CN104390706A - 用于分析头发的方法 - Google Patents

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Abstract

用于对具有两种发色混合物以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的设备。该设备包括：配置成从至少一光谱的第一组中选择代表头发混合物中第一颜色的第一光谱的第一颜色选择器，以及迭代光谱组合器，其与第一颜色选择器相连并配置成与从第一光谱之上的第二组光谱选择的头发混合物中代表第二颜色的第二光谱迭代组合，因此以便得到其最接近匹配总光谱的第一和第二光谱的最佳组合。

Description

用于分析头发的方法
本申请是申请号为200780007034.1、国际申请日为2007年1月10日的同名的发明专利申请的分案申请。
技术领域和背景技术
本发明涉及头发分析，以及更具体但不排他性地涉及染发时用于分析头发混合物并且预测最终颜色的方法和设备。
使用染发剂和漂白剂来使得灰发较不明显或者将头发染成希望的颜色。染发剂包含易于使用的保持短时间颜色的临时染发剂(带色洗发精、带色护发剂、颜色处理护发剂等)；提供染色效果的半持久性染料(头发修复剂、清洁类型的头发修复剂等)，上述染色效果可通过将酸性染料渗透入头发内部而持续保持；以及通过将染料氧化聚合到头发内部而获得基本永久性染色效果的永久性染料。依赖于预期用途来选择特定类型的染发剂。
将每一种上述类型的染料制成各种色号。通常，每一染料颜色指示在盛放染料的盒子上，或者通过所染头发的一绺头发样本来指示。
但是，甚至当使用相同颜色染料时，依赖于染发前的头发颜色混合，染发后的头发颜色明显不同。
在染发之前头发具有白发和着色头发的非均匀混合的情况下，当前方法的结果是不能正确预测染发后的头发颜色。着色头发可以是自然色素的头发或用人造颜料进行染色。
因此，仅仅从盒子上的印刷或一绺头发样本将难于预测任何人的头发染色将导致的颜色，并且产生染色后的头发真正颜色与预期的颜色不同的问题。
存在各种预测最终头发颜色以便最小化误差和提高顾客对使用头发颜色制品的满意度的方法。
一些方法使用比色图表或索引表，其在从表中选择初始颜色以及要使用的颜色之后预测头发的最终颜色。例如，于1981年3月30日提交的、授予Scott的、标题为“头发着色计算器”(Hair coloringcalculator)的专利号为No.4,434,467的美国专利申请公开了一种装置，该装置用于确定使用其将使用者的当前发色变成新发色的头发着色制品。该装置包括一键盘，用于键入其确认使用者当前发色和所需发色的名称。使用者还可键入确认使用者希望使用的特定系列的头发着色制品的数据。之后该装置通过显示将可能使得使用者当前发色变成新发色的所选系列的头发着色制品的名称而响应于上述数据。
但是，Scott的方法和类似方法受限于可能的有限数目的初始发色，因此不能对于所有不同的初始头发预测真正最终颜色。此外，缺乏对顾客初始头发的某种直接测量使得用人眼来评估初始颜色，并且使得上述方法不能精确预测最终的颜色。
于2003年10月1日提交的、授予Grossinger等人的、标题为“发色测量和处理”(Hair color measurement and treatment)的专利号为No.10/473,627的美国专利申请提出了一种基于头发的初始光谱来预测染色后头发能到达的光谱的方法。基本假设是初始发色是均一的。
出现如下问题，即当测量反射率时对正常的自然发和白发一起进行测量。因此从测量装置获得的反射光谱是正常发和白发的组合。因此组合的光谱仅仅是在所测头发中两种头发类型的组合，因而会导致不精确的最终颜色预测。
其它已知方法使用某种色度计来执行初始发色的测量(RGB或L，a，b色值，上述是用于确定颜色的标准方法)。利用基于着色头发的数据库构建的数学等式(美国专利No.6,707,929)或基于相同种类数据库构建的色表(授予MacFarlane等人的美国专利Nos.6,067,504，6,157,445，6,308,088，6,314,372和6,330,341)还可使用这些其它方法来预测发色。
但是上述方法将它们自身限制到颜色坐标，上述颜色坐标不是非常能够代表光谱，因此它们丧失对头发化学组分进行预测的精确度和能力。例如，于2005年2月17日提交的、授予Ladjevardi的、标题为“先进的化妆用颜色分析系统及其方法”(Advanced cosmetic color analysissvstem and methods therefore)的专利号为No.2005/0036677的美国专利申请描述了一种用于分析头发区域测量中的不同颜色的方法。
如Ladjevardi所述的测量使用数码相机来进行，其产生RGB值矩阵形式的结果。通过迭代通过(iterating through)RGB矩阵并将其值分为一些预定组来执行上述分析。
Ladjevardi方法的输出可以是在所测区域中每一色组的浓度。通过每一组的代表性RGB值来校验预定组。由于人们可以预定一组来表示白发颜色，因此该方法可用于分析给定头发样本中的白发浓度。
但是，由于Ladjevardi方法使用RGB值作为输入，因此其受到RGB分辨率的限制。假设RGB值真正由颜色混合构成，作为分辨率极限的结果，由相机产生相片中的每一象素。潜在的混合纯发色光谱就没有在考虑范围内。
当用漂白剂或染色剂处理时，由于从不同色素浓度导致的不同光谱可产生相同的RGB或L，a，b值，RGB的分辨率不能精确预测头发的最终颜色。
