CN101175979B - 用于匹配着色剂的数字方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及色彩匹配，更具体地，涉及用于制备着色剂以匹配选择的基片(例如，木料)的目标色彩的设备和方法。在一个实施方案中，提供了一种系统，其包括：(i)计算机(例如，单机PC或网络计算机)，(ii)存储着色剂记录数据库的硬件和/或软件，(iii)产生或加载目标样品的光谱数据(例如，数字图像)的硬件和/或软件，以及(iv)显示图像和/或处理光谱数据的硬件和/或软件。该系统优选地帮助期望着色剂的选择，以及在优选实施方案中，还可以包括硬件和/或软件以分配色料剂和/或载色料以产生期望的着色剂。本发明的系统可以以下模式使用：“手动”模式(由此，人可以将数据库图像与目标图像进行比较，接着进行选择)；“自动”模式(由此，计算机系统使用光谱数据来建议基于选择的木料的最接近的匹配)；或者“组合”模式(由此，计算机系统利用光谱数据来建议最接近的匹配，并且用户可以接着将建议的匹配与各种图像进行比较以实现最终的选择)。

Description

用于匹配着色剂的数字方法
相关申请的交叉引用 
本申请要求于2006年3月1日提交的美国专申请序列No.11/365,472以及于2005年3月18日提交的美国临时专利申请No.60/663,294的优先权，其以参考方式包括在本文中。 
技术领域
本发明涉及色彩匹配，更具体地，涉及用于制备在应用至选择的基片上时(例如，施加至选择的木料上的木材着色料)将匹配目标色彩的着色剂的设备和方法。
背景技术
涂料和着色剂经常用于保护和/或为表面做装饰。着色剂是载色料中的染色剂(例如，举例来说，染料或色素等)的透明或半透明的溶液或者悬浮液，并且一般设计成给表面上色而不隐匿它或留下连续的薄膜。结果，染色基片(一般为一种木材)被上色，但是一般不隐匿木理纹。相反，涂料通常为载体中的着色物质的不透明溶液或悬浮液，设计成利用不透明薄膜隐匿或覆盖表面。
利用分光光度计的用计算机处理的色彩匹配技术和涂料一起使用。然而，利用透明或半透明着色剂的用计算机处理的色彩匹配技术的使用没有成功，因为着色剂的透明或半透明性质、可利用基片的宽范围(例如，木料，每种对色彩施加其自身的贡献)以及即使在单个基片样品中色彩的各种变化。
相反，透明或半透明着色剂进行传统的色彩匹配，如果这样，利用试错(trail-by-error)方法。在一个这样的试错方法中，配色师观察标准着 色剂的色彩并接着推测关于颜料和同样必须的相关浓度以提供色彩匹配着色剂。着色剂接着根据颜料和浓度推测而制备。着色剂施加至基片并接着将着色的基片与着色剂标准进行比较。如果视觉检查表明着色剂标准和着色的基片不匹配，配色师推测颜料的量以添加至着色剂，并将新的着色剂应用至基片。这些步骤一直重复，直到配色师判断色彩匹配存在。正如可理解的，该试错方法是枯燥的并依赖于配色师的技巧来达到其效果。
上述方法对于独自操作、集中商业或家庭中心员工而言是不切实际的。相反，消费者通常被要求从非常受限的一组颜料或预混合的着色剂中选择最接近的“色彩”。例如，色彩匹配可以通过将着色的物品(目标)与有限数量的有色样品进行比较而进行管理，该有限数量在具有非常有限选择的基片的显示架上一般为大约15至大约20之间。有限选择通常对于色彩匹配不是足够接近的；导致对于很多消费者具有非常不令人满意的体验。此外，不同基片(例如，木料)的基色(背景)中的差异使得难于在不同基片或不同类型的木料上获得着色剂的色彩的良好匹配。
因此，本领域需要一种色彩匹配透明或半透明着色剂的改进方法和可以为不同基片例如不同木料选择、表明和/或制备用于着色剂的精确色彩匹配的设备。本发明指向这样的方法和设备。
发明内容
本发明提供了一种用于选择、建议和/或制备木料着色剂以对木料进行着色从而匹配目标色彩的设备和方法。
在一个实施方案中，该方法包括提供包括着色剂信息的数据库的计算机系统的步骤，其中，所述数据库优选地包括与着色剂有关的多个记录，每个记录包括：(i)表示着色剂的着色剂配方(formula)，以及(ii)以下中至少一个：(a)图示(depicting)应用至一个或更多基片时的所述着色剂的数字彩色图像；以及(b)应用至一个或更多基片时所述着色剂的光谱数据。该方法还包括以下步骤：获取以下中至少一个：(a)目标物的数字彩色图像以及(b)目标物的光谱数据；指定待着色的基片；以及通过将与所述指定基片有关的数据库记录同以下中至少一个相比较而选择期望的着色剂和相 关配方：(a)目标物的数字彩色图像以及(b)目标物的光谱数据。
在一个实施方案中，该方法包括提供包括色彩监控器并包括着色剂信息的数据库的计算机系统的步骤，其中，所述数据库优选包括与着色剂有关的多个记录，每个记录包括：(i)表示着色剂的着色剂配方，以及(ii)以下中至少一个：(a)图示应用至一个或更多基片时的所述着色剂的数字彩色图像；以及(b)当应用至一个或更多基片时所述着色剂的光谱数据。该方法还包括以下步骤：指定待着色的基片；在所述监控器上显示以下中至少一个：(i)用于所选择的基片的着色剂记录的数字彩色图像以及(ii)表示用于所选择的基片的着色剂的光谱数据的彩色图像；以及通过将所述目标物与显示的记录图像进行比较而选择期望的着色剂和相关配方。
在一个实施方案中，设备包括用于应用至多个包括的基片(例如木料)时的多个有色着色剂的数据(例如，光谱数据、有色数字图像等)；用于显示、测量和/或成像所述目标颜色的设备(或多个设备)；以及配置成建议或帮助应用至指定基片时的着色剂的配方的选择的处理器。该设备可以配置成执行一组指令以分配至少一个配料(例如，色料组合物)从而制备设计来接近地匹配所选择的基片上的目标色彩的液体着色剂。该设备可以基于用于特定着色剂色彩的预先确定的配方来提供着色剂，或者在优选实施方案中，其可以提供定制的着色剂色彩。
