Influence of ambient light conditions on the accuracy of 3-dimensional optical scanner for face scanning

อิทธิพลของภาวะแสงล้อมรอบต่อความแม่นยำของเครื่องส่องกราดตรวจด้วยแสงสามมิติสำหรับการสแกนใบหน้า

Name: Punrit Thongma-Eng

ThaSH: Scanning electron microscopy

ThaSH: Dentistry

Abstract: Most 3D scanners use optical technology that is impacted by lighting conditions, especially in triangulation with structured-light or laser techniques. However, the effect of ambient lights on the accuracy of the face scans remains unclear. The purpose of this study is to investigate the effect of ambient lights on the accuracy of the face scans obtained from the face scanner (Einscan Pro 2X Plus, Shining 3D Tech. Co., Ltd. Hangzhou, China). A head model was designed in Rhinoceros 5 software (Rhino, Robert McNeel and Associates for Windows, Washington DC, USA) and printed with 200 microns resolution of polylactic acid and was dented with 2.0 mm of carbide bur to aid superimposition in software. The head model was measured by a coordinate measuring machine (CMM) to generate a reference stereolithography (STL) file as a control. The face model was scanned four times under nine-light conditions: cool white (CW), warm white (WW), daylight (DL), natural light (NL), and illuminant (9w, 18w, 22w). Scan data were exported into an STL file. The scan STL files obtained were compared with the reference STL file by 3D inspection software (Geomagic Control X version 17, Geomagic, Morrisville, NC, USA). To study the deviations, root mean square errors (RMSE) were selected for statistical analysis between the reference model (trueness) and within the group (precision). The statistical analysis was done using SPSS 20.0 (IBM Company, Chicago, USA). One-way ANOVA and post hoc with Tukey were done to analyze the results. For the trueness, the scanner showed the lowest RMSE under the NL group (77.18 ± 3.22) and the highest RMSE under the 18w-DL group (95.33 ± 6.89). There was a statistically significant between the NL group and the 18w-DL group (p<0.05) for the trueness. Similarly, for the precision, the scanner showed the lowest RMSE under the NL group (56.92 ± 4.56) and the highest RMSE under the 9w-CW group (78.52 ± 10.61). There was statistically significant between NL, 18w-WW, 18w-CW, 18w-DL, 22w-WW, 22w-DL group, 9w-CW, 9w-WW, and 9w-DL group (p<0.05) for the precision. Ambient lights affected the face scans. Under the natural light condition, the face scanner performed the best accuracy in terms of both trueness and precision. Contradictory, under 18w-DL and 9w-WW, 9w-CW, and 9w-DL conditions showed the least accuracy of trueness and precision, respectively.

Abstract: เครื่องส่องกราดตรวจด้วยแสงสามมิติส่วนใหญ่ใช้เทคโนโลยีออพติคอลที่ได้รับผลกระทบจากสภาพแสงล้อมรอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องส่องกราดตรวจด้วยแสงแบบโครงสร้างหรือเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของแสงล้อมรอบต่อความแม่นของการส่องกราดใบหน้ายังไม่ชัดเจน การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบผลของแสงล้อมรอบต่อความแม่นของการส่องกราดใบหน้าที่ได้จากเครื่องส่องกราดใบหน้า (Einscan Pro 2X Plus, Shining 3D Tech. Co., Ltd. Hangzhou, China) แบบจำลองหัวได้รับการออกแบบในซอฟต์แวร์ Rhinoceros 5 (Rhino, Robert McNeel and Associates for Windows, Washington DC, USA) และพิมพ์ด้วยกรดโพลีแลคติกความละเอียด 200 ไมครอนและทำการเว้าแหว่งด้วยหัวกรอคาร์ไบด์ขนาด 2.0 มม. เพื่อช่วยซ้อนทับในซอฟต์แวร์ แบบจําลองหัวถูกวัดโดยเครื่องวัดพิกัด (CMM) เพื่อสร้างไฟล์สเตอริโอลิโทกราฟีอ้างอิง (STL) เป็นตัวควบคุม แบบจำลองหัวถูกส่องกราดสี่ครั้งภายใต้สภาวะแสงเก้าแบบ: สีขาวนวล (CW), สีขาวนวล (WW), แสงกลางวัน (DL), แสงธรรมชาติ (NL) และความสว่าง (9w, 18w, 22w) ข้อมูลการส่องกราดถูกส่งออกไปยังไฟล์สเตอริโอลิโทกราฟีสแกน ไฟล์สเตอริโอลิโทกราฟีสแกนจะถูกนำไปเปรียบเทียบกับไฟล์สเตอริโอลิโทกราฟีอ้างอิงโดยซอฟต์แวร์ตรวจสอบ 3 มิติ (Geomagic Control X เวอร์ชัน 17, Geomagic, Morrisville, NC, USA) ในการศึกษาค่าเบี่ยงเบนข้อผิดพลาดที่สองค่าเฉลี่ยราก (RMSE) ถูกเลือกสําหรับการวิเคราะห์ทางสถิติระหว่างแบบจําลองอ้างอิง (ความแม่น) และภายในกลุ่ม (ความแม่นยํา) การวิเคราะห์ทางสถิติทําโดยใช้ SPSS 20.0 (บริษัท IBM, ชิคาโก, สหรัฐอเมริกา) ด้วยการวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียวและการเปรียบเทียบภายหลังแบบ Tukey ผลการทดลองพบว่าเครื่องส่องกราดให้ค่า RMSE ต่ำสุดภายใต้กลุ่ม NL (77.18 ± 3.22) และสูงสุดภายใต้กลุ่ม 18w-DL (95.33 ± 6.89) อย่างมีนัยสําคัญทางสถิติระหว่างกลุ่ม NL และกลุ่ม 18w-DL (p<0.05) ในทํานองเดียวกันกับความแม่นยำ เครื่องส่องกราดให้ค่า RMSE ต่ำสุดภายใต้กลุ่ม NL (56.92 ± 4.56) และ RMSE สูงสุดภายใต้กลุ่ม 9w-CW (78.52 ± 10.61) แตกต่างกันอย่างมีนัยสําคัญทางสถิติ ระหว่างกลุ่ม NL, 18w-WW, 18w-CW, 18w-DL, 22w-WW, 22w-DL, 9w-CW, 9w-WW และ 9w-DL กลุ่ม (p<0.05) สภาวะแสงล้อมรอบส่งผลต่อการส่องกราดใบหน้า ภายใต้สภาพแสงธรรมชาติเครื่องส่องกราดใบหน้ามีความแม่นยสูงสุดทั้งในแง่ของความแม่นและความแม่นยําและ 18w-DL และ 9w-WW, 9w-CW และ 9w-DL แสดงให้เห็นถึงความแม่นน้อยที่สุดของความแม่นและความแม่นยําตามลําดับ

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Niyom Thamrongananskul

Role: Chairman

Name: Attavit Pisitanusorn

Role: Member

Name: Patcharawan Silthampitag

Role: Member

Created: 2022

Modified: 2022-11-02

Issued: 2022-11-02

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Science

Level: Master's Degree

Descipline: Dentistry

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	620931044.pdf	7.48 MB	1	2023-02-17 11:19:47

ใช้เวลา

0.019692 วินาที