此外，已知具有不同光谱和色素结构的两种不同头发样本可具有相同的颜色L，a，b坐标，但是对于漂白和着色处理起到不同反应。
例如，肉眼看到的基本相同的两个头发样本虽然可具有不同的反射光谱并且因此具有不同的组分(真黑素色素、褐黑素色素、人造发色等)浓度，但是它们可具有相同的L，a，b颜色坐标值。
例如，用染料A着色的一种自然金色头发样本可与另一种头发样本(也就是说用染料B着色的棕色头发样本)具有相同的颜色坐标。
此外，每一具有不同反射光谱的大量头发样本都可产生相同的L，a，b颜色坐标值或非常相似的L，a，b颜色坐标值。也就是说，具有可导致不同光谱曲线的真黑素、褐黑素以及角蛋白浓度不同组合的头发样本可产生相似的颜色坐标值。
但是由于在每一头发样本中的每一上述材料的不同初始浓度，应用到这些头发样本的相同头发处理产生不同的最终头发颜色。
如上所述，如上所述的当前使用方法不能实现预测包含两种或多种具有不同颜色头发类型的头发最终颜色的目的。Ladjevardi解决该问题，但是仅仅可产生每一头发类型的RGB值，从而不能与将全部光谱信息(full spectral information)用作输入的先进颜色预测方法一起使用。
因此广泛认识到需求没有上述限制的设备和方法，并且上述设备和方法是极其有利的。
发明内容
根据本发明的一方面，提供用于对具有两种发色混合物以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的设备。该设备包括：配置成从至少一光谱的第一组中选择代表头发混合物中第一颜色的第一光谱的第一颜色选择器，以及迭代光谱组合器，其与第一颜色选择器相连并配置成与从第一光谱之上的第二组光谱选择的头发混合物中代表第二颜色的第二光谱迭代组合，因此以便得到其最接近匹配总光谱的第一和第二光谱的最佳组合。
根据本发明的第二方面，提供用于对具有两种发色混合物以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的设备。该设备包括：迭代光谱组合器，其配置成与从第一组光谱中选择的代表头发混合物中第一颜色的第一光谱和从第二组光谱选择的代表头发混合物中第二颜色的第二光谱迭代组合，以便组合成包括相应浓度的每一第一和第二光谱的最佳光谱，迭代光谱组合器还配置成计算上述浓度，以便使得最佳的光谱与总光谱最佳适配；以及与光谱选择器和光谱计算器相连的适配最佳器，其配置成从最佳的光谱中得到最佳适配总光谱的最佳光谱。
根据本发明的第三方面，提供用于对具有两种发色混合物以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的设备。该设备包括：光谱选择器，其配置成选择着色头发的光谱，这样上述光谱在若干着色头发光谱中与总光谱最佳适配；以及曲线比较器，其与光谱选择器相连并配置成将所选光谱的曲率与总光谱的曲率进行比较，并且以便根据曲率比较来确定白发在头发混合物中的浓度。
根据本发明的第四方面，提供用于对具有两种发色混合物以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的方法，包括：重复执行下述步骤：a)从第一组光谱中选择代表头发混合物中第一颜色的第一光谱；b)从第二组光谱中选择代表头发混合物中第二颜色的第二光谱；c)基于第一光谱、第二光谱、以及每一第一光谱和第二光谱的相应浓度计算最佳光谱，计算上述浓度以便将最佳的光谱最佳适配到总光谱；直到得到最佳适配总光谱的最佳光谱。
根据本发明的第五方面，提供用于对具有两种发色混合物以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的方法，包括：选择代表着色头发的光谱，这样在若干着色头发光谱中上述光谱与总光谱最佳适配；将总光谱的曲率与所选的光谱曲率进行比较；根据曲率比较得到在头发混合物中的白发颜色浓度。
根据本发明的第六方面，提供用于对具有两种发色混合物以及代表这两种颜色总光谱的头发进行染色的方法，包括：重复执行下述步骤：a)从第一组光谱中选择代表头发混合物中第一颜色的第一光谱；b)从第二组光谱中选择代表头发混合物中第二颜色的第二光谱；c)基于第一光谱、第二光谱、以及每一第一光谱和第二光谱的相应浓度计算最佳光谱，计算上述浓度以便将最佳的光谱最佳适配到总光谱；直到得到最佳适配总光谱的最佳光谱，并且根据得到的最佳光谱来预测染发处理。
根据本发明的第七方面，提供选择染料成份以便对具有两种发色混合物以及代表这两种颜色总光谱的头发进行染色的的方法，包括：重复执行下述步骤：a)从第一组光谱中选择代表头发混合物中第一颜色的第一光谱；b)从第二组光谱中选择代表头发混合物中第二颜色的第二光谱；c)基于第一光谱、第二光谱、以及每一第一光谱和第二光谱的相应浓度计算最佳光谱，计算上述浓度以便将最佳的光谱最佳适配到总光谱，直到得到最佳适配总光谱的最佳光谱，并且根据得到的最佳光谱来预测适于染发处理的成份。
除非另外指出，在此使用的所有技术和科学术语具有由本发明所属领域的那些技术人员公知的相同含义。在此提供的材料、方法和例子仅仅是示例性的而非意旨限定本发明。
执行本发明的方法和系统包括手动、自动或手动自动组合地执行或完成选择的特定任务或步骤。此外，根据本发明方法和系统优选实施例的真正仪器和装备，可由任意韧件的任意操作系统上的硬件或软件或其组合来执行一些选择的步骤。例如，作为硬件，本发明所选的步骤可作为芯片或电路来执行。作为软件，本发明所选的步骤可作为由使用任意合适操作系统的计算机执行的若干软件指令。在任何情况下，本发明方法和系统的所选步骤可描述成由数据处理器诸如用于执行若干指令的计算机平台来执行。
