CN114174784A - 用于量化样本颜色和目标颜色之间的光谱相似性的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计算机实现的方法和系统(500)，用于提供用于量化目标涂层和至少一个样本涂层的光谱相似性的匹配度量，该系统包括计算设备(510)和计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在在功能上耦合到计算设备(510)的计算机可读存储介质(560)上的计算机可执行代码，并且使计算设备(510)在运行时执行计算过程，该计算过程包括步骤：对于多个波长值，接收目标涂层和样本涂层的反射率值；通过使用非线性标度函数将目标涂层和样本涂层的反射率值中的每个反射率值归一化；对于每个波长值生成目标涂层和样本涂层的归一化反射率曲线；对于多个波长值，产生目标涂层的归一化反射率曲线关于波长的导数值和样本涂层的归一化反射率曲线关于波长的导数值；对于多个波长值的每个波长值，产生目标涂层的导数值和样本涂层的导数值之间的差值；至少基于所有多个波长值的差值，产生目标涂层和样本涂层的归一化反射率曲线之间的相似性的匹配度量。

Description

用于量化样本颜色和目标颜色之间的光谱相似性的方法和 系统

技术领域

本公开涉及一种用于提供用于量化至少一个样本涂层和目标涂层之间的光谱相似性的匹配度量的方法和系统。

背景技术

通常，着色基料的规格通过使用在CIELab＊颜色空间(也称为CIE L＊a＊b＊颜色空间)中定义/表达的参考颜色来确定。CIELab＊颜色空间是国际照明委员会(CIE)在1976年定义的颜色空间，其将颜色表示为三个值L＊、a＊和b＊。在实践中，空间通常映射到三维整数空间进行数字表示，并且因此L＊、a＊和b＊值通常是绝对的，具有预定义的范围。L＊表示亮度，其中，L＊轴在L＊＝0时表示黑色，并且在L＊＝100时表示白色，a＊轴范围从绿色(负轴)到红色(正轴)，并且b＊轴范围从蓝色(负轴)到黄色(正轴)。

为了将样本颜色与目标颜色进行比较和/或调节，可以使用CIELab＊颜色空间中的色差dE＊，其中，色差dE＊由下式定义：

然而，色差dE＊较小的公式(见式(1))并不能保证能准确调节目标颜色中使用的色素沉着，即色素组合。为了重现目标颜色的色素沉着，需要借助于光谱分析对着色基料进行详细表征。因此，光谱曲线是基于在不同波长值处(例如在400nm到700nm的范围内)测量的反射率值确定的。此外，对于不同的测量几何(即在不同的视角和/或不同的照明角度)捕获光谱曲线。然而，仅仅通过视觉观察这种光谱曲线并不足以识别目标颜色和样本颜色之间的相似性和差异。到目前为止，识别目标颜色的色素沉着既耗时又昂贵，使得该过程通常被简化为CIELab＊颜色空间内颜色坐标的近似值。

因此，本公开的目的是提供量化样本颜色(以下也称为样本涂层)和目标颜色(以下也称为目标涂层)之间的光谱相似性的可能性。

发明内容

本公开提供了具有独立权利要求的特征的系统和方法。实施例是从属权利要求以及说明书和附图的主题。

今天，颜色匹配和调节过程基于采用多角度光谱仪(例如Byk-

I或XRite

-T系列光谱仪)进行的数字颜色测量。颜色涂层的反射率是从几个几何(照明和观察方向/角度)测量的。典型的测量几何是相对于涂层表面法线测量的45°处的固定照明角度和-15°、15°、25°、45°、75°、110°的视角，每个角度都相对于镜面角(即镜面方向)测量，镜面方向定义为与彩色涂层表面的法线成相同角度的出射方向，作为相应光线的入射方向。也可以保持视角恒定并改变照明角度。

