采用color－pilot顏色校正軟件校正比色片數(shù)碼照片并分析其在CIEL*a*b*色度空間中的位置變化

賀 專，段嫄嫄，沈麗娟，董 瀟，曾智惠，郭秋云，董 瑜，賈 駿

(第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，陜西西安 710032)

在口腔美學(xué)修復(fù)過程中，比色起到了至關(guān)重要的作用。目前臨床上使用較為廣泛的比色方法有視覺比色法、比色儀比色法及數(shù)碼照片比色法。其中數(shù)碼照片比色法相較其他兩種比色方法，具有信息含量大、易于拍攝、客觀［4］等優(yōu)勢(shì)，因此受到了越來越多口腔臨床工作者的親睞。但由于其缺乏良好的穩(wěn)定性及重復(fù)性［1］，易導(dǎo)致色彩重建的誤差，故本研究擬采用color－pilot顏色校正軟件校正比色片數(shù)碼照片，并分析其在色度空間中的位置變化。

1 材料和方法

1.1 主要設(shè)備

1.1.1 數(shù)碼拍攝和分析系統(tǒng)

單反數(shù)碼相機(jī)(Canon 550D);單反數(shù)碼相機(jī)鏡頭(EF－S 100 mm f/2.8 USM 微距);環(huán)形微距閃光燈(Sigma EM－140DG Macro Flash);三腳架;X－rite Passport color－checker;柯達(dá) 18%灰卡;數(shù)碼圖像處理軟件(Adobe Photoshop CS3);顏色校正軟件(color－pilot 4.10)。

1.1.2 自制暗箱

規(guī)格:后壁(127 cm×20 cm)，側(cè)壁(80 cm×20 cm)，前壁(13 cm ×20 cm);組成:黑色KT板，外面覆蓋無反光黑色天鵝絨貼;光源:D65標(biāo)準(zhǔn)光源燈管(Philips Master TL－D90 De Luxe 18w/965)×6支;構(gòu)造:暗箱后壁與側(cè)壁成45°，雙側(cè)側(cè)壁分別放置3支標(biāo)準(zhǔn)光源燈管，燈管之間相互平行，符合d/0°光學(xué)幾何構(gòu)型(非球形漫射照明)，前壁可以向上打開，以便將試件、灰卡及相機(jī)置于暗箱內(nèi)(圖1)。

圖1 自制暗箱示意圖

1.2 方法

1.2.1 數(shù)碼照片的拍攝

以Vita 3D Master比色板中1M1～5M3的26個(gè)比色片作為試件，分別在暗箱內(nèi)和診室中對(duì)其拍攝數(shù)碼照片。拍攝條件分別為:暗箱內(nèi)以18%灰卡輔助單反數(shù)碼相機(jī)測(cè)光，相機(jī)光圈f/5.0、快門速度1/25、感光度ISO 200、拍攝比例1∶1。診室內(nèi)以18%灰卡輔助單反數(shù)碼相機(jī)測(cè)光，相機(jī)光圈f/8.0、快門速度1/125、感光度ISO 100、拍攝比例1∶1、閃光燈強(qiáng)度M/12，拍攝時(shí)間為早上9∶00～11∶00和下午13∶00～15∶00。

拍攝時(shí)，比色片位于單反數(shù)碼相機(jī)鏡頭中心，并與鏡頭長(zhǎng)軸垂直，拍攝區(qū)域放置X－rite Passport color－checker白平衡卡，用于統(tǒng)一參照物，在診室內(nèi)拍攝時(shí)，將兩個(gè)顏色相近的比色片同時(shí)拍攝，照片存儲(chǔ)格式為RAW。

1.2.2 數(shù)碼照片的校正與分析

將暗箱內(nèi)拍攝的比色片劃分為切端、中部及頸部3個(gè)區(qū)域，運(yùn)用color－pilot顏色校正軟件中的自定義顏色功能將3部分顏色分別設(shè)置為自定義標(biāo)準(zhǔn)色，同時(shí)打開診室內(nèi)拍攝的相應(yīng)比色片數(shù)碼照片，用設(shè)置的自定義標(biāo)準(zhǔn)色對(duì)其進(jìn)行校正，校正順序?yàn)榍卸恕胁俊i部。最后，在Adobe Photoshop CS3中打開暗箱內(nèi)和校正后診室內(nèi)拍攝的比色片數(shù)碼照片，同樣劃分為切端、中部及頸部3個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域測(cè)量3點(diǎn)求其均值，記錄數(shù)碼照片的L*a*b*值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，組間比較用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

診室內(nèi)與暗箱內(nèi)拍攝的比色片數(shù)碼照片色差值較大，運(yùn)用color－pilot顏色校正軟件對(duì)診室內(nèi)拍攝的數(shù)碼照片進(jìn)行校正后，二者之間的色差值明顯縮小，而且在色度空間中的位置也更為靠近。