在另一实施方案中，该设备包括用于应用至多个包括的基片时的多个有色着色剂的数据(例如，光谱数据、有色数字图像等)；以及用于显示有色数字图像的设备(或多个设备)。用户可以将物理目标样品与显示的图像比较，并且在优选实施方案中，处理器配置成帮助应用至指定基片时的着色剂的配方的选择。
在一个实施方案中，该设备包括用于应用至多个包括的基片(例如，木料)时的多个有色着色剂的数据。该系统可以判断或帮助制备着色剂以对特定基片着色从而匹配目标颜色所要求的色料量的判断。目标颜色可以为与所选择的基片(例如，木料)相同或不同的着色的木料。
在一个实施方案中，未着色的着色剂载体设置在容器中(例如，罐)，并且设备可以将适当的色料组合物(colorant composition)分配进容器中 以将着色剂着色至期望的颜色。可选地，设备可以包括用于着色剂的一个或更多的载体并将载体分配进容器中。本发明的设备的优势在于其允许少的着色的着色剂样品的精确制备，如从2至4盎司(57至114ml)以及更大量的制备。不考虑尺寸，着色剂可以以高精度进行制备，这样允许精确的色彩匹配。
本发明的以上总结并不旨在描述本发明的每个公开的实施方案或每个实施例。本发明的一个或更多的实施方案在附图和以下说明中进行阐述。本发明的其他特征、目的和优势将自说明和附图以及权利要求而显而易见。
定义
术语“优选地(preferred)”和“可优选地(preferably)”指在某种环境下提供某种益处的本发明的实施方案。然而，在相同的或者其他环境下，其他实施方案也可以是优选地。此外，一个或更多优选实施方案的叙述并不暗示其他实施方案不是有益的，并且不旨在从本发明的范围中排除其他实施方案。
如本文中所使用，“一(a)”、“一(an)”、“所述(the)”、“至少一个(at least one)”以及“一个或更多(one or more)”可交替地使用。因此，例如，包括“一”颜料的着色剂可以解释为意指着色剂包括“一个或更多”颜料。
如本文中所使用，以端点来表述的数字范围包括包容在该范围中的所有数字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。
如本文中所使用，术语“着色剂(stain)”指有色物质(例如，一个或更多颜料、色料、染色剂(tinting agent)、染料和/或金属作用剂)的透明或半透明溶液或悬浮液，加之在载色料(vehicle)(例如，粘合剂和稀释剂)中的各种任选的着色添加剂(例如，填料和填充剂)。木料着色剂可以是基于油的或者基于水的。一般，着色剂为透明或半透明并设计成对基片例如一片木料进行着色而不完全地掩盖它或者留下不透明薄膜。着 色剂通常会具有相对于涂料来说低的固体含量，例如，经常地固体可以是在重量上少于约20％。术语“着色剂”还指“清漆着色剂”或“一步着色剂涂层”，即，可以在一次施用中提供色彩(着色剂)至木料和表面涂层的产品。下文中，除非特别提及，任何“着色剂”意指着色剂和涂层。漆(finish)的非限制性样例包括清漆、虫漆、聚氨酯、柚木油、亚麻子油基于水的分散体(dispersion)和乳状液，例如，举例而言，丙烯酸乳状液或聚氨酯分散体等。
如本文中所使用，“透明着色剂”意图包括能透过可视光并非不透明的有色着色剂。如本文中所使用，“半透明着色剂”意图包括部分透明或半透明但不是全部不透明的有色着色剂。
乳胶或乳状液着色剂(“乳胶着色剂”)为粘性从稀液体至半固体糊状物范围的基于水的着色剂，并包括树脂分散体、水、一个或更多颜料、色料、染色剂和/或金属作用剂以及其它任选的着色添加剂(例如，填料和填充剂)。基于水的着色剂一般具有水载粘合剂，例如，丙烯酸乳状液和水性醇酸。“乳胶着色剂”包括一步涂层产品例如，举例而言地，具有着色剂成分的基于水的聚氨酯。
有机的基于溶剂的着色剂(“溶剂着色剂”或“醇酸着色剂”)为粘性范围从稀液体至半固体糊状物的均匀散布的混合物并包括聚合粘合剂、有机溶剂载体(例如但不限于矿物精、VMP石脑油、煤油、二甲苯、漆溶剂如丙酮或其它酮、甲苯或这些的混合物)、一个或更多的颜料、色料、染色剂和/或金属作用剂以及着色添加剂(例如，填料和填充剂)。聚合粘合剂可以为干性油、天然、半人造或人造树脂如聚丙烯酸酯、聚氨酯、改性的醇酸树脂或其他形成薄膜的聚合物。在粘合剂中通常还包括交联剂、硬化剂、硫化剂和/或具有交联能力的次生树脂。“溶剂着色剂”或“醇酸着色剂”包括一步涂层产品例如，举例而言地，具有着色剂成分的基于溶剂的聚氨酯。
一般，利用本发明的设备制备的着色剂包括“载体”或“载色料”。“载体”或“载色料”包括表面涂层材料例如，举例而言地，清漆、虫漆、聚氨酯、柚木油、亚麻子油等。如本文中所使用，术语“载体”或“载色料”可以意指粘合剂和用于形成着色剂的一个或更多任选的稀释剂和其他成分(除了色料剂(colorant agent)) 。
“颜料”为一种将色彩施加至其他物质或混合物并通常为有机或无机干燥粉形式的物质。“色料”还为一种将色彩施加至另一物质或混合物的物质，并通常包括至少一个颜料和其他添加剂。“染料”和“调色剂”类似于地为色彩施加剂。“金属作用剂”为将金属型光彩、珠光的作用剂和相关性质施加至着色剂薄膜的制剂。在下文中，除非特别指出，颜料、色料、调色剂、染料和金属作用剂将一起称为“色料剂”。