一种已知的颜色匹配和调节过程的基本结构包括以下步骤：

1.测量目标颜色的光谱(反射率)曲线，即目标涂层(光谱曲线)。

2.测量样本颜色的光谱(反射率)曲线，即样本涂层(光谱曲线)。

3.计算目标颜色和样本颜色的(即目标涂层和样本涂层的)颜色值，其中，相应的涂层以CIELab＊颜色空间(Lab＊或LCh＊值)描述。

4.确定“成本函数”的度量，例如目标颜色和样本颜色(即用于所有几何的目标涂层和样本涂层)之间的累积色差度量，例如CIE dE＊，见公式(1)。

5.修改样本涂层的配方，使得色差度量(“成本函数”)最小化(通常通过颜色匹配算法完成)。

然而，如前所述，仅基于色差(即使用色差度量)来执行匹配过程通常是不够的，因为样本涂层的色素沉着可能仍以不可接受的方式偏离目标涂层的色素沉着。因此，为了充分考虑目标涂层的色素沉着，需要提供补充已经存在的度量(诸如色差度量)的进一步度量。

根据权利要求1，本公开提供了一种计算机实现的方法，用于提供用于量化目标涂层和至少一个样本涂层的光谱曲线的相似性的匹配度量，该方法至少包括以下步骤：

a)经由通信接口，对于多个波长值，获得目标涂层的反射率值和样本涂层的反射率值，其中，目标涂层的反射率值在一个或多个测量几何处确定，特别是在一个或多个测量几何处测量，并且样本涂层的反射率值在一个或多个测量几何处确定，特别是在一个或多个测量几何处测量；

并由至少一个处理器：

b)通过使用标度函数，特别是非线性标度函数，归一化在相应的一个或多个测量几何处确定，例如在相应的一个或多个测量几何处测量的目标涂层的反射率值以及在相应的一个或多个测量几何处确定，例如在相应的一个或多个测量几何处测量的样本涂层的反射率值中的每一个反射率值；

c)基于目标涂层对每个波长值的归一化反射率值生成目标涂层的归一化反射率曲线，以及基于样本涂层对每个波长值的归一化反射率值生成样本涂层的归一化反射率曲线；

d)对于多个波长值，产生目标涂层的归一化反射率曲线关于波长的归一化一阶导数值和样本涂层的归一化反射率曲线关于波长的归一化一阶导数值；

e)对于多个波长值的每个波长值，产生目标涂层的归一化反射率曲线的归一化一阶导数值与样本涂层的归一化反射率曲线的归一化一阶导数值之间的差值；

f)基于所有多个波长值的差值，产生目标涂层和样本涂层的归一化反射率曲线之间相似性的匹配度量，以及

g)使用输出设备为用户输出所产生的匹配度量。

根据本公开的另一方面，该方法进一步包括以下步骤：

h)修改样本涂层的初始配方，以便最小化目标涂层和样本涂层之间的光谱曲线相似性的匹配度量作为约束(除现有的色差度量之外)。

根据另一方面，样本涂层的初始配方作为一个或多个初步匹配配方之一从数据库中检索，该数据库包括涂层配方和相互关联的颜色特性，诸如L＊、a＊、b＊值和可选的诸如闪光值或粗糙度值的纹理特性。这意味着从目标涂层开始，首先在数据库中搜索一个或多个初步匹配配方，其颜色和可选的纹理数据与目标涂层的颜色和可选的纹理数据相同或至少相似，即使用颜色和可选的纹理匹配算法，一个或多个初步匹配配方和目标涂层之间的色差和可选的纹理差异最小。

这意味着可以预先给出或者可以从配方数据库中选择样本涂层的初始配方，该数据库包括涂层组合物的配方和相互关联的外观数据。如在此所使用的，“外观”是指观看或识别涂层的视觉体验/感知。因此，外观可以包括涂层的颜色、形状、纹理、闪光、闪耀、光泽、透明度、不透明度和其它视觉效果，或它们的组合。“修改”包括将一种或多种组分混入初始公式和/或从初始公式中省略一种或多种组分和/或改变初始公式的一种或多种组分的相应浓度/量，从而获得关于目标颜色的外观更好地匹配目标颜色的修改公式，这可以通过不同的度量来表达，诸如由在此公开的匹配度量表达的色差度量和光谱相似性。

样本涂层和目标涂层之间的术语“光谱相似性”应理解为样本涂层的光谱(反射率)曲线的形状与目标涂层的光谱(反射率)曲线的形状之间的相似性。

所提出的方法提供了匹配度量，以便表征两条反射率曲线之间的光谱相似性。匹配度量的值用作量化目标涂层的色素沉着与样本涂层的色素沉着之间的相似性的手段。此外，匹配度量的所有可能值都位于对应于或至少可与用于在颜色匹配过程中使用的其它度量(诸如CIELab＊颜色空间中定义的已经提到的色差度量dE＊)的那些尺度可比较的尺度范围。匹配度量的较小值表示更好的光谱相似性，而匹配度量的较高值表示两个考虑的反射率曲线之间的较差光谱相似性。

