特許 7092786 歯科カラーカメラを較正するためのカラーリファレンス

(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】

(24)【登録日】2022-06-20

(45)【発行日】2022-06-28

(54)【発明の名称】歯科カラーカメラを較正するためのカラーリファレンス

(51)【国際特許分類】

   H04N 9/04 20060101AFI20220621BHJP

   H04N 9/64 20060101ALI20220621BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20220621BHJP

   H04N 5/243 20060101ALI20220621BHJP

   A61C 19/10 20060101ALI20220621BHJP

   A61C 19/04 20060101ALI20220621BHJP

【ＦＩ】

H04N9/04 B

H04N9/64 Z

H04N5/232 290

H04N5/243

A61C19/10

A61C19/04 J

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019549006

(86)(22)【出願日】2018-03-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-04-23

(86)【国際出願番号】 EP2018056671

(87)【国際公開番号】W WO2018167274

(87)【国際公開日】2018-09-20

【審査請求日】2021-02-09

(31)【優先権主張番号】102017204463.2

(32)【優先日】2017-03-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】500058187

【氏名又は名称】シロナ・デンタル・システムズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100202751

【弁理士】

【氏名又は名称】岩堀 明代

(74)【代理人】

【識別番号】100191086

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 香元

(72)【発明者】

【氏名】フランケ，フレデリケ

(72)【発明者】

【氏名】マイヤー，マーセル

(72)【発明者】

【氏名】ステガー，ティーナ

【審査官】西谷 憲人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２５０６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２２３０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１４０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５００５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１７９９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０６９１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３４４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／００２８４１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６５４２１８５（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ ９／０４

Ｈ０４Ｎ ９／６４

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

Ｈ０４Ｎ ５／２４３

Ａ６１Ｃ １９／１０

Ａ６１Ｃ １９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のフィールド（３、４）を含む歯科カラーカメラ（２）を較正するためのカラーリファレンス（１）であって、カラーリファレンス（１）の表面が、色較正のためのカラーフィールド（３）と、ホワイトバランスおよび／またはシェーディング補正のためのホワイトフィールド（４）および／またはグレーフィールドとの両方を含み、前記ホワイトフィールド（４）および／または前記グレーフィールドが、カラーリファレンス（１）の表面上に均一に分布しており、前記カラーフィールド（３）が少なくとも三つの異なる色を含むことにより特徴付けられる、カラーリファレンス（１）。

【請求項2】

前記フィールド（３、４）が長方形の形状を有し、前記カラーフィールド（３）および前記ホワイトフィールド（４）および／または前記グレーフィールドは、チェッカーボードの形態で互いに対して交互に配置されていることにより特徴付けられる、請求項１に記載のカラーリファレンス（１）。

【請求項3】

前記フィールド（３、４）が正方形の形状を有することにより特徴付けられる、請求項２に記載のカラーリファレンス（１）。

【請求項4】

前記フィールド（３、４）が互いに直接隣接していることにより特徴付けられる、請求項１～３のいずれか一項に記載のカラーリファレンス（１）。

【請求項5】

カラーリファレンス（１）がホルダー（５）を含み、前記カラーリファレンス（１）をカラーカメラ（２）に対して、定義された距離（６）で、および定義された向きで配置するために、前記ホルダー（５）を前記カラーカメラ（２）に取り付けることができるにより特徴付けられる、請求項１～４のいずれか一項に記載のカラーリファレンス（１）。

