者の口または咬合をシ
ミュレートすることができる。この場合、この咬合を記録して伝送することがで
きる。このケースおいて技工室に伝送されるものは：歯を修復および調整するた
めの歯型、反対側の歯の模型または歯型、および必要に応じて咬合の記録である
。

【０１０６】当業者においては、図１４に示されている本発明の適正な歯の色シェードの判
定は、ここにいくつかの特徴を開示してある方法および／またはシステムによっ
て達成されることが理解されよう。さらに、本発明のワンドを使用することによ
り種々の歯（図１４参照）をデジタル分析することが可能になる。本発明によれ
ば、患者の歯のデジタルファイルは図１のコンピュータ１４のメモリに記録され
、恒久的に保持される。その後、時間が経過しても患者に対して色の変更の検討
が提供される。

【０１０７】多面性ここではＶＩＴＡ^ＴＭシェードガイドについて説明したが、本発明の別の実施
例において他のシェードガイドまたはポーセレンを基準画像として記録し実画像
と比較し得ることが理解されよう。コンピュータのメモリは、さらに異なった製
造者による多数の画像を蓄積することができ、従って患者に対して最適に整合す
る色を提供することができる。例えば、ＩＶＯＣＬＡＲは好適なシェードガイド
の１つであり、同様に種々のポーセレン、セロマー、ポリマーおよびその他の材
料を使用することができる。本発明によれば、データベースには、実画像に対す
る整合相関性を検査するための基準画像を蓄積することができる。他方、１つの
特徴によれば、本発明は他の製造者のシェードおよび／またはポーセレンへの変
換を実行することができ、従って製造者の提携関係に過度の注意を払うことなく
別の技工室を使用することができる。特に、本発明の一側面によれば、既知のシ
ェード間の変換が提供され、より多くの技工室から選択することができる。デジ
タル画像の変換は１つのセットの色座標を別のものにマッピングすることを含み
、この処理は当業者において既知であるため詳細な説明は省略する。

【０１０８】前述したように、自動輝度調整による典型的な問題は、画像内の材料に充分な
光が存在しない場合自動輝度調整が動作して過度に高いレベルに増加させ、Ｒお
よびＧの数値がサンプルにおいて飽和してしまうことである。基準領域に充分な
光を当てることによって明対暗のバランスが改善するが、基準は適正に飽和する
。このことは、全面的に白であるがサンプル開口部の周りの縁部が黒くなってい
るスリーブの端部に末端板を使用することによって補償することができる。基準
色領域は１つの角部に含まれており、従ってカメラは基準およびサンプルから外
れて使用可能なＲＧＢ領域の中央のどこかで一定的な白に対する輝度の調整を行
うことができる。

【０１０９】別の特徴によれば、基準サンプルからＲＧＢを減じる代わりに基準サンプルの
平均を使用する。特に、撮影される領域にわたって基準サンプルに対しての平均
ＲＥＦＲＧＢ（“ＡＶＥＲＥＦＲＧＢ”と呼称する）を決定する。個々の
画像に対して、ＲＥＦＲＧＢとＡＶＥＲＥＦＲＧＢの間の差異がそれぞれ
計算される。次に、このΔＲＧＢを画像ＲＧＢに付加してカメラ内の補償の修正
を行う。従って、画像が平均的な画像よりも明るい場合、その差をサンプルから
減じ、またその逆も行う。

【０１１０】さらに別の特徴によれば、基準スリーブは所与の製造者による全ての歯のシェ
ードを含んだ端末板を備えている（従って特定の製造者に関して１つのスリーブ
を使用する）。従って、いずれかの画像はサンプル歯と同様に全ての歯のシェー
ドを捕捉し；１つのデジタル画像上で画像処理を開始する。このことは、全ての
画像を同時に撮影してからカメラの色のドリフトが補償される点で有利である。

【０１１１】最後に、米国特許第５７６６００６号公報および同第５９６１３２４号公報を
必要な範囲で参照して、そこに記載された関連の実施例を理解することができる
。さらに、本発明を好適な実施例に基づいて説明したが、当業者においては、請
求の範囲によって定義された本発明の精神および視点を逸脱することなく、本発
明の多様な実施形態において、構造、形状ならびに動作に関して種々の設計変更
がなし得ることが理解されよう。

【０１１２】付録Ａは、開示の目的のため、本発明の特定の側面において使用するノンリミ
ティングソースコードを含んでいる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に従って構成された画像を捕捉する色相解析システムを示す
概略構成図である。

