3D Baskı Yüz Protezlerinde Renk Yönetimi Nasıl Yapılır?

Sağlık r1b 06/04/2021

3B görüntü soruşturma ve 3B görüntü baskısı arasındaki renk iletişiminin değişik şekillerde kullanılması sebebiyle, bu tür bir üretim işlemi kullanılırken basılı ve orijinal nesneler içinde çoğu zaman mühim renk farklılıkları vardır. CIE renk ölçümüne dayalı geleneksel renkli görüntü tekrardan üretim teknikleri 80 yıldan uzun süredir kullanılmaktadır ve renkli görüntüleri çeşitli görüntüleme koşulları altında bir dijital ortamdan diğerine dönüştürmede oldukca iyi performans göstermektedir. Bununla beraber, 3B baskı teknolojisi için geleneksel renkli görüntü tekrardan üretim tekniklerinin uygulanması o denli kolay değildir.
Bu protokolle, 3B renkli nesneler tek renkli 3B nesnelere ve 2B renkli görüntülere bölünebilir. Bunu akılda tutarak, insan rengi görünüm nitelikleri vasıtasıyla 2B renkli görüntüyü kamera RGB’den karşılık gelen yazıcı RGB’ye dönüştürmek için geleneksel bir renk tekrardan üretim tekniği uygulanabilir. 3D görüntüleme cihazları vasıtasıyla doğru bir renk üretimi elde etmek için, belirli bir cihazın renk sistemini insan görsel sistemine bağlamak için hususi renk profillerinin geliştirilmesi gerekir.

3D Görüntü Aygıtları İçin Renk Profilleri ve Geliştirilmesi

3D Baskı Yüz Protezlerinde Renk Yönetimi Nasıl Yapılır?Bir 3B kameradan 3B yazıcıya gerçek bir renk tekrardan üretmek için, kamera RGB ve yazıcı RGB’yi insan gözü tepkisine (CIE XYZ üç boyutlu değerleri) bağlamak için hem bir kamera renk profilinin hem de bir yazıcı renk profilinin geliştirilmesi gerekir. Cilt rengi ve tonlarındaki varyasyonlar dikkate değerdir ve dijital Macbeth ColorCheckerDC çizelgeleri (X-Rite Inc., Grand Rapids, MI, ABD) şeklinde değişik insan popülasyonları şablonları için mevcut olan tüm cilt renkleri spektrumunu tecrübe etmek ve dahil etmek için oldukca sayıda eğitim rengi sağlamak için kullanılabilir. Bu yöntemi kullanarak, bir 2D renk tablosu, istenen renklerle 200 (l) × 150 (w) × 3 (h) boyutlarında bir 3D modele dönüştürülebilir ve Z Corp Z510 renkli yazıcı şeklinde bir 3D yazıcı kullanılarak yazdırılabilir.
Bunlar sonrasında kontrol renkleri olarak kullanılabilir ve sonrasında, yazdırılan renk tablosunda üretilen her eğitim rengi için CIE XYZ tristimulus değerleri, Minolta CM 2600d (Konica Minolta Inc., Tokyo, Japonya) şeklinde bir spektrofotometre kullanılarak renk ölçümleri alınarak elde edilebilir. Ölçümler esnasında, d / 8 görüntüleme geometrisi (dağınık aydınlatma, 8 derecelik görüntüleme) şeklinde standart görüntüleme koşulları uygulanmalı, aynasal bileşen dahil edilmeli ve açıklık boyutları tutarlı bir halde tanımlanmış bir çapa — 3 mm’ye ayarlanmalıdır. Aydınlatıcı bununla birlikte tutarlı ve ideal olarak, aydınlık koşullarında ten rengini simüle etmek için CIE standardı D65 ve CIE 1931 standart gözlemcisi dâhil olmak suretiyle bir sanayi standardına uygun olmalıdır.
Eğitim renkleri için yazıcı RGB ve CIE XYZ tristimulus değerlerine dayalı olarak, üçüncü dereceden bir polinom regresyon modeli kullanılarak bir yazıcı renk profili geliştirilebilir. Aynı tablo kullanılarak bir kamera renk profili de üretilebilir. Renkli görüntüler, kullanılan eğitim renklerinin sayısı için 3dMD kamera sistemi ve kamera RGB’si tarafınca yakalanır. Ondan sonra, bu kamera RGB ve CIE XYZ tristimulus değerlerine dayanarak, ikinci dereceden bir polinom regresyonu kullanılarak bir kamera renk profili geliştirilebilir. Bu yöntemi kullanarak, görüntünün her pikseli için, kamera RGB’si ilkin CIE XYZ tristimulus değerlerine dönüştürülür ve peşinden yazıcı RGB’ye geri dönüştürülür.

