特許 6574112 測色装置、測色方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6574112

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】測色装置、測色方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61C 19/04 20060101AFI20190902BHJP

   G01J 3/46 20060101ALI20190902BHJP

【ＦＩ】

   A61C19/04 J

   G01J3/46 Z

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-135835(P2015-135835)

(22)【出願日】2015年7月7日

(65)【公開番号】特開2017-18152(P2017-18152A)

(43)【公開日】2017年1月26日

【審査請求日】2018年6月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003399

【氏名又は名称】ＪＵＫＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100132067

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 喜雅

(74)【代理人】

【識別番号】100150304

【弁理士】

【氏名又は名称】溝口 勉

(72)【発明者】

【氏名】池田 寿昌

【審査官】 和田 将彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２１７７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２９６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国登録特許第１０−１１４５６７２（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 特開２００４−２０９２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２８８１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｃ １９／０４

Ｇ０１Ｊ ３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

横並びの歯牙を撮像した撮像画像に対して歯牙領域を設定し、前記歯牙領域毎に測色する測色装置であって、
前記撮像画像から歯牙領域を認識する認識部と、
前記撮像画像の横方向の座標毎に前記歯牙領域の縦列の画素数を示すヒストグラムを生成し、当該ヒストグラムで谷になる座標を基準に前記歯間部の検出範囲を設定する設定部と、
前記歯間部の検出範囲において明度が暗い画素から明るい画素に変化する画素を前記歯間部として検出する検出部とを備え、
前記認識部が、前記歯間部を除いた前記歯牙領域から新たな歯牙領域を再認識することを特徴とする測色装置。

【請求項2】

前記認識部は、基準値に対する前記撮像画像の各画素の色差が閾値より小さい連結画素に同じラベルを付して、当該ラベルに基づいて前記連結画素を前記歯牙領域として認識し、
前記歯間部の検出後に、前記歯間部の画素を除いた連結画素に同じラベルを付して、当該ラベルに基づいて前記連結画素を前記新たな歯牙領域として再認識することを特徴とする請求項１に記載の測色装置。

【請求項3】

前記歯牙領域の輪郭を追跡して、前記歯牙領域の連結画素に付されたラベルで、前記輪郭の内側を塗潰す塗潰し部を備えることを特徴とする請求項２に記載の測色装置。

【請求項4】

前記歯間部の検出後に、前記歯牙領域に対してオープニング処理を実施するオープニング処理部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の測色装置。

【請求項5】

横並びの歯牙を撮像した撮像画像に対して歯牙領域を設定し、前記歯牙領域毎に測色する測色装置による測色方法であって、
前記撮像画像から歯牙領域を認識するステップと、
前記撮像画像の横方向の座標毎に前記歯牙領域の縦列の画素数を示すヒストグラムを生成し、当該ヒストグラムで谷になる座標を基準に前記歯間部の検出範囲を設定するステップと、
前記歯間部の検出範囲において明度が暗い画素から明るい画素に変化する画素を前記歯間部として検出するステップと、
前記歯間部を除いて、前記歯牙領域から新たな歯牙領域を再認識するステップとを有することを特徴とする測色方法。

【請求項6】

請求項５に記載の測色方法を測色装置に実行させることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歯科医院等で患者の歯牙を測色する測色装置、測色方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

歯科医院においては、歯牙のホワイトニング時や詰め物の補綴時にシェードガイドと呼ばれる色見本が使用されている。上記の治療時には、患者の歯牙とシェードガイドを目視で比較しながら、ホワイトニングの経過確認や詰め物の選定が行われている。また、目視で比較する代わりに、測色装置を用いて患者の歯牙の測色を行うこともある。この種の測色装置としては、歯牙を撮像して撮像画像から歯牙を認識しているが、複数の歯牙が１つの歯牙として認識されるという問題がある。従来、複数の歯牙を個別に認識する方法として、歯牙にレーザー光を照射して、反射光の輝度値の不連続な変化から歯牙の間の歯間部を特定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−２１７７６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、歯間部以外でも歯牙の表面形状等によって反射光の輝度値が不連続になる場合があった。よって、歯牙の一部が歯間部として認識され、歯牙の認識に失敗するという不具合が生じていた。このように、従来の歯間部の特定方法を用いても、歯間部を適切に認識することができず、歯牙を１本ずつ認識して測色することが困難になっていた。