【図２】図１のシステムによって捕捉された典型的な画像を示す説明図である。

【図３】本発明に係るシステムの感知要素によって捕捉された典型的なピクセル形成画
像を示す説明図である。

【図４】本発明の好適な一実施例に従って擬似ピクセルを使用して図３の画像を処理す
る方式を示す説明図である。

【図５】実際の歯の画像と種々の基準歯のシェードを同時に処理するための、図１のシ
ステムとともに使用するよう構成された端末を示す構成図である。

【図６】高画質の歯の画像を捕捉するための、本発明に従って構成された圧縮スリーブ
を示す説明図である。

【図７】本発明に係る画像の捕捉を改善するための、電源から歯への照明を示す説明図
である。

【図８】本発明の一実施例に係るスリーブにおけるバフリングおよび発散光遮蔽を示す
説明図である。

【図９】本発明に使用される種々の擬似ピクセル撮像機構を歯の形状特性に基づいて示
した説明図である。

【図１０】本発明の一実施例に従って構成された発散光遮蔽を備えた非接触式歯撮像シス
テムを示す説明図である。

【図１１】本発明に係る別の非接触式歯撮像システムを示す説明図である。

【図１２】歯のデジタル画像を示す説明図である。

【図１３】歯の画像を再生するシステムを示す説明図である。

【図１４】種々の歯の齲食パターンと本発明に従った治療を示す説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号６０／１２０，６１２ (32)優先日平成11年２月18日(1999．2．18) (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ボック，カーティスエイアメリカ合衆国、コロラド 80304、ボウルダー、エルダーアベニュー 1279 Ｆターム(参考） 4C052 AA20 EE10 GG24 NN05 NN15 5B057 AA07 CA01 CA12 CA16 DB02 DC34 5L096 AA02 BA06 JA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピクセルからなる歯のデジタル画像を提供し；デジタル画像を処理して擬似ピクセルから形成される実画像を形成し、前記擬
似ピクセルの少なくとも１つは２つまたはそれ以上のデジタル画像のピクセルを
含み；形成された実画像を２つまたはそれ以上の歯のシェードを示す基準画像に相関
させ、どの歯のシェードが歯の視覚的特徴に最も近いかを判定する、歯のシェードを歯に関連付ける方法。
【請求項２】２つまたはそれ以上の歯のシェードのデジタル画像を捕捉す
るステップをさらに含み、捕捉されたデジタル画像を処理して前記２つまたはそ
れ以上の基準画像を形成する請求項１記載の方法。
【請求項３】実画像および前記基準画像はカラー画像である請求項１記載
の方法。
【請求項４】実画像および前記基準画像における擬似ピクセルのＲＧＢ数
値を記録するステップをさらに含む請求項３記載の方法。
【請求項５】歯のデジタル画像を処理するステップは前記擬似ピクセルを
形成する断片にデジタル画像を分割することを含む請求項１記載の方法。
【請求項６】形成された擬似ピクセルは連続性ではない請求項５記載の方
法。
【請求項７】形成された擬似ピクセルは歯の形状に基づいたものである請
求項６記載の方法。
【請求項８】擬似ピクセルは同サイズの断片から形成される請求項５記載
の方法。
【請求項９】前記擬似ピクセルに相関する数値は該当するデジタル画像の
断片内のピクセルに対する同様な数値を平均化することによって決定する請求項
５記載の方法。
【請求項１０】前記数値はＲＧＢ数値である請求項９記載の方法。
【請求項１１】歯のデジタル画像を処理するステップは画像を予め設定さ
れたサイズに伸縮することをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１２】実画像および基準画像は人間が読み取れる形式である請求
項１記載の方法。
【請求項１３】画像はモニタ上に表示される請求項１２記載の方法。
【請求項１４】判定された歯のシェードをユーザに伝送するステップをさ
らに含む請求項１記載の方法。
【請求項１５】デジタル画像を処理するステップはピクセルに関して数値
が隣接するピクセルの数値と比較して予め設定された範囲外であることを判定す