低光谱相似性度量指示样本涂层配方的色素沉着与用于目标涂层的色素沉着不同。这意味着样本涂层的色素沉着不是最优的以便匹配目标涂层。

反射率曲线(在下面也称为光谱曲线)在本公开的范围内描述了涂层在不同波长值和特定测量几何处的反射行为。对于每个测量几何，要确定(例如测量)单独的反射率曲线。在本公开的范围内，术语“测量几何(measure geometry)”和“测量值几何(measurementgeometry)”被同义地使用。

在本公开的范围内，术语“样本涂层”表示颜色，即已经根据样本公式制备并涂覆在表面上的涂料层。术语“目标涂层”表示颜色，即涂覆在表面上的涂料层，其基础公式未知并且应尽可能复制。

根据所提出的方法的一个可能实施例，步骤d)进一步包括：

d2)对于波长，分别将目标涂层和样本涂层的归一化反射率曲线的归一化一阶导数值变换成角度表示。

根据所提出方法的一个实施例，对于每个波长值，目标涂层和样本涂层的归一化反射率曲线的归一化一阶导数值分别被表示为根据以下公式的二维向量：

其中

以及

以及Δλ_i＝λ_i+1-λ_i

其中，

指示目标涂层在波长值λ_i处的归一化反射率值，

指示目标涂层在波长值λ_i+1处的归一化反射率值，

指示样本涂层在波长值λ_i处的归一化反射率值，

指示样本涂层在波长值λ_i+1处的归一化反射率值，k₁是非线性阻尼参数，其中例如k₁＝0.005，并且

指示两个归一化向量

和

之间的角度，向量

指示目标涂层在λ_i处的反射率曲线的归一化梯度，并且向量

指示样本涂层在λ_i处的反射率曲线的归一化梯度。因此，

指示在波长值λ_i处两条光谱曲线之间的一种归一化差值/角度。

根据一个方面，多个波长值的波长值选自从最小波长值到最大波长值的区间，其中最小波长值约为420nm，并且最大波长值约为680nm，即：

λ_i＝λ_min，...，λ_max

λ_min≈420nm

λ_max≈680nm

其中，λ_min和λ_max之间的测量的反射率值的数量为n，并且相应反射率值的索引i∈[0，...(n-1)]。

由于人眼特别在400nm至700nm范围内工作，因此该波长值范围具有高度相关性。由于涂层中的添加剂(如例如紫外线阻断剂)造成的测量不确定性，低于420nm的光谱范围可以从分析中排除。由于涂料层在遮盖力方面的限制以及基材颜色造成的干扰，高于680nm的光谱范围可以从分析中排除。

建议的匹配度量允许识别目标涂层和样本涂层之间的差异，即使与目标涂层相关联的颜色和与样本涂层相关联的颜色位于CIELab＊空间中的同一点或相邻点上。因此，可以考虑和识别具有造成同色异谱效应的非最优色素沉着。

目标涂层的归一化光谱反射率曲线由归一化反射率值

给出/定义。

样本涂层的归一化光谱反射率曲线由归一化反射率值

给出/定义。

出于比较的目的，反射率值通过标度函数进行归一化，该标度函数被选为非线性标度函数f_ref，smp，具体如下：

其中

其中

其中，R_{ref，/smp，center}由下式给出：

其中，

并且

其中，

表示

和

二者，其中，

是目标涂层在波长值λ_i处的反射率值，并且

是样本涂层在波长值λ_i处的反射率值。

非线性标度函数f_ref，smp是指亮度(L＊)算法，用于将颜色从XYZ颜色空间转换为CIELab＊颜色空间。L＊度量旨在模拟人眼时于亮度的对数响应。标度函数试图线性化亮度的可感知性。