一般，颜料不能溶解在载色料中，而染料可以溶解在载色料中。无机颜料包括金属氧化物，例如，铁、钛、锌、钴和铬的氧化物。碳的各种形式可以用作黑色颜料。有机颜料可以划分为天然和人造材料，并包括但不限于酞菁、石(lithos)、甲苯胺和对位红。有机颜料可以用于沉淀形式中作为色淀。染料通常为有机材料并包括诸如黑沥青、诸如偶氮、重氮和三芳基甲烷染料的酸性染料以及诸如苯胺染料的碱性染料等染料。此外，可以使用铬盐、铁盐和钴盐。
基于颜料的色料经常以“着色浓缩物”或“色料组合物”的形式提供，包括散布在载色料中的高浓缩级的色料剂(一般还包括表面活性剂封装(surfactant package)以提高组分的存储稳定性)。在色料组合物中使用的色料剂的量一般根据色料剂的类型从重量的大约5％至重量的大约70％。
附图说明
图1a和1b描述了本发明的系统的可能结构。
图2示出了位于在本发明的一个可能处理中的所示点的监控器，并示出了信息可以如何呈现给用户和/或由用户进行处理。
图3示出了位于在本发明的另一可能处理中的点的监控器，并示出了信息如何可以呈现给用户和/或由用户处理。
图4示出了位于本发明的另一可能处理中的点(例如，位于与图3中讨论的处理中类似的点)的监控器。
具体实施方式
本发明指向允许在施加至基片时匹配目标颜色的着色剂产品的选择或产生的色彩匹配着色剂的方法和用计算机处理的系统。该系统设计成适应各种木料和其他类型的吸附或多孔基片(例如，工程建筑材料如木理纹 印制纸面的木板、基于水泥的建筑材料、有纹理的塑料等)。
更具体地，本发明指向当应用至期望的基片(例如，木料)时与目标物具有相同或基本相同颜色的着色剂的选择或产生方法(例如，对着色剂底进行染色)。本发明的方法可以用于基于油和基于水的着色剂。该方法可以用于通过例如对着色剂底进行染色而自一组预存在的着色剂中选择特定的着色剂或者产生着色剂。
在本发明的一个实施方案中，提供了一种系统，其包括：(i)计算机(例如，单机PC或网络计算机)，(ii)存储着色剂记录数据库的硬件和/或软件，(iii)产生或加载目标样品的光谱数据(例如，数字图像)的硬件和/或软件，以及(iv)展示图像和/或处理光谱数据的硬件和/或软件。该系统优选地推动期望着色剂的选择，以及在优选实施方案中，还可以包括硬件和/或软件以分配色料剂和/或载色料以产生期望的着色剂。
如以下更详细讨论，本发明的系统可以以下模式使用：(i)“手动”模式(由此，人可以将数据库图像与物理标本或目标图像进行比较，接着进行选择)；(ii)“自动”模式(由此，计算机系统使用光谱数据来表示基于选择的木料的最接近的匹配)；或者(iii)“组合”模式(由此，计算机系统利用光谱数据来表明最接近的匹配，并且用户可以接着将表明的匹配与各种图像进行比较以获得最终的选择)。在一个手动模式的实施方案中，没有使用光谱数据。相反，仅仅比较了彩色图像。
本发明的设备可以用于为可以包括在系统中的各种类型的基片(例如，木料)制备着色剂。可以包括在系统中的特定木料种类的非限制性样例包括白栎木、红栎木、白松木、南方黄松木、白杨、云杉、樱桃木、胡桃木、红杉、雪松、枫木、桃花心木、桦木、山胡桃木、岑木(ash)等。优选地，包括在系统中的木料种类包括至少红栎木、白松木、桦木。更优选地，包括在系统中的木料种类包括至少红栎木、桦木、樱桃木、枫木和白松木。此外，该系统可以包括这些木料种类的变种(例如，重木纹的白栎木、有中度木纹的白栎木、相对少纹理的白栎木等)。此外，该系统可以包括其他吸附或多孔基片如水泥或基于纤维加固的水泥的产品、印制的纸饰建筑材料(printed paper veneered building material)等。
在一个实施方案中，本发明提供了一种通过选择(或允许选择)将产生与数据库最接近颜色匹配的制品(formulation)而为选择的基片表明着色剂配方(formula)的设备。该设备可以通过实现计算(例如，插值)以制备与数据库中最接近的预存在的色彩匹配不同的新公式而任选地判断最接近的配方。
在一个实施方案中，本发明涉及可以为应用至指定基片(例如，木料)而制备基于溶液和基于水的着色剂的设备，其中，制备的着色剂视觉上匹配目标色彩。本发明的设备利用可以分析色彩数据与目标的着色剂匹配计算机程序。当结合木料基片使用时，这样允许该设备鉴别适当的色彩并制备适当的着色剂以匹配任何类型的木料上的目标色彩，或制备具有在两个不同木料上的相同着色剂颜色的着色剂，即，在两种不同木料上匹配色彩。例如，可以制备着色剂以将用于栎木橱窗布置(trim)的色彩与枫木橱柜(cabinet)的色彩相匹配。该设备允许“读取”枫木着色剂色彩(目标色彩)并产生着色剂色彩以将栎木橱窗布置与枫木色彩进行匹配。
在一个实施方案中，本发明的设备包括当应用至多个基片(例如，木料)时用于多个有色着色剂的数据(例如，光谱数据和/或数字彩色图像)。这些数据可以通过例如利用几种色彩着色剂对各种木料(或其它基片)进行着色并测量着色木料(或部分着色木料)的颜色和/或处理着色木料的数字彩色图像而制备。任选的面涂(topcoat)如透明的末道漆可以应用至着色的木料样品。可以制备用于每种木料的任何数量的着色样品。例如，自用于每种包括的木料的约100至约400种彩色样品中制备是有益的。通常，具有足够数量的包括彩色着色剂样品将有利于用于特定木料的匹配着色剂的选择。
如以下更加完整地描述，在一个实施方案中，色彩匹配软件程序包括包含用于施加至不同基片的着色剂产品的光谱数据的数据库(或多个数据库)。色彩匹配软件程序还包括描述载色料、色料剂和其他添加剂的要求比例的用于木料着色剂组合物的一个或更多配方。
用于判断着色剂的光谱特征的目录基片优选地包括由不同类型的木料如本文中提及的物种组成的平板。
