CN105190292A - 使用多维几何结构的用于涂敷表面的纹理分析的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种计算机实施的方法。所述方法包括使用处理器根据从目标涂层的分光光度测量中获得的多个数据产生多维物体。所述方法也包括使用所述处理器计算所述多维物体的至少一种几何性质。所述方法还包括使用所述处理器将至少一个数值与多个已知数值相关联，以识别在所述目标涂层中的至少一种颜料效果，并且使用所述处理器输出所述至少一种颜料效果。

Description

使用多维几何结构的用于涂敷表面的纹理分析的系统和方法

技术领域

在各种实施例中，本发明一般涉及多维几何固体和表面/平面的使用，从而使来自多个分光光度角度和/或入射光源或其组合的多个光谱反射率进行关联，以识别与发生在未知目标涂层内的纹理和/或角度依赖效果相匹配的适当颜料。

背景技术

在标准的便携式分光光度计中，入射光一般(但不总是)被设定在离法线四十五(45)度的角度处。能够被搜集的最终光谱反射一般与入射光处于相同平面内，并且处于镜面角的任一侧上(与入射光相等和相对的角度)以及更加靠近入射光源本身。

新的便携式分光光度设备提供了大量的角颜色响应(光谱反射率)数据。除了加入包括方位角或面外角的若干个新角之外，许多仪器也提供了具有不同几何结构的额外光源。作为示例，第二照明器的入射光源可以被定位在离法线十五(15)度处。入射光和角响应的多个组合可能提供关于目标涂层的太少信息和太多信息二者。

因此，需要能够用于通过使用多维几何结构评估和计算来评估从分光光度计获得的所有的数据(包括数据的特定组合)的系统和方法。

发明内容

在第一方面中，本发明的实施例提供了一种计算机实施的方法。所述方法包括使用处理器根据从目标涂层的分光光度测量中获得的多个数据产生多维物体。所述方法也包括使用所述处理器计算所述多维物体的至少一种几何性质。所述方法还包括使用所述处理器将至少一个数值与多个已知数值相关联，以识别所述目标涂层中的至少一种颜料效果，并且使用所述处理器输出所述至少一种颜料效果。

在另一方面中，本发明的实施例指向一种系统。所述系统包括数据库以及与数据库通信的处理器。所述处理器被编程为根据从目标涂层的分光光度测量中获得的多个数据产生多维物体，并且计算所述多维物体的至少一种几何性质。所述处理器也被编程为将至少一个数值与多个已知数值相关联，以识别所述目标涂层中的至少一种颜料效果，并且输出所述至少一种颜料效果。

在另一方面中，本发明的实施例提供了一种设备。所述设备包括用于根据从目标涂层的分光光度测量中获得的多个数据产生多维物体的装置，以及用于计算所述多维物体的至少一种几何性质的装置。所述设备也包括用于将至少一个数值与多个已知数值相关联以识别所述目标涂层中的至少一种颜料效果的装置，以及用于输出所述至少一种颜料效果的装置。

在另外的方面中，本发明的实施例提供了一种非暂时计算机可读介质，该介质包括软件，用于使处理器：

根据从目标涂层的分光光度测量中获得的多个数据产生多维物体；

计算所述多维物体的至少一种几何性质；

将至少一个数值与多个已知数值相关联，以识别所述目标涂层中的至少一种颜料效果；以及

输出所述至少一种颜料效果。

附图说明

图1示出了根据本发明各种实施例的用于分析涂有目标涂层的目标表面的方法。

图2和图3示出了可以使用分光光度计的物理布局产生的多维物体的示例。

图4是三维体积计算用在角度的特定组合中的示例，以预测目标涂层是否将包含正被讨论的角度依赖效果。

图5a和图5b示出了在两个不同的物理角位置(x和y)处使用二维内部多边形角度计算的示例。

图6示出了可用于识别目标样本的涂层混合物的物理性质属性的系统90的实施例。

具体实施方式

在各种实施例中，本发明一般涉及用于识别固化的复合物涂层(例如，涂料)混合物的物理性质属性的系统和方法，使用了基于来自分光光度计的光谱反射率和比色响应所计算的多维几何数据。尽管这里的描述指向二维和三维的物体，但可以理解具有任何维度的物体(例如，四维的)是本发明的实施例预期的。