根据所提出方法的一个方面，在以下dShape中调用的匹配度量选择如下：

其中，n是整数，并且k₂是线性尺度因子，其中例如k₂＝0.65。

根据所提出方法的另一方面，匹配度量选择如下：

其中，n是整数，并且

是线性尺度因子，其中例如

参数k₁和参数k₂、

是自由选择的，以便一起定义(参见上述公式)第一匹配度量值dShape、dShape＊的尺度。

所提出的方法提供了匹配度量，该匹配度量产生尺度(即尺度空间)中的值，该尺度空间与CIELab＊颜色空间的尺度空间和在CIELab＊颜色空间中定义的颜色距离度量(如例如亮度差度量dL＊和色差度量dE＊)的尺度空间可比较。因此，可以以可比较的尺度提供在该标准颜色空间中定义并且可用于颜色匹配、调节和搜索过程的所有比色数据，使得便于在整体视图中解释比色数据。由于标度函数，无论目标涂层的绝对颜色坐标如何，特别是无论其亮度L＊如何，都可以解释匹配度量的增益值。

通常，旨在确定从数据库中检索到的公式，其色差dE＊，可选地，其纹理差异、其闪光差异dS和其颗粒度差异dG以及其新计算的匹配度量dShape在单独(即独自)考虑所有度量时是最小的。

最优匹配公式的进一步校正/修改是使用成本函数执行的，该成本函数结合了所有考虑的度量，例如通过将所有考虑的度量加在一起：dE＊(或dL＊+da＊+db＊)+dShape(可选：+dS+dG+...)，可能每个加法都被适当加权，并相应地最小化这种成本函数。

可替代地，也可以不从数据库中预先选择初步的匹配公式，而是直接使用结合不同度量的这种成本函数计算最优匹配公式，即从头计算最优匹配公式。

根据所提出的方法的另一实施例，该至少一个测量几何选自包括-15°、15°、25、45°、75°和110°的组，每个都是相对于镜面角测量的。

特别地，关于涂料中(即分别在目标涂层和样本涂层中)的色素沉着的特性信息被包括在测量的光谱曲线(特别是测量的反射率曲线的)相应形状中。在本公开的范围内，术语“光谱曲线”、“光谱反射率曲线”和“反射率曲线”同义使用。色素具有典型的吸收和散射特性，在光谱曲线中产生特性指纹。对于目标颜色所需/最优的色素沉着的分析，反射率值的绝对强度不如反射率/光谱曲线的形状重要，后者可以由归一化光谱曲线的一阶导数值编码。

根据本公开，有用的度量是目标涂层和样本涂层的相应归一化光谱曲线的归一化一阶导数(值)之间的差，即差值。该匹配度量包括有关光谱曲线形状的信息，但不包括有关反射率值的绝对强度的信息。

如上所述，使用相应归一化光谱曲线的归一化一阶导数(值)作为匹配度量的策略也可以与颜色搜索、匹配和调节领域中的其它度量(例如与色差度量和可选的纹理差异度量)相结合。

本公开进一步涉及一种用于提供用于量化目标涂层和至少一个样本涂层的光谱曲线的相似性的匹配度量的系统，该系统包括：

A)计算设备；

B)计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在在功能上耦合到计算设备的计算机可读存储介质上的计算机可执行代码，并且使计算设备在运行时执行计算过程，该计算过程包括以下步骤：：

B1)对于多个波长值，经由通信接口接收目标涂层的反射率值和样本涂层的反射率值，其中，在一个或多个测量几何处确定，特别是测量目标涂层的反射率值，并且在一个或多个测量几何处确定，特别是测量样本涂层的反射率值；

B2)通过使用非线性标度函数将在相应的一个或多个测量几何处确定的目标涂层的反射率值和在相应的一个或多个测量几何处确定的样本涂层的反射率值中的每一个反射率值归一化；