【0005】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数の歯牙を個別に測色することができる測色装置、測色方法及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の測色装置は、横並びの歯牙を撮像した撮像画像に対して歯牙領域を設定し、前記歯牙領域毎に測色する測色装置であって、前記撮像画像から歯牙領域を認識する認識部と、前記撮像画像の横方向の座標毎に前記歯牙領域の縦列の画素数を示すヒストグラムを生成し、当該ヒストグラムで谷になる座標を基準に前記歯間部の検出範囲を設定する設定部と、前記歯間部の検出範囲において明度が暗い画素から明るい画素に変化する画素を前記歯間部として検出する検出部とを備え、前記認識部が、前記歯間部を除いた前記歯牙領域から新たな歯牙領域を再認識することを特徴とする。

【0007】

本発明の測色方法は、横並びの歯牙を撮像した撮像画像に対して歯牙領域を設定し、前記歯牙領域毎に測色する測色装置による測色方法であって、前記撮像画像から歯牙領域を認識するステップと、前記撮像画像の横方向の座標毎に前記歯牙領域の縦列の画素数を示すヒストグラムを生成し、当該ヒストグラムで谷になる座標を基準に前記歯間部の検出範囲を設定するステップと、前記歯間部の検出範囲において明度が暗い画素から明るい画素に変化する画素を前記歯間部として検出するステップと、前記歯間部を除いて、前記歯牙領域から新たな歯牙領域を再認識するステップとを有することを特徴とする。

【0008】

これらの構成によれば、一般に歯牙は歯間部において縦方向で狭くなる傾向があるため、歯牙領域の縦列の画素数から歯間部を大まかに特定することができる。歯間部の大まかな位置を基準に歯間部の検出範囲が設定されるため、歯牙領域の各画素の明度を用いた歯間部の検出時に、実際には歯牙領域である画素が歯間部として誤って検出されることが抑えられる。歯間部を除いた歯牙領域から新たな歯牙領域を再認識することで、複数の歯牙からなる歯牙領域を歯間部で適切に分離させて歯牙領域毎に測色することができる。また、設定部が、撮像画像の横方向の座標毎に歯牙領域の縦列の画素数を示すヒストグラムを生成し、当該ヒストグラムで谷になる座標を基準に歯間部の検出範囲を設定する。この構成によれば、ヒストグラムの谷になる座標から歯間部を大まかに特定することができ、歯間部の検出範囲を適切に設定することができる。さらに、検出部は、歯間部の検出範囲において明度が暗い画素から明るい画素に変化する画素を歯間部として検出する。この構成によれば、歯間部の画素は明度が低い傾向があるため、歯間部の検出範囲内の各画素の明度の変化から歯間部を検出することができる。

【0011】

上記の測色装置において、前記認識部は、基準値に対する前記撮像画像の各画素の色差が閾値より小さい連結画素に同じラベルを付して、当該ラベルに基づいて前記連結画素を前記歯牙領域として認識し、前記歯間部の検出後に、前記歯間部の画素を除いた連結画素に同じラベルを付して、当該ラベルに基づいて前記連結画素を前記新たな歯牙領域として再認識する。この構成によれば、歯牙領域において閾値で分離できない箇所を、歯間部を除外し分離して、新たな歯牙領域として再認識することができる。

【0012】

上記の測色装置において、前記歯牙領域の輪郭を追跡して、前記歯牙領域の連結画素に付されたラベルで、前記輪郭の内側を塗潰す塗潰し部を備える。この構成によれば、歯牙領域内で部分的にラベルの欠損が生じる場合であっても、ラベルの欠損を埋めて歯牙領域として認識させることができる。

【0013】

上記の測色装置において、前記歯間部の検出後に、前記歯牙領域に対してオープニング処理を実施するオープニング処理部を備える。この構成によれば、歯牙領域では無いにも関わらず、歯牙領域の一部として認識されるノイズを、オープニング処理で減らすことができる。