附图说明
在此参照附图仅仅通过例子的方式对本发明进行描述。现在详细参照具体附图，着重示出的细节仅仅是通过例子的方式以及仅仅是为了示例描述本发明优选实施例的目的，并且提供上述描述是为了使得人们相信本发明原理和概念方面是最有用的并且容易理解说明。在该点上，没有尝试更详细地示出本发明的结构细节，而是参照附图进行描述，使得本领域的那些技术人员明了在实践中体现的本发明的几种形式。
在附图中：
图1是示出根据本发明优选实施例的用于分析具有两种发色混合物的头发混合物样本的第一设备的简化框图；
图2是示出根据本发明优选实施例的用于分析具有两种发色混合物的头发混合物样本的第二设备的简化框图；
图3是示出根据本发明优选实施例的用于分析具有两种发色混合物的头发混合物样本的第三设备的简化框图；
图4是示出根据本发明优选实施例的用于对具有两种发色混合物以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的第一方法的简化流程图；
图5是示出根据本发明优选实施例的用于对具有两种发色混合物以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的第二方法的简化流程图；
图6是示出根据本发明优选实施例的用于对具有两种发色混合物以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的第三方法的简化流程图；
图7是示出根据本发明优选实施例的用于对具有两种发色混合物以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的第四方法的简化流程图；
图8是示出根据本发明优选实施例的用于对具有两种发色混合物以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的第五方法的简化流程图；
图9是示出根据本发明优选实施例的用于对具有两种发色混合物以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的第六方法的详细流程图；
图10是示出示范性头发样本的光谱的线图；
图11是示出头发混合物样本光谱与紧密适配的自然光谱比较的线图；
图12是示出在不同混合物中所取的发色浓度和真正的发色浓度之间的最终相关性的线图；
图13是示出所取的自然头发光谱和真正光谱之间比较的线图；以及
图14是示出自然光谱和样本头发混合物光谱之间的曲率差异的线图。
优选实施例的详细描述
本发明实施例包括用于对具有发色混合物的头发混合物样本进行分析的设备和方法。
参照附图和所附的说明，可以更好地理解根据本发明设备和方法的原理和操作。
在对本发明至少一个实施例进行详细说明之前，应该理解本发明并不将其应用限制到在下述说明或在附图中所提出的组件结构和布置细节。本发明能够以其它实施例实行或以各种方式实践或执行。此外还应理解在此使用的措词和术语是为了说明的目的，而不应该认为是对本发明的限制。
根据本发明的优选实施例，提供用于对头发样本的给定反射光谱进行分析的方法和设备，头发样本可由自然发和白发构成。上述分析单独判定自然发和白发的纯光谱，然后将它们组合，此外还限定在混合物中的自然发和白发中每一的浓度。
本发明的优选实施例利用预构建的数据库：着色头发反射光谱的数据库和白发反射光谱的数据库。着色头发数据库覆盖染色和自然色头发的谱空间。在一个实施例中，滤掉染色光谱。该着色数据库不包括白发。白发数据库包含各种不同白发的反射光谱。
给定包含着色头发和白发的头发混合物的反射光谱，该方法执行数据库研究以便得到与上述颜色和白发光谱最佳适配(也就是说，根据下面更详细描述的RMS值)的光谱。然后该方法优选得到混合物中每一颜色的浓度。
现在参照图1，其是示出根据本发明优选实施例的用于分析具有两种发色的头发混合物样本的第一设备的简化框图。
根据本发明优选实施例的设备1000包括第一颜色选择器110。
第一颜色选择器110从包括一种或多种白发光谱的第一组光谱中选择代表样本颜色之一的第一光谱。任选的，第一组由储存在如以上所述的白发数据库中的一种或多种白发反射光谱组成。
设备1000还包括迭代光谱组合器120。
迭代光谱组合器120将第二光谱迭代组合到第一光谱。第二光谱代表头发混合物样本中的第二颜色，并且选自于第二组发色光谱。通过将第二光谱迭代组合到第一光谱，迭代光谱组合器120得到最佳组合。最佳组合是这样的组合，其具有最接近匹配代表头发混合物样本的所测总光谱的光谱。
优选的，迭代光谱组合器120还配置成通过在当前组合中得到发色浓度而得到最佳组合，该最佳组合将当前组合光谱和头发混合物样本的总光谱之间的匹配最佳化。
任选的，第二组发色光谱由一种或多种自然头发光谱和染色头发光谱构成。任选的，第二组的自然头发光谱和染色头发光谱预储存在数据库中，如上所述。
任选的，根据组合光谱和总光谱之间的差异测量由迭代光谱组合器120确定当前组合与总光谱的匹配。
组合光谱和总光谱之间的差异测量可利用以下详细所述的方法，或根据本领域内公知的任意其它方法，诸如模式识别技术等基于组合光谱和总光谱之间的均方根(RMS)差异测量。
优选的，对于由十个或多个点构成的一组在每一光谱上执行RMS差异测量，这样将RMS测量偏离到离散但是接近光谱的连续部分上。在一个优选实施例中，对于由高达七十五点构成的一组在每一光谱上执行RMS差异测量。在一个优选实施例中，产生的连续光谱在具有5纳米分辨率的380纳米和780纳米波长之间进行取样。
