BR0203438B1

BR0203438B1 - Método para determinar um espectro de refletância

Info

Publication number: BR0203438B1
Application number: BRPI0203438-7A
Authority: BR
Inventors: Lingappa K Mestha; Sohail A Dianat
Original assignee: Xerox Corp
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2014-11-04
Also published as: DE60227137D1; EP1867968A1; EP1288640A2; DE60239571D1; EP1867968B1; EP1288640A3; US6721692B2; EP1288640B1; US20030055611A1; BR0203438A

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “MÉTODO PARA DETERMINAR UM ESPECTRO DE REFLETÂNCIA".

Pedidos de Patente Relacionados [001] Remissão recíproca e incorporação por referência são efetuadas com relação aos seguintes Pedidos de Patente US co-pendentes e comumente cedidos: Pedido de Patente US de N° 09/941,774, depositado na mesma data que o presente, Pasta do Procurador de N° 110,242, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING SPECTRA USING DYNAMIC KARHUNEN-LOEVE ALGORITHMS WITH MEASUREMENTS FROM LED COLOR SENSOR, de Lingappa K. Mestha e Sohail A. Dianat; Pedido de Patente US de N° 09/862.247; Pedido de Patente US de N° 09/863,042; Pedido de Patente US de N° 09/888.791; Pedido de Patente US de N° 09/621.860; Pedido de Patente US de N° 09/562.072; Pedido de Patente US de N° 09/448.987; Pedido de Patente US de N° 09/449.263; Pedido de Patente US de N° 09/535,007; e Pedido de Patente US de N° 09/862.945.

Antecedentes da Invenção Campo da invenção [002] Trata a presente invenção da determinação de espectros com base em entradas não-espectrais.

Descrição da Técnica Relacionada [003] Os sistemas de calibragem de cor automáticos e em linha podem ser muito mais eficazes com um sistema de medição de cor em linha no qual um espectrofotômetro pode ser montado na trajetória de papel das folhas de cópia em movimento, preferivelmente na trajetória de saída após fixação por fusão e secagem, sem que seja preciso de alguma outra maneira modificar a impressora, ou interferir na impressão normal, ou interromper a mesma, ou o movimento das folhas impressas na referida trajetória de papel, e ainda assim fornecendo me- dições precisas de cor de remendos de cor de teste impressos sobre as folhas em movimento ao passarem pelo espectro fotômetro. Isto possibilita um laço ("loop") fechado completo de controle de cor de uma impressora. [004] Um espectrofotômetro típico fornece informação de cor em termos de refletâncias ou transmitâncias de luz medidas, nos diferentes comprimentos de onda de luz, a partir da superfície de teste. Este espectrofotômetro, idealmente, fornece sinais elétricos distintos correspondentes aos diferentes níveis de luz refletida recebida das faixas ou canais de comprimentos de onda de iluminação diferentes respectivos. [005] Os dispositivos conhecidos capazes de fornecer sinais elétricos distintos correspondentes aos diferentes níveis de luz refletida recebida das faixas ou canais de comprimentos de onda de iluminação diferentes respectivos incluem um espectrofotômetro baseado em retí-cula, produzido pela Ocean Optics Inc., sensores baseados em LED (diodo emissor de luz) comercializados pela "ColorSawy" ou Accuracy Microsensor; e outros espectrofotômetros da Gretag MacBeth (Viptro-nic), ExColor, e X-Rite (DTP41). No entanto, acredita-se que estes dispositivos apresentam custo, tempo de medição, erros de deslocamento de alvo e/ou outras dificuldades significativas, para uso em medições em linha de impressora em tempo real. [006] Conforme aqui empregado, exceto quando especificamente indicado em contrário, o termo "espectrofotômetro" pode abranger um espectrofotômetro, colorímetro e densitômetro, conforme aqui definidos em um sentido geral. A definição ou emprego de tais termos acima pode variar ou diferir entre diversos cientistas e engenheiros. Entretanto, a seguir é apresentada uma tentativa de fornecer alguns esclarecimentos simplificados relacionando e distinguindo os termos respectivos "espectrofotômetro ", "colorímetro" e "densitômetro", conforme possam ser usados no contexto específico de exemplos de especificação na provisão de componentes para um sistema de correção de cor de impressora colorida em linha, porém não necessariamente como limitações de reivindicação. [007] Um "espectrofotômetro" típico mede a refletância de um objeto de interesse iluminado por muitos comprimentos de onda de luz. Os espectrofotômetros anteriores típicos neste contexto utilizam 16 ou 32 canais medindo de 380 nm a 730 nm, aproximadamente, para abranger os espectros ou faixa de comprimento de onda de cor visíveis pelo olho humano. Um espectrofotômetro típico fornece informação de cor em termos de refletâncias ou transmitâncias de luz medidas, nos diferentes comprimentos de onda de luz, a partir da superfície de teste. (Isto consiste em medir mais perto do que o olho humano veria como uma imagem combinada de refletância de imagem de espectros de luz branca larga, porém o espectrofotômetro, idealmente, fornece sinais elétricos distintos correspondentes aos diferentes níveis de luz refletida a partir das faixas ou canais de comprimentos de onda de iluminação diferentes respectivos). [008] Um "colorímetro" normalmente possui três canais de iluminação, vermelho, verde e azul. Ou seja, geralmente, um "colorímetro " fornece os seus três (vermelho, verde e azul, ou "RGB") valores conforme lidos por um sensor ou detector de luz que recebe luz refletida de uma superfície de teste de cor iluminada seqüencialmente por ilu-minadores vermelhos, verdes e azuis, tais como três LEDs de cores diferentes ou uma lâmpada de luz branca com três filtros de cores diferentes. Portanto, pode ser considerado diferente de - ou um caso especial limitado de - um "espectrofotômetro", pelo fato de que fornece informação de cor de