【0014】

本発明のプログラムは、上記の測色方法を測色装置に実行させることを特徴とする。この構成によれば、測色装置にプログラムをインストールすることで、測色装置に対して個々の歯牙領域を適切に分離して、歯牙領域毎に測色させることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、歯牙領域の縦列の画素数から歯間部の検出範囲を設定して、歯間部の検出範囲内で画素の明度に基づいて歯間部を検出することができる。歯間部を除いた歯牙領域から新たな歯牙領域を認識することで、複数の歯牙からなる歯牙領域を歯間部で適切に分離させて歯牙領域毎に測色することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施の形態に係る測色装置の模式図である。

【図2】本実施の形態に係る表色系変換処理の一例を示す図である。

【図3】本実施の形態に係る処理部の詳細構成のブロック図である。

【図4】本実施の形態に係る歯牙領域の自動認識処理のフローチャートである。

【図5】本実施の形態に係る色差算出処理の一例を示す図である。

【図6】本実施の形態に係る初回のラベリング処理の一例を示す図である。

【図7】本実施の形態に係る塗潰し処理の一例を示す図である。

【図8】本実施の形態に係るヒストグラム処理の一例を示す図である。

【図9】本実施の形態に係る歯間部検出処理の一例を示す図である。

【図10】本実施の形態に係る２度目以降のラベリング処理の一例を示す図である。

【図11】本実施の形態に係る２度目以降のヒストグラム処理、歯間部検出処理の一例を示す図である。

【図12】本実施の形態に係るオープニング処理の一例を示す図である。

【図13】本実施の形態に係るラベリング処理結果の一例を示す図である。

【図14】本実施の形態に係る画像描画処理の一例を示す図である。

【図15】本実施の形態に係るシェードガイド等級の判定処理の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、添付図面を参照して本実施の形態に係る測色装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る測色装置の模式図である。図２は、本実施の形態に係る表色系変換処理の一例を示す図である。なお、本実施の形態に係る測色装置は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。また、図１に示す測色装置の模式図は、本発明を説明するために簡略化したものであり、測色装置が通常備える構成については備えているものとする。

【0018】

図１に示すように、測色装置１は、患者の歯牙５１を干渉フィルタ１８による分光測色方式で測色し、シェードガイド等級の判定を行うものである。測色装置１は、照明光源１１付きの積分半球１２の反射面を歯牙５１に向けて、歯牙５１からの反射光をイメージセンサ１５で取り込むように構成されている。照明光源１１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、積分半球１２に向けて照射するように設置されている。なお、照明光源１１は、可視域全体に亘って発光して十分な光量の光源であればよく、ハロゲンランプ、キセノンランプのいずれでもよい。

【0019】

積分半球１２は、照明光源１１からの光を反射面で乱反射することで、歯牙５１に対してあらゆる方向から光を当てて、歯牙５１の表面の凹凸の影響を少なくしている。積分半球１２の後方には、イメージセンサ１５の光軸上に歯牙５１からの反射光を結像するレンズ１３が設けられている。レンズ１３の後方には、反射光を複数の波長に分光するフィルタ装置１４が設けられている。フィルタ装置１４は、レボルバ等のフィルタ切換機構１６にフィルタ円板１７を回転可能に支持して構成されている。フィルタ円板１７には４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で２０ｎｍ毎に透過波長を切換え可能な１６枚の干渉フィルタ１８が設けられている。

【0020】

干渉フィルタ１８を挟んでレンズ１３の後方には、干渉フィルタ１８を透過した反射光を受光するイメージセンサ１５が設けられている。イメージセンサ１５は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラであり、干渉フィルタ１８を切り替えながら撮像して、分光された反射光毎のセンサ値を制御部２１に出力している。また、積分半球１２には、照明光源１１の時間による劣化や周囲条件による変動を常時監視する監視センサ１９が設けられている。監視センサ１９は、照明光源１１による照明から得られたセンサ値を制御部２１に出力している。

