CN113454440A - 用于识别涂层中的干涉颜料的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于识别涂层(101)中的干涉颜料(103)的方法，至少包括以下步骤：‑用光以相对于表面法线的第一照射角(θinc1)照射施加到所述表面的所述涂层(101)，‑用光以相对于分配给所述第一照射角(θinc1)的布拉格角(θspec1)测量的第一非镜面测量角(θas1)记录施加到所述表面的所述涂层(101)的第一图像，‑以相对于所述表面法线的不同于所述第一照射角的至少一个第二照射角(θinc2)照射施加到所述表面的所述涂层(101)，‑以相对于分配给所述至少一个第二照射角(θinc2)的布拉格角(θspec2)测量的所述第一非镜面测量角记录施加到所述表面的所述涂层(101)的至少一个第二图像；‑空间和光谱地分析和评估所述第一图像和所述至少一个第二图像，‑基于所述第一图像和所述至少一个第二图像、所述第一和所述至少一个第二照射角(θinc1，θinc2)和所述第一非镜面测量角(θas1)，识别所述干涉颜料(103)。还公开了一种相应的装置和一种计算机可读介质。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于识别施加到表面的涂层中的干涉颜料的方法和装置。
背景技术
涂层，特别是颜色涂层，随处可见：在汽车制造中、在建筑中、在娱乐电子器件中以及在日常物品中。此类涂层可以保护各自涂敷的表面并通过各种颜色、光泽和闪光效应增强设计，并且因此可能增强产品的吸引力。使用效应颜料，可以产生独特、无误的颜色效应。此外，因此经常实现对风化效应和紫外线的抵抗力。
此类涂层的油漆的精确颜色协调需要精确识别每种情况下要使用的各个颜料类型及其用量。以精细分布的方式存在于油漆和基于油漆生产的涂层中的白色、黑色或彩色颜料几乎各向同性地与入射光相互作用。这意味着它们各自的反射光谱仅具有较低的角度依赖性，并且由彩色颜料产生的颜色印象几乎与照射具有涂层的表面的照射角或具有涂层的表面被查看或测量的观察角无关。
与此相反，以精细分布的方式存在于油漆或基于油漆的涂层中的干涉颜料的反射光谱通常最确定地具有对照射角的依赖性，在该照射角下，光照射到已经施加包含干涉颜料的涂层的表面上。在这种情况下，通常包含黑色、白色或彩色颜料的油漆会影响干涉颜料的反射光谱。此外，此类干涉颜料只能在围绕镜面角的角度发散的小范围内被检测或观察到。此类干涉颜料中固有的这些特性阻止通过包含此类干涉颜料的相应涂层的单独的、光谱解析的图片或图像来明确识别干涉颜料。
US2017/0200288A描述了一种方法，在该方法中，借助处理器生成目标涂层的图像，对由此生成的图像进行图像分析，从而识别闪光点并且借助色调分析确定其颜色，并且统计计算闪光颜色分布。然而，以这种方式不可能局部识别单独的干涉颜料。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种可能的方式，其中甚至可以尽可能精确和容易地确定涂层内的单独的干涉颜料。
该目的通过具有独立权利要求的特征的方法和设备来实现。本发明的改进可以从从属权利要求和说明书中获得。
提供了一种用于识别涂层中的干涉颜料的方法，至少包括以下步骤：
-用光以相对于表面法线的第一照射角照射施加到(样本小板的)表面的涂层，
-以相对于分配给参照表面法线的所述第一照射角的布拉格角或镜面(specular)角测量的第一非镜面(aspecular)测量角或观察角记录施加到表面的涂层的第一图像，
-用光以相对于表面法线的不同于第一照射角的至少一个第二照射角照射施加到表面的涂层，
-以第一非镜面测量角或经校正第一非镜面测量角记录施加到表面的涂层的至少一个第二图像，其中，第一非镜面测量角相对于分配给参照表面法线的至少一个第二照射角的布拉格角或镜面角而被测量，而经校正第一非镜面测量角相对于分配给至少一个第二照射角的布拉格角而被测量，其中，经校正第一非镜面测量角通过根据与第一照射角相比在至少一个第二照射角下发生变化的光的光学折射进行校正而从第一非镜面测量角获得，
-空间地分析和评估第一图像和至少一个第二图像，
-光谱地分析和评估第一图像和至少一个第二图像，
-基于第一图像和至少一个第二图像的空间和光谱分析和评估、第一和至少一个第二照射角和第一非镜面测量角或经校正第一非镜面测量角，识别干涉颜料。