一种典型的数据库记录会包括(i)着色剂配方(即，选择预判断着色剂或自各种因素中产生着色剂的足够信息)；以及(ii)以下中的一个或两个：(a)描述当应用至一个或更多基片(例如，木料)时着色剂会如何显现的数字彩色图像，以及(b)与着色基片有关的光谱数据(例如，表示着色木料或其部分的颜色的光谱数据)。
数据库可以以各种方式组合。在一个实施方案中，一系列已知着色剂配方被应用至各种不同的木料。接着成像或测量着色木料样品。在该实施方案，可能，不同的木料会产生不同的一组颜色。然而，还可能在一组颜色中发现类似的颜色(即，木料I上的配方A可以产生与木料II上的公式B类似的颜色)。在另一实施方案中，一组颜色利用单种木料产生并且配色师接着利用试错方法通过调整配方“匹配”其他木料上的色彩。在该情况下，色彩组将会一致，但是获得这些颜色的配方将根据选择的木料变化。这两种方法的组合还可以用于产生数据库。优选的数据库具有信息的足够宽度以帮助用户找到用于期望的色彩和基片的着色剂的正确的配方。
用于产生着色面板的数字图像的优选系统包括(i)摄影机(优选地数字摄影机)和任选光源或(ii)数字扫描仪。当产生着色面板的数字彩色图像时应该小心进行以保证图像的存储和/或描述的色彩精确地反应面板的感知的正确颜色。在这点上，图像捕获期间使用的光的选择有一些重要性。
如果期望，面板图像可以在如色彩参考的相关图像的相同条件下进行获取。例如，面板可以布置在邻接一个或更多标准色彩参考面板处。这可以保证面板和参考面板图像暴露于相同条件下，并且面板图像的捕获颜色可以适当地修正，如果需要，利用标准色彩修正算法(即，修整可以进行应用以将参考图像修正至正确色彩，并且接着相同的修正可以应用至面板图像)。该相同技术可以在测量目标面板的图像时使用。优选地，数据库面板图像和目标面板图像应该反映类似的成像处理。当木面板被比较时，还期望使用类似的放大功率。这样会使得木纹理粗略地出现相同的尺寸并避免任何由纹理尺寸表现导致的可能的感知偏见。
接着(或后来)可以分析着色面板的数字彩色图像(数据库图像或目标图像的)。可以对图像的各部分的光谱数据进行分类或计算。如在1991年National Forest Products Association brochure中所公开，典型通过两个不同时期生长的树木，产生称为“早材”(有时称为“春木”)和“晚材”(有时称为“夏木”)两个带。早材一般更轻并且比夏木密度更小并且这两个部分以不同级别地接收着色剂。已经公开了一种图像的部分，其描述 “早材”可以在整个“匹配”的感知中特别重要。因此，在优选方法中，来自早材区域的光谱数据特别有趣。如果期望，来自这些区域的彩色数据可以基于像素-像素采样。可选地，数字滤波器可以应用至图像(或者图像的一部分)以捕获期望的数据。在一个实施方案中，对像素颜色进行分析和统计处理以捕获期望的数据。例如，可以制备彩色数据值的柱状图并鉴别轻“早材”区域。
在一个实施方案中，数字色彩图像利用在最适于显示匹配的期望照明条件下表现靶的光源而获取。如果期望，在不同照明条件(如间接日照、荧光等)下表现着色剂色彩的数据库可以是由用户选择的存储和期望的“匹配条件”。此外，表现着色剂色彩和各种面涂末道漆的数据库可以被存储，并且用户可以选择期望的面涂末道漆。
作为可选，可以产生适当的“人造”数字图像以组装数据库。在该实施方案中，产生木面板的数字图像并适当“着色”以表现当利用给定的着色剂着色时特定种类的木料如何表现。组装数据库的该方法的一个优势在于需要获取更少的图像，并且当应用至相同种类的木料时用户将会看到着色剂。换句话说，相同的木纹理将会显示，无论选择何种彩色着色剂。这会帮助消除如果示出不同木纹理而引入的偏差。获取该数据库的一个方法在于选择包括轻早材色彩的图像部分(例如，这些像素)并利用使用的颜色对该类型的木材进行着色。对于每个记录图像，黑夏材部分可以适当地着色。
在本发明中使用的适当的摄影机包括如由各个公司制造的模拟或数字摄影机。当摄影机用于消除对于处理薄膜和/或将薄膜图像切换为数字信息的需要时，数字摄影机是优选的。如果期望，摄影机可以与快闪设备装配在一起，优选地快闪与检测器进行色彩平衡。在一个实施方案中，快闪设备以包围在镜头的环形式出现。参见例如Kodak DX7590摄影机。这使得快闪能够均匀地示出目标并不抛弃产生不均匀示出的目标的阴影。
适当的这样的扫描仪包括可由各个公司获得的高质彩色“平板”扫描仪。
如果期望，该系统可任选地包括适于测量着色木料的光谱数据的光度 计。适当的光度计包括一种设备，其用于将光分离成其部分波长例如衍射分级或棱镜以及阵列的检测器以测量不同波长的强度。该类型的设备通常用于色彩鉴别并且适于设计成鉴别色彩的可用的模式。适当的光度计的样例包括CF-57U、CF57(45°/0°)或者CFS57(球体D/8°)工作台光度计(可自Match-Rite获得)。适当的光度计的其他样例包括Datacolor SF-350和SF-600光度计。
用于色彩匹配的光度计一般设计成模拟用于感知色彩的视杆和视锥细胞的人眼系统。结果，涂料工业一般利用三维数学确定色彩空间。这些变量经常称为(色调，值和色度)，(色调，亮度和饱和度)，(x，y和z)，以及根据作者的其他描述性名称。大部分色彩匹配程序使用三维数学的该系统来读取、记录和产生色彩数据库。这些程序可以为静态的，其中它们提供与由涂料公司提供的色彩接近的匹配，或者为解释的，使得系统实际上基于关于每个色料对涂料或着色剂的最终颜色具有的影响的复杂计算而开发色彩配方。