【請求項6】

カラーリファレンス（１）を使用して歯科カラーカメラ（２）を較正する方法であって、
カラーリファレンス（１）は、複数のフィールド（３、４）を含む歯科カラーカメラ（２）を較正するためのカラーリファレンス（１）であって、カラーリファレンス（１）の表面が、色較正のためのカラーフィールド（３）と、ホワイトバランスおよび／またはシェーディング補正のためのホワイトフィールド（４）および／またはグレーフィールドとの両方を含み、前記ホワイトフィールド（４）および／または前記グレーフィールドが、カラーリファレンス（１）の表面上に均一に分布していることにより特徴付けられ、
前記方法は、前記カラーリファレンス（１）は前記歯科カラーカメラ（２）によって記録され、光学画像が、生成され、前記記録されたホワイトフィールド（４）および／またはグレーフィールドのうちの少なくとも四つの少なくとも一つのピクセルについて色価および／または少なくとも一つの輝度値が決定され、前記ホワイトバランスおよび／または前記シェーディング補正が行われ、実際の色価が、前記記録されたカラーフィールド（３）の少なくとも三つについて決定され、前記個々のカラーフィールド（３）について保存された目標色価と比較され、ホワイトバランス較正値および／またはシェーディング較正値が、前記ホワイトバランスおよび／または前記シェーディング補正を実行するための前記光学画像のピクセルについて決定され、色較正値が前記カラーフィールドの色ごとに決定され、前記ホワイトバランスおよび前記シェーディング補正は、前記歯科カラーカメラ（２）の画像フィールド（７）の全表面にわたって実行され、前記ホワイトフィールド（４）および／または前記グレーフィールドの色価および／または輝度値に基づいて、補間アルゴリズムを使用して、前記カラーフィールド（３）の領域も含む、前記画像フィールド（７）全体にわたるホワイトバランスおよびシェーディング補正を決定することにより特徴付けられる、方法。

【請求項7】

前記記録された光学画像の前記個々のフィールド（３、４）が、セグメンテーションアルゴリズムを使用してセグメント化されることにより特徴付けられる、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記カラーリファレンス（１）がホルダー（５）を含み、前記光学画像内の前記カラーリファレンス（１）の描写が前記画像フィールド（７）全体をカバーするように、前記光学画像を記録する前に、前記ホルダー（５）によって、前記カラーリファレンス（１）が前記カラーカメラ（２）に対して、定義された距離（６）で、および定義された向きで配置されることにより特徴付けられる、請求項６または７に記載の方法。

【請求項9】

前記カラーリファレンス（１）が、前記ホルダー（５）によって、前記カラーカメラ（２）の記録方向に直角に配置されることにより特徴付けられる、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

較正データが、前記ホワイトバランス、前記シェーディング補正、および前記色較正が実行された後に、前記画像フィールド（７）全体に対して取得されることにより特徴付けられる、請求項６～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記取得された較正データが、前記カラーカメラ（２）の前記光学画像を補正するために使用されるメモリに保存されることにより特徴付けられる、請求項１０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歯科カラーカメラを較正するためのカラーリファレンスおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

カラーカメラを較正するためのいくつかのカラーリファレンスが、当技術分野で公知である。

【0003】

一つの公知のカラーリファレンスの場合、色較正を実行するためのカラーフィールドは、フロントサイドに配置され、ホワイトバランスおよびシェーディング補正を実行するためのホワイトおよびグレーフィールドはリアーサイドに配置される。

【0004】

フロントサイドのカラーフィールドの数は、例えば、２４であり、カラーフィールドの色は、色較正が実行される特定のスペクトル範囲をカバーできる。ホワイトバランスは、一つのステップでリアーサイドを使用して実行され、色較正は第二のステップでフロントサイドを使用して実行される。

【0005】

ＷＯ２０１２／０３８４７４Ａ１は、リップスプレッダに位置づけされたカラーチャートによって歯の色を決定する方法を開示している。カラーチャートには、ＲＧＢまたはＣＭＹＫなどの標準色の公知のカラーセットを含めることができる。

【0006】

米国特許２０１２／０３００２２８Ａ１は、カラープリンターの印刷色を予測するためのカラーチャートを開示しており、個々のカラーフィールドは四角形のグリッドに配置されている。

【0007】

ＷＯ２０１５／０８２３００Ａ１は、カメラを含むスマートフォンを使用して歯の色を区別するための装置を開示している。スペーサーを使用して、第一の偏光フィルター、第二の偏光フィルターおよびカラーチャートが、スマートフォンのカメラに対して固定距離に取り付けられる。

【0008】

欧州特許０５６１２２８Ａ２は、色変換を用いたカラー画像内視鏡検査のための方法および配置を開示し、それによってカラーリファレンスは画像の記録に組み込まれる。次に、測定された実際の色価は、色較正を実行するために標的色価と比較される。