术语”测量布置“在本公开的上下文中被理解为意指颜色测量仪器的那些组件的全部，那些组件用于用光照射待测量对象表面上的测量点并用于捕获从该测量点辐射回来的光或用于捕获第一和至少一个第二图像。”表面法线“应理解为意指相对于设备固定的(假想)线，在颜色测量仪器的实际使用过程中，所述(假想)线(理想情况下)垂直于待测量对象表面并定义测量点的中心点。照射角或照射方向应理解为意指用光照射测量点的角度或方向。以此类推，观察或测量方向或观察或测量角应理解为意指从测量点辐射回来的光被记录和测量的方向或角度。”镜面方向“或”布拉格角“应理解为意指在待测量(平面)对象表面处反射的标称观察方向或观察角或测量角。当具有测量仪器的多个可能的照射方向时，相应的镜面方向也因此具有多个。关于根据相应的照射方向获得的相应的镜面方向，在每种情况下测量第一图像和至少一个第二图像分别被记录的非镜面观察或测量角度。”测量平面“应理解为意指穿过法线(仪器的法线)和所有照射方向和观察方向以及镜面方向的平面。所有角度指示都与位于测量平面内的方向有关。待测量对象是具有施加到表面的涂层的样品小板，其中该涂层包括(精细地)分布在载体材料中的颜料。
根据本发明所述的方法，表面或涂敷到表面的涂层被照射的照射角，即入射角(AOI)，相应地变化，同时基于所记录的图像(即第一图像和至少一个第二图像)以保持相同或根据变化的光折射进行校正的非镜面观察角对涂层进行光谱和空间评估。
在改变照射角时，单独的干涉颜料(空间分辨分析)的反射(光谱分辨分析)的光谱变化在每种情况下都以保持不变或根据变化的光折射被校正的非镜面观察角被评估，但通过关联，又以相对于表面法线的变化了的观察或测量角被评估。结果，可以清楚地识别相应的干涉颜料类型。由于包括干涉颜料的涂层内的变化的光波长，伴随照射角变化的光谱反射或颜色的改变，代表了用于识别相应干涉颜料的新测量变量，因为相应干涉颜料类型显示了取决于照射角的光谱反射的特征改变。取决于分配给相应干涉颜料类型的照射角的光谱反射的相应特征改变存储在数据库中。此外，作为相应干涉颜料类型特征的相应非镜面观察角，可能连同在每种情况下仍显示反射的相应非镜面观察角的角发散范围或公差一起，可以可检索地存储在数据库中，分配给相应的干涉颜料类型。
作为来自US2017/0200288A1的界定，在根据本发明的方法的情况下，没有确定分布在油漆中的颜料薄片(颜料小板)的颜色的统计分布以确定油漆的配方，但是相反地，评估单独的效应颜料的光谱变化以识别单独的颜料类型。
干涉颜料是一种效应颜料，其效应主要或完全基于光在薄的高折射层上的干涉。在这种情况下，入射光在干涉颜料和作为涂层的另一组成部分的载体材料之间的界面处被部分地反射。另一部分被折射到涂层的内部。最后，剩余的或其它的光在涂层与基材或样品小板的表面或者在多层系统的情况下进一步的薄层之间的界面处反射，然后在离开涂层之前在其表面处被再次反射。在同一点处离开涂层的表面的光线必须覆盖不同的波长，从而消除某些波长，而其它波长通过叠加而得到增强。结果，颜色在可见光谱范围内产生，准确地说，因为波长的差异取决于照射在角度相关的颜色印象(随角异色)中的光的入射角，即照射角。在不可见光谱范围内，该效应通常通过反射光的可检测角度相关波长来表现。
通常，在本公开的上下文中，”光“应理解为意指可见光谱范围内和不可见光谱范围内，例如红外范围内或UV范围内的电磁辐射。这意味着根据本发明的方法和根据本发明的系统可以在可见光谱范围和不可见光谱范围内应用或使用。特别地或尤其在红外范围内表现出它们的效应的干涉颜料可能与多种传感器系统相关，例如在用于测量例如涂敷有涂层的车辆的范围或速度的激光雷达的情况下。
干涉颜料通常采用小板(薄片)的形式，它们在涂层或油漆中以通常不平行于涂层表面延伸的相应方向取向。为了在预期的观察方向上以相对于待测量对象的表面法线的给定照射角反射入射光，涂层或油漆中的小板必须在特定方向上取向，准确地说，以使得当它照射到相应的小板上时，入射光在预期的观察方向上被精确地镜面反射。具有一些干涉颜料类型很好地对齐自己，即平行或几乎平行于待测量对象的表面，以及其他类型相对较差地对齐自己，即与待测量对象的表面成大于0°的清晰可测量的角度。