在测量涂料色彩中使用的典型分光光度计使用2cm的直径点尺寸。应该认识到当该点尺寸用于着色的木料标本时，测量的颜色为整个区域的颜色的集合。尽管这在测量不均匀涂料薄膜时是适当的，已经发现聚集该大区域可以用于数据中的一些木料引入误差(即，黑夏材区趋于使得整个测量颜色发黑，从而产生“错误”匹配)。为了避免这些问题，可以选择更小的点尺寸(例如，8mm直径或者更小)，并且将点置于木板的早材区域之上，从而避免黑夏材部分。
可以判断着色剂(当应用至某种分类木材基片时)的光谱特征并利用下列方法中的一个或更多存储在计算机数据库中。在一个实施方案中，应用的着色剂的光谱特征利用Kubelka-Munk理论自反射比测量值中判断。该测量值可以是木板区域(考虑以上讨论的限制)的平均值，或者可以是着色木材的更小的选择区域的测量值(例如，不包括夏材的区域)。可选地，如之前所提及，应用的着色剂的光谱特征可以通过数字化图像的分析进行计算。在后一情况下，分析一个或更多像素，并且针对选择的像素或像素判断色彩数据。
本发明的系统优选地包括色彩监控器。在该系统以“手动”或“组合”模式下使用时要求该监控器。在典型实施方案中，目标面板图像显示在临近一个或更多数据库图像的监控器上。用户接着可以观察图像并选择或确定可接受的匹配。优选地，该监控器本身精确地显示图像的颜色。当然，因为图像、数据库和目标会类似地偏差，图像的监控器描述中的小误差是可以容忍的。使用已有的校准设备或技术可改进监控器校准的准确度。校准监控器的一个适当的系统是自Pantone获得的HUEY-COLOR MEACCURATE系统。
该系统的一个优选期望输出为着色剂的选择或产生。如果目标面板颜色接近现有着色剂产品，接着系统可以简单地介绍现有着色剂产品。如果目标不是可接受地接近现有着色剂，那么在优选实施方案中，该系统将会提供如何混合可接受着色剂的说明。在一个实施方案中，该系统输出着色剂配方。其可以为一列基底和色料组合物，应该混合在一起以产生着色剂。可选地，该系统可以简单地将信息直接发送至着色机，接着着色机器为了产生期望着色剂产品而分配色料组合物和/或着色剂基底。
适当的着色机可自Fluid Management(例如，7000系列机)、Dromont、Corob或等中获得。
本发明可以使用可用于制备本领域中已知的着色剂的任何色料剂。这些包括本领域中已知的色料剂，例如，染料或颜料(有机或无机)。无机颜料包括金属氧化物，例如，铁、钛、锌、钴和铬的氧化物，并且可以包括自陶土中获得的矿物颜料。颜料的非限制性样例包括钛白、碳黑、油烟、氧化铁黑、氧化铁红、透明氧化铁红、氧化铁黄、透明氧化铁黄、氧化铁棕(氧化铁红和氧化铁黄与黑色的共混物)、酞菁绿、酞菁蓝、有机红色(例如，萘酚红、喹吖啶酮红以及甲苯胺红)、喹吖啶酮红紫色、喹吖啶酮紫色、DNA橙色和/或有机黄色(例如，汉萨黄)。有机颜料通常由天然或人造材料划分。有机颜料可以用于沉淀形式中，例如色淀。染料通常为有机材料并包括诸如黑沥青等染料、诸如偶氮、重氮和三芳基甲烷染料等酸性染料以及诸如苯胺染料的碱性染料。
在一个实施方案中，色料剂可以为通用的色料组合物，其可以为与基 于溶剂和基于水的着色剂一起使用而提供一系列色料制品。这些色料组合物是均匀的，并且在使用前不要求混合，即使在扩展的保存期之后。参见例如美国临时申请序列No.60/663,040，其以参考方式包括在本文中。用于这些色料组合物的典型的保存期为大约2年。
用于实现本发明的色料剂可以以本领域中已知的任何形式获得。用于与色料组合物一起使用的适当的容器包括罐、瓶、袋、管、针筒和堵缝型滤筒。在具体实施方案中，色料组合物可以设置在密封袋中，其中，可以以控制量容易地分配色料组合物。更优选地，密封袋或容器具有有利于清理着色机中的组合物的入口的喷嘴或适配孔。在一个实施方案中，袋设置在盒中以易于存储和使用。
用于本发明的适当的硬件/软件可以采取很多形式。通常，如本文中所使用参考“软件”不应该解释为拒绝或排除设计成完成相同处理的硬件设备的使用。例如，图像处理任务可以由软件算法处理或者在硬件中处理。
本发明的优选系统设计成输入目标面板图像。在一个实施方案中，利用摄影机或扫描仪获取图像，并且反应图像的数字数据输入至系统。摄影机或扫描仪可以物理地连接至系统，网络连接至系统或者从系统中分离。在后一情况下，图像数据可以通过适当的文件传送方法提供至系统。
系统优选地应该能够在色彩监控器上显示目标面板图像和一个或更多数据库图像。这样的能力要求“手动”或“组合”模式运行。通常，系统会允许用户指定着色剂将应用至的基片(例如，木料)。基片的选择将由系统(例如，在该基片上的数据库图像的显示中)在色彩匹配处理中使用。此外，用户可以能够指定最适于目标面板的照明。
系统优选地配置成允许数据库和/或目标图像的处理。在一个实施方案中，系统显示目标面板图像与数据库图像的边-边比较。用户接着能够滚读各个数据库图像以发现最佳“匹配”。
在另一实施方案中，系统配置成显示包围目标面板图像的阵列的数据库图像。用户可以使用阵列的视觉线索来最佳地掌控阵列并找出最接近的“匹配”。
在另一实施方案中，系统提供“工具”来使得用户能够找出其他适当的数据库图像。例如，目标面板图像和数据库图像的边-边显示可以出现。允许用户找出其他图像(例如，更亮-更暗，更红-不太红，更绿-不太绿，更多纹理-更少纹理等)的工具被包括。通过敲击选项，用户可以被展示以更好地匹配目标面板图像的其他数据库。
在另一实施方案中，配置系统使得多于一个数据库图像可以被选择为“匹配”。例如，用户可以决定在数据库图像X和Y之间最佳的色彩。系统可以配置成接着计算混合有配方X和Y的配方。
一旦数据库图像(或多个图像)被选择，系统优选地提供着色剂配方(打印出或者朝向相关的着色机)。