B3)基于每个波长值的目标涂层的归一化反射率值生成目标涂层的归一化反射率曲线，以及基于每个波长值的样本涂层的归一化反射率值生成样本涂层的归一化反射率曲线；

B4)对于多个波长值，产生目标涂层的归一化反射率曲线关于波长的归一化一阶导数值和样本涂层的归一化反射率曲线关于波长的归一化一阶导数值；

B5)对于多个波长值的每个波长值，产生目标涂层的归一化反射率曲线的归一化一阶导数值与样本涂层的归一化反射率曲线的归一化一阶导数值之间的差值；

B6)至少基于所有多个波长值的差值产生目标涂层和样本涂层的归一化反射率曲线的相似性的匹配度量，以及

B7)使用输出设备向用户输出产生的匹配度量。

根据所提出的系统的一个可能实施例，该系统进一步包括：

c)颜色测量设备；

D)配方数据库，其包括涂层组合物的配方和相互关联的比色数据；

其中，计算设备在功能上耦合到颜色测量设备和配方数据库。

通常，颜色测量设备是光谱仪，特别是多角度光谱仪，诸如Byk-

I或XRite-

-T系列的光谱仪。

输出设备也可以是系统的组件。

根据系统的另一实施例，计算过程进一步包括用于匹配目标涂层和至少一个样本涂层的颜色的颜色检索过程，匹配过程至少包括以下步骤：

B8)基于样本比色数据从配方数据库中检索一个或多个初步匹配公式；

B9)从一个或多个初步匹配公式中选择至少一个初步匹配公式，以便最小化除如色差(色差度量)和纹理差异(纹理差异度量)的其它比色度量之外的匹配度量。

根据本发明系统的另一实施例，计算过程进一步包括以下步骤：

B10)修改样本涂层的初始公式，特别是选择的至少一个初步匹配公式，以便最小化除如色差和可选的纹理差异的其它比色度量之外的匹配度量。

通常，至少颜色测量设备、计算设备和配方数据库经由相应的通信连接在彼此之间联网。系统的不同组件之间的通信连接中的每个通信连接可以分别是直接连接或间接连接。每个通信连接可以是有线或无线连接。可以使用每种合适的通信技术。配方数据库、颜色测量设备、计算设备各自可以包括用于彼此通信的一个或多个通信接口。这种通信可以使用有线数据传输协议来执行，诸如光纤分布式数据接口(FDDI)、数字用户线(DSL)、以太网、异步传输模式(ATM)或任何其它有线传输协议。可替代地，该通信可以经由使用多种协议(诸如通用分组无线电服务(GPRS)、通用移动电信系统(UMTS)、码分多址(CDMA)、长期演进(LTE)、无线通用串行总线(USB)和/或任何其它无线协议)中的任何一种的无线通信网络进行无线通信。相应的通信可以是无线和有线通信的组合。

计算设备可以包括一个或多个输入设备或可以与一个或多个输入设备通信，输入设备诸如是触摸屏、音频输入、移动输入、鼠标、小键盘输入等。此外，计算设备可以包括一个或多个输出设备或者可以与一个或多个输出设备通信，输出设备诸如是音频输出、视频输出、屏幕/显示输出等。

本发明的实施例可以与计算机系统一起使用或结合在计算机系统中，该计算机系统可以是独立单元或包括一个或多个远程终端或设备，该远程终端或设备经由网络(诸如例如互联网或内联网)与位于例如云中的中央计算机通信。因此，在此描述的计算设备和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。在此所述的配方数据库和软件可以存储在计算机内部存储器或非暂态计算机可读介质中。

在本公开的范围内，数据库可以是数据存储单元的一部分或者可以表示数据存储单元本身。术语“数据库”和“数据存储单元”同义地使用。

本公开将匹配度量描述为可以与颜色搜索、匹配和调节领域中的其它度量组合的度量，诸如例如色差、闪光差异、翻转差异(flop difference)等。由于所有这种不同度量的值范围位于可比较的尺度空间中，因此有助于在概述中采用其它度量对匹配度量进行解释。

所提出的方法和系统实现颜色匹配和调节过程的更优收敛。此外，可以减少相应实验室中对于颜色开发和客户服务匹配所需的工作量。配色过程整体更可靠、更快捷。

本发明在以下实施例中进一步定义。应当理解，通过指示本发明的优选实施例，这些示例仅以说明的方式给出。通过以上讨论和实施例，本领域技术人员可以确定本发明的本质特征，并且在不脱离其精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种变化和修改以使其适应各种用途和条件。