根据本发明，设想用光(特别是白光)以相对于表面法线的特定照射角，或以相对于表面法线的45°角(θinc，参见图1)照射样品小板的表面，该样品小板的表面涂敷有未知配方的涂层或油漆。可以在未知配方的涂层上施加已知的常规透明涂层。然后，借助传感器或相机，以特定的非镜面测量角(θas，参见图1)，诸如例如as15°，即相对于布拉格角(θspec，参见图1)的15°，以空间分辨的方式，特别是以图像的形式捕获从待测量对象的表面反射的光谱辐射，其中“as”代表”非镜面“。
如果未知配方的涂层包括干涉颜料，则那些干涉颜料，即，以它们在非镜面测量角(参见图1)的方向上进行镜面反射的方式相对于测试件表面对齐的它们的干涉颜料小板，在捕获的图像中可见。在了解周围环境(通常为空气，n周围环境＝1)和干涉颜料周围的涂层(通常，n涂层＝1.5，参见图1)的折射率的情况下，可以单射地为照射方向(照射角)和观察方向(测量角)的成对组合分配一个方向α(参见图1)，在涂层或油漆中干涉颜料薄片(小板)必须以该方向α取向，以便在观察方向上镜面地反射入射光的照射。对于相对于表面以α取向的干涉颜料被镜面反射的非镜面角θas，根据图1，取决于光在测试件表面上的入射角θinc(相对于法线被测量)，适用以下等式：
θas＝arcsin[n涂层/n周围环境*sin(arcsin(n周围环境/n涂层*sin(θinc))+α)]-θinc(1)
对于光的变化的入射角θinc2，根据上述等式，对于相对于表面以α取向的干涉颜料的镜面反射，观察方向也发生了变化(参见图1b)。然而，在第一次近似(小角度θ和α)中，θas1≈θas2，因此干涉颜料继续以相同的非镜面观察角被镜面反射(参见图1c)。此外，所用相机的光学元件具有一定的接受角(数值孔径)，从而实际上可以容忍θas的微小偏差。
因此，可以针对各种测量几何构型(例如45as15和55as15)测量单独的干涉颜料，同时保持非镜面观察角。如果需要，上述等式可用于校正非镜面角，从而得到前述经校正的第一非镜面角。由于在记录第一和至少一个第二图像时(几乎)保留了非镜面观察角，在至少两次测量中，即，在记录第一图像和至少一个第二图像时，相同的干涉颜料在观察方向上显示镜面反射，并且因此在第一图像和至少一个第二图像中都是可见的。在这种情况下，评估相同干涉颜料在不同照射角或入射角下的镜面反射。也可以依次使用两个以上不同的入射角，并且单独地和整体地评估光谱反射。如上所述，相应的干涉颜料类型显示其镜面反射取决于照射角的变化特征。
在进一步的步骤中，选择不同于第一入射角或照射角的照射角，但是以相对于由照射角产生的布拉格角的(几乎)相同的非镜面角执行另一图像的记录。这意味着必须相应地确定和改变相对于待测量对象的表面法线的真实观察角。
在根据本发明的方法的进一步改进中，光谱分析和评估的步骤包括针对第一和至少一个第二图像导出相应的反射光谱。
在根据本发明的方法的又一种改进中，借助模拟算法执行针对第一和至少一个第二图像的相应的反射光谱的导出。
在根据本发明的方法的再一种改进中，至少一个相机，特别是多角度彩色相机或高光谱相机，被用于记录第一和至少一个第二图像。
正如上面已经解释的那样，可以设想以相对于分配给相应第二照射角的布拉格角测量的第一非镜面测量角，或根据等式(1)校正的第一非镜面测量角记录施加到表面的涂层的相应多个第二照射角处的多个第二图像。
此外，为了识别多种不同干涉颜料，该方法相应地被执行多次，同时非镜面测量角可以同样被改变多次。
本公开还涉及一种用于识别涂层中的干涉颜料或干涉颜料类型的计算机实施方法，至少包括以下步骤：
-接收第一图像，其中，施加到(样本小板的)表面的涂层的第一图像是在用光以相对于表面法线的第一照射角对施加到表面的涂层的照射下、由图像捕获单元以第一非镜面测量角记录，该第一非镜面测量角相对于分配给参照表面法线的第一照射角的布拉格角而被测量，
-接收至少一个第二图像，其中，施加到表面的涂层的至少一个第二图像在用光以相对于表面法线的不同于第一照射角的第二照射角对施加到表面的涂层的照射下、由图像捕获单元以第一非镜面测量角或经矫正第一非镜面测量角记录，该第一非镜面测量角相对于分配给参照表面法线的至少一个第二照射角的布拉格角而被测量，该经矫正第一非镜面测量角相对于分配给至少一个第二照射角的布拉格角而被测量，其中，经校正第一非镜面测量角通过(根据等式(1))根据与第一照射角相比在至少一个第二照射角下发生变化的光的光学折射进行校正而从第一非镜面测量角获得，
-通过使用至少一个处理器对第一图像和至少一个第二图像进行图像分析，
-通过图像的空间分辨分析检测第一图像和至少一个第二图像内的干涉颜料，