尽管这里的描述一般提及涂料，应当理解所述设备、系统和方法适用于其它类型的涂层，包括着色剂和工业涂层。被描述的本发明的实施例不应当被视为限制。与本发明一致的方法可以在多种领域中被实践，诸如服装和时尚产品的匹配和/或协调。

本发明的实施例可以与计算机系统一起使用，或者被包含在计算机系统中，所述计算机系统可以是一个独立的单元，或者包括与中央计算机经由网络(诸如，例如因特网或内部网)进行通信的一个或多个远程终端或设备。这样，计算机或“处理器”以及这里描述的相关组件可以是本地计算机系统或远程计算机或在线系统或其组合的一部分。这里描述的数据库和软件可以被储存在计算机内部存储器中或者非临时计算机可读介质中。

在各种实施例中，多维几何方法学具有各种目的。为了在一个既定系统内使用所有可用的角度，多维几何结构可以被用于产生一种交替的双向反射率分布函数(“BRDF”)类型的分析。这种类型的分析不排除任何角度，而是使用所有的角度以产生特别的纹理或颜料类型的半球状的“地图(map)”或“指纹(fingerprint)”，不论是否角度依赖。适当的“地图”形状和特征(诸如边长、内角等)可以被用作一种比较工具，以因此识别指纹、特定颜料或普通颜料类型。而且，多维几何结构可以被用于仅评估特定的角度组合，以实现有目的的处理。在各种实施例中，这包括特定的单一角度或角度组合的特定排除。当寻找特别的纹理或效果时，可以使用这种方法，作为被包含或不被包含在目标涂层中。而且，多维几何结构可以被用于调节和校正潜在的假定，即接收的光谱反射率值某些程度上是不正确的。光谱反射率数据的不规则性或异常性的典型理由(即使本质上较小)包括入射光角度位置、入射光波动、孔径尺寸、目标涂层表面不均匀等。

图1示出了根据本发明的各种实施例的用于分析涂有目标涂层的目标表面的方法。在步骤10中，从分光光度计获取与目标表面的读数有关的数据。在步骤12中，确定角度和光源会聚以产生多维物体的方式。可以使用分光光度计的物理角度布置产生该物体。作为示例，对于二维物体，两个角反射可以和顶部的直线连结以产生三角形，两个反射会聚在测量点上。而且，作为示例，对于三维物体，通过将目标涂层上的测量点视为倒置四面体的顶点，可以构造四面体，其中顶点位于坐标(0，0，0)。在二维和三维二者的示例中，物体的其它顶点的位置变为坐标，所述坐标是如下的函数：(1)角反射光的形式(version)，其可以取决于入射光角度；(2)面内或面外指示以及面内位置，以指示多维形状的外倾或倾斜；以及(3)光源在特定波长处的光谱反射率值或分配值。尽管在这里给出了三角形的和四面体的示例，但是能够理解，可以产生任何多维物体，这是因为可以在数学上计算顶点和/或不论是直的或弧形的边的数值。当使用光谱反射率数据时，在各种实施例中，对于初始分析，所有波长可以被独立地考虑，并且随后部分地或者整体地被集成在一起。在各种实施例中，使用多种比色信息，而不是光谱反射率数据，可以产生多维顶点或边，因此消除了为多个波长完成分析的需要。

图2和3示出了可以使用分光光度计的物理布局产生的多维物体的示例。

在各种实施例中，多维形状的边之一可以包含入射光本身。在入射光被用作多维形状的一个边的情况下，如这里解释说明的，除光谱反射率或比色数据以外，可以确定坐标。因为假定照明器被正确地校准，代替光谱反射率的正确的假定是1或者100％，作为输入入射光。在入射光不被用作多维形状的一侧的情况下，不论是离法线或是离平行线的入射光角度，可以被用在其它角数据的坐标定义中。当用于来自多个入射光角度的数据时，或者当包括从仪器上的同一物理接收器接收的数据的比较时，这可以是有用的，然而入射光来自于多个角度。