saída na quantidade tricromática conhecida como RGB. [009] As quantidades tricromáticas podem ser usadas para re- presentar cor em espaço de três coordenadas mediante algum tipo de transformação. Outras conversões de RGB para "espaço de cor independente de dispositivo" (ou seja, RGB convertido para L*a*b* convencional) tipicamente usam uma equação de transformação de conversão de cor ou um sistema de "tabela de consulta" de uma maneira conhecida. [0010] Um "densitômetro” tipicamente possui apenas um único canal, e simplesmente mede a amplitude de refletividade de luz a partir da superfície de teste, tal como um remendo de teste de toner revelado, sobre um fotorreceptor, a um ângulo selecionado por uma faixa de comprimentos de onda, que pode ser ampla ou estreita. Uma única fonte de iluminação, tal como um LED IR (infravermelho), um LED visível, ou uma lâmpada incandescente, pode ser usada. A saída do detector de densitômetro é programada para fornecer a densidade ótica da amostra. Um densitômetro deste tipo é basicamente "daltônico". Por exemplo, um remendo de teste ciano e uma remendo de teste magenta poderíam possuir as mesmas densidades óticas vistas pelo densitômetro, porém, evidentemente, mostram cores diferentes. Sumário da Invenção [0011] Um espectrofotômetro de refletância de múltiplos LEDs, como nos exemplos das presentes modalidades, pode ser considerado pertencente a uma classe especial de espectrofotômetros que normalmente iluminam o alvo com uma banda estreita ou luz monocromática. Outros, com fontes de iluminação de banda larga, podem ser espectrofotômetros de lâmpada Xenon com flash, ou espectrofotômetros de lâmpada incandescente, Um espectrofotômetro normalmente é programado para fornecer valores de refletância mais detalhados mediante o emprego de mais de 3 medições de canal (por exemplo, 10 ou mais medições de canal), com algoritmos de conversão. Isto contrasta com os colorímetros normais de três canais, que não podem fornecer medições precisas de espectros de refletância, relacionadas ao olho humano, porque não possuem medições suficientes para isto (apenas 3 medições). [0012] É aconselhável que um sistema de controle de cor de impressora meça dinamicamente a cor de remendos de teste no suporte de saída impresso "em linha", ou seja, enquanto o suporte ainda está no transporte ou trajetória de papel de um motor de impressão, para aplicações de correção de cor de impressora totalmente automáticas e em tempo real. [0013] Para uma implementação de baixo custo do sensor de cor, um dispositivo de múltiplos iluminadores é usado como a fonte de iluminação, e possui, por exemplo, 8, 10, 12 ou 16 LEDs. Cada LED é selecionado para possuir uma curva de resposta de banda estreita no espaço espectral. Conseqüentemente, por exemplo, dez LEDs corresponderíam a dez medições na curva de refletância. Os LEDs, ou outros sensores de cor equivalentes baseados em múltiplos iluminadores, por exemplo, lasers, são comutados, um de cada vez, enquanto, por exemplo, o suporte medido é conduzido através de um transporte de uma impressora. A luz refletida é em seguida detectada por um fo-todetector e a tensão correspondente é integrada e normalizada com um ladrilho branco. [0014] Para obter uma curva suave semelhante a de um espectro-fotômetro de Gretag, poderíam ser usados algoritmos "spline" lineares ou cúbicos, que interpola cegamente os pontos de dados sem o conhecimento do espaço de cor. Lamentavelmente, devido à falta de medições a comprimentos de onda abaixo de 430 nm e acima de 660 nm (devido à falta de LEDs nestes comprimentos de onda), a extrapolação com 10 medições pode conduzir a erros. [0015] Os sistemas e métodos dessa invenção usam as medições de sensor integrado para determinar um espectro de refletância total- mente cheio com valores de refletância a comprimentos de onda específicos, embora algumas das fontes de iluminação possam não produzir conteúdo espectral nas extremidades distais do espectro visível. Mediante o emprego de um algoritmo de reconstrução, baseado nas características espectrais da fonte de iluminação e no sistema de detecção de cor, as medições de múltiplos iluminadores integrados a partir de um sensor de cor não inteiramente preenchido por iluminadores são convertidas em uma curva espectral totalmente preenchida. [0016] Os algoritmos de acordo com a invenção utilizam uma base de dados de referência que contém amostras de treinamento que indicam espectros de refletância e sua saída de sensor de LED correspondente. Um algoritmo de reconstrução espectral baseado em Mínimos Quadrados, dinâmico, (DLS) é usado para reconstruir espectros. O algoritmo é "dinâmico" porque dá maior importância aos dados provenientes das amostras de treinamento na vizinhança da amostra de cor que está sendo medida. Isto é realizado usando operadores lineares. [0017] Estes e outros objetos, vantagens e características marcantes da invenção estão indicadas na descrição que segue de modalidades exemplificativas, ou se evidenciam da mesma.

Descrição Resumida dos Desenhos [0018] Realizações exemplificativas serão descritas com referência aos desenhos, nos quais números análogos representam partes análogas, e nos quais: [0019] A figura 1 é um diagrama de blocos funcional que ilustra uma modalidade exemplifi cativa de um sistema de colorir de acordo com a invenção; [0020] A figura 2 é um fluxograma que ilustra um primeiro método exemplificativo de determinar espectros de acordo com essa invenção; [0021] Afigura 3 é um fluxograma que ilustra um segundo método exemplificativo de determinar espectros de acordo com essa invenção; [0022] A figura 4 é um diagrama de blocos funcional que ilustra uma realização exemplificativa de um sistema de detecção de cor de acordo com a invenção.