-评估、计算和/或模拟用于第一图像和至少一个第二图像的相应的反射光谱，
-基于第一图像和至少一个第二图像的空间和光谱分析和评估、第一和至少一个第二照射角和第一非镜面测量角或经校正第一非镜面测量角，识别干涉颜料或干涉颜料类型。
此外，本发明的主题还为一种装置，至少包括：
-数据库，
-处理器，其与数据库通信连接并被配置用于与数据库通信或交换数据，其中处理器被编程为执行以下步骤：
-接收第一图像，其中，施加到(样本小板的)表面的涂层的第一图像在用光以相对于表面法线的第一照射角对施加到表面的涂层的照射下、由图像捕获单元以第一非镜面测量角记录，该第一非镜面测量角相对于分配给参照表面法线的第一照射角的布拉格角被测量，
-接收至少一个第二图像，其中，施加到表面的涂层的至少一个第二图像在用光以相对于表面法线的不同于第一照射角的第二照射角对施加到表面的涂层的照射下、由图像捕获单元以第一非镜面测量角或经矫正(基于等式(1))的第一非镜面测量角记录，其中，该第一非镜面测量角相对于分配给参照表面法线的至少一个第二照射角的布拉格角而被测量，该经矫正的第一非镜面测量角相对于分配给至少一个第二照射角的布拉格角而被测量，其中，经校正第一非镜面测量角通过根据与第一照射角相比在至少一个第二照射角下发生变化的光的光学折射进行校正而从第一非镜面测量角获得，
-对第一图像和至少一个第二图像进行图像分析，
-通过图像的空间分辨分析检测第一图像和至少一个第二图像内的干涉颜料，
-评估、计算和/或模拟用于第一图像和至少一个第二图像的相应的反射光谱，
-基于第一图像和至少一个第二图像的空间和光谱分析和评估、第一和至少一个第二照射角和第一非镜面测量角或经校正第一非镜面测量角，并通过与不同照射角下(即取决于照射角)的存储在数据库中并分配给相应干涉颜料(或干涉颜料类型)的镜面反射的相应特征改变进行比较，识别干涉颜料或干涉颜料类型。
图像捕获单元可以是相机，特别是彩色相机或高光谱相机，优选多角度彩色相机。在高光谱相机的情况下，直接输出相应的反射光谱，并且因此只需对其进行评估。图像捕获单元还可以是在非可见光谱范围内(也)操作的系统，例如多光谱相机(从UV到NIR)。
在一种改进中，根据本发明的设备另外包括图像捕获单元，其与处理器通信连接并且被配置用于记录第一图像和至少一个第二图像。
根据本发明的设备特别地被配置用于执行具有上述特征的方法。
本公开还涉及一种非易失性的计算机可读介质，其包括具有程序编码部件的计算机程序，该程序编码部件被设计为当计算机程序在计算单元上，特别是在如上所述的装置的所述处理器上运行时用于执行以下步骤：
-接收第一图像，其中，施加到表面的涂层的第一图像在用光以相对于表面法线的第一照射角对施加到表面的涂层的照射下、由图像捕获单元以第一非镜面测量角记录，该第一非镜面测量角相对于分配给参照表面法线的第一照射角的布拉格角而被测量，
-接收至少一个第二图像，其中，施加到表面的涂层的至少一个第二图像在用光以相对于表面法线的不同于第一照射角的第二照射角对施加到表面的涂层的照射下、由图像捕获单元以第一非镜面测量角或经矫正第一非镜面测量角记录，其中，该第一非镜面测量角相对于分配给参照表面法线的至少一个第二照射角的布拉格角而被测量，该经矫正第一非镜面测量角相对于分配给至少一个第二照射角的布拉格角而被测量，其中，经校正第一非镜面测量角通过(根据等式(1))根据与第一照射角相比在至少一个第二照射角下发生变化的光的光学折射进行校正而从第一非镜面测量角获得，
-对第一图像和至少一个第二图像进行图像分析，
-通过图像的空间分辨分析检测第一图像和至少一个第二图像内的干涉颜料，
-评估、计算和/或模拟用于第一图像和至少一个第二图像的相应的反射光谱，
-基于第一图像和至少一个第二图像的空间和光谱分析和评估、第一和至少一个第二照射角和第一非镜面测量角或经校正第一非镜面测量角，并通过与存储在数据库中并分配给相应干涉颜料(或干涉颜料类型)的镜面反射的相应特征改变进行比较，识别干涉颜料或干涉颜料类型。
非易失性的计算机可读介质被设计为当计算机程序在计算单元上，特别是在如上所述的装置的处理器上运行时用于执行如上所述的方法。
附图说明
本发明由附图中的示例性实施例示意性地表示并且参照附图得到进一步描述。
图1在图1a的示意图中示出了可能的测量几何构型，以用于捕获施加到样品小板的表面的涂层的图像，在该样品小板中包含颜料小板；在图1b中示出了可能的测量几何构型，以用于捕获施加到样品小板的表面的涂层的第一和至少一个第二图像，在该样品小板中包含颜料小板；且在图1c的图表中示出了非镜面观察角对干涉颜料相对于涂层表面的对齐的依赖性；