一旦多维物体已被确定，它可以在步骤14处被用于为新产生的多维物体计算数值。作为示例，在各种实施例中，在其它的几何性质中，可以计算周长、平面/表面的面积、总表面面积或者体积。所有的计算可以采用用在多维几何微积分中的标准形式，如上面所讨论的，取代为顶点和边确定的各种数值，并且如果需要的话，为多个波长进行迭代。在各种实施例中，可以为一些或全部组合以及入射光角度数据和/或两片或多片光谱反射率数据/比色数据的排列完成计算。这允许作为一对、三元组、四元组等的单独的角数据片的对比，以及对比和特定的组合对比。

当使用光谱反射率数据时，为每个波长单独进行计算。在各种实施例中，诸如平均值、中值和求和的统计方式可以被用于从多波长计算的多维几何数值中产生单个值。在各种实施例中，各个波长可以在多维几何分析之间被对比。在这种情况下，焦点可以放在最大反射率的波长并且可能是次级最大反射率的波长上，其中在可见光谱内，将可见地察觉到大部分的颜色和/或纹理。使用多维几何分析也可以完成按照波长移位最大反射率的分析。

在期望使用物理上不是可测量的数据点的情况下，可以调用简单的几何定律，以便将恰当值内插为新的顶点或边。例如，对于三角形的二维平面，可以采用余弦定律。计算的数值、顶点和边长产出数据，使用所述数据产生纹理分析的基础，尽管冒着任何形式的插值(或外推法)可能产生的风险。

在步骤16处，来自比色或光谱反射率数据的计算的多维数值可以被(例如根据经验)相关到已知特性，以确定目标涂层混合物中的纹理、主要剥片类型或者其它外观信息。在各种实施例中，为了采用经验方法，为经验数据集和所有期望的角度组合以及颜色计算多维几何数据点(周长，面积等)，所述角度代表期望的混合物，所述颜色在典型的情况下将需要被处理。在步骤18处，可以使用经验数据集产生预测性的相关：y＝f(x)，其中y代表用于识别的期望特征或关于目标涂层的定性质疑，并且f(x)是x的某个函数，其中x是从一个特定集或多个集的角度考虑中使用多维几何计算的数值的一个或多个变量。在各种实施例中，可期望的是将角度比较集限制到那些对于被识别的目标涂层的特殊性质是最多特征限定的。最终函数可以是线性的或非线性的，如由经验数据集所定义的那样。

图4是在三维体积计算用在角度的特定组合中的示例，以预测目标涂层是否将包含正在讨论的角度依赖效果。在这种情况下，具有高于近似5000的数值的体积计算可以指示包含角度依赖效果颜料的高可能性。图5a和5b示出了在两个不同的物理角位置(x和y)处使用二维内部多边形角度计算的示例。图5a示出了经验集内的示例，它们是角度依赖的，但不包含任何铝颜料，并且图5b示出了经验集内的示例，它们是角度依赖的，并且包含铝颜料。尽管两种相关是线性的，两种相关之间的y-截距数值差阐明了铝颜料的使用或其缺乏。

一旦经验相关性已被确定，它可用于推导预测值并且因此推导目标涂层的组分。这可以通过使用目标涂层的用于x(多维周长、面积等)的数值以及为y(纹理效果)计算答案(answer)而实现。在步骤20处，输出目标涂层的特征。尽管对于角度依赖的颜料和/或铝颜料的成分，这里已经给出了示例，但系统和方法的实施例可以通过为多维几何计算迭代地选择最重要的角度组合而特定为何种角度依赖的颜料按所述颜料的薄片的何种尺寸。在各种实施例中，通过包括其它的非多维信息(诸如，例如奇异角度比色数据)，可以改进经验相关性。

全部“地图”或“指纹”的质量以及经验相关性的质量可以取决于输入数据的质量。输入数据的质量可以取决于仪器仪表的质量和数据集的质量，所述数据集用于为全部的地图或经验相关性产生一组已知量。尽管来自仪器或经验数据集的任何质量的数据将产生一个答案，但是使用高质量的仪器和广泛改变的高质量的经验数据集可以改进结果。