Descrição Detalhada de Modalidades Preferidas [0023] O espectrofotômetro da descrição apresentada é um espec-trofotô metro especial mente adequado para ser montado de um lado da trajetória de salda de folhas impressas de uma impressora colorida para avaliar otícamente folhas de saída impressas a cores enquanto se movem passando pelo espectrofotômetro, espaçadas variavelmente do mesmo, sem que seja necessário contactaras folhas ou interferir com o movimento normal das folhas. Em particular, pode ser usado para medir diversas amostras de remendo de teste de cor impressas pela impressora sobre uma saída de folha impressa real da impressora durante intervalos regulares ou selecionados de operação da impressora (entre tarefas de impressão ou operações de impressão normais). Estes intervalos de impressão de folha de teste de cor podem ser intervalos cronometrados regulares, e/ou em cada aumento de ciclos de máquina, ou conforme orientado de alguma outra maneira pelo software de sistema, O espectrofotômetro pode estar montado de um lado da trajetória de papel da máquina, ou, caso se pretenda utilizar folhas de teste de cor dúplex, dois espectrofotômetros podem ser montados de lados opostos da trajetória de papel. [0024] Calibragem de cor relativamente frequente de uma impressora colorida é altamente desejável, já que as cores de fato impressas sobre o suporte de saída (em comparação com as cores que se pretende imprimir) podem mudar significativamente, ou se afastarem de calibragem com o tempo, por diversas razões conhecidas. Por exemplo, mudanças no suporte de impressão selecionado ou carregado, tais como diferenças de tipos de folha de papel ou de plástico, materi- ais, pesos, calandragem, revestimento, umidade, etc, ou mudanças nas condições ambientes da impressora, mudanças nos materiais reveladores de imagem, envelhecimento, ou desgastes dos componentes da impressora, interações variáveis de cores diferentes que estão sendo impressas, etc. Imprimir remendos de cor de teste nas folhas de teste do mesmo suporte de impressão sob as mesmas condições de impressão durante os mesmos períodos de tempo relativos da tarefa de impressão a cores que está sendo controlada quanto às cores é portanto altamente desejável. [0025] Conseqüentemente, também é vantajoso prover folhas de teste de cor no modo duplo, em que múltiplos remendos de teste de diferentes cores são impressos em outras áreas vazias de cada ou dos selecionados "banner", capas ou outras folhas separadoras de tarefa de impressão ou entre documentos, ou um deles selecionado. Diferentes conjuntos de cores podem ser impressos em diferentes "banners" ou outras folhas de teste. O uso duplo de tais folhas economiza tanto papel de impressão como tempo de utilização da impressora, e também proporciona oportunidades freqüentes de calibragem de cor nos casos em que o sistema de impressão é do tipo no qual as folhas de "banner" são, de qualquer maneira, impressas a intervalos freqüentes. [0026] Uma característica adicional que pode ser proporcionada consiste em fixar ou costurar as cores específicas ou combinações dos remendos de teste em um "banner" específica ou outra folha de teste para as cores que estão para serem impressas no documento específico para esta folha de "banner", ou seja, as páginas de documento que deverão ser impressas imediatamente após esta folha de "banner" (a tarefa de impressão identificada pela folha de "banner"). Isto pode proporcionar uma correção de cor "em tempo real" para a impressora colorida que é apropriada para a impressão correta das cores do documento seguinte a ser impresso. [0027] As implementações preferidas dos sistemas e características aqui apresentados podem variar dependendo da situação. Além disso, diversas das características ou componentes apresentados podem ser alternativamente usados para funções tais como balanceamento de escala cinza, acendendo mais de uma fonte de iluminação de uma vez, tais como LEDs posicionados em oposição, etc. [0028] Cumpre apreciar que estas imagens e cores de remendo de teste podem ser enviadas automaticamente para o formador de imagem de impressora a partir de um arquivo de dados armazenados projetados especificamente para imprimir a folha de "banner" de modo duplo ou outra página de folha de teste de cor, e/ou podem ser embutidas na tarefa de freguês que contém a página de "banner". Ou seja, esta última pode ser associada de forma eletrônica diretamente ao documento eletrônico a ser impresso, e/ou gerado ou transmitido pelo autor ou remetente do documento. Como as cores de remendos de cor de folha de teste impressa e a sua seqüência de impressão são informações conhecidas (e armazenadas), os dados de medição de espec-trofotômetro em linha provenientes das mesmas podem ser coordenados e comparados automaticamente. [0029] Após o espectrofotômetro ou outro sensor de cor ler as cores dos remendos de teste, os sinais de cor medidos podem ser processados automaticamente dentro do controlador de sistema ou do controlador de impressora para produzir ou modificar a curva de reprodução de tom, conforme explicado nas referências citadas. Os remendos de teste de cor na folha de teste podem ser então impressos com a nova curva de reprodução de tom. Esta processo pode ser repetido de modo a gerar outras curvas de reprodução de tom corrigidas. Se os componentes ou materiais de impressão de imagem de cor de impressora forem relativamente estáveis, com apenas um desvio a longo prazo, relativamente lento, e não há um suporte de impressão ou outra mudança súbita, a curva de reprodução de tom produzida u-sando este sistema de controle de laço fechado será a curva correta para a obtenção de cores consistentes para pelo menos uma tarefa de impressão de freguês - ou mesmo para um número substancial das mesmas - impressa a seguir, e apenas poucas folhas de teste, ou folhas de teste relativamente de pouca freqüência, tais como folhas de "banner" normais, precisam ser impressas. [0030] Além do uso em impressoras, cumpre notar que as medições de cor, e/ou o uso de medições de cor para diversas funções de controle de qualidade ou consistência, são também importantes para muitas outras tecnologias e aplicações diferentes, tais como na produção de