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
烤瓷冠、全瓷冠、贴面、嵌体的精准取色与匹配,降低返工率。
诊所 — 义齿工厂颜色数据标准化传输,减少来回试戴。
定量记录美白前后色差,效果可量化、可对比、可展示。
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。
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