这里描述的计算的全部数据集可以被用于促进特定角度组合的选择，并且调节进行推导所需的计算量，并且随后使用采用多维数据的经验相关性。

图6示出了系统90的一种实施例，其可以被用于识别目标样本的涂层混合物的物理性质属性。用户92可以使用用户界面94(诸如图形用户界面)操作分光光度计96，以测量目标样本98的特征。来自分光光度计96的数据可以被传送到计算机100，诸如个人计算机、移动设备或者任何类型的处理器。计算机100可以经由网络102与服务器104通信。网络102可以是任何类型的网络，诸如因特网、局域网、内部网或无线网络。服务器104与数据库106通信，数据库可以储存被本发明实施例的方法使用和产生的数据和信息。本发明实施例的方法的各种步骤可以由计算机100和/或服务器106执行。

在另一方面中，本发明可以被实施为一种非临时计算机可读介质，包含用于使计算机或计算机系统执行上述方法的软件。所述软件可以包括用于使处理器和用户界面能够执行这里描述的方法的各种模块。

本领域技术人员将很容易理解，可以对本发明作出修改，不偏离在前面的描述中公开的概念。这种修改将被视为包含在以下的权利要求书内，除非权利要求书通过其语言另外清楚地声明。因此，此处详细描述的特定实施例仅仅是例示性的，并且不限制本发明的范围，所述范围由附属的权利要求书和任何及其所有等同物的全部宽度给出。

Claims (17)

1.一种计算机实施的方法，包括：

使用处理器根据从目标涂层的分光光度测量中获得的多个数据产生多维物体；

使用所述处理器计算所述多维物体的至少一种几何性质；

使用所述处理器将至少一个数值与多个已知数值相关联，以识别所述目标涂层中的至少一种颜料效果；以及

使用所述处理器输出所述至少一种颜料效果。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，产生多维物体包括：产生二维平面。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，产生多维物体包括：产生三维物体。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，产生多维物体包括：产生四维物体。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，产生多维物体包括：基于入射光角度、反射光角度、光谱反射率数值和平面表示中的至少一个产生所述物体。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，产生多维物体包括：基于多个波长处的光谱反射率数据产生所述物体。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，产生多维物体包括：使用光谱反射率数据和比色数据中的至少一个产生所述物体。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，产生多维物体包括：基于入射光源数据产生所述物体的边。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述至少一个数值包括为多个波长的至少一个计算至少一个数值。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述已知数值代表与多种颜料效果相关联的数值。

11.一种系统，包括：

数据库；以及

处理器，与所述数据库通信并且被编程为：

根据从目标涂层的分光光度测量中获得的多个数据产生多维物体；

计算所述多维物体的至少一种几何性质；

将至少一个数值与多个已知数值相关联，以识别所述目标涂层中的至少一种颜料效果；以及

输出所述至少一种颜料效果。

12.根据权利要求11所述的系统，还包括：与所述处理器通信的分光光度计。

13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器进一步被编程为：从数据库检索所述已知数值。

14.根据权利要求11所述的系统，还包括：与所述处理器通信的显示设备。

15.一种设备，包括：

用于根据从目标涂层的分光光度测量中获得的多个数据产生多维物体的装置；

用于计算所述多维物体的至少一种几何性质的装置；

用于将至少一个数值与多个已知数值相关联以识别所述目标涂层中的至少一种颜料效果的装置；以及

用于输出所述至少一种颜料效果的装置。

16.根据权利要求15所述的设备，还包括：用于从数据库中检索所述已知数值的装置。

17.一种非临时计算机可读介质，包括软件，用于使处理器：

根据从目标涂层的分光光度测量中获得的多个数据产生多维物体；

计算所述多维物体的至少一种几何性质；

将至少一个数值与多个已知数值相关联，以识别所述目标涂层中的至少一种颜料效果；以及

输出所述至少一种颜料效果。