优选的，设备1000还包括连接到第一颜色选择器110用于获得样本总光谱的分光计130。
分光计130可以是在本领域内已知的任意相关装置，其可作为光不同波长的函数用于测量头发样本中的吸收和衰减。
例如，于2003年10月1日提交的、授予Grossinger等人的、标题为“发色测量和处理”(Hair color measurement and treatment)的专利号为No.10/473,627的美国专利申请提出了一种用于产生头发的可用反射光谱而不必从顾客头部取下头发样本的分光计，该专利申请结合于此作为参考。
更优选的，设备1000还包括最终颜色预测器140，其可配置成预测在将染色剂应用到头发混合物后导致的最终头发混合物的光谱，如此后更详细描述的那样。
优选的，预测的光谱可在染色之前在视觉上呈现给顾客，也就是说将代表用染色剂染色后头发表现的图像呈现给顾客。
现在参照图2，其是示出根据本发明优选实施例的用于分析具有两种发色的头发混合物样本的第二设备的简化框图。
根据本发明优选实施例的设备2000用于分析具有两种发色混合物和两种颜色总光谱的头发混合物样本。
设备2000包括迭代光谱组合器210。
迭代光谱组合器210将代表头发混合物样本中第一颜色的光谱和代表头发混合物样本中第二颜色的光谱组合。第一组由不同的白发颜色光谱构成。第二光谱选自于第二组自然发色光谱。第二组包括一种或多种自然发色和染色的发色。
优选的，第一组预储存在自然发色反射光谱或着色头发反射光谱的数据库中，以及第二组预储存在白发反射光谱的数据库中。优选的，自然头发数据库显然覆盖未染色头发的谱空间。
任选的，自然头发数据库不包括白发并且滤掉还疑被染色的头发样本，以便形成纯的自然头发数据库。白发数据库包含各种不同白发的反射光谱。
迭代光谱组合器210还配置成计算适于第一颜色的最佳浓度和适于第二颜色的最佳浓度。
最佳浓度最佳地适配代表两种颜色组合的光谱，这样最终的最佳光谱与头发混合物样本最接近地适配。最佳浓度的计算可利用下述方法执行。
设备2000还包括适配最佳器220。
适配最佳器220连接到迭代光谱组合器210，并且配置成在最佳的光谱中得到与头发混合物样本总光谱最佳适配的最佳光谱。
将光谱适配到总光谱可根据光谱和头发混合物样本的总光谱之间的均方根(RMS)差异测量利用以下详细所述的方法，或通过本领域内公知的任意其它方法，诸如模式识别技术等来确定。
优选的，设备2000还包括连接到迭代光谱组合器210用于获得样本总光谱的分光计230。
分光计230可以是在本领域中任意相关的装置，其可作为光不同波长的函数用于测量头发样本中的吸收和衰减。
例如，于2003年10月1日提交的、授予Grossinger等人的、标题为“发色测量和处理”(Hair color measurement and treatment)的专利号为No.10/473,627的美国专利申请提出了一种用于产生头发的可用反射光谱而不必从顾客头部取下头发样本的分光计，该专利申请结合于此作为参考。
更优选的，设备2000还包括最终颜色预测器240。
最终颜色预测器240可配置成预测在将染色剂应用到头发混合物后导致的最终头发混合物的光谱，如此后更详细描述的那样。
优选的，预测的光谱可在染色之前在视觉上呈现给顾客，也就是说将代表用染色剂染色后头发表现的图像呈现给顾客，如上所述。
现在参照图3，其是示出根据本发明优选实施例的用于分析具有两种发色的头发混合物样本的第三设备的简化框图。
用于分析具有两种发色混合物和两种颜色总光谱的头发混合物样本的根据本发明优选实施例的设备3000包括光谱选择器310。
光谱选择器310用于从一组自然发色光谱中选择最佳适配总光谱的自然发色光谱。优选的，该组发色光谱预存储在数据库中，如上所述。
光谱选择器310还配置成可根据任意当前已知的技术，包括但不限于光谱和头发混合物样本的总光谱之间的均方根(RMS)差异测量确定光谱和样本总光谱的适配性，如由下面更详细描述的方法执行。
设备3000还包括曲率比较器320。
曲率比较器320连接到光谱选择器310，并配置成得到样本反射光谱的曲率，如由所选光谱的数学函数代表性推导计算的那样。
曲率比较器320还配制成将所选光谱的曲率与头发混合物样本的总光谱的曲率进行比较。
通常，白发光谱具有比自然头发低的多的曲率。该曲率差异在460-570纳米的波长范围内最明显。在白发和自然头发的混合样本中，光谱曲率差异在适于纯的自然样本的标准自然光谱曲率和适于纯白样本的标准白色光谱曲率之间的范围变化。光谱的曲率关于混合物中白发和自然头发组分的浓度在这两个边界之间进行变化。
这样根据所选光谱和头发混合物样本的总光谱之间的曲率比较将曲率比较器320配置成确定在头发混合物中白发的存在和白发的浓度，如此后更详细描述的那样。
优选的，设备3000还包括连接到光谱选择器310用于获得样本总光谱的分光计330，如以上更详细描述的那样。
更优选的，设备3000还包括最终颜色预测器340，最终颜色预测器340可配置成预测在将染色剂应用到头发混合物后导致的最终头发混合物的光谱，如此后更详细描述的那样。
优选的，预测的光谱可在染色之前在视觉上呈现给顾客，也就是说将代表用染色剂染色后头发表现的图像呈现给顾客，如上所述。
在对由根据本发明优选实施例的上述设备执行的方法进行描述之前，在以下段落中提供着色光谱、白色光谱和混合物光谱的相关关系的描述。
在吸收材料中行进的光强度变化以Beer规则描述成：