附图说明

图1示出目标涂层和样本涂层的光谱反射率曲线图；

图2示出图1的目标涂层的光谱反射率曲线图，以及对于每条光谱反射率曲线的目标涂层的平均反射率值；

图3a示出图1的光谱反射率曲线图，其中特定区域被圈出；

图3b示出放大表示的图3a的圈出区域；

图3c示出表示图3b的圈出区域中目标涂层的反射率曲线的梯度的向量；

图3d示出指示图3b的圈出区域中的样本涂层的反射率曲线的梯度的向量；

图3e示出图3c的向量和图3d的向量之间的角度；

图4在图4a到4k中示出由所提出方法的实施例提供的匹配度量值的示例。

图5示意性地示出所提出系统的实施例。

具体实施方式

图1示出归一化光谱测量值，即目标涂层和样本涂层在不同视角下的归一化光谱反射率曲线。金属着色样本涂层的面内双向反射率是使用多角度光谱仪(例如Byk-

I或XRite

-T系列光谱仪)测量的。从几个几何测量样本涂层的反射率，即采用相对于涂层表面法线测量的45°给定照明角以及-15°、15°、25°、45°、75°、110°的视角，每个都相对于镜面反射角测量。

沿水平轴110绘制入射光通量的波长。沿竖直轴120绘制样本涂层和目标涂层的归一化反射率。使用标度函数f_ref,smp将测量的反射率值归一化:

其中

其中

其中，R_{ref，/smp，center}由下式给定：

其中，

并且

曲线130指示在-15°视角测量的目标涂层的反射率，曲线135指示在-15°视角测量的样本涂层的反射率。分别地，曲线140指示在15°视角测量的目标涂层的反射率，并且曲线145指示在15°视角测量的样本涂层的反射率。分别地，曲线150指示在25°视角测量的目标涂层的反射率，并且曲线155指示在25°视角测量的样本涂层的反射率。分别地，曲线160指示在45°视角测量的目标涂层的反射率，并且曲线165指示在45°视角测量的样本涂层的反射率。分别地，曲线170指示在75°视角测量的目标涂层的反射率，并且曲线175指示在75°视角测量的样本涂层的反射率。分别在110°视角测量的目标涂层的反射率曲线和样本涂层的反射率曲线在此处的表示中不能分别与反射率曲线170、175区分开来，如在翻转角45°、75°和110°处，分别只测量很小的反射率值。此外，仅观察到取决于波长的相应曲线的形状的小变化。

分析其反射率的多个波长值的波长值选自从最小波长值到最大波长值的区间，其中最小波长值约为420nm，并且最大波长值约为680nm，即：

λ_i＝λ_min，...，λ_max

λ_min≈420nm

λ_max≈680nm

其中，λ_min和λ_max之间的被分析的反射率值的数量为n，并且相应反射率值的索引i∈[0，...(n-1)]。

图2示出图1的目标涂层的光谱反射率曲线图，并且对于每条光谱反射率曲线，目标涂层的平均反射率值131、141、151、161、171，每个都以虚线指示。

图3a示出图1的归一化光谱反射率曲线图，其中特定区域133被圈出。

图3b以放大表示示出图3a的圈出区域133。下面考虑两条反封率曲线130和135的交叉点134。

图3c示出向量，该向量指示图3b的圈出区域133中目标涂层的反射率曲线的归一化梯度(等于归一化导数值)，特别是在交叉点134处。因此，仅示出了从λ_i≈605,3nm到λ_i+Δλ_i的水平轴110的放大部分110′，并且仅示出了竖直轴120的放大部分120′，其包含从

到

的反射率值。分别借助于目标涂层的反射率曲线的归一化一阶导数值和样本涂层的反射率曲线的归一化一阶导数值的向量表示，目标涂层反射率曲线的归一化一阶导数值与样本涂层反射率曲线的归一化一阶导数值之间的差值可以指示为角度

(见图3e)。

如图3c中所示，对于λ_i≈605,3nm，目标涂层在交叉点134处的反射率曲线的归一化一阶导数值根据以下公式表示为二维向量

其中

以及

Δλ_i＝λ_i+1-λ_i

其中，

指示目标涂层在波长值λ_i处的归一化反射率值，

指示目标涂层在波长值λ_i+1＝λ_i+Δλ_i处的归一化反射率值。k₁是非线性阻尼参数，其中k₁＝0.005。

图3d示出归一化向量，指示图3b的圈出区域中(特别是在交叉点134处)样本涂层的反射率曲线的梯度。同样，仅示出从λ_i≈605,3nm到达λ_i+Δλ_i的水平轴110′的放大部分。此外，仅示出了竖直轴120的放大部分120′，其包含从