图2示出了由相机记录的涂层的图像，其以相对于分配给此处选择的照射角的布拉格角测量的非镜面测量角来记录；
图3示出了在具有不同的照射角和相对于相应的照射角(几乎)固定的非镜面测量角的测量几何构型的情况下，TiO2涂层的模拟和归一化反射光谱。
具体实施方式
根据本发明的方法，根据本发明的设备和根据本发明的计算机程序产品既可用于汽车或车身或车身造型部件的汽车修补油漆，也可用于其它类型的涂层，包括着色剂和工业饰面。下面描述的本发明的实施例不是限制性的。
根据本发明的方法，根据本发明的设备和根据本发明的计算机可读介质的实施例可用于许多领域，诸如例如用于比较和/或协调设计和/或时尚产品。
根据本发明的方法的实施例可以至少部分地在计算机系统中执行或实现，该计算机系统可以是独立单元或包括通过网络(诸如例如因特网或内联网)与中央计算机通信的一个或多个外部终端或装备。
本公开中描述的计算机或处理器以及与其耦合或集成在其中的组件因此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。
在本公开的上下文中描述的数据库和在此描述的计算机程序可以存储或可检索地存储在内部计算机存储器或非易失性计算机可读介质中。
根据本发明的方法和/或根据本发明的设备的实施例使用图像捕获单元，其例如可以是多角度彩色相机或多角度多光谱相机，可能与分光光度计结合使用，从而可以产生颜料特征和样品特性的改进和简化结果。
以下陈述适用于以下附图的描述：如果在附图中未输入单独的附图标记，则在这方面参考其它附图和说明书的相关部分。
”镜面方向“应理解为意指在待测量平面对象的表面处反射的标称观察方向，取自照射方向。用于取决于照射和/或观察(测量)方向测量涂层的镜面改变的多角度颜色测量仪或通常的多角度测量仪具有多个照射方向和多个观察方向。测量平面应理解为意指穿过仪器法线和所有照射方向和观察方向以及镜面方向的平面。所有角度指示都与位于测量平面内的方向有关。
图1a以示意图示出了光束的束路径102，该光束以角度θinc进入涂层101并被存在于涂层中且与涂层表面不平行地对齐的干涉颜料103反射回待测量对象的表面的方向。在这种情况下，待测量对象对应于具有施加到样品小板表面的涂层的样品小板。
根据本发明，设想用光(特别是白光)以相对于表面法线的特定照射角，例如以相对于表面法线的45°的角θinc照射样品小板的表面，该样品小板的表面涂敷有未知配方的涂层101或油漆。可以在未知配方的涂层101上施加已知的常规透明涂层。然后，借助传感器或相机，以特定的非镜面测量角θas，诸如例如as15°，即相对于布拉格角θspec的15°以空间分辨的方式，特别是以图像的形式捕获从待测量对象的表面反射的光谱辐射，其中”as“代表“非镜面“。
如果未知配方的涂层包括干涉颜料103，则那些干涉颜料103，即，以它们在非镜面测量角θas的方向上进行镜面反射的方式相对于待测量对象的表面对齐的它们的干涉颜料小板，在捕获的图像中可见。在了解周围环境(通常为空气，nsurroundings＝1)和干涉颜料周围的涂层(通常ncoating＝1.5)的折射率的情况下，可以单射地为照射方向θinc(照射角)和非镜面测量角θas的成对组合分配一个方向α，在涂层或尤其中干涉颜料薄片(小板)必须以该方向α取向，以便在观察方向θspec+θas上镜面地(θpig)反射照射或入射光102。对于相对于表面以α取向的干涉颜料103被镜面地(θpig)反射的非镜面角θas，根据图1a，取决于光在待测量对象的表面上的入射角θinc(关于法线被测量)，适用以下等式：
θas＝arcsin[ncoating/nsurroundings*sin(arcsin(nsurroundings/ncoating*sin(θinc))+α)]-θinc(1)
图1b示出了两种可能的测量几何构型，用于捕获施加到其中包含颜料小板103的待测量对象的表面的涂层101的第一和第二图像，为简单起见，此处仅示出了一个颜料小板。第一测量几何构型包括位置111处的照射和位置121处的相机，所述照射以第一入射角θinc1照射涂层101，并且所述相机以相对于分配给第一入射角θinc1的布拉格角θspec1测量的第一非镜面角θas1或在第一观察方向θas1+θspec1上记录涂层101的第一图像。第二测量几何构型包括位置112处的照射和位置122处的相机，所述照射用光以第二入射角θinc2照射涂层，并且所述相机在第二观察方向θas2+θspec2上记录第二图像，其中，随着入射角θinc2的变化，布拉格角θspec2也相应变化，但非镜面角θas2≈θas1几乎保持不变。