têxteis, papel de parede, plásticos, pintura, tintas, produtos alimentícios, etc, e na medição ou detecção de diversas propriedades de diversos materiais, objetos ou substâncias. Conseqüentemente, a invenção pode ser utilizada em diversos destes outros campos nos quais estes materiais, objetos ou substâncias deverão ser testados quanto à cor, inclusive tanto (1) aplicações nas quais as medições de cor são efetuadas e aplicadas em um sistema de controle de laço fechado, e (2) aplicações nas quais o resultado de medição não é reali-mentado a um laço de controle, porém é usado para gerar uma saída de uma vez. [0031] A figura 1 é um diagrama de blocos funcional que ilustra uma realização exemplificativa de um sistema de colorir 100 de acordo com a invenção. O sistema de colorir 100 está ligado a um dispositivo de entrada 200 através de um enlace 210. O dispositivo de entrada 200 introduz diversas informações necessárias para implementar as operações do sistema de colorir 100, conforme descrito abaixo em maiores detalhes, e pode incluir um mouse, um teclado, um dispositivo de entrada de tela de toque, um dispositivo de entrada baseado em reconhecimento de voz, e/ou qualquer dispositivo conhecido ou a ser desenvolvido posteriormente, que possa ser utilizado para introduzir informação. O sistema de colorir 100, opcionalmente, está ligado a uma fonte de dados de imagem 300 através de um enlace 310. A ligação à fonte de dados de imagem 300 é "opcional" porque é exigida apenas para determinadas modalidades do sistema de colorir 100. [0032] Por exemplo, quando o sistema de colorir 100 é um dispositivo de marcar, tal como uma impressora, a fonte de dados de imagem 300 é necessária. Entretanto, quando o sistema de colorir 100 é um sistema para efetuar uma operação de colorir que não exige dados de imagem, a fonte de dados de imagem 300 não é necessária. Um e-xemplo de uma operação de colorir que pode não exigir dados de imagem é uma operação de marcar um produto alimentício colorido, tal como um cereal ou semelhante. [0033] A fonte de dados de imagem 300 pode ser uma câmera digital, um scanner ou um computador local ou localizado remotamente, ou qualquer outro dispositivo conhecido ou a ser desenvolvido posteriormente, que seja capaz de gerar dados de imagem eletrônicos. Similarmente, a fonte de dados de imagem 300 pode ser qualquer dispositivo adequado que armazene e/ou transmita dados de imagem eletrônicos, tais como um cliente ou um servidor de uma rede. A fonte de dados de imagem 300 pode ser integrada ao sistema de colorir 100, como em uma copiadora digital que possui um scanner integrado. Alternativamente, a fonte de dados de imagem 300 pode ser ligada ao sistema de colorir 100 por um dispositivo de conexão, uma intranet, a Internet, qualquer outra rede de processamento distribuída, ou qualquer outro dispositivo de conexão conhecido ou a ser desenvolvido posteriormente de conexão. [0034] Cumpre apreciar também que, enquanto os dados de imagem eletrônicos podem ser gerados no momento de imprimir uma i-magem a partir de um documento físico original, os dados de imagem eletrônicos poderíam ter sido gerados em qualquer momento do passado. Além disso, os dados de imagem eletrônicos não precisam ter sido gerados do documento físico original, mas poderíam ter sido criados a partir do zero eletronicamente. A fonte de dados de imagem 300, portanto, é qualquer dispositivo conhecido ou a ser desenvolvido posteriormente que seja capaz de fornecer dados de imagem eletrônicos pelo enlace 310 para o sistema de colorir 100. O enlace 310 pode, portanto, ser qualquer dispositivo ou sistema conhecido ou a ser desenvolvido posteriormente para transmitir os dados de imagem eletrônicos da fonte de dados de imagem 300 para o sistema de colorir 100. [0035] Além disso, vale apreciar que os enlaces 210 e 310 podem ser um enlace de fio, sem fio ou ótico, a uma rede (não mostrada). A rede pode ser uma rede de área local, uma rede de área ampla, uma intranet, a Internet, ou qualquer outra rede de processamento ou armazenagem distribuído. [0036] O sistema de colorir 100 inclui um dispositivo de colorir 120, um conjunto sensor 130, um dispositivo de revisão de cor 140, uma memória 150, um controlador 160 e um sistema de determinação de curva espectral 170, que estão interligados por um barramento de da-dos/controle 190. O sistema de determinação de curva espectral 170 inclui uma base de dados de referência 172 e um dispositivo de saída de curva espectral 174. [0037] O dispositivo de colorir 120 pode ser, por exemplo, um motor de impressão/cabeçote de impressão ou um motor de marca-ção/cabeçote de marcação, quando o sistema de colorir 100 é uma impressora ou outro dispositivo marcador. O dispositivo de colorir 120 pode ser, por exemplo, um distribuidor de corante que fornece um corante sobre um objeto ou em uma mistura. Em resumo, o dispositivo de colorir 120 pode ser qualquer dispositivo conhecido ou a ser desenvolvido posteriormente que controle, direta ou indiretamente, a apa- rência final de um objeto, material ou substância. [0038] O conjunto sensor 130 inclui múltiplos iluminadores, tais como LEDs, lasers ou semelhante, dispostos em torno de um fotode-tector central (não mostrado), ou disposto em correspondência a uma pluralidade de fotodetectores ou "photosites" conforme descrito no supracitado Pedido de Patente US de N° 09/862.247, Pedido de Patente US de N° 09/863.042 e/ou Pedido de Patente US de N° 09/888.791. Os iluminadores serão doravante referidos como LEDs por conveniência. O número de LEDs pode ser qualquer número maior que três, quando é usado um único fotossensor, ou pode ser tão baixo quanto dois, quando são usados múltiplos "photosites" ou fotossensores. Um número grande de LEDs dá maior precisão, porém aumenta o custo incluir mais LEDs, e portanto existem limites práticos ao número de LEDs incluídos no conjunto sensor 130, especialmente considerando que um objetivo dessa invenção é prover um espectrofotômetro de baixo custo. Conseqüentemente, o número de LEDs, de preferência, deve estar entre cerca de 8 e cerca de 18. [0039] Cada LED é selecionado para possuir uma curva de resposta de banda estreita no espaço espectral. Conseqüentemente, por exemplo, dez