I输出＝I输入·e-α·Coeff·l
其中，I输入是输入强度，α是材料的吸收特性，以及Coeff代表材料浓度(在样品中的光1的传播距离对于所有头发样本而言大致为恒定的，并且不进一步提及)。加入的任意附加吸收材料以成倍方式加入。在该情况下，所测的输出强度是反射光谱并且因此I输出＝Rf。
在着色头发和白发的情况下，我们可以认为着色的头发吸收率和白发吸收率是在混合物中的基本吸收成分。因此混合物的反射光谱可表示成：
由于组分浓度的总和为1，那么：
因此
  (等式1.1)
其中R混合物，R自然头发，R白发分别是混合物、自然头发和白发的反射光谱；以及
Coeff自然头发，Coeff白发代表混合物中的着色头发和白发的浓度。
等式1.1代表描述具有着色头发光谱和白发光谱的混合反射光谱和混合物中颜色浓度的相关关系。
当代入合适的系数时，最类似于(也就是具有最小的RMS值)混合物中着色头发和白发的真正光谱将具有最小RMS值的光谱构建成所测的混合物光谱。
也就是说从选自于着色头发光谱数据库的第一颜色光谱和选自于白发颜色光谱的第二颜色光谱构建的最佳光谱具有最小的RMS值，当两种颜色按如系数指示的最佳浓度选取时，指示与头发混合物的总光谱最接近适配。
现在参照图4，其是示出根据本发明优选实施例的用于对具有两种发色以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的第一方法的简化流程图。
给定白色和着色头发混合物的反射光谱、白发光谱的数据库和着色光谱的数据库，根据本发明优选实施例的第一方法按下述逻辑执行：
对于白发数据库410中的每一白色光谱而言，迭代通过着色头发数据库420中的每一着色光谱，并且在将白色光谱和着色光谱组合时最佳化最终的光谱430。
例如通过当组合着色和白色光谱时同时保持系数的总和等于1，得到适于最佳光谱的着色头发和白发系数(Coeff自然头发和Coeff白发)430，利用等式1.1可得到最佳光谱。
如果最佳光谱比以前光谱的最佳最佳的光谱更好440，最佳光谱代替以前的最佳光谱450。
最后，在迭代通过所有的白色和着色光谱组合之后，得到最佳最佳的光谱460。
现在参照图5，其是示出根据本发明优选实施例的用于对具有两种发色以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的第二方法的简化流程图。
可由根据本发明优选实施例的设备执行的上述第二方法的详细例子包括如下步骤：
在初始阶段510，对关于最佳适配的参数初始化。
接着，从白发数据库选择白发颜色光谱520。
然后，从着色头发数据库选择第一着色光谱530。
接着，将两个当前的光谱组合，并且关于代表两光谱组合的光谱进行最佳540。给定两个选择的光谱，通过得到两个光谱中的每一光谱来进行最佳，这样头发混合物样本的总光谱和代表两光谱组合的光谱之间的距离可能是最小的。
任选的，最佳540通过使得指示组合光谱和头发混合物样本总光谱之间差异的RMS值最小化而进行，也就是说使用提供的数学公式540。
通过得到使得RMS值最小的系数值组合来进行最佳。系数之一指示第一颜色的浓度，以及另一系数指示第二颜色的浓度。进行限制使得系数总和等于1。
接着，将最佳的光谱与最佳RMS值进行比较550，在以前最佳光谱中得到最佳光谱。如果最佳光谱比先前得到的最佳光谱更好，也就是说具有更小的RMS值，根据最佳的光谱参数将最佳最佳的光谱参数更新560。
如果存在与白发光谱组合的其它着色光谱590，从着色头发的光谱数据库中选择下一个着色光谱570，以便形成新的最佳光谱并且将该光谱与之前的光谱进行比较，如上所述。
任选的，如果在着色光谱数据库中没有其它的着色光谱，但是更多的白色光谱剩余在白色光谱数据库中595，那么从着色头发光谱数据库中选择下一个白色光谱580，以便形成新的最佳光谱并且将该光谱与之前的光谱进行比较，如上所述。优选实施例仅使用单一的白色光谱。
最后，当不剩白色光谱或着色光谱时，返回与在迭代方法中得到的最佳最佳光谱相关的信息597。
上述方法的第二变体是为了寻求光谱以便构建具有小于1的RMS值的混合物光谱，并且从其中选择使用具有总和最接近1的系数的光谱，如此后在图6所示。
现在参照图6，其是示出根据本发明优选实施例的用于对具有两种发色以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的第三方法的简化流程图。
给定白色和着色头发混合物的反射光谱、白发光谱的数据库和着色头发光谱的数据库，根据本发明优选实施例的第三方法按下述逻辑执行：
对于白发数据库610中的每一白色光谱而言，迭代通过着色头发数据库620中的每一着色光谱。
将组合的白色和着色光谱的光谱最佳，也就是说通过利用等式1.1以非负的最小平方来最小化白色、着色和混合物的光谱630。利用等式1.1，得到将组合最佳适配到头发混合物样本的总光谱的着色和白色系数。
如果最佳光谱比以前最佳的最佳光谱更好，则得到最佳光谱640。
如果最佳的光谱比从先前结果中先前得到的最佳组合光谱更好，也就是说如果构建的光谱和混合物光谱之间的RMS值小于1并且着色和白色系数接近1，那么保存描述构建光谱的当前着色光谱、白色光谱和着色以及白色系数650。
在迭代通过所有的白色和着色颜色光谱组合之后，最终得到描述最佳匹配头发混合物样本的总光谱的最佳光谱的所保存的着色光谱、白色光谱以及着色和白色系数660。
现在参照图7，其是示出根据本发明优选实施例的用于对具有两种发色以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的第四方法的简化流程图。