ることを含む請求項１記載の方法。
【請求項１６】各歯のシェードについて２つまたはそれ以上の画像を捕捉
し、前記捕捉された画像を組合わせて各歯のシェードを示す画像を作成するステ
ップをさらに含む請求項２記載の方法。
【請求項１７】平均化するステップは捕捉された各画像のピクセルに関し
て数値が隣接するピクセルの数値と比較して予め設定された範囲外であることを
判定し、前記判定されたピクセルを後の組合わせのステップから除外することを
さらに含む請求項１６記載の方法。
【請求項１８】相関のステップが前記２つまたはそれ以上の画像について
該当するピクセルの数値を平均化することを含む請求項１６記載の方法。
【請求項１９】相関のステップは近似性を計算することをさらに含む請求
項１記載の方法。
【請求項２０】近似性を計算するステップはＲＧＢ数値から以下の式を使
用して混合整合数（ＣＭＮ）を算定することを含む請求項１９記載の方法：【数１】ここでＲ_ｘ，ｑ，Ｇ_ｘ，ｑおよびＢ_ｘ，ｑはｘ番目の歯のシェードのｑ番目の擬
似ピクセルのＲ，ＧおよびＢ成分を示し、Ｒ_ｉ，ｑ，Ｇ_ｉ，ｑおよびＢ_ｉ，ｑは
実画像の対応する成分を示し、Ｐｃｏｕｎｔ_ｘはｘ番目の歯のシェードの実画像
と基準画像との間の正常な擬似ピクセルの数に相当する。
【請求項２１】Ｐｃｏｕｎｔ_ｘは１である請求項２０記載の方法。
【請求項２２】少なくとも２つの分離した歯のシェードに関してＰｃｏｕ
ｎｔ_ｘの数値が異なったものとなる請求項２０記載の方法。
【請求項２３】歯のデジタル画像を提供するステップはデジタルカメラを
使用して画像を捕捉することを含む請求項１記載の方法。
【請求項２４】捕捉ステップはカメラに取り付けたスリーブを使用して実
施する請求項２３記載の方法。
【請求項２５】カメラから歯を照明し、歯をカメラの照明以外の光から遮
蔽することをさらに含む請求項２４記載の方法。
【請求項２６】カメラによって捕捉される発散光を削減するために発散光
を防止するステップをさらに含む請求項２５記載の方法。
【請求項２７】ピクセルからなる歯のデジタル画像を提供し；デジタル画像を断片に分割し、各断片はデジタル画像の１つまたは複数のピク
セルを含む擬似ピクセルを形成し；各擬似ピクセルの色特性を該当する元の画像の１つまたは複数のピクセルに基
づいて計算し；計算された色特性をコンピュータメモリに記録することからなる、患者の歯の色特性を判定する方法。
【請求項２８】各擬似ピクセルに相関する前記計算された色特性をユーザ
に伝送するステップをさらに含む請求項２７記載の方法。
【請求項２９】擬似ピクセルは連続性でない請求項２７記載の方法。
【請求項３０】形成された擬似ピクセルは歯の形状に基づいたものである
請求項２７記載の方法。
【請求項３１】擬似ピクセルは同サイズの断片から形成される請求項２７
記載の方法。
【請求項３２】前記擬似ピクセルに相関する数値は該当するデジタル画像
の断片内のピクセルに対する同様な数値を平均化することによって決定する請求
項３１記載の方法。
【請求項３３】前記数値はＲＧＢ数値である請求項２７記載の方法。
【請求項３４】ピクセルからなる人間の歯のデジタル画像を捕捉するため
のデジタルカメラを備え；カメラによって捕捉されたデジタル画像を擬似ピクセルから形成される実画像
に変換するためのプロセッサを備え、前記擬似ピクセルの少なくとも１つがデジ
タル画像の２つまたはそれ以上のピクセルを含み；形成された実画像を２つまたはそれ以上の歯のシェードを示す基準画像に相関
させる手段を含み、どの歯のシェードが歯の視覚的特徴に最も近いかを判定する
、歯のシェードを歯に関連付けるシステム。
【請求項３５】歯の画像を捕捉する際に歯を照明する手段をさらに備える
請求項３４記載のシステム。
【請求項３６】前記照明手段以外の光から歯を遮蔽するスリーブを備える
請求項３４記載のシステム。
【請求項３７】スリーブの内側はスリーブの縦方向に沿った光の反射を削
減する材料でコーティングする請求項３６記載のシステム。
【請求項３８】スリーブは端部ならびにアコーディオン形状の外部材を備
え、これにより歯の上にスリーブを柔らかく設置することを可能にする請求項３
６記載のシステム。
【請求項３９】歯とカメラの間の距離を一定に保持するためにスリーブを
適用する請求項３６記載のシステム。