Renk Üretim Değerlendirmesi

İnsan yüzü için renk üretimini değerlendirmek için ilkin bir renk testi çizelgesi tasarlanması gerekir. Bu, dört Kafkas, iki Çinli, iki Asyalı, dört Afrika ve iki Karayip ten rengi dahil olmak suretiyle evvelinde belirlenmiş 14 insan ten rengi kullanılarak gerçekleştirilebilir. Ondan sonra, kullanılacak renkli yazıcı (Z Corp Z510) kullanılarak tanımlı ve tutarlı boyutlara haiz bir 3B renk şeması oluşturulmalıdır. Herhangi bir nihai protezin uygulanacağı şekilde son işlemden sonrasında, bu tabloya orijinal renk şeması adı verilir.
3D Baskı Yüz Protezlerinde Renk Yönetimi Nasıl Yapılır?Renk üretimi sonrasında iki değişik 3B renkli görüntü tekrardan üretim sistemi kullanılarak üretilmesi ihtiyaç duyulan iki tekrardan üretim tablosu kullanılarak değerlendirilebilir. İlk cetvel üretildiğinde, orijinal çizelgenin renkli görüntüsü 3dMD kamera sistemi kullanılarak yakalanmalı ve peşinden 3B baskı için Z Corp Z510 yazıcıya gönderilmeden ilkin 3B geometride yalnızca minik düzeltmelerle işlenmelidir. Bu basılı renk şemasına sonrasında ilk reprodüksiyon olarak atıfta bulunulabilir. İkinci işlem için, tavsiye edilen 3B renkli görüntü tekrardan üretim sürecini takiben gerçekleştirilebilir. Bu basılı tablo sonrasında ikinci çoğaltma tablosu olarak adlandırılabilir.
Renk reprodüksiyonunun performansını değerlendirmek için, her bir renk şemasındaki her bir renk yaması için CIE XYZ tristimulus değerleri bir spektrofotometre (Konica Minolta cm-2600d) kullanılarak ölçülmelidir. CIE aydınlatıcı D65 altındaki 14 kontrol renginin her biri için orijinal tablo ile iki reprodüksiyon tablosunun her biri arasındaki renk farkı, bir CIELAB renk farkı formülü kullanılarak hesaplanmalıdır. Renk farkı için averaj, maksimum, minimum ve standart sapma kaydedilebilir ve tablo haline getirilebilir. Bu değerlerin örnekleri görülebilir. Doğru bir halde uygulandığında, bu yöntem, 3B renkli görüntü tekrardan üretim sistemleri kullanılarak renk tekrardan üretiminde mühim bir gelişme sağlanabileceğini gösterecektir. Yüz yumuşak doku protezlerinin üretiminde başarıya ulaşmış bir halde uygulanması için, 3D baskılı nesneler için kabul edilebilir bir renk farkı ortalama 3–4Eab’dir.