在“组合”模式中，系统利用光谱数据(来自数字图像或者来自相关的分光光度计扫描)来帮助引导用户进行最佳匹配。在一个实施方案中，数据库图像的最适当的区域比较于目标面板图像的最适当区域。为了获得目标面板图像的最适当区域，可以引导用户选择适当区域或者可以将滤波器应用至整个图像以帮助或引导该处理。例如，在一个实施方案中，目标面板图像显示在监控器上并且用户被允许选择他或她想要匹配的那些像素。可选地，计算机系统可以加亮最佳区域并自用户处得到该选择的确认。
在另一实施方案中，如果当应用至选择的物质时应用的着色剂颜色不正确，设备可以用于通过在第一着色剂已经应用至目标颜色之后比较着色基片的颜色并分配获得期望颜色所要求的其他成分而在选择的物质上调整第一着色剂的颜色。可选地，如果当使用至选择的基片上时原始着色剂颜色没有被修正(例如，通过添加其他色料)以制备新的着色剂颜色，色彩信息可以用以修正原始配方并制备第二着色剂颜色。
图1a描述了本发明的系统的一个可能结构。在该说明中，系统10由用于测量目标物20a的数据收集设备30、计算机系统40和任选的着色机60组成。适当的数据收集设备30可以包括摄影机32、扫描仪34、分光光度计36和/或文件传送设备38(未示出)。在优选实施方案中，系统包括数字摄影机或扫描仪。如所示，计算机系统40包括处理器42、监控器44、键盘46以及指向设备(如，鼠标)47。计算机系统还包括或连接至存储设备(未示出)供给数据库记录43。计算机系统器件可以物理地连接(例如，通过电线)或者器件可以利用无线技术进行内连接。可以使用有线和无线连接的组合。此外，用于形成计算机系统40的设备中的一个或更多可以为网络连接设备。
可以使用任何适当的着色机60。典型的机器包括一个或更多配料贮存器62和分配器64。机器应该能够传送已知量的各种配料。优选的系统与计算机系统40相通，但是还可以使用“单机”系统和“手动”系统，在该情况下，使用来自计算机系统40的期望的着色剂配方信息输出产生期望的着色剂。
如图1a所示，利用数据收集设备30测量和/或将着色基片(例如，木板)成像。数据接着传送至计算机系统40。在利用已知着色剂配方制备着色基片的情况下，配方数据信息与来自数据收集设备的光谱数据有关。在目标面板的情况下，将来自数据收集设备的数据传递至计算机系统以用于匹配处理。利用系统10选择或产生着色产品70并置入适当的容器72中。如果期望，可以使用打印机(未示出)产生用于容器的标签。
图1b示出了本发明的系统的另一可能结构。在该说明中，系统10由计算机系统40和任选的着色机60组成。如所示，计算机系统40包括处理器42、监控器44、键盘46以及指向设备(例如，鼠标)47。计算机系统还包括或连接至存储设备(未示出)供给数据库记录43。在该结构中，目标面板20b可以设置在接近监控器处并且面板与一个或更多图像的比较可以由用户执行。
图2示出了位于在本发明的一个可能处理中的所示点的监控器44，并示出了信息如何可以呈现给用户和/或由用户进行处理。在该示意性实施方案中，图像24显示在监控器上。图像24为具有纹理线24b的着色木板的色彩说明。图像区域24b可以通过系统或由用户(例如，利用指向设备47)进行选择。选择的区域可以为图像的一个或更多像素。系统可以 配置成计算或组合考虑选择区域的光谱数据。进一步示出的是可以由用户选择的基片(例如，木料)的菜单82。
图3示出了位于在本发明的另一可能处理中的点的监控器44，并示出了信息可以如何呈现给用户和/或由用户处理。在该示意性实施方案中，图像22和24以边-边形式示出在监控器上。图像24为目标着色木板的颜色说明，而图像22为第一数据库着色木板的颜色说明。配备软件的绘画工具80被示出，由此，用户可以方便地调整数据库图像或者选择可选的数据库图像。例如，如果第一数据库图像太“红”，用户可以朝向不太红的方向滑动或滚动条，而且图像将被调整或用比第一图像少些红色的另一数据库图像所代替。
图4示出了位于本发明的另一可能处理的点(例如，位于与图3中讨论的处理类似的点)的监控器44。然而，在该说明中，目标图像24显示在数据库图像(22a-22h)阵列中。配备软件的绘画工具80a和80b被示出，由此，用户可以方便地选择可选的数据库图像。例如，如果显示的数据库图像太“红”，用户可以朝向不太红的方向滑动或滚动条，而且图像将被滚动至阵列的新的不太红区域。
应该注意，可以显示着色面板的很多不同的绘画表示。本文中所示的示意性实施例仅仅是通过本发明描述的方式的一小子集。
本发明的用于制备着色剂的设备的价值在下列实施例中进一步说明。
实施例
实施例1
着色剂应用至白松木的适当样例。允许着色剂凝固并施加表面涂层，例如，聚氨酯或者清漆。在表面涂层干燥后，最终颜色任选地由分光光度计和记录在数据库中的色彩读取分析。
前述样例的数字图像利用受控制照明条件而获得。注意保证图像精确地反应正确的颜色。图像可以利用例如数字摄影机或扫描仪截取。
对于另一图案阴影，该处理重复，并且数据增加至数据库。该处理一直重复直到用于白松木的足够数量的颜色记录在数据库中。
实施例2
着色剂应用至红栎木的适当样例。允许着色剂凝固并施加表面涂层，例如，聚氨酯或者清漆。在表面涂层干燥后，最终颜色任选地由分光光度计和记录在数据库中的色彩读取分析。
前述样例的数字图像利用受控制照明条件而获得。注意保证图像精确地反应正确的颜色。图像可以利用例如数字摄影机或扫描仪截取。
对于另一图案阴影，该处理重复，并且数据增加至数据库。该处理一直重复直到用于红栎木的足够数量的颜色记录在数据库中。
实施例3
对于任何木料(或者其他多孔或吸附基片)，实施例1和2中描述的处理可以重复以获进行着色并存储在数据库中。
