从 “凭经验” 到 “靠数据” ：高光谱成像重塑牙科美学修复全流程

01  牙科比色选色

 

精准选色是美容牙科的核心步骤。将修复体颜色与患者天然牙齿正确匹配，对美观效果与患者满意度至关重要；颜色匹配不佳则可能导致昂贵的返工修复。目前比色选色通常采用比色板目视对比法。

 

 

牙医在评估时面临诸多难题：

 

· 光照：牙齿颜色受照明光谱影响，同一颗牙在不同光照下会呈现不同颜色。受同色异谱效应影响，一种光源下匹配良好的修复体，在另一种光源下可能出现色差。

 

· 环境：环境中其他物体的颜色会干扰牙齿颜色的视觉判断。

 

· 比色板局限：各类比色系统提供的色号有限；同型号比色板之间可能存在不一致，且长期使用会老化褪色，导致测量不准。

 

牙医正越来越多地借助技术手段辅助目视评估，追求量化比色，以提升取色效率与准确性，并便于颜色数据的记录与传递。高光谱成像（HSI）是一项在牙科取色领域尚待挖掘、具备独特优势的技术。

 

02 高光谱成像（HSI）优化牙科比色

 

高光谱成像可通过测量牙齿随波长变化的反射率，完整表征牙齿颜色。

 

· 提供量化测量结果，消除人为主观误差，简化牙医、技师与患者之间的颜色信息沟通。

· 颜色测量不受拍摄时光照条件影响。

· 可模拟牙齿及修复体在任意光照下的视觉效果，避免同色异谱导致的色差。

· 可同时采集图像上数百个点位的光谱信息，实现牙齿表面颜色分布映射。

 

Living Optics技术优势

 

基于独创的快照式高光谱专利技术 ， Living Optics 相机为便携式系统，支持实时高光谱应用。技术核心：编码孔径 + 双同轴传感器。

 

· 提供500万像素场景视图

· 覆盖440–900nm波段，共96个光谱通道

· 可采集场景中4000+个点位的光谱数据

相机搭配NVIDIA Jetson AGX Orin处理器，提供实时视频分析算力，支持实时图像分割与颜色匹配。

 

牙齿比色量化

 

使用Living Optics相机采集VITA Classical比色板各色号的高光谱数据。将相机输出的光谱辐射度数据，除以相同光照下白色参考板（Spectralon）的光谱辐射度，转换为反射率。

 

获取反射光谱后，计算CIE（X、Y、Z）三刺激值，进一步转换为CIE xy色度坐标用于二维呈现。

 

下图为D65光源下， Living Optics相机测量的VITA Classical比色板各色号的CIE xy色度坐标，背景色为对应点位的近似RGB颜色。

 

 

 

活体牙齿颜色匹配：

 

颜色差异常用ΔE76表示，即CIE LAB颜色空间中两点间的欧氏距离。比色流程：

1. 将VITA Classical比色板的三刺激值转换为CIE LAB坐标

2. 与活体牙齿测量值对比

3. 计算牙齿与各色号的ΔE值，ΔE值小者为高度匹配

下图为人类牙齿实景视图，标注高度匹配的VITAClassical色号，ΔE按绿色矩形选区计算。

 

 

模拟光照效果：

 

获取牙齿光谱反射特性后，结合目标光源的光谱功率分布，即可模拟该牙齿在任意光源下的呈现颜色。下图为基于Living Optics高光谱数据计算的同一颗牙，在多种CIE标准光源下的CIE LAB坐标。

 

该数据通过Living Optics高光谱数据计算得出。

 

03 核心应用领域

 

01 美学修复比色

烤瓷冠、全瓷冠、贴面、嵌体的精准取色与匹配，降低返工率。

 

02 跨机构颜色传递

诊所 — 义齿工厂颜色数据标准化传输，减少来回试戴。

 

03 牙齿美白效果评估

定量记录美白前后色差，效果可量化、可对比、可展示。

 

04 材料研发与检测

牙色材料、树脂、瓷块的颜色稳定性与一致性检测。

 

04 系统集成解决方案

 

Living Optics高光谱模块可快速集成进牙科工作流：

 

· 硬件集成：高光谱相机+光源+校准白板一体化套件。

· 软件接口：提供SDK/API，可对接各种终端设备。

· 工作流整合：拍摄→校准→测色→ 匹配→生成报告。

· 质控体系：建立诊所内部比色SOP、色差阈值、定期校准机制。

· 云端方案：支持数据上云、远程会诊、批量管理患者色号档案。

 

05 未来展望：高光谱将成为牙科美学标配

 

未来 3–5 年，高光谱成像将从 “可选工具” 变成“标配入口”：

· 与口内扫描、 AI 诊断深度融合，实现 “扫描 + 取色 + 设计” 一站式。

· AI 自动识别牙体区域、自动推荐色号、自动预警色差风险。

· 建立跨品牌、跨机构统一牙色数据库，提升全行业交付一致性。

· 面向个性化修复，支持渐变配色、仿生纹理、年龄特征复刻。

· 更小型化、更低成本、更易操作，走进基层诊所与连锁门诊。

 

结语

牙科比色不再是 “经验活” ，而是数据活。高光谱成像以客观、精准、可追溯的优势，正在提升修复效率、降低返工成本、提高患者满意度，推动牙科美学进入量化配色时代。