LEDs corresponderíam a dez medições na curva de re-fletância. Os LEDs, ou outro sensor de cor baseado em múltiplos iluminadores equivalente, por exemplo, lasers, são ligados, um de cada vez, enquanto, por exemplo, o suporte medido é conduzido através de um transporte de uma impressora. A luz refletida é em seguida detectada pelo fotodetector, e a tensão correspondente é integrada e normalizada com um ladrilho branco. A normalização pode ser realizada periodicamente. Para a normalização, o uso de uma tabela de consulta de calibragem de ladrilho branco, que é armazenada na memória 150, é prática padrão na indústria de medição de cor. Quando a tabela de consulta de calibragem de ladrilho branco é usada, a saída de detector é normalizada para um valor entre 0 e 1, de acordo com a seguinte equação: [0040] na qual V? é o desvio de sistema de detecção de medição de preto do i-ésimo LED, vjs representa as medições de ladrilho branco, Vj ê a saída de detector sensor, e R,w é o espectro de refletância do ladrilho branco no comprimento de onda médio do i-ésimo LED. Qualquer outro método conhecido ou a ser desenvolvido posteriormente para normalização pode alternativamente ser usado. Vmi pode ser compensado pela variação de temperatura. [0041] O dispositivo de revisão de cor 140 calibra a saída do dispositivo de colorir 120 de acordo com a informação obtida do dispositivo de saída de curva espectral 174 do sistema de determinação de curva espectral 170. Esta calibragem pode ser executada tão freqüen-temente quanto necessário ou desejado a fim de manter uma saída desejada do dispositivo de colorir 120. [0042] A memória 150 pode servir de buffer para as informações que entram no sistema de colorir 100 ou saem do mesmo, pode armazenar quaisquer programas e/ou dados necessários para implementar as funções do sistema de colorir 100, e/ou pode armazenar dados em vários estágios de processamento. A tabela de consulta de ladrilho branco mencionada acima pode ser armazenada na memória 150, caso desejado. A base de dados de referência 172 descrita em maiores detalhes abaixo pode também ser armazenada na memória 150, caso desejado. Além disso, cumpre apreciar que a memória 150, embora descrita como uma única entidade, pode na verdade ser distribuída. Partes alteráveis da memória 150, em diversas modalidaes exemplifi-cativas, são implementadas usando RAM estática ou dinâmica. No entanto, a memória 150 pode também ser implementada usando um disco flexível e unidade de disco, um disco ótico gravável e unidade de disco, um disco rígido, memória flash ou semelhante. As partes geralmente estáticas da memória 150 são, em diversas modalidades exem-plificativas, implementadas usando ROM. Todavia, as partes estáticas podem também ser implementadas usando outra memória não-volátil, tal como PROM, EPROM, EEPROM, um disco ROM ótico, tal como um CD-ROM ou DVD-ROM, e unidade de disco, memória flash ou outra memória alterável, conforme indicado acima, ou semelhante. [0043] O controlador 160 controla a operação de outros componentes do sistema de colorir 100, executa quaisquer cálculos necessários e efetua quaisquer programas necessários para implementar os processos do sistema de colorir 100 e seus componentes individuais, e controla o fluxo de dados entre outros componentes do sistema de colorir 100 conforme necessário. [0044] O sistema de determinação de curva espectral 170 determina e emite curvas espectrais. Especificamente, o dispositivo de saída de curva espectral 174 emite curvas espectrais baseado em uma pluralidade de espectros que são determinados pelo controlador 160 baseado em informação proveniente da base de dados de referência 172, descrita em maiores detalhes abaixo, e na saída do conjunto sensor 130 a partir de diferentes alvos de cor. [0045] Para obter uma saída semelhante a de um espectrofotôme-tro de referência, tal como um espectrofotômetro de Gretag, é necessário converter as leituras do conjunto sensor 130 para espectros de refletância. Um espectrofotômetro de Gretag emite 36 valores de refle-tância espectral, espaçados uniformemente de 10 nm pelo espectro visível (por exemplo, de 380 nm a 730 nm). Conseqüentemente, nos exemplos que se seguem, as leituras do conjunto sensor 130 são convertidas para 36 valores de refletância. Em outras palavras, quando existem 10 LEDs no conjunto sensor 130, os LEDs são comutados se-qüencialmente, são coletadas leituras (tipicamente leituras de tensão) a partir do fotodetector para cada LED respectivo, e as 10 leituras (tensões) a partir do conjunto sensor 130 são convertidas para 36 valores de refletância por cor. Se for usado um sensor de múltiplos "pho-tosites", cumpre apreciar que um número desejado de saídas, por e-xemplo, 10 saídas, será obtido a partir de um menor número de LEDs, por exemplo, 3 ou 4 LEDs. [0046] A base de dados de referência 172 é gerada medindo os espectros de refletância de algum conjunto de cores de referência, com um espectrofotômetro de referência preciso, tal como um espec-trofotômetro de Gretag, e as suas saídas de sensor de LED correspondentes, com o conjunto sensor 130. Em geral, quanto mais densamente povoada for a base de dados, ou seja, quanto maior o número de cores de referência usadas, melhor será a precisão resultante. Em uma base de dados de referência exemplificativa, foram usadas cerca de 2.000 cores. Além disso, o espaçamento uniforme das cores de referência no espaço de cor proporciona maior precisão. Os dados armazenados na base de dados de referência 172 serão doravante designados por amostras de treinamento. [0047] Deve ficar entendido que cada um dos circuitos mostrados na figura 1 pode ser implementado como partes de um computador de uso geral apropriadamente programado. Alternativamente, cada um dos circuitos mostrados na figura 1 pode ser implementado como um circuito de hardware fisicamente distinto dentro de um ASIC, ou usando um FPGA, um PDL ou um PAL, ou usando elementos lógicos separados ou elementos de circuito separados. A forma particular que cada um dos circuitos mostrados na figura 1 adquirir é uma escolha de projeto, e será óbvia e previsível para aqueles versados na técnica. [0048] Um algoritmo exemplificativo que pode ser implementado pelo