【0009】

公知のカラーリファレンスおよび方法の一つの不利点は、色較正およびホワイトバランスが異なるステップで実行されることである。

【0010】

したがって、本発明の目的は、可能な限り単純な方法で、色較正およびホワイトバランスを含むカラーカメラの完全な較正を実行することである。

【発明の概要】

【0011】

本発明は、複数のフィールドを含む歯科カラーカメラを較正するためのカラーリファレンスに関する。カラーリファレンスの表面は、色較正のためのカラーフィールド、ならびに、ホワイトバランスおよび／またはシェーディング補正のためのホワイトフィールドおよび／またはグレーフィールドを含む。

【0012】

カラーリファレンスは、例えば、同じ側にカラーフィールドおよびグレーフィールドおよび／またはホワイトフィールドの両方を持つ長方形プレートとすることができる。ケラレ、不均質な照射または色収差などの画像フィールドの輝度の局所的変化も、ホワイトバランスおよびシェーディング補正で補正することもできる。したがって、ホワイトバランスおよびシェーディング補正については、ホワイトフィールドの輝度および／または色相の計測された実際の値が画像フィールド全体にわたって決定され、そのホワイトフィールドの標的値と比較される。例えば、画像フィールドの端に向けた輝度の低下、いわゆる、ケラレは、ホワイトバランスおよびシェーディング補正で補正されうる。

【0013】

シェーディング補正は、局所のホワイトバランスと同等であり、光学画像のすべてのピクセルが較正データを使用して同じグレー値に設定される。

【0014】

ホワイトフィールドと濃いグレーフィールドの両方を使用して、ホワイトバランスおよびシェーディング補正を実行できる。

【0015】

カラーフィールドは色較正に使用され、カラーフィールドの色は較正されるカラースペクトルまたはカラー空間の内側またはさらにはわずかに外側に均質に配置される。したがって、実際の値は、個々のカラーフィールドの輝度および／または色価に対して決定され、そのカラーフィールドの既知の標的値と比較される。

【0016】

光学画像のすべてのピクセルの較正データは、ホワイトフィールドの実際の値と標的値との比較から取得される。

【0017】

ホワイトバランスおよびシェーディング補正の較正データは、例えば、変換マトリックスの形態で保存することができる。

【0018】

個々の色の較正データは、カラーフィールドの実際の値と標的値の比較から取得される。

【0019】

個別の色の色較正の較正データは、例えば、早見表の形態でも保存できる。

【0020】

カラーフィールドは、黄色、淡褐色、黒、赤褐色、薄い灰色、水色、薄いすみれ色、薄いオレンジ、濃いグリーン、濃いすみれ色、濃いブルー、ピンク、薄いグリーン、メジアム・イエローを含みうる。

【0021】

それぞれのカラーリファレンスのカラーフィールドおよびホワイトフィールドの色価およびの輝度値の標的値は、較正の前に既知であり、例えば、メモリに保存されうる。

【0022】

カラーリファレンスの一つの利点は、ホワイトバランスおよびシェーディング補正および色較正が一つの光学画像のみを測定することによって一つのステップで実行できることにある。

【0023】

カラーフィールドは有利なことに、少なくとも三つの異なる色を含むことができる。

【0024】

これにより、粗い色較正を実行できる。カラーフィールドの数は２４以上であることができる。より多くの異なるカラーフィールドにより、より正確な色較正が可能になる。

【0025】

ホワイトフィールドおよび／またはグレーフィールドは、カラーリファレンスの表面に均等に分布している。

【0026】

ホワイトフィールドの均一な分布により、可能な画像フィールド全体にわたってホワイトバランスおよびシェーディング補正を行なう。

【0027】

フィールドは有利なことに、長方形の形状を持つことができ、それにより、カラーフィールドおよびホワイトまたはグレーフィールドは、チェッカーボードの形態で互いに対して交互に配置される。

【0028】

チェッカーボードの配置の結果、カラーフィールドおよびホワイトフィールドは、各方向に、互いに対して交互に配置される。これにより、画像フィールド全体にわたるホワイトフィールドの分布が許容される。