可由根据本发明优选实施例的设备执行的上述第四方法的详细例子包括如下步骤：
在初始阶段710，关于最佳适配的参数初始化。接着，从白发数据库选择白发颜色光谱720。然后，从着色头发数据库选择第一着色光谱730。
接着，将两个当前的光谱组合，并且关于代表两光谱组合的光谱进行最佳740。任选的，通过将指示组合光谱和头发混合物样本的总光谱之间的差异的RMS值最小化来进行最佳。
利用等式1.1利用非负的最小平方来对白色、着色和混合物的光谱630进行最佳，以便得到将组合最佳适配到样本总光谱的着色和白色系数，而不限制系数总和为1。系数之一指示第一颜色的浓度，而另一系数指示第二颜色的浓度。
接着，将最佳的光谱与得到的适于以前最佳光谱的RSM值进行比较750，。如果构建的光谱和头发混合物样本的总光谱之间的RMS值小于1并且着色头发和白发系数的总和比先前得到的那些最佳光谱的着色头发和白发系数的总和更接近1，那么将构建的光谱参数保存成最佳光谱的参数760。
如果存在与白发光谱组合的其它着色光谱790，从着色头发的光谱数据库中选择下一个着色光谱770，以便产生新的最佳光谱并且将该光谱与之前得到的最佳光谱进行比较750，并且如果得到更好的光谱，则用新最佳的光谱代替先前的光谱760，如以上所述。
如果在着色光谱数据库中没有其它的着色光谱，但是更多的白色光谱剩余在白色光谱数据库中795，那么从着色头发光谱数据库中选择下一个白色光谱780，以便产生新的最佳光谱并且将该光谱与之前的光谱进行比较，如上所述。
当不剩白色光谱或着色光谱时，返回与在迭代方法中得到的最佳最佳光谱相关的信息597。
用于探测头发样本中白发的另一方法是利用样本的反射光谱的曲率。如上所述，通常，白发光谱具有比着色头发低的多的曲率。该曲率差异在460-570纳米的波长范围内最明显。在白发和着色头发的混合样本中，光谱曲率差异在适于纯的着色样本的标准着色光谱曲率和适于纯白样本的标准白色光谱曲率之间的范围变化。光谱的曲率关于混合物中白发和着色头发组分的浓度在这两个边界之间进行变化。
根据本发明的优选实施例，利用着色头发光谱的数据库来完成给定头发样本中的白发检测。该数据库用于寻找最类似于给定光谱的反射光谱。那么，头发混合物样本的总光谱的曲率与在数据库中得到的反射光谱曲率进行比较。
现在参照图8，其是示出根据本发明优选实施例的用于对具有两种发色以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的第五方法的简化流程图。
给定头发样本和着色光谱的数据库，根据本发明优选实施例的方法包括如下步骤：
-在数据库中寻找最佳适配头发混合物样本的总光谱的着色光谱。例如，对于最小的RMS值，较低的是总光谱的RMS值，较高的是适配在所得到光谱和头发混合物样本的总光谱之间810。
-计算在给定样本总反射光谱的不同波长下的斜率以及在数据库中得到的光谱的相同波长下的斜率，以及在每一波长下对得到的数据库光谱的斜率和总光谱的斜率的差异求和820。优选的，所有的波长在460-570纳米的范围内，在该范围内斜率的差异可能是最明显的。
-对于着色头发样本，斜率差异总和在零左右。但是，大于零的总和指示在样本中存在白发。斜率差异与混合物中白发浓度相关，并且这样可用作浓度的指示830。
现在参照图9，其是示出根据本发明优选实施例的用于对具有两种发色以及代表两种颜色总光谱的头发混合物样本进行分析的第六方法的详细流程图。
可由根据本发明优选实施例的设备3000执行的上述第六方法的详细例子包括下列步骤：
对相关于最佳适配光谱的第一数据初始化910。
接着，迭代通过着色头发数据库，以便根据最小的RMS值标准寻求最佳适配头发混合物总光谱的光谱920。
接着，从着色头发数据库根据头发混合物样本和着色头发光谱之间的斜率差异的总和920来作决定。
如果斜率差异总和大于零，样本的总光谱代表与白发混合的头发，并且根据利用斜率差异总和进行的曲率比较来进行关于头发样本中白发浓度的评估930。
如果斜率的总和为零，则总光谱代表纯着色头发940，没有白发。
根据本发明的优选实施例，利用附图4-9在此上描述的每一方法包括附加步骤，其中当利用给定染发剂对取样的头发混合物进行染色时，对有关最终颜色进行预测。
为了寻求混合物中着色组分和白色组分的反射光谱，利用上述方法之一来分析混合物，对于每一光谱单独利用正规的光谱预测方法可完成最终颜色的预测。
一旦获得适于每一组分的最终光谱，染色混合物光谱的预测可利用等式1.1以及所得到的系数和预测的组分光谱来进行。在将相关的颜色应用到其之后，则头发混合物的最终光谱是：
这样基于根据本发明优选实施例的反射光谱测量的方法可提供用于预测给定头发样本作为用单一发色、混合发色、用氧化剂漂白等着色的最终颜色结果。
根据本发明优选实施例的方法还可克服当处理先前所染头发时所面临的本领域内方法已知的困难。
先前的染色影响头发的反射率。但是，已经得到最多的人造颜色主要影响头发光谱的红色区域(red side)，其是最大反射的一个。一个方案可以避免头发光谱的红色区域，也就是说仅仅利用380至625纳米波长范围内的数据。
其它方面的染发处理在美国专利申请No.11/066,205中有更详细的描述，该专利申请提交于2005年3月28日、授予Grossinger等人、标题为“头发着色系统”(Hair Coloring System)，其结合于此作为参考。
预期在本专利的有效时期内，将会对一些相关的装置和系统进行改进，并且在此使用的术语尤其是术语“分光计”、“光谱”、“头发颜色”和“数据库”的范围意旨包括所有推理的这些新技术。