到

的反射率值。

如图3d中所示，对于λ_i≈605,3nm，样本涂层在交叉点134处的反射率曲线的归一化一阶导数值根据以下公式表示为二维向量：

以及

Δλ_i＝λ_i+1-λ_i。

指示样本涂层在波长值λ_i处的归一化反射率值，

指示样本涂层在波长值λ_i+1＝λ_i+Δλ_i处的归一化反射率值。k₁是非线性阻尼参数。

图3e示出图3c的向量

与图3d的向量

之间的角度

从而指示在该交叉点134处(即波长值λ_i≈605.3nm)目标涂层的反射率曲线130的梯度(等于归一化导数值)和样本涂层的反射率曲线135的梯度(等于归一化导数值)的差值。

指示两个归一化向量

和

之间的角度，并且向量

指示目标涂层在λ_i处的反射率曲线的梯度，并且向量

指示样本涂层在λ_i处的反射率曲线的梯度。因此，

指示一种差异角度/值，并且根据以下公式(余弦定理)确定：

图4在图4a到4k中示出由所提出方法的实施例提供的匹配度量dShape的值的示例。

图4a至4k各自示出目标涂层的归一化光谱曲线和样本涂层的归一化光谱曲线的图。波长值沿水平轴410绘制并且选自从最小波长值到最大波长值的区间，其中最小波长值为420nm，并且最大波长值为680nm。目标涂层和样本涂层的归一化反射率值分别沿竖直轴420绘制，该竖直轴420的范围从0.0到0.5。

在每个图的上方，说明了匹配度量dShape、最小波长值wlmin、最大波长值wlmax、非线性阻尼参数k₁和线性尺度因子k₂的相应值。

图5示意性地说明所提出系统的实施例。这里所示的系统500包括计算设备510、配方数据库520、颜色测量设备530、输出设备540、输入设备550和计算机可读存储介质560。该系统进一步包括计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质560上的计算机可执行代码。在这里所示的示例中，计算机可读存储介质560被加载在计算设备510的内部存储器中。因此，计算机可读存储介质560在功能上耦合到计算设备510。计算机可读存储介质560和计算设备510的任何其它功能耦合是可能的。计算机可读存储介质560在运行时使计算设备510执行计算过程，该计算过程包括以下步骤：

B1)对于多个波长值，经由通信接口接收目标涂层的反射率值和样本涂层的反射率值，其中，在一个或多个测量几何处确定，特别是测量目标涂层的反射率值，并且在一个或多个测量几何处确定，特别是测量样本涂层的反射率值；

B2)通过使用非线性标度函数将在相应的一个或多个测量几何处确定的目标涂层的反射率值和在相应的一个或多个测量几何处确定的样本涂层的反射率值中的每一个反射率值归一化；