Renk Dokusu Eşlemesi

Bir çok 3B fotogrametri sistemi, 2B görüntüyü 3B yüzey üstüne sararak doku yanılsaması verebilir. Bu sarılı doku aslına bakarsak cilt yüzeyinde ince kırışıklıklar, gözenekler yada lekeler oluşturmaz ve bundan dolayı süratli prototip oluşturma sürecinde çoğaltılamaz. 3B çokgen ağın yan yana görünümünü ve 3B kamera sistemi (3dMD Sistemi) tarafınca yakalanan 2B bitmap görüntüsünü gösterir. Görüntüden, 3B ağın aslına bakarsak 2B bitmapte açıkça görülebilen gözenekler ve kırışıklıklar dahil ince ayrıntılar içermediği görülebilir. 3B ağdaki her çokgen, 2B bitmap’teki belirli bir bölgeye bağlanır. 3B ağdaki vurgulanmış çokgenleri ve 2B bitmapten rengi tek renkli bir çokgen üstüne yerleştirmek için kullanılan bölgeyi gösterir.
Gerçekçiliği çoğaltmak ve hastanın cildinin karakterizasyonunu iyileştirmek için çeşitli teknikler geliştirilmiştir. Bu şekilde bir yöntem, gözenekler, kırışıklıklar ve ince çizgiler şeklinde yüzey detaylarının 3D modele dahil edilmesini ihtiva eder. CAD tasarım sürecindeki yükseklik alanı eşlemesi (bununla birlikte kabartma eşleme olarak da bilinir) doku referans görüntüsünü geometrik bir desene çevirmek için kullanılabilir. Yükseklik alanı haritalama, ince 2B görüntüleri 3B geometrik sanal modellere çevirme yöntemidir. Bu, yukarıda açıklanmış olduğu şeklinde beyaz (yüksek) ve siyah (düşük) gri tonlamalı doku referans eşlemesine dayanır ve temsili dokuyu yüz modelinin uygun alanlarına eşlemek için uygulanabilir. Bu teknikler bir tek bitişik yüz anatomisinden / topografiden hastaya hususi verileri değil, bununla birlikte aynı bölgenin tedavi öncesi 2D fotoğraflarını da kullanabilir. 3D Baskı Yüz Protezlerinde Renk Yönetimi Nasıl Yapılır?
İkincisi, noksan yüzün öteki kısımlarından gelen dokunun uygun olmadığı yada tutarlı olmadığı yada değiştirilecek alanı temsil etmiş olduğu durumlarda protez model yüzeyine manuel olarak gerçekçi cilt dokuları eklemeye izin verir. Gri düzey yoğunluğuna bağlı olarak (beyazdan siyaha), bilgisayar yazılımı cilt yüzeyindeki kusurların derinliğini denetim edebilir. Orijinal bir dış görünüm derinliği haritası gösterilirken, düz bir yüzey üstüne doku eklemek için kullanılabilir. Yüzey topografyası gri düzey yoğunluğuna göre farklılık gösterir ve tek tek gözeneklerin ve kırışıklıkların konumu gösterilmiştir. Elde edilmiş ağ, düz bir yüzey (c) üstünde dış görünüm benzeri bir doku oluşturacak şekilde 3B olarak yazdırılabilir.
Bu tür bir yazılımın esnekliği göz önüne alındığında, doku yalnızca düz yüzeylere değil, bununla birlikte karmaşık 3B şekillere de eşlenebilir. Sadece son protezde sağlanan detay, bir tek elde edilmiş 3 boyutlu verilerin çözünürlüğüne değil, bununla birlikte 3 boyutlu yazıcının çözünürlüğüne ve işlemde kullanılan toz ve bağlayıcı türünün özelliklerine de bağlıdır. Doğal ki baskı işleminde toz kullanımı, bu tür ayrıntılar CAD işleminde haritalandırılabilse bile, yükseklik alanı eşlemesinden türetilen dokunun ayrıntılarını azaltacaktır. Aksine, daha ince pudra kullanmak, baskılı protez üstüne oldukca ince detayların eklenmesini elde edecektir.

Kaynakça:
https://www.researchgate.net/publication/318529481_Colour_quality_assessments_of_3D_facial_prostheses_in_varying_illuminations
https://bağlantı.springer.com/article/10.1007/s00170-017-1480-x

Yazar: Hasret Güvenç Ağaoğlu

#3D görüntü elde etme #3D görüntü işleme #3D renkli baskı #renkli görüntü üretimi #yüz protezleri
Bir yorum bırak
Mail adresiniz kimseyle paylaşılmayacaktır.