【0021】

制御部２１は、イメージセンサ１５の撮像画像５５から歯牙５１を測色して、歯牙５１毎にシェードガイド等級を表示するものであり、処理部２２、記憶部２３、判定部２４、表示部２５を備えている。処理部２２は、歯牙５１の撮像画像５５に対して、分光反射率の算出処理、表色系への変換処理等の各種処理を実施する。記憶部２３は、シェードガイド等級毎に表色系の値を記憶している。判定部２４は、歯牙５１とシェードガイドとの表色系の値を比較して、歯牙５１のシェードガイド等級を判定する。表示部２５は、歯牙５１のリアルタイム画像、撮像画像５５を表示する他、撮像画像５５にシェードガイド等級を重ねて表示する。

【0022】

なお、測色装置１の制御部２１は、各所処理を実行するプロセッサやメモリ等によって構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成されており、メモリには測色プログラムの他、後述する歯牙領域の自動認識プログラム等が記憶されている。また、測色装置１には、積分半球１２に光量の変化を補正するための距離センサ（不図示）が設けられていてもよい。歯牙５１と積分半球１２の距離による光量の変化を考慮して、光量に基づく色の違いを補正するようにしてもよい。

【0023】

このように構成された測色装置１では、イメージセンサ１５で歯牙５１が撮像されると、例えば２５６×２５６画素の撮像画像５５が処理部２２に出力される。図２Ａに示すように、処理部２２（図１参照）では、イメージセンサ１５からのセンサ値、予め校正処理を行って保持していた校正値、監視センサ１９からのセンサ値の３つの値から干渉フィルタ１８毎に各画素に対して分光反射率が算出される。また、図２Ｂに示すように、分光反射率からＸＹＺ表色系のＸＹＺ三刺激値が算出され、重価係数の乗算によりＸＹＺ三刺激値がＬ^*a^＊ｂ^＊表色系の値に変換されて物体色が表される。なお、Ｌ^＊は明度、ａ^＊は赤−緑軸の色味、ｂ^＊は黄−青軸の色味を示している。

【0024】

判定部２４（図１参照）において、撮像画像５５に設定された測定範囲５７（図２Ｃ参照）で、歯牙５１のＬ^*a^＊ｂ^＊表色系の値と各シェードガイド等級のＬ^*a^＊ｂ^＊表色系の値の色差ΔＥが算出される。色差ΔＥが最も小さくなる等級が測定範囲におけるシェードガイド等級と判定される。そして、図２Ｃに示すように、表示部２５（図１参照）において撮像画像５５の歯牙５１に重ね合わせるようにして、シェードガイド等級が表示される。なお、上記した分光反射率の算出処理、ＸＹＺ表色系への変換処理、Ｌ^*a^＊ｂ^＊表色系への変換処理、色差ΔＥの算出処理等の各種処理はＪＩＳ規格に基づいて実施される。

【0025】

ところで、測色装置１（図１参照）の測定モードにはマニュアルモードとオートモードの２種類が設定されており、測色装置１の操作によってモード切替することが可能になっている。マニュアルモードでは、患者及び撮像条件等によってシェードガイド等級の測定範囲が調整可能になっている。一方で、オートモードでは、撮像画像５５内の色差を用いて歯牙領域を自動で認識して、歯牙領域からシェードガイド等級の測定範囲が自動的に設定される。しかしながら、歯牙領域の自動認識時に複数の歯牙５１が一体の歯牙領域６１として認識され、歯牙５１を個々の歯牙領域６１として認識することが困難になっていた（図６Ｃ参照）。

【0026】

これは、歯牙領域６１において歯牙５１と歯牙５１の間の歯間部６２を認識できないからであると考えられる。本件発明者が歯間部６２の特徴について注意深く調査したところ、歯間部６２では歯牙５１と比較して明度が低くなる傾向にあり、さらに歯間部６２によって歯牙領域６１の縦列の画素数が少なくなることを発見した。そこで、本実施の形態に係る歯牙領域６１の自動認識処理では、歯間部６２の明度が低くなる条件と、歯牙領域６１の縦列の画素数が少なくなる条件を満たす画素を歯間部６２として検出し、歯牙５１を一本ずつに分離して認識するようにしている。