对于相对于第一入射角θinc1变化的光入射角θinc2，基于上述等式(1)，该等式用于相对于分配给第一入射角θinc1的第一观察方向θas1+θspec1的相对于表面以α取向的干涉颜料103的镜面反射，观察方向θas2+θspec2因此也会发生变化。然而，在第一次近似(小角度θ和α)中，θas1≈θas2，并且因此干涉颜料103继续以相同的非镜面测量角被镜面反射(参见图1c)。此外，所用相机的光学元件具有一定的接受角(数值孔径)，从而实际上可以容忍θas的微小偏差。
图1c示出了针对各种照射角θinc的位于涂层中的干涉颜料的镜面反射的非镜面观察角θas对干涉颜料相对于涂层表面或待测量对象表面的对齐α的依赖性。干涉颜料的对齐α以x轴上的角度[°]表示。干涉颜料的布拉格角，即非镜面角θas，以y轴上的角度[°]表示。曲线151示出照射角θinc为5°时的相关性，曲线152示出照射角θinc为15°时的相关性，曲线153示出照射角θinc为25°时的相关性，曲线154示出照射角θinc为35°时的相关性，曲线155示出照射角θinc为45°时的相关性，曲线156示出照射角θinc为55°时的相关性，曲线157示出照射角θinc为65°时的相关性。
图2示出了由作为根据本发明的设备的实施例的一部分的相机记录的图像。在这种情况下，用白色准直光以预定的入射角照射包括样品小板的待测量对象的表面，该样品小板的表面上已经施加了包含干涉颜料的涂层。在这种情况下，记录图像的相机以相对于由入射角给出的参照表面法线的布拉格角的指定非镜面角布置。此处可见的闪光点表示涂层包含的干涉颜料，其通常采用精细分布在涂层中的干涉颜料薄片或小板的形式。在下一步骤中，记录另一进一步的图像，即第二图像，其中，在这种情况下，涂覆有涂层的样品小板的表面以另一第二入射角被照射，然而，相对于由第二入射角给出的布拉格角以相同的第一非镜面角或针对边界表面处的光学折射校正的第一非镜面测量角记录图像的记录。由于在记录第二图像时(几乎)保留了非镜面角，涂层内相同的干涉颜料在相机方向上显示镜面反射，并且因此在两个图像中都可见。基于相对于由各自入射角产生的布拉格角的(至少几乎)保留的非镜面角，可以推导出在相应图像中，即在第一和至少一个第二图像中可见的干涉颜料薄片的方向。对相应的图像进行分析后，因此可以基于取决于入射角的光谱反射的可以从图像中导出的特征变化借助数据库清楚地推断干涉颜料类型。
图3示出了嵌入到标准基质(恒定折射率n＝1.5)中的单独TiO2涂敷的云母小板的模拟和归一化反射光谱，用于测量具有各种入射角的几何构型。在这种情况下，反射光的波长以纳米为单位绘制在x轴201上。归一化反射绘制在y轴202上。反射光谱211示出了以25°的入射角和非镜面地相对于由入射角产生的布拉格角的15°的测量角从经涂覆的云母小板(＝待测量对象)反射的光。在这种情况下，可以在460nm的范围内看到强反射，且在575nm的范围内看到较小的局部最大值。反射光谱212示出了以45°的入射角和相对于由入射角产生的布拉格角测量的15°的保留非镜面角从经涂覆的云母小板或其表面反射的光。在此，反射最大值在450nm的范围内，而较小的局部最大值在560nm的范围内。反射光谱213是针对65°的入射角记录的，其中被提供用于记录反射光谱的测量仪器以15°的非镜面角布置。在此，反射最大值在440nm的范围内获得，而较小的局部最大值在540nm的范围内获得。在评估所产生的反射光谱时，特别是在考虑可以从反射光谱导出的光谱反射或光谱反射轮廓的取决于入射角的改变/变化时，可以清楚地推断出精确显示此反射轮廓或精确显示此改变的干涉颜料，在每种情况下，该改变/变化是相应的干涉颜料类型的特征。
Claims (12)
1.一种用于识别涂层(101)中的干涉颜料(103)的方法，至少包括以下步骤：
-用光以相对于表面法线的第一照射角(θinc1)照射施加到所述表面的所述涂层(101)，
-用光以相对于分配给所述第一照射角(θinc1)的布拉格角(θspec1)测量的第一非镜面测量角(θas1)记录施加到所述表面的所述涂层(101)的第一图像，