controlador 160 para determinar espectros em função da base de dados de referência 172 e da saída do conjunto sensor 130 será des- crito abaixo. O algoritmo que se segue é um algoritmo de reconstrução espectral baseado em Mínimos Quadrados, dinâmico, doravante designado por DLS. Uma característica do algoritmo DLS é que, na determinação de espectros, é dada maior importância aos dados provenientes das amostras de treinamento na vizinhança da amostra de cor sob medição. Isto é realizado usando operadores lineares e vetores de base. [0049] Na descrição que se segue, supõe-se que o número de LEDs incluídos no conjunto sensor 130 seja 10. Aqueles versados na técnica saberão como aplicar o algoritmo a conjuntos sensores com um número maior ou menor de LEDs. [0050] Além disso, cumpre apreciar neste contexto que, em geral, os algoritmos aplicáveis a geração de uma curva de reprodução de tom não são aplicáveis a geração de uma curva espectral. Uma razão para isto é o fato de que, enquanto o primeiro e o último valores em uma curva de reprodução de tom são conhecidos (ou seja, são [0, 0] e [255, 255]), o mesmo não pode ser dito de curvas espectrais geradas usando sensores de LED, porque os LEDs nas extremidades opostas do espectro (ou sejam, os LEDs azul e vermelho) não são monocromáticos. [0051] Primeiro, a função de transferência de sensor, ou seja, a informação incluída na base de dados de referência 172, é um mapeamento dos espectros de refletância (conforme medidos por um es-pectrofotômetro de referência) para saídas de sensor (conforme medidas pelo conjunto sensor 130) formado por um conjunto de N medições de espectros para tensão, indicado por [0052] em que Si S2...Sn são os elementos vetoriais que contêm as N curvas espectrais, cada curva contendo 36 elementos, ou sejam, valores de refletância (n = 36), e Z-ι Z2...ZN são os elementos vetoriais a partir das saídas de sensor de LED (em Volts), cada um possuindo dez componentes (/ = 10) quando é usado um espectrofotômetro de 10 LEDs. Aqui, cada curva contém 36 elementos porque é usado um espectrofotômetro de Gretag, que emite 36 valores. Se for usado um espectrofotômetro diferente que possui um número diferente de saídas, n será um número correspondentemente diferente. Cada um de Z-i Z2...Z/v é um vetor que inclui 10 tensões normalizadas correspondentes às 10 saídas de sensor de cor de LED para uma dada cor. R indica o conjunto de números reais. N é um número predeterminado baseado em determinadas especificações de gama de cores para o conjunto sensor de cor 130. Geralmente, quanto maior a gama, maior será N. Por exemplo, N pode estar em torno de 2.000. [0053] O valor de / discutido acima depende do número de saídas de sensor. Pode-se perceber que, quando é usado um sensor de múltiplos "photosites", / não será igual ao número de LEDs. [0054] Para um dado Vm, que representa o conjunto de 10 tensões de sensor de LED correspondentes a uma cor desconhecida (alvo) com espectro verdadeiro S, um objetivo do algoritmo é obter uma estimativa do espectro verdadeiro S, desconhecido. Pode-se supor que a relação entre espectro de cor e saídas de sensor de LED para uma dada cor é de linear afim, quadrática afim ou cúbica afim, etc. Conse-qüentemente, a expressão geral para S pode ser definida por S = AV ...(3) [0055] em que V = [Vm 1] é um vetor de 11 x 1 para um modelo de afinidade linear com 10 LEDs no conjunto sensor 130. Vê um vetor formado aumentando o vetor de tensão Vm normalizada do valor escalar 1 para incluir o termo de afinidade. Conseqüentemente, por exemplo, se forem usados 12 LEDs no conjunto sensor 130, V seria um vetor de 13 x 1 para um modelo de afinidade linear. A é uma matriz de conversão desconhecida de tamanho 36 x 11 para um sensor de 10 LEDs e um modelo de afinidade linear. Aqueles versados na técnica perceberão que, se forem incluídos termos quadráticos ou outros, então o número de elementos no vetor V e na matriz A aumenta correspondentemente para mais do que 11 x1 e36x11, respectivamente. Por exemplo, se for incluído um termo quadrático, então o número de elementos no vetor V será de 66 x 1, e o número de elementos na matriz A será de 36 x 66. [0056] Para calcular a matriz A de forma ótima para obter um espectro estimado SA para uma cor medida pelo conjunto sensor 130, cuja saída é um vetor aumentado [Vm 1], é usado um critério de mínimos quadrados ponderados. A solução ótima para a matriz A, denominada A*, é obtida minimizando a função objetiva definida como em que [0057] p é um número inteiro maior ou igual a 2, e ε é uma constante positiva pequena. / representa o índice para amostras de treinamento a partir da base de dados de referência (S„ Z,·). Os valores a-propriados para p e ε podem ser determinados empiricamente. Exemplos de valores apropriados escolhidos para um sensor de 8 ou de 10 LEDs são p = 4ee = 1 x 10"5. A solução para o problema de otimização acima pode ser facilmente obtida fazendo o gradiente de J em relação a A igual a zero. Isto resulta em [0058] Uma vez calculado A*, o espectro estimado SA para a cor alvo medida pelo conjunto sensor 130 pode ser obtido por: [0059] O algoritmo acima determina um espectro, obtido a partir de uma cor alvo sob medição. Quando se pretende gerar curvas espectrais para uma pluralidade de cores alvo, então a matriz A* é computada para a pluralidade de cores alvo, usando as equações (5) - (9) com o vetor V correspondente. [0060] A figura 2 é um fluxograma que ilustra um primeiro método exemplificativo de determinar espectros de acordo com essa invenção. Começando na etapa S1000, o processo continua até a etapa S1100, onde são introduzidas amostras de treinamento a partir de uma base de dados de referência, e são introduzidos valores apropriados para p, ε e N. O processo em seguida continua até a etapa S1200, e recebe uma leitura de sensor, tal como uma tensão de sensor, a partir de cada iluminador em um conjunto sensor. Continuando até a etapa S1300, o processo determina V normalizando as leituras de sensor obtidas do conjunto de sensor, por exemplo, baseado em uma tabela de consulta de calibragem de ladrilho branco. [0061] A seguir, na etapa S1400, o processo determina a matriz A* de acordo com o algoritmo descrito acima. O processo