【0027】

以下、図３から図１４を参照して、歯牙領域の自動認識処理について詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る処理部の詳細構成のブロック図である。図４は、本実施の形態に係る歯牙領域の自動認識処理のフローチャートである。図５は、本実施の形態に係る色差算出処理の一例を示す図である。図６は、本実施の形態に係る初回のラベリング処理の一例を示す図である。図７は、本実施の形態に係る塗潰し処理の一例を示す図である。図８は、本実施の形態に係るヒストグラム処理の一例を示す図である。

【0028】

また、図９は、本実施の形態に係る歯間部検出処理の一例を示す図である。図１０は、本実施の形態に係る２度目以降のラベリング処理の一例を示す図である。図１１は、本実施の形態に係る２度目以降のヒストグラム処理、歯間部検出処理の一例を示す図である。図１２は、本実施の形態に係るオープニング処理の一例を示す図である。図１３は、本実施の形態に係るラベリング処理結果の一例を示す図である。図１４は、本実施の形態に係る画像描画処理の一例を示す図である。なお、図４の説明においては、図３の符号を適宜使用して説明する。

【0029】

図３に示すように、処理部２２には、後述する表色系変換処理、色差算出処理、ラベリング処理、塗潰し処理、ヒストグラム処理、歯間部検出処理、オープニング処理、画像描画処理を実施する変換部３１、算出部３２、認識部３３、塗潰し部３４、設定部３５、検出部３６、オープニング部３７、描画部３８が設けられている。なお、以下の説明では、画素にラベルを付す処理に加えて、撮像画像５５から歯牙領域を認識する処理を含めてラベリング処理と称する。また、ヒストグラムの生成に加えて、ヒストグラムから歯間部の検出範囲を設定する処理を含めてヒストグラム処理と称する。

【0030】

図４に示すように、変換部３１にて表色系変換処理が実施される（ステップＳ０１）。表色系変換処理では、上記したように撮像画像５５の画素毎に分光反射率が求められ、分光反射率からＸＹＺ三刺激値が求められ、ＸＹＺ三刺激値に重価係数をかけ合わせることでＬ^*a^＊ｂ^＊表色系の値に変換される（図２Ａ、Ｂ参照）。次に、算出部３２にて色差算出処理が実施される（ステップＳ０２）。図５に示すように、色差算出処理では、撮像画像５５から基準画素６５が選択され、基準画素６５のＬ^*a^＊ｂ^＊表色系の基準値が設定される。基準値は基準画素６５周辺のＬ^*a^＊ｂ^＊表色系の値の平均値を使用してもよい。そして、撮像画像５５の各画素にて、各画素のＬ^*a^＊ｂ^＊表色系の値と基準画素６５のＬ^*a^＊ｂ^＊表色系の基準値との色差が算出される。

【0031】

次に、認識部３３にてラベリング処理が実施される（ステップＳ０３）。図６Ａに示すように、初回のラベリング処理では、撮像画像５５を対象として色差毎に画素数を示す色差ヒストグラムが作成され、色差ヒストグラムから判別分析法にて色差の閾値が設定される。図６Ｂに示すように、撮像画像５５の各画素の色差が閾値よりも小さい連結画素に同じラベルが付される。認識部３３では同じラベルが付された連結画素が歯牙領域６１として認識される。なお、本実施の形態では、連結画素にはラベルとして番号が付されているが、アルファベット等の他のラベルが付されてもよい。

【0032】

図６Ｃに示すように、ラベリング処理後の歯牙領域６１は、歯牙５１と歯牙５１以外の部分が分離して認識されているが、歯牙５１を１本ずつ認識できていない。すなわち、複数の歯牙５１が１つの歯牙領域６１として認識されてしまっている。これは歯間部６２の色差が上記閾値よりも小さくなることで発生しているものと考えられる。この場合、単純に閾値を下げることも検討したが、歯間部６２以外の歯牙領域６１に対する影響が大きく歯牙領域６１が部分的に欠損するおそれがある。このため、色差の閾値を用いて歯間部６２を検出する代わりに、ヒストグラム処理及び歯間部検出処理の組み合わせで歯間部６２が検出される。