实施例4
着色剂应用至白松木的适当样例。允许着色剂凝固并施加表面涂层，例如，聚氨酯或者清漆。在表面涂层干燥后，最终颜色由分光光度计分析。对于另一图案阴影，该处理重复。该处理一直重复，直到判断用于白松木的足够基本数量。
未处理的白松木的颜色接着由分光光度计进行分析。未处理的松木的色彩读取从着色样品的色彩读取中除去。
可选地，着色剂可以应用至非彩色(例如，白色)基片。允许着色剂凝固并施加表面涂层，例如，聚氨酯或者清漆。在表面涂层干燥后，最终颜色由分光光度计分析。单独表示着色剂的实际颜色的非彩色着色剂色彩数据接着记录在数据库中。
另一种木料由分光光度计以类似的方式分析，并且还记录用于未着色
木料色彩的数据。
在判断目标色彩后，利用用于非彩色着色剂颜色和未着色木料颜色的数据计算制备着色剂色彩以使着色剂颜色与选择的木料相匹配所要求的配料。
实施例5a
目标颜色由分光光度计分析。处理器用于判断数据库中着色剂的最接近颜色(例如，两种)。处理器通过在最接近着色剂颜色和其配方之间插值计算用于着色剂的适当配方。该处理可以用于特定物质的色彩数据或结合有未磨光木料色彩数据的不确定着色剂色彩以判断完成的着色剂色彩。
实施例5b
成像目标颜色。用户或系统在数据库中选择着色剂的最接近颜色(例如，两种)。处理器通过在最接近着色剂颜色和其配方之间插值计算用于着色剂的适当配方。
实施例6
目标颜色由分光光度计分析和/或成像。系统用于判断数据库中最接近的着色剂颜色。设备制备具有配方的着色剂颜色。处理可以用于特定物质的色彩数据或者结合有未磨光木料色彩数据的不确定着色剂色彩以判断完成的着色剂色彩。
以上的说明、实施例以及数据提供本发明合成的制备和用途。因为本发明的很多实施例可以在不背离本发明的精神和范围的情况下执行，本发明依赖于下文所附的权利要求。
所有的专利、专利申请以及在说明书中引用的文献以参考方式全部包括于此。在任何矛盾的情况下，包括在此任何定义的本公开会成功。

Claims (40)

1.一种用于匹配木料着色剂的方法，包括以下步骤：
提供计算机系统，所述计算机系统包括着色剂信息的数据库或连接至着色剂信息的数据库，其中，所述数据库包括与多个有色着色剂有关的多个记录，每个记录包括：
(i)表示透明或半透明木料着色剂的数据，以及
(ii)以下中至少一个：
当应用至一个或更多个具有或图示出早材区域和晚材区域的基片的早材区域时
(a)图示所述着色剂的第一数字彩色图像或
(b)所述着色剂的第一光谱数据；
获取以下中至少一个：具有或图示出早材区域和晚材区域的目标物的的早材区域的第二数字彩色图像或第二光谱数据；以及
通过将第二数字彩色图像或第二光谱数据中的至少一个同所述数据库记录中的一个或多个数据库记录相比较而为待着色的基片选择期望的着色剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算机系统包括彩色监控器；以及所述方法还包括以下步骤：
在所述监控器上显示
A.以下中至少一个
第二数字彩色图像或
表示第二光谱数据的彩色图像；以及
B.以下中至少一个
第一数字彩色图像或
表示数据库记录的第一光谱数据的彩色图像。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据库包括与着色剂有关的多个记录，包括图示应用至一种或多种木料时的所述着色剂的数字彩色图像。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述木料的种类至少包括红栎木、桦木和白松木。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述木料的种类至少包括红栎木、桦木、樱桃木、枫木和白松木。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述系统包括所述木料种类的变种。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据库包括与着色剂有关的多个记录，包括数字彩色图像，所述数字彩色图像图示应用至从由基于水泥的产品和印制的纸饰建筑材料组成的组中选择的一个或更多的吸附或多孔基片上的包括早材图案的区域时的所述着色剂。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：允许用户自显示的数据库记录图像中选择至少一个期望的图像。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：对着色剂基底进行染色以产生所期望的着色剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过在最接近着色剂颜色和其配方之间进行插值来选择所期望的着色剂。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
将被选择的所期望的着色剂应用至待着色的基片，以产生第一样品；
获取以下中至少一个：(a)所述第一样品的数字彩色图像以及(b)所述第一样品的光谱；
利用以下中至少一个：(a)所述第一样品的所述数字彩色图像以及(b)所述第一样品的所述光谱，以评估所述第一样品的外观是否在可接受的限度内；以及
如果所述外观在所述可接受的限度之外，任选地选择第二所期望的着色剂。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算机系统比较第二光谱数据和第一光谱数据，以选择期望的着色剂。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述计算机系统显示出现在待着色的基片上时所选择的着色剂的数字彩色图像。