em seguida continua até a etapa S1500, onde é determinado um espectro como SA = A*V. Continuando até a etapa S1600, determina-se se todas as a-mostras de cor foram medidas. Se nem todas as amostras de cor tiverem sido medidas, o processo continua até a etapa S1700. Em caso contrário, o processo salta para a etapa S1800. [0062] Na etapa S1700, é selecionada a amostra de cor seguinte. As etapas S1200 - S1600 são então repetidas. Quando todas as a-mostras de cor tiverem sido medidas, o processo avança para a etapa S1800 e emite os espectros de refletância total, ou seja, a curva espectral, das amostras de cor. Finalmente, o processo termina na etapa S1900. [0063] Uma desvantagem do algoritmo descrito acima é a complexidade de cálculo devido à necessidade de uma inversão de matriz, vista na etapa de determinar A* = QF1 toda a vez que é exigido um novo espectro para cada cor medida pelo conjunto sensor 130. Inversão de matriz é demorada e pode até ser um problema mal colocado, já que P e F1 devem ser matrizes precisas positivas. Um algoritmo DLS modificado que supera este problema está descrito abaixo. [0064] A figura 3 é um fluxograma que ilustra um segundo método exemplificativo de determinar espectros de acordo com a invenção. Começando na etapa S2000, o processo continua até a etapa S2050, onde N amostras de treinamento são introduzidas a partir de uma base de dados de referência, e são introduzidos valores apropriados para p, se N. Além disso, B(0) é fixado em a2!, em que a» 1, e / é a matriz de identidade de tamanho 11x11 para um sensor de 10 LEDs, D(0) é uma matriz zero de tamanho 36 x 11, e /, o índice de iteração recursi-va, é fixado em 0. Um valor aproximado para a pode ser determinado empiricamente. Um exemplo de um valor apropriado para a é 1 x 105. [0065] O processo em seguida prossegue até a etapa S2100, e recebe uma leitura de sensor, tal como uma tensão de sensor, a partir de cada iluminador em um conjunto sensor. Continuando até a etapa S2150, o processo determina V normalizando as leituras de sensor obtidas do conjunto sensor, por exemplo, com base em uma tabela de consulta de calibragem de ladrilho branco. O processo em seguida prossegue até a etapa S2200. [0066] Na etapa S2200, o processo estabelece / = /+ 1, eem seguida prossegue até a etapa S2250. Na etapa S2250, o processo calcula B(i + 1) e D(i + 1) conforme mostrado, em que B(i) é uma matriz de 11 x 11 e D(i) é uma matriz de 36 x 11 para um sensor de 10 LEDs. O processo em seguida prossegue até a etapa S2300, e determina se / = N. Se / = Ν, ο processo continua até a etapa S2350. Em caso contrário, o processo retorna para a etapa S2200. Conseqüentemente, o processo executa um enlace recursivo até que / = N. [0067] Na etapa S2250, é determinado um espectro estimado SA como SA = D(N)B(N)V. Prosseguindo até a etapa S2400, determina-se se todas as amostras de cor foram medidas. Se nem todas as amostras de cor tiverem sido medidas, o processo continua até a etapa S2450. Em caso contrário, o processo salta para a etapa S2500. [0068] Na etapa S2450, é selecionada a amostra de cor seguinte. As etapas S2100 - S2400 são então repetidas. Quando todas as a-mostras de cor tiverem sido medidas, o processo avança para a etapa S2500 e emite os espectros de refletância total, ou seja, a curva espectral, das amostras de cor. Finalmente, o processo termina na etapa S2250. [0069] Conforme visto anteriormente, o método da figura 3 não exige uma inversão de matriz. Entretanto, o método da figura 3 requer um enlace recursivo, que aumenta o tempo de processamento. Conseqüentemente, para algumas aplicações, o método da figura 2 pode ser preferido em relação ao método da figura 3, enquanto que, para outras aplicações, o método da figura 3 pode ser preferido ao método da figura 2. Aqueles versados na técnica poderão determinar qual o método mais adequado para uma dada aplicação. [0070] A figura 4 é um diagrama de blocos funcional que ilustra uma modalidade exemplificativa de um sistema de detecção de cor 500 de acordo com essa invenção. O sistema de detecção de cor 500 inclui uma interface de entrada e saída 110, um conjunto sensor 130, um controlador 150, uma memória 160 e uma base de dados de referência 172, que podem ser idênticos aos elementos correspondentes da figura 1, interligados por um barramento de dados/controle 590. O sistema de detecção de cor 500 está ligado a um dispositivo de entra- da por usuário 200 através de um enlace 210, semelhantes ao dispositivo de entrada 200 e enlace 210 descritos acima com referência à figura 1. O sistema de detecção de cor 500 está ligado também a um coletor de dados 400 através de um enlace 410 o qual, como os enlaces 210 e 310, pode um enlace de fio, sem fio ou ótico, a uma rede (não mostrada). Em geral, o coletor de dados 400 pode ser qualquer dispositivo capaz de emitir ou armazenar os dados processados gerados pelo sistema de detecção de cor, tal como uma impressora, uma copiadora ou outros dispositivos formadores de imagem, um dispositivo de fax, um dispositivo de exibição, uma memória, ou semelhante. [0071] O sistema de detecção de cor 500 pode ser - ou estar incluído em - uma unidade portátil ou estacionária projetada especificamente para medir cor de um objeto alvo. Em uso, o sistema de detecção de cor 500 é colocado com o conjunto sensor 130 voltado para o objeto alvo, o conjunto sensor 130 é ativado conforme descrito acima, e em seguida o algoritmo descrito acima é executado pelo controlador 150, usando dados provenientes do conjunto sensor 130 e da base de dados de referência 172, para obter um espectro estimado S do objeto alvo. O espectro estimado S é em seguida emitido para o coletor de dados 400. [0072] Pelas descrições acima, pode-se perceber que, em modalidades, a invenção pode apresentar uma ferramenta de calibragem para scanners, impressoras, fotocopiadoras digitais, etc, e que, em modalidades, a invenção pode apresentar uma ferramenta de medição de cor projetada para fornecer medições de cor de uma vez de objetos alvo. [0073] O sistema de colorir 100 da figura 1 e o sistema de detecção de cor 500 da figura 4, de preferência, são implementados ou em um computador de uso geral de um único programa ou em um computador de uso