【0033】

次に、塗潰し部３４にて塗潰し処理が実施される（ステップＳ０４）。図７に示すように、塗潰し処理では、歯牙領域６１の輪郭が追跡されて、歯牙領域６１の連結画素に付されたラベルで輪郭の内側が塗り潰される。この場合、撮像画像５５がＸ方向（横方向）の１ライン毎に走査されて、歯牙領域６１の輪郭から歯牙領域内部の欠損部分６７が検出される。歯牙領域６１の欠損部分６７の各画素のラベルが、歯牙領域６１のラベルに変更される。これにより、ラベリング処理後に歯牙領域６１内で部分的にラベルの欠損が生じる場合であっても、ラベルの欠損を埋めて歯牙領域６１として認識させることが可能になっている。

【0034】

次に、設定部３５にてヒストグラム処理が実施される（ステップＳ０５）。図８Ａに示すように、ヒストグラム処理では、撮像画像５５のＸ座標毎に歯牙領域６１の縦列の画素数を示すヒストグラムが生成され、ヒストグラムで谷となる座標６８を基準に歯間部６２の検出範囲が設定される。この場合、図８Ｂに示すように、撮像画像５５がＹ方向の１ライン毎に走査されて、歯牙領域６１の縦列の画素数が検出される。このとき、前段の塗潰し処理で歯牙領域６１の内部の欠損部分６７（図７参照）が塗潰されているため、歯牙領域６１の縦列の画素数の検出精度が高められている。そして、撮像画像５５においてヒストグラムで谷になる各画素を中心とした±５画素が歯間部６２の検出範囲６９に設定される。

【0035】

次に、検出部３６にて歯間部検出処理が実施される（ステップＳ０６）。図９に示すように、歯間部検出処理では、歯間部６２の検出範囲６９における歯牙領域６１の各画素の明度に基づいて歯間部６２が検出される。この場合、歯間部６２の検出範囲６９内において明度が暗い画素から明るい画素に変化する画素が歯間部６２として検出される。例えば、あるＹ座標の明度波形において、傾きが０になるような座標が明度波形のピークになることを利用して、明度波形を１次微分して各画素の傾きを算出する。そして、検出範囲６９内で傾きが正の値に極性変化する画素を歯間部６２として検出している。なお、１次微分値の算出にはＳＧ法（Savitzky-Golay法）が使用されてもよい。

【0036】

この歯間部検出処理では、前段のヒストグラム処理によって歯間部６２の検出範囲６９が設定されているため、歯間部６２の検出精度が向上されている。すなわち、一般に歯牙５１は歯間部６２において縦方向で狭くなる傾向があるため、ヒストグラム処理によって歯牙領域６１の縦列の画素数から歯間部６２の大まかな位置が特定されている。歯間部６２の大まかな位置を含むように歯間部６２の検出範囲６９が設定されているため、歯間部検出処理にて検出範囲６９外で歯間部６２として検出されることを防止できる。例えば、図９の座標６６は明度波形のピークを示しているが、検出範囲６９外であるため、この座標６６の画素が歯間部６２として検出されることがない。

【0037】

次に、認識部３３にて再びラベリング処理が実施される（ステップＳ０７）。この処理では、図１０に示すように前回のラベリング処理によって認識された歯牙領域６１から、歯間部６２の画素を除いた連結画素に同じラベルが付されて、同じラベルが付された連結画素が新たな歯牙領域６１として再認識される。

【0038】

ところで、歯間部６２の画素を除いてラベリング処理を実施しても、複数の歯牙５１を完全に分離させることができない場合がある。例えば、図１１Ａに示すように、歯間部６２が斜めに延びている場合には、破線で囲んだ箇所がヒストグラム処理において歯間部６２の検出範囲６９外となり、歯間部検出処理において歯間部６２として認識されない。このため、本実施の形態では、ヒストグラム処理、歯間部検出処理、ラベリング処理を所定回数（例えば、３回以上）だけ繰り返して（ステップＳ０８）、斜めに延びている歯間部６２を検出するようにしている。