-以相对于所述表面法线的不同于所述第一照射角的至少一个第二照射角(θinc2)照射施加到所述表面的所述涂层(101)，
-以所述第一非镜面测量角或经校正第一非镜面测量角(θas2)记录施加到所述表面的所述涂层(101)的至少一个第二图像，其中，所述第一非镜面测量角相对于分配给所述至少一个第二照射角(θinc2)的布拉格角(θspec2)被测量，所述经校正第一非镜面测量角(θas2)相对于分配给所述至少一个第二照射角(θinc2)的所述布拉格角(θspec2)被测量其中，所述经校正第一非镜面测量角(θas2)通过根据与所述第一照射角(θinc1)相比在所述至少一个第二照射角(θinc2)下发生变化的光的光学折射进行校正而从所述第一非镜面测量角(θas1)获得，
-空间地分析和评估所述第一图像和所述至少一个第二图像，
-光谱地分析和评估所述第一图像和所述至少一个第二图像，
-基于所述第一图像和所述至少一个第二图像的空间和光谱分析和评估、所述第一和所述至少一个第二照射角(θinc1，θinc2)和所述第一非镜面测量角(θas1)或所述经校正第一非镜面测量角(θas2)，识别所述干涉颜料(103)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述光谱分析和评估的步骤包括针对所述第一图像和所述至少一个第二图像导出相应的反射光谱。
3.如权利要求2所述的方法，其中，借助模拟算法执行针对所述第一图像和所述至少一个第二图像的相应的反射光谱的导出。
4.如前述权利要求之一所述的方法，其中，至少一个相机，特别是多角度彩色相机和/或高光谱相机和/或与其等效的相机系统，特别是也在不可见光谱范围内操作的系统，用于记录所述第一图像和所述至少一个第二图像。
5.如前述权利要求之一所述的方法，其中，以所述第一非镜面测量角或所述经校正第一非镜面测量角记录施加到所述表面的所述涂层的相应多个第二照射角下的多个第二图像，在每种情况下所述第一非镜面测量角或所述经校正第一非镜面测量角相对于分配给所述相应第二照射角的布拉格角被测量。
6.如前述权利要求之一所述的方法，为了识别多种颜料，所述方法相应地被执行多次，同时所述非镜面测量角同样相应地被改变多次，而为了在每种情况下识别一种干涉颜料，所述相应的非镜面测量角被保持恒定或仅根据与所述第一照射角相比在所述至少一个第二照射角下发生变化的光的光学折射被校正。
7.一种用于识别涂层(101)中的干涉颜料(103)的计算机实施方法，至少包括以下步骤：
-接收第一图像，其中，施加到表面的涂层(101)的所述第一图像在用光以相对于所述表面法线的第一照射角(θinc1)对施加到所述表面的所述涂层(101)的照射下、由图像捕获单元以相对于分配给所述第一照射角的布拉格角(θspec1)测量的第一非镜面测量角(θas)记录，
-接收至少一个第二图像，其中，施加到所述表面的所述涂层(101)的所述至少一个第二图像在用光以相对于所述表面法线的不同于所述第一照射角的第二照射角(θinc2)对施加到所述表面的所述涂层(101)的照射下、由图像捕获单元以所述第一非镜面测量角或经校正的第一非镜面测量角(θas2)记录，其中，所述第一非镜面测量角相对于分配给所述至少一个第二照射角(θinc2)的所述布拉格角(θspec2)被测量，所述经校正的第一非镜面测量角(θas2)相对于分配给所述至少一个第二照射角的所述布拉格角被测量，其中，所述经校正的第一非镜面测量角(θas2)通过根据与所述第一照射角(θas1)相比在所述至少一个第二照射角(θas2)下发生变化的光的光学折射进行校正而从所述第一非镜面测量角(θas1)获得，
-通过使用至少一个处理器对所述第一图像和所述至少一个第二图像进行图像分析，
-通过所述图像的空间分辨分析检测所述第一图像和所述至少一个第二图像内的所述干涉颜料(103)，
-评估、计算和/或模拟用于所述第一图像和所述至少一个第二图像的相应的反射光谱，
-基于所述第一图像和所述至少一个第二图像的空间和光谱分析和评估、所述第一和所述至少一个第二照射角(θinc1，θinc2)和所述第一非镜面测量角(θas1)或所述经校正第一非镜面测量角(θas2)，识别所述干涉颜料(103)。
8.一种装置，至少包括：
-数据库，
-处理器，其与所述数据库通信连接并被配置用于与所述数据库交换数据，其中所述处理器被编程为执行以下步骤：