【0029】

フィールドは有利なことに、正方形の形状を有することができる。

【0030】

個々のフィールドの正方形の形状により、カラーリファレンスをコンパクトに設計できる。

【0031】

フィールドは有利にも互いに隣接することができる。

【0032】

したがって、カラーリファレンスのコンパクトな設計が可能である。中間領域がないため、個々のフィールドのセグメンテーションが促進される。

【0033】

カラーリファレンスは、有利なことに、ホルダーを備えうる。よって、カラーカメラに対して定義された距離で、および定義された向きでカラーリファレンスを配置するために、ホルダーをカラーカメラに取り付けることができる。

【0034】

したがって、カラーリファレンスは、カラーカメラの画像フィールドがカラーリファレンス全体を覆うように、ホルダーによってカラーカメラに対して配置されうる。

【0035】

本発明はさらに、カラーリファレンスを使用して歯科カラーカメラを較正するための方法に関する。カラーリファレンスは歯科カラーカメラによって記録され、光学画像が生成され、色価および／または少なくとも一つの輝度値が記録されたホワイトフィールドおよび／またはグレーフィールドのうちの少なくとも四つの少なくとも一つのピクセルについて決定され、ホワイトバランスおよび／またはシェーディング補正が実行され、実際の色価は、記録されたカラーフィールドのうちの少なくとも三つについて決定され、それぞれのカラーフィールドについて保存された目標色価と比較され、ホワイトバランス較正値は、ホワイトバランスを実行するために光学画像のすべてのピクセルに対して決定され、色較正値はカラーフィールドのあらゆる色に対して決定される。

【0036】

ピクセルの色価および／または輝度値は、例えば、ＲＧＢ値の形態で使用することができる。

【0037】

ホワイトバランスおよび／またはシェーディング補正は、ホワイトフィールドを使用して第一のステップで実行されるが、色較正はカラーフィールドを使用して第二のステップで実行される。

【0038】

ホワイトバランスおよびシェーディング補正のために、色価および／または輝度値の実際の値は、少なくとも四つの記録されたホワイトフィールドの少なくとも一つの記録されたピクセルについて光学画像から決定され、ホワイトフィールドの既知の標的値と比較される。それぞれのホワイトフィールドの少なくとも一つのピクセルについて、較正値が決定される。残りのピクセルの較正値は、例えば、補間によって決定されうる。

【0039】

実際の値は、ホワイトフィールドの各ピクセルに対して、決定することができ、および標的値と比較することができる。例えば、画像フィールドにわたる輝度の進行は、より正確に決定される。

【0040】

実際の値は、例えば、ホワイトフィールドの第四のピクセルごとにのみ決定されうる。

【0041】

続いて色較正が実行され、それによって、色価および／または輝度値の実際の値が、例えばＲＧＢ値の形で、記録されたカラーフィールドのうちの少なくとも三つについて決定され、それぞれのカラーフィールドの既知の標的値と比較される。個々のカラーフィールドの各色に対して色較正値が決定される。較正するカラー空間の残りの色の色較正値は、例えば、補間によって決定されうる。

【0042】

個別のピクセルのホワイトバランス較正値およびシェーディング補正較正値および個別の色の色較正値は、較正データとして保存できる。

【0043】

該方法の一つの利点は、カラーリファレンスの光学画像を記録した後で、ホワイトバランス、シェーディング補正および色較正を一つのステップで実行することができることにある。ホワイトバランス、シェーディング補正および色較正は、ユーザーの相互作用なしに、コンピュータ、マイクロコンピュータまたはマイクロチップなどのコンピュータユニットによって実行されうる。

【0044】

記録された光学画像の個々のフィールドは、有利なことに、セグメンテーションアルゴリズムを使用してセグメント化されうる。

【0045】

セグメンテーションアルゴリズムは、個々のフィールドの境界を識別し、それらをカラーフィールドおよびホワイトフィールドに分割する。セグメンテーションアルゴリズムは、コンピュータユニットによって完全に自動的に実行されうる。