【0039】

図１１Ｂに示すように、ヒストグラム処理を繰り返すと、歯牙領域６１から歯間部６２が除かれて歯牙領域６１の縦列の画素数が減少することで、ヒストグラムの谷となる座標６８が変動して、歯間部６２の検出範囲６９が僅かにずれる。これにより、ヒストグラム処理を繰り返して検出範囲６９をズラシながら、歯間部検出処理で斜めに延びた歯間部６２を検出することが可能になっている。ヒストグラム処理が所定回数だけ繰り返されると（ステップＳ０８でＹｅｓ）、再び塗潰し部３４にて再び塗潰し処理が実施される（ステップＳ０９）。塗潰し処理では、上記したように、歯牙領域６１の輪郭が追跡されて、歯牙領域６１内に生じた欠損部分６７（図７参照）が塗潰される。

【0040】

次に、オープニング部３７にてオープニング処理が実施される（ステップＳ１０）。ここで、図１２Ａを参照してオープニング処理のイメージについて説明する。図１２Ａに示すように、左から順に、オープニング処理前の状態、収縮処理が実施された状態、膨張処理が実施された状態を示す。詳しく述べると、歯牙領域６１に対して収縮が数回実施されると図１２Ａの中央の図の状態になり、その状態でラベリング処理を行う。さらに、歯牙領域６１に対して膨張が収縮と同じ回数だけ実施されると図１２Ａの右端の図になる。図１２ＢはステップＳ０９まで行われた処理に、オープニング処理を実施したものである。オープニング処理によりステップＳ０９までの処理で分離しきれなかった微細な連結部を分離できる。さらに、図１２Ｂに示すように、歯牙領域６１では無いにも関わらず、歯牙領域６１の一部として認識されるノイズ７１を減らすことができる。オープニング処理では、歯牙領域６１内に欠損部分６７（図７参照）が残っていると、欠損部分６７を強調させてしまうが、前段の塗潰し処理で、歯牙領域６１内の欠損部分６７が塗潰されているため、歯牙領域６１に欠損部分６７が残ることがない。

【0041】

次に、認識部３３にて最終的なラベリング処理が実施される（ステップＳ１１）。上記したように、ラベリング処理では、現在の歯牙領域６１から新たな歯牙領域６１が再認識される。この結果、図１３に示すように、複数の歯牙５１の一本ずつが歯牙領域６１として認識される。このように、歯牙領域６１内の欠損を軽減しながら、複数の歯牙５１からなる歯牙領域６１を歯間部６２で適切に分離させることが可能になっている。次に、描画部３８にて画像描画処理が実施される（ステップＳ１２）。図１４に示すように、画像描画処理では、ラベリング処理で同じラベルが付された画素が同一色で着色されて歯牙領域６１の着色画像が描画される。このようにして、複数の歯牙５１を分離させて歯牙領域６１が自動認識される。

【0042】

図１５を参照して、測色装置によるシェードガイド等級の判定処理について説明する。図１５は、本実施の形態に係るシェードガイド等級の判定処理の一例を示す図である。なお、以下の説明では、測色装置がオートモードに設定されており、歯牙領域が自動認識されるものとする。

【0043】

図１５に示すように、測色装置１の測定ボタンが押下されると、患者の歯牙５１が撮像される（ステップＳ２１、図１参照）。次に、上記した歯牙領域６１の自動認識処理によって、歯牙５１の撮像画像５５から歯牙領域６１が自動認識される（ステップＳ２２、図１４参照）。これにより、複数の歯牙５１を個別に分離させた状態で歯牙領域６１が認識される。次に、各歯牙領域６１に対してシェードガイド等級の測定範囲５７が設定される（ステップＳ２３、図１４参照）。

【0044】

次に、撮像画像５５に設定された測定範囲５７で、歯牙領域６１のＬ^*a^＊ｂ^＊表色系の値と各シェードガイド等級のＬ^*a^＊ｂ^＊表色系の値の色差が算出される（ステップＳ２４）。この色差が最も小さくなる等級が測定範囲５７の歯牙５１におけるシェードガイド等級と判定される（ステップＳ２５）。そして、撮像画像５５の歯牙５１に重ね合わせるようにしてシェードガイド等級が表示される（ステップＳ２６、図２Ｃ参照）。このように、患者の歯牙５１に対して個々にシェードガイド等級が表示される。