在了解不作为限制的下述例子的基础上，本发明的附加目的、优势和新颖特征对于本领域的那些技术人员而言将是明了的。此外，如上所述和如以下权利要求部分所要求的各种实施例和本发明的各方面之一在下述例子中得到试验支持。
现在参照图10，其是示出示范性头发样本光谱的线图。在上述线图中，每一条线代表白发光谱、着色头发光谱和混合头发样本光谱。每一光谱线指示作为波长函数的适于给定白发、着色头发或混合头发样本的反射率百分比，如用所提供的文字1010所指示的那样。
现在参照图11，其是示出头发混合物样本光谱与紧密适配的着色光谱比较的线图。
在线图中，代表混合物样本光谱的线图与从着色头发光谱的数据库利用基于RMS值最小化的方法选择的紧密适配的着色头发光谱进行比较，如上述详细描述的那样。
现在参照图12，其是示出在不同混合物中所取的发色浓度和真正的发色浓度之间的最终相关关系的线图。
在所提供的例子中，在利用上述方法的不同头发样本中得到的系数和在头发混合物样本中的白发和着色发的真正浓度之间得到基于线性回归的相关关系。
如直观的线性回归线1210以及相关系数(R2＝0.9889)所示，得到在利用上述方法中得到的系数和在所提供的头发混合物样本中的真正发色真正浓度之间具有强烈的相关关系。
现在参照图13，其是示出所取的着色头发光谱和真正光谱之间比较的线图。
如由两个线图所示，得到在利用上述方法为头发混合物样本选择的着色光谱和样本真正光谱之间具有强烈的相关关系。
现在参照图14，其是示出着色光谱和头发混合物样本光谱之间的曲率差异的线图。
在该例子中，提供了指示着色头发光谱曲率的推导图。着色头发光谱利用上述方法适配到头发混合物样本的总光谱。该例子还提供指示头发混合物样本的所获得的总光谱曲率的第二推导图。
利用上述方法，在两个光谱之间的曲率差异起到在头发混合物样本中得到存在白发和白发浓度的作用，如上详细描述的那样。
应该意识到为了清楚起见在单独实施例的上下文中描述的本发明的特定特征还可以单个实施例组合的形式提供。相反地，在单个实施例的上下文中为了简明所述的各特征也可单独或以任何合适的子组合的方式提供。
虽然结合特定实施例对本发明进行了描述，但是对于本领域的哪些技术人员而言一些更改、改型和变体是显然的。因此其意旨包含落入所附权利要求的精神和宽泛范围内的上述更改、改型和变体。在该说明书中提到的所有公开、专利和专利申请在此引用其全文作为说明书的参考，与每一单独公开、专利或专利申请作为参考结合于此相同。此外，在该申请中的任意引用参考或证明不应该解释为作为本发明的现有技术而获得上述参考。

Claims (35)

1.一种用于对头发混合物样本进行分析的设备，所述头发混合物样本具有不同颜色的两种类型头发的混合物，每种颜色包括至少两个组成因素，并且所述头发混合物具有代表所述两种颜色的总光谱，所述设备包括：
迭代光谱组合器，其配置成与从第一组光谱中选择代表头发混合物中第一颜色的第一光谱及其对应的至少两个组成因素和从第二组光谱中选择的代表头发混合物中第二颜色的第二光谱及其对应的至少两个组成因素迭代组合，以便组合成包括相应浓度的每一第一和第二光谱的最佳光谱，所述迭代光谱组合器还配置成计算所述浓度，以便使得所述最佳光谱与总光谱最佳适配；以及
与所述光谱选择器和光谱计算器相连的适配最佳器，其配置成从所述最佳的光谱中得到最佳适配总光谱的最佳光谱。
2.根据权利要求1所述的设备，还包括与所述迭代光谱组合器相连并可操作以便获得所述总光谱的分光计。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述光谱组之一由至少一着色头发光谱构成。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述着色头发光谱的至少之一代表非自然发色。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述光谱组之一由至少一白发颜色光谱构成。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述迭代光谱组合器还配置成根据每一所述可能光谱和总光谱之间的差异测量来确定所述适配。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述迭代光谱组合器还配置成根据对在每一所述可能光谱上的十个点到七十五个点之间构成的组和所述总光谱进行测量来确定所述适配。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述迭代光谱组合器还配置成根据每一所述可能光谱和总光谱之间的均方根(RMS)差异测量来确定所述适配。
9.根据权利要求1所述的设备，还进一步包括最终颜色预测器，用于在将染色剂应用到头发混合物样本后预测导致的最终头发混合物光谱。
10.一种用于对头发混合物样本进行分析的设备，所述头发混合物样本具有不同颜色的两种类型头发的混合物，每种颜色具有对应的至少两个组成因素，并且所述头发混合物具有代表所述两种颜色的总反射光谱，所述设备包括：
反射光谱选择器，其配置成选择着色头发的光谱，使得所述光谱在若干着色头发光谱中与总光谱最佳适配，所述若干着色头发光谱的颜色分别由其对应的至少两个组成因素构成；以及
曲率比较器，其与所述反射光谱选择器相连并配置成将所述所选光谱的曲率与总光谱的曲率进行比较，并且以便根据所述曲率比较来确定白发在头发混合物中的浓度。