geral programado separado, com um conjunto sensor 130 associado (e sistema de colorir 120, no caso da figura 1). Entretanto, o sistema de colorir 100 e o sistema de detecção de cor 500 podem também ser implementados em um computador de uso específico, um microprocessador ou microcontrolador programado e elemento de circuito integrado periférico, um circuito integrado ASIC ou outro, um processador de sinal digital, um circuito eletrônico ou lógico de estado sólido, tal como um circuito de elemento separado, um dispositivo lógico programável, tal como um PLD, PLA, FPGA, PAL ou semelhante. Em geral, qualquer dispositivo capaz de implementar uma máquina de estado finito que, por sua vez, é capaz de implementar os fluxogramas mostrados nas figuras 2 e 3, ou partes apropriadas dos mesmos, pode ser usado para implementar o dispositivo de reconstrução de curva espectral de acordo com essa invenção. [0074] Além disso, os métodos apresentados podem ser facilmente implementados em software usando ambientes de desenvolvimento de software de objeto ou orientado de objeto, que proporcionam código de fonte portátil que pode ser usado em uma variedade de plataformas de hardware de computador ou estação de trabalho. Alternativamente, partes apropriadas do sistema de colorir 100 e do sistema de detecção de cor 500 apresentados podem ser implementadas, total ou parcialmente, em hardware usando circuitos lógicos padrão ou um projeto VLSI. Se é usado software ou hardware para implementar os sistemas de acordo com essa invenção depende dos requisitos de velocidade e/ou eficiência do sistema, da função específica, e dos sistemas de software ou hardware ou dos sistemas de microprocessador ou microcontrolador específicos que estão sendo utilizados. Os sistemas e métodos de processamento descritos acima, todavia, podem ser prontamente implementados em hardware ou software usando quaisquer sistemas ou estruturas, dispositivos e/ou software conhecidos ou desenvolvidos posteriormente por aqueles versados na técnica pertinente sem experimentação indevida a partir da descrição funcional aqui apresentada juntamente com um conhecimento geral da técnica de computador. [0075] Além disso, os métodos apresentados podem ser prontamente implementados como software executado em um computador de uso geral programado, em um computador de uso especial, em um microprocessador ou semelhante. Neste caso, os métodos e sistemas dessa invenção podem ser implementados como uma rotina embutida em um computador pessoal ou como um recurso instalado em um servidor ou estação de trabalho, tal como uma rotina embutida em uma fotocopiadora, em um acionador de impressora, em um scanner ou semelhante. Os sistemas e métodos podem ser implementados também por incorporação física em um sistema de software e/ou hardware, tal como o sistema de hardware e software de uma copiadora ou um sistema de processamento de imagem dedicado. [0076] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a modalidades específicas descritas acima, muitas alternativas, modificações e variações equivalentes podem se evidenciar para aqueles versados na técnica de posse desta descrição. Sendo assim, as modalidades exemplificativas da invenção conforme descritas acima são consideradas ilustrativas, e não limitativas. Diversas mudanças nas modalidades descritas podem ser efetuadas sem se afastar do espírito e escopo da invenção.

Claims

1. Método para determinar um espectro de refletância compreendendo as etapas de: obter um valor normalizado a partir de uma pluralidade de saídas de fotodetector, cada saída de fotodetector indicando um valor normalizado obtido de um alvo; obter dados de referência a partir de uma base de dados de referência (172) que correlaciona espectros de referência a uma pluralidade correspondente de saídas de fotodetector normalizadas para cores de referência, os dados de referência (172) incluindo dados na vizinhança de cada valor de refletância; e determinar um espectro S baseado nas saídas de fotodetector e nos dados de referência (172), sendo que a etapa de determinar dá maior importância aos dados na vizinhança de cada valor de refletância. caracterizado pelo fato de que a matriz de conversão é representada por em que e nas quais w(i) representa uma função de ponderação que dá maior importância aos dados na vizinhança de cada valor de refletância, N é o número de amostras espectrais na base de dados de referência, S, é o i-ésimo espectro de referência na base de dados de referência, e Z, é uma i-ésima saída de fotodetector normalizada na base de dados de referência.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de determinar é executada baseada em operadores lineares.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os operadores lineares incluem uma matriz de conversão A*, e a etapa de determinar multiplica a matriz de conversão por um vetor V aumentado, do valor normalizado.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na qual p é um número inteiro maior ou igual a 2, e ε é uma constante positiva pequena.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os operadores lineares estão representados por C(i) = Ζβ(ϊ) b(i) = w(i) + C(i)Z,T B(i + 1 ) = B(i)- C(i)TC(i)/b(i) D(/ + 1) = Dft) + Sf/w(i) em que = w(i) representa uma função de ponderação que dá maior importância aos dados na vizinhança de cada valor de refletância corrente, S, é o i-ésimo espectro de referência na base de dados de referência, e Z, é uma i-ésima saída de fotodetector normalizada na base de dados de referência, os operadores lineares sendo computados recur-sivamente até que / = N, em que Néo número de amostras espectrais na base de dados de referência.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que w(i) =|| V - Z,||p + ε, em que p é um número inteiro maior ou igual a 2, e ε é uma constante positiva pequena.

7. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a etapa de determinar evita um laço recursivo por incluir uma inversão de matriz.

8. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a etapa de determinar evita uma inversão de matriz por incluir um laço recursivo.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende efetuar compensação de temperatura para o valor normalizado.