14.根据权利要求2所述的方法，其中，所述计算机系统显示彩色图像阵列，从而允许用户同时查看至少两个第二数字彩色图像或表示第二光谱数据的彩色图像和第一数字彩色图像或表示第一光谱数据的彩色图像。
15.根据权利要求2所述的方法，其中，所述计算机系统允许用户调整所述第二数字彩色图像或表示第二光谱数据的彩色图像的显示。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述调整的步骤包括用户自阵列中选择其他图像。
17.根据权利要求15所述的方法，所述调整的步骤包括用户调整图像的颜色。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，获取目标物的早材区域的光谱数据的步骤包括以下步骤：(i)显示目标物的数字彩色图像，(ii)选择期望光谱数据的图像的部分，以及(iii)对所选择的部分处理光谱数据。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述目标物为木板，以及所述图像的所选择的部分表示板的早材区域。
20.根据权利要求1所述的方法，还包括通过以下步骤：(i)显示图示出应用至基片的着色剂的数字彩色图像，(ii)选择期望光谱数据的图像的部分，以及(iii)对所选择的部分处理光谱数据，来获取数据库记录的光谱数据的步骤。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述数字彩色图像图示出应用至木板的着色剂，以及所述图像的所选择的部分表示所述板的早材区域。
22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据指定用于制备所述相关着色剂的色料和载色料。
23.根据权利要求1所述的方法，其中，所述被选择的着色剂为预先确定的着色剂配方。
24.根据权利要求1所述的方法，其中，通过在最接近着色剂颜色和其配方之间进行插值来计算所述被选择的着色剂。
25.根据权利要求1所述的方法，还包括通过将色料剂分配进载色料中以产生期望的着色剂而制备所期望的着色剂。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述系统将着色配方传递至着色机以分配色料和着色剂基底，从而产生所期望的着色剂。
27.根据权利要求1所述的方法，还包括通过使用多色料组合物来制备所期望的着色剂。
28.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据库对数据库中的每种木料包括100至400个有色样品。
29.根据权利要求1所述的方法，还包括指定待着色的基片。
30.一种用于匹配木料着色剂的方法，包括以下步骤：
提供包括色彩监控器的计算机系统；
所述计算机系统包括或被连接至着色剂信息的数据库，其中，所述数据库包括与多个有色着色剂有关的多个记录，每个记录包括：
(i)表示透明或半透明着色剂的数据，以及
(ii)以下中至少一个：
当应用至一个或更多个具有或图示出早材区域和晚材区域的基片的早材区域时
(a)图示所述着色剂的第一数字彩色图像；或
(b)所述着色剂的第一光谱数据；
选择待着色的基片；
在所述监控器上显示以下中至少一个：当应用至所选择的基片时着色剂的第一数字彩色图像或表示第一光谱数据的彩色图像；以及
通过将目标物与所显示的图像进行比较而选择期望的着色剂。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述待着色的基片为木料。
32.根据权利要求30所述的方法，其中，所述被选择的着色剂为预先确定的着色剂配方。
33.根据权利要求30所述的方法，其中，通过在最接近着色剂颜色和其配方之间进行插值来计算所述被选择的着色剂。
34.一种用于匹配木料着色剂的设备，包括：计算机系统，所述计算机系统包括或被连接至着色剂信息数据库，其中，所述数据库包括与多个有色着色剂有关的多个记录，每个记录包括：
(i)表示透明或半透明着色剂的数据，以及
(ii)以下中至少一个：
当应用至一个或更多个具有或图示出早材区域和晚材区域的基片的早材区域时
(a)图示所述着色剂的第一数字彩色图像；以及
(b)所述着色剂的第一光谱数据；
以及
显示装置，其用于显示以下中至少一个：
第一数字彩色图像或表示第一光谱数据的彩色图像。
35.根据权利要求34所述的设备，还包括用于获取以下中至少一个的设备：(a)目标物的数字彩色图像以及(b)用于所述目标物的光谱数据。
36.根据权利要求35所述的设备，其中，所述计算机系统配置成建议或帮助应用于指定的基片时的着色剂的配方的选择，通过将与所述指定的基片有关的所述数据库记录同以下中至少一个相比较：(a)所述目标物的数字彩色图像以及(b)用于所述目标物的光谱数据。
37.根据权利要求35所述的设备，其中，所述指定的基片为木料。
38.根据权利要求34所述的设备，还包括用于分配色料或载色料以产生期望的着色剂的设备。
39.根据权利要求34所述的设备，其中第一数字彩色图像或第一光谱数据在不包含或图示出晚材的区域上获得。
40.根据权利要求34所述的设备，其中所述数据库存储在获取图像或光谱数据时的照明条件。
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