11.根据权利要求10所述的设备，还包括用于获得总光谱的分光计。
12.根据权利要求10所述的设备，其中所述曲率比较器还配置成在460 -570纳米波长范围内执行所述曲率比较。
13.根据权利要求10所述的设备，其中所述光谱选择器还配置成根据每一所述着色头发光谱和总光谱之间的差异测量来确定所述适配。
14.根据权利要求10所述的设备，其中所述光谱选择器还配置成根据对在每一所述着色头发光谱上的十个点到七十五个点之间构成的组和所述总光谱进行测量来确定所述适配。
15.根据权利要求10所述的设备，其中所述光谱选择器还配置成根据每一所述着色头发光谱和总光谱之间的均方根(RMS)差异测量来确定所述适配。
16.根据权利要求10所述的设备，还进一步包括最终颜色预测器，用于在将染色剂应用到头发混合物样本后预测导致的最终头发混合物光谱。
17.根据权利要求10所述的设备，其中所述着色头发光谱至少之一代表非自然发色。
18.一种用于分析头发混合物样本的方法，所述头发混合物样本具有不同颜色的两种类型头发的混合物，每种颜色由至少两个组成因素构成，并且所述头发混合物具有代表所述两种颜色的总反射光谱，所述方法包括：
重复执行下述步骤：
a) 从第一组光谱中选择代表头发混合物中第一颜色的第一反射光谱及其对应的组成因素；
b) 从第二组光谱中选择代表头发混合物中第二颜色的第二反射光谱及其对应的组成因素；
c) 基于所述第一光谱、所述第二光谱、以及每一所述第一光谱和所述第二光谱的相应浓度计算最佳反射光谱，计算所述浓度以便将最佳的光谱适配到总光谱；
直到得到最佳适配总反射光谱的最佳光谱。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括获得所述总光谱的初始步骤。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述光谱组之一由至少一着色头发光谱构成。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述着色头发光谱的至少之一代表非自然发色。
22.根据权利要求18所述的方法，其中所述光谱组之一由至少一白发颜色光谱构成。
23.根据权利要求18所述的方法，其中所述适配根据所述最佳光谱和总光谱之间的差异测量来进行确定。
24.根据权利要求18所述的方法，其中所述迭代光谱组合器还配置成根据对在每一所述组合上的十个点到七十五个点之间构成的组和总光谱进行测量来确定所述匹配。
25.根据权利要求18所述的方法，其中所述适配根据所述最佳光谱和总光谱之间的均方根(RMS)差异计算来进行确定。
26.根据权利要求18所述的方法，还包括预测将染色剂应用到头发混合物样本后导致的最终颜色光谱。
27.一种用于分析头发混合物样本的方法，所述头发混合物样本具有不同颜色的两种类型头发的混合物，每种颜色具有至少两个组成因素，并且所述头发混合物具有代表所述两种颜色的总反射光谱，所述方法包括：
选择代表着色头发的反射光谱，以使得在若干着色头发光谱中所述光谱与总光谱最佳适配；
将总反射光谱的曲率与所述的所选光谱的曲率进行比较；以及
根据所述曲率比较得到在头发混合物中的白发颜色浓度。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括在进行所述选择光谱之前获得总光谱。
29.根据权利要求27所述的方法，其中所述曲率比较在460-570纳米波长范围内执行。
30.根据权利要求27所述的方法，其中所述适配根据所选光谱和总光谱之间的差异测量来进行确定。
31.根据权利要求27所述的方法，其中所述适配根据所选光谱和总光谱之间的均方根(RMS)差异计算来进行确定。
32.根据权利要求27所述的方法，还包括预测将染色剂应用到头发混合物样本后导致的最终颜色光谱。
33.根据权利要求27所述的方法，其中所述着色头发光谱的至少之一代表非自然发色。
34.一种用于对头发混合物进行染色的方法，所述头发混合物具有不同颜色的两种类型头发的混合物，每种颜色包括至少两个组成因素，并且所述头发混合物具有代表所述两种颜色的总反射光谱，所述方法包括：
重复执行下述步骤：
a) 从第一组光谱中选择代表头发混合物中第一颜色的第一反射光谱及其对应的至少两个组成因素；
b) 从第二组光谱中选择代表头发混合物中第二颜色的第二反射光谱及其对应的至少两个组成因素；
c ) 基于所述第一光谱、所述第二光谱、以及每一所述第一光谱和所述第二光谱的相应浓度计算最佳反射光谱，计算所述浓度以便将最佳的光谱适配到总光谱；
直到得到最佳适配总光谱的最佳光谱；以及
根据所述得到的最佳光谱来预测染发处理。
35.一种选择染料成份以便对头发混合物进行染色的方法，所述头发混合物具有不同颜色的两种类型头发的混合物，每种颜色具有至少两个组成因素，并且所述头发混合物具有代表所述两种颜色的总光谱，所述方法包括：
重复执行下述步骤：
a) 从第一组光谱中选择代表头发混合物中第一颜色的第一反射光谱及其对应的至少两个组成因素；
b) 从第二组光谱中选择代表头发混合物中第二颜色的第二反射光谱及其对应的至少两个组成因素；
c) 基于所述第一光谱、所述第二光谱、以及每一所述第一光谱和所述第二光谱的相应浓度计算最佳反射光谱，计算所述浓度以便将最佳的光谱适配到总光谱；
直到得到最佳适配所述总光谱的最佳反射光谱；以及
根据所述得到的最佳反射光谱来预测适于染发处理的成份。
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