【0046】

ホワイトバランスおよびシェーディング補正は、歯科カラーカメラの画像フィールドの全表面にわたって行われ、それによって、ホワイトフィールドまたはグレーフィールドの色価や輝度値に基づいて補間アルゴリズムを使用して、カラーフィールドの領域も含む、画像フィールド全体にわたるホワイトバランスとシェーディング補正を決定する。

【0047】

補間アルゴリズムは、例えば、画像フィールド全体にわたる輝度値の進行を決定することが可能である。個々のホワイトフィールドの輝度値が決定され、ホワイトフィールド間のカラーフィールドにわたる補間が実行される。補間アルゴリズムは、例えば、ホワイトフィールドの個々の輝度値の間の適切な機能に適合することができる。補間アルゴリズムは、コンピュータユニットによって完全に自動的に実行されうる。

【0048】

カラーリファレンスは有利にはホルダーを含むことができる。それによって、光学画像内のカラーリファレンスの描写が画像フィールド全体をカバーするように、光学画像を記録する前に、ホルダーによって、カラーリファレンスがカラーカメラに対して定義された距離でおよび定義された向きで配置される。

【0049】

ホルダーでは、画像フィールド全体が覆われ、較正の精度が改善されるように、カラーカメラに対して定義された距離でおよび定義された向きでカラーリファレンスを配置することができる。

【0050】

カラーリファレンスは、有利なことに、ホルダーによってカラーカメラの記録方向に垂直に配置されうる。

【0051】

これにより、較正の完全自動実行が容易になる。

【0052】

較正データは、ホワイトバランス、シェーディング補正および色較正が実行された後の画像フィールド全体について有利に取得される。

【0053】

画像フィールド全体の較正データは、輝度値および色価の測定された実際の値と、既知の標的値とを比較することによって取得される。較正データは、例えば、カラーカメラのセンサーの個々のピクセルの補正係数を含むことができる。

【0054】

得られた較正データは、有利なことに、カラーカメラの光学画像を補正するために使用されるメモリに保存されうる。

【0055】

したがって、補正を実行するために、較正データは、較正が実行された後に光学画像に適用される。較正データは、例えば、変換マトリックスまたは早見表の形態で保存されうる。

【図面の簡単な説明】

【0056】

図面を参照して本発明を説明する。図面は以下を示す。

【図1】図１は、歯科カラーカメラを較正するためのプレートの形態のカラーリファレンスである。

【図2】図２は、正方形のフィールドを持つカラーリファレンスである。

【図3】図３は、長方形のフィールドを持つカラーリファレンスである。

【図4】図４は、ダイヤモンド形状フィールドを持つカラーリファレンスである。

【発明を実施するための形態】

【0057】

図１は、カラーフィールド３およびホワイトフィールド４を含む、歯科カラーカメラ２を較正するためのプレートの形態のカラーリファレンス１を示す。図示の実施形態では、フィールド３および４は正方形であり、チェッカーボードの方法で互いに対して配置される。ホルダー５はカラーリファレンス１上に配置され、カラーリファレンス１がカラーカメラ２に対して定義された距離６で、および設定された向きで配置されるように、カラーカメラ２に取り付けることができる。カラーリファレンス１は、カラーリファレンス１のフィールド３および４がカラーカメラ２の画像フィールド７全体をカバーするように配置され、それによって画像フィールド７の境界が破線で示される。

【0058】

図２は、カラーリファレンス１のさらなる実施形態を示し、ここでカラーフィールド３およびホワイトフィールド４は、チェッカーボードの様式で、四行およびで五列に配置され、フィールド３および４は正方形である。

【0059】

図３は、カラーリファレンス１のさらなる実施形態を示し、カラーフィールド３およびホワイトフィールド４は、細長い長方形のような形状であり、チェッカーボードの様式で三行および八列に配列される。

【0060】

図４は、カラーリファレンス１のさらなる実施形態を示し、カラーフィールド３は、ハッチされ、ホワイトフィールド４がダイヤモンド形状であり、チェッカーボードの様式で配置されている。

【符号の説明】

【0061】

１ カラーリファレンス
２ カラーカメラ
３ カラーフィールド
４ ホワイトフィールド
５ ホルダー
６ 距離
７ 画像フィールド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】