-接收第一图像，其中，施加到表面的涂层(101)的所述第一图像在用光以相对于所述表面法线的第一照射角(θinc1)对施加到所述表面的所述涂层(101)的照射下、由图像捕获单元以相对于分配给所述第一照射角(θinc1)的布拉格角(θspec1)测量的第一非镜面测量角(θas1)记录，
-接收至少一个第二图像，其中，施加到所述表面的所述涂层(101)的所述至少一个第二图像在用光以相对于所述表面法线的不同于所述第一照射角的第二照射角(θinc2)对施加到所述表面的所述涂层(101)的照射下、由图像捕获单元以所述第一非镜面测量角或经校正第一非镜面测量角(θas2)记录，其中，所述第一非镜面测量角相对于分配给所述至少一个第二照射角(θinc2)的布拉格角(θspec2)被测量，所述经校正第一非镜面测量角(θas2)以相对于分配给所述至少一个第二照射角(θinc2)的所述布拉格角(θspec2)被测量，其中，所述经校正第一非镜面测量角(θas2)通过根据与所述第一照射角(θinc1)相比在所述至少一个第二照射角(θinc2)下发生变化的光的光学折射进行校正而从所述第一非镜面测量角(θas1)获得的，
-对所述第一图像和所述至少一个第二图像进行图像分析，
-通过所述图像的空间分辨分析检测所述第一图像和所述至少一个第二图像内的所述干涉颜料(103)，
-评估、计算和/或模拟用于所述第一图像和所述至少一个第二图像的相应的反射光谱，
-基于所述第一图像和所述至少一个第二图像的空间和光谱分析和评估、所述第一和所述至少一个第二照射角(θinc1，θinc2)和所述第一非镜面测量角(θas1)或所述经校正第一非镜面测量角(θas2)，识别所述干涉颜料(103)。
9.如权利要求8所述的装置，所述装置额外还包括所述图像捕获单元，所述图像捕获单元与所述处理器通信连接并被配置用于记录所述第一图像和所述至少一个第二图像。
10.如权利要求8或9所述的装置，所述装置被配置用于执行如在权利要求1至7之一中要求保护的方法。
11.一种非易失性的计算机可读介质，其包括具有程序编码部件的计算机程序，所述程序编码部件被设计为当所述计算机程序在计算单元上，特别是在如权利要求8，9或10所述的装置的所述处理器上运行时用于执行以下步骤：
-接收第一图像，其中，施加到表面的涂层(101)的所述第一图像在用光以相对于所述表面法线的第一照射角(θinc1)对施加到所述表面的所述涂层(101)的照射下、由图像捕获单元以相对于分配给所述第一照射角(θinc1)的布拉格角(θspec1)测量的第一非镜面测量角(θas)记录，
-接收至少一个第二图像，其中，施加到所述表面的所述涂层(101)的所述至少一个第二图像在用光以相对于所述表面法线的不同于所述第一照射角的第二照射角(θinc2)对施加到所述表面的所述涂层(101)的照射下、由图像捕获单元以所述第一非镜面测量角或经校正第一非镜面测量角(θas2)记录，其中所述第一非镜面测量角相对于分配给所述至少一个第二照射角(θinc2)的布拉格角(θspec2)被测量，所述经校正第一非镜面测量角(θas2)以相对于分配给所述至少一个第二照射角(θinc2)的所述布拉格角(θspec2)被测量，其中，所述经校正第一非镜面测量角(θas2)通过根据与所述第一照射角(θinc1)相比在所述至少一个第二照射角(θinc2)下发生变化的光的光学折射进行校正而从所述第一非镜面测量角(θas1)获得，
-对所述第一图像和所述至少一个第二图像进行图像分析，
-通过所述图像的空间分辨分析检测所述第一图像和所述至少一个第二图像内的所述干涉颜料(103)，
-评估、计算和/或模拟用于所述第一图像和所述至少一个第二图像的相应的反射光谱，
-基于所述第一图像和所述至少一个第二图像的空间和光谱分析和评估、所述第一和所述至少一个第二照射角(θinc1，θinc2)和所述第一非镜面测量角(θas1)或所述经校正第一非镜面测量角(θas2)，识别所述干涉颜料(103)。
12.一种非易失性计算机可读介质，其包括具有程序编码部件的计算机程序，该程序编码部件被设计为当所述计算机程序在计算单元上，特别是在如权利要求8，9或10所述的装置的所述处理器上运行时用于执行如权利要求1至7之一所述的方法。
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