2.1 L*、a*、b*值比較(表1，圖2 ～4)

診室內(nèi)組和暗箱內(nèi)組相比，兩者之間的L*、a*值均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)，而b*值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。診室內(nèi)組數(shù)碼照片經(jīng)color－pilot顏色校正后，其L*值雖有縮小，更接近于暗箱內(nèi)組(圖2，診室內(nèi)組L*值分布范圍為80.11～59.67;校正后為56.89 ～26.11;暗箱內(nèi)為52.89 ～29.11)，但差異仍有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);而兩組間的a*、b*值則無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)。

表1 3組數(shù)碼照片L*、a*、b*值的兩兩比較

圖2 3組數(shù)碼照片L*值分布情況比較

圖3 3組數(shù)碼照片a*值分布情況比較

圖4 3組數(shù)碼照片b*值分布情況比較

2.2 色度空間中的位置變化(圖5)

診室內(nèi)組拍攝的數(shù)碼照片經(jīng)color－pilot顏色校正后，其色度空間位置較校正前更靠近暗箱內(nèi)組。

圖5 3組數(shù)碼照片在色度空間中的位置

2.3 ΔE 值

對(duì)暗箱內(nèi)、診室內(nèi)、校正后的數(shù)碼照片進(jìn)行兩兩對(duì)比并求其ΔE值。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析顯示:暗箱內(nèi)組與校正后組的ΔE值明顯小于其他兩組(P＜0.05)，說明兩者之間的色差值最小，校正效果顯著(表2)。

表2 3組數(shù)碼照片的ΔE值

3 討論

口腔數(shù)碼照片比色法作為一種常規(guī)的臨床比色方法，且因其具有客觀、可量化及易于操作等優(yōu)點(diǎn)［2］而得到了廣泛應(yīng)用。但該方法易受到外界環(huán)境的影響而出現(xiàn)色彩偏差，導(dǎo)致口腔技師在色彩重建時(shí)產(chǎn)生困惑。因此，對(duì)顏色進(jìn)行校正就顯得極為重要。然而顏色校正屬于顏色恒常性［3］問題，即使數(shù)碼照片經(jīng)過極佳的顏色校正，也很難做到所見即所得，故本研究通過自制暗箱營(yíng)造出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)碼照片拍攝環(huán)境，以期盡可能的規(guī)避外界因素對(duì)其成像的影響，并將此暗箱內(nèi)拍攝的數(shù)碼照片作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)色與診室內(nèi)拍攝的數(shù)碼照片和校正后的照片進(jìn)行比較，分析其在色度空間中的位置變化。

CIEL*a*b*表色系統(tǒng)是用一個(gè)假想球型三維立體結(jié)構(gòu)表示色彩并形成其色度空間，用L*、a*、b*3個(gè)參數(shù)來描述一個(gè)點(diǎn)的色彩［4］。其中，L*代表明度，a*代表從綠色(－a)到紅色(+a)之間的變化，b*代表從藍(lán)色(－b)到黃色(+b)之間的變化［5］。色差公式 ΔE= ［(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2］1/2［6］可用來計(jì)算一切光源色或物體色之間的色差值［7］。

本研究采用color－pilot顏色校正軟件對(duì)診室內(nèi)拍攝的數(shù)碼照片進(jìn)行校正后發(fā)現(xiàn):其L*值雖與暗箱內(nèi)拍攝的數(shù)碼照片L*值之間相比仍有差異，但已明顯縮小，而a*值之間已無明顯差異，b*值則無明顯變化，ΔE值減小，二者在色度空間中的位置也更為靠近。說明校正后數(shù)碼照片的顏色更接近相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)色。

L*值是牙色控制的第一要素，本研究對(duì)數(shù)碼照片進(jìn)行校正后，L*值變化最大(診室內(nèi)分布范圍為80.11 ～59.67，校正后為 56.89 ～26.11)，且更接近于暗箱內(nèi)拍攝的數(shù)碼照片 L*值(52.89～29.11)，提示校正將有助于口腔技師制定正確的配色方案。而b*值在3組照片中的變化不明顯，均顯示為偏黃，這與比色片本身的顏色偏黃相符。說明在使用數(shù)碼照片比色法比色時(shí)，b*值并不會(huì)產(chǎn)生太大誤差。

雖然本結(jié)果顯示校正效果顯著，但校正后的ΔE值仍大于2(肉眼可分辨的最小色差值ΔE≤2)，分析其原因，可能與這種色彩空間所具有的不均勻性［8］有關(guān)，也可能與色彩本身的復(fù)雜性和顏色校正軟件color－pilot的有限校正功能有關(guān)。

綜上所述，是否能找出色度空間中顏色不均勻性的變化規(guī)律，為色彩的校正提供合理的調(diào)整比例和尺度，或者綜合更多的校正方法去校正數(shù)碼照片的顏色，以達(dá)到令人滿意的效果，還有待于進(jìn)一步的研究。

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