【0045】

以上のように、本実施の形態に係る測色装置１は、歯牙領域６１の縦列の画素数から歯間部６２を大まかに特定され、歯間部６２の大まかな位置を基準に歯間部６２の検出範囲６９が設定される。このため、歯牙領域６１の各画素の明度を用いた歯間部６２の検出時に、実際には歯牙領域６１である画素が歯間部６２として誤って検出されることが抑えられる。また、歯間部６２を除いた歯牙領域６１から新たな歯牙領域６１を再認識することで、複数の歯牙５１からなる歯牙領域６１を歯間部６２で適切に分離させて、歯牙領域６１毎に測色することができる。

【0046】

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

【0047】

例えば、本実施の形態において、認識部３３がラベリング処理によって歯牙領域６１を認識する構成にしたが、この構成に限定されない。認識部３３は、歯牙領域６１を認識可能であればよく、ラベリング処理以外の処理で歯牙領域６１を認識するようにしてもよい。

【0048】

また、本実施の形態において、設定部３５が撮像画像５５のＸ座標毎に歯牙領域６１の縦列の画素数を示すヒストグラムを生成して、ヒストグラムの谷になる座標を基準に歯間部６２の検出範囲６９を設定したが、この構成に限定されない。設定部３５は、歯牙領域６１の縦列の画素数に基づいて、歯間部６２の検出範囲６９を設定可能であればよく、ヒストグラムを生成しなくてもよい。

【0049】

また、本実施の形態において、検出部３６が歯間部６２の検出範囲６９において、明度波形の１次微分値を用いて明度が暗い画素から明るい画素に変化する画素を歯間部６２として検出する構成にしたが、この構成に限定されない。検出部３６は、歯間部６２の検出範囲６９における歯牙領域６１の各画素の明度に基づいて、歯間部６２を検出可能であればよく、明度波形の１次微分値を用いなくてもよい。

【0050】

また、本実施の形態において、ラベリング処理では、色差ヒストグラムから判別分析法にて算出した閾値を用いる構成にしたが、この構成に限定されない。ラベリング処理では、予め決定された固定の閾値が用いられてもよい。

【0051】

また、本実施の形態において、色差算出処理では、撮像画像５５の基準画素６５から基準値を求める構成にしたが、この構成に限定されない。色差算出処理では、基準画素６５から基準値を求める代わりに、予め記憶された基準値が使用されてもよい。

【0052】

また、本実施の形態において、塗潰し処理、オープニング処理を実施したが、この構成に限定されない。塗潰し処理、オープニング処理をせずに、歯牙領域６１を精度よく認識可能であれば、塗潰し処理、オープニング処理を省略することも可能である。

【0053】

また、本実施の形態において、歯牙領域６１の自動認識処理でヒストグラム処理、歯間部検出処理、ラベリング処理を所定回数繰り返す構成にしたが、この構成に限定されない。１度目の歯間部検出処理で歯間部６２を適切に検出される場合には、ヒストグラム処理、歯間部検出処理、ラベリング処理が繰り返されなくてもよい。

【0054】

また、本実施の形態において、測色装置１は、歯牙５１からの反射光を取り込む光学系と、歯牙領域の自動認識処理等の制御系とが一体になっていてもよいし、別体になっていてもよい。例えば、測色装置１は、光学系の装置とこの装置に接続されるコンピュータとで構成されていてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0055】

以上説明したように、本発明は、複数の歯牙を個別に測色することができるという効果を有し、特に、歯科医院等で患者の歯牙を測色してシェードガイドと比較する測色装置、測色方法及びプログラムに有用である。

【符号の説明】

【0056】

１ 測色装置
２２ 処理部
３３ 認識部
３４ 塗潰し部
３５ 設定部
３６ 検出部
３７ オープニング部
５１ 歯牙
５５ 撮像画像
６１ 歯牙領域
６２ 歯間部
６８ ヒストグラムの座標
６９ 検出範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】