B3)基于每个波长值的目标涂层的归一化反射率值生成目标涂层的归一化反射率曲线，以及基于每个波长值的样本涂层的归一化反射率值生成样本涂层的归一化反射率曲线；

B4)对于多个波长值，产生目标涂层的归一化反射率曲线关于波长的归一化一阶导数值和样本涂层的归一化反射率曲线关于波长的归一化一阶导数值；

B5)对于多个波长值的每个波长值，产生目标涂层的归一化反射率曲线的归一化一阶导数值与样本涂层的归一化反射率曲线的归一化一阶导数值之间的差值；

B6)至少基于所有多个波长值的差值产生目标涂层和样本涂层的归一化反射率曲线的相似性的匹配度量，以及

B7)使用输出设备540向用户输出产生的匹配度量。

配方数据库520包括涂层组合物的配方和相互关联的比色数据，并且在功能上耦合到计算设备510。

通常，在功能上也耦合到计算设备510的颜色测量设备530是光谱仪，特别是多角度光谱仪，诸如Byk-

I或XRite-

-T系列的光谱仪。

计算过程可进一步包括用于匹配目标涂层和至少一个样本涂层的颜色的颜色检索过程，匹配过程至少包括以下步骤：

B8)基于样本比色数据从配方数据库520中检索一个或多个初步匹配公式；

B9)从一个或多个初步匹配公式中选择至少一个初步匹配公式，以便最小化除如色差(色差度量)和纹理差异(纹理差异度量)的其它比色度量之外的匹配度量。

此外，计算过程可进一步包括以下步骤：

B10)修改样本涂层的初始公式，特别是选择的至少一个初步匹配公式，以便最小化除如色差和可选的纹理差异的其它比色度量之外的匹配度量。

通常，至少颜色测量设备530、计算设备510和配方数据库520经由相应的通信连接在彼此之间联网。此外，输入设备550和输出设备540是计算设备510的一部分或至少在功能上与计算设备510耦合。可以在输出设备540上同时说明目标涂层(即目标涂层的光谱曲线)和样本涂层(即样本涂层的光谱曲线)二者，以便允许“在运行中”即在匹配过程的操作期间进行视觉比较。

附图标记列表

110 水平轴

120 竖直轴

130-15°处的反射率曲线

135-15°处的反射率曲线

140 15°处的反射率曲线

145 15°处的反射率曲线

150 25°处的反射率曲线

155 25°处的反射率曲线

160 45°处的反射率曲线

165 45°处的反射率曲线

170 75°处的反射率曲线

175 75°处的反射率曲线

131-15°处的平均反射率值

141 15°处的平均反射率值

151 25°处的平均反射率值

161 45°处的平均反射率值

171 75°处的平均反射率值

133 特定区域

134 交叉点

110' 水平轴110的放大截面

120' 竖直轴120的放大截面

410 水平轴

420 竖直轴

500 系统

510 计算设备

520 配方数据库

530 颜色测量设备

540 输出设备

550 输入设备

560 计算机可读存储介质

Claims (14)

1.一种用于提供用于量化目标涂层和至少一个样本涂层之间的光谱相似性的匹配度量的计算机实现的方法，所述方法至少包括以下步骤：

a)对于多个波长值，获得所述目标涂层的反射率值和所述样本涂层的反射率值，其中，在一个或多个测量几何处确定所述目标涂层的所述反射率值，并且在所述一个或多个测量几何处确定所述样本涂层的所述反射率值；以及

通过使用一个或多个处理器：

b)通过使用标度函数将在所述一个或多个测量几何中的相应一个测量几何处确定的所述目标涂层的所述反射率值和在所述一个或多个测量几何中的所述相应一个测量几何处确定的所述样本涂层的所述反射率值中的每一个反射率值归一化；

c)基于每个波长值的所述目标涂层的归一化反射率值生成所述目标涂层的归一化反射率曲线，以及基于每个波长值的所述样本涂层的归一化反射率值生成所述样本涂层的归一化反射率曲线；

d)对于所述多个波长值，产生所述目标涂层的所述归一化反射率曲线关于所述波长的归一化一阶导数值和所述样本涂层的所述归一化反射率曲线关于所述波长的归一化一阶导数值；

e)对于所述多个波长值中的每个波长值，产生所述目标涂层的所述归一化反射率曲线的所述归一化一阶导数值与所述样本涂层的所述归一化反射率曲线的所述归一化一阶导数值之间的差值；

f)至少基于所有所述多个波长值的所述差值，产生在所述目标涂层和所述样本涂层的所述归一化反射率曲线之间的相似性的匹配度量，

g)使用输出设备为用户输出所产生的匹配度量。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：

h)从包括涂层组合物的公式和相互关联的比色特性的配方数据库中，基于所述样本涂层的反射率值和/或所述样本涂层的进一步预定颜色特性或其组合检索一个或多个初步匹配公式。

3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：

i)修改所述样本涂层的初始配方，特别是根据权利要求2从所述数据库中检索的所述一个或多个初步匹配公式之一，以便最小化所述目标涂层和所述样本涂层的所述归一化反射率曲线的所述相似性的所述匹配度量作为除现有色差度量之外的附加约束。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤d)进一步包括：

d2)关于所述波长，将所述目标涂层的所述归一化反射率曲线的所述归一化一阶导数值和所述样本涂层的所述归一化反射率曲线的所述归一化一阶导数值分别变换成角度表示。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，对于每个波长值，所述目标涂层的所述归一化反射率曲线的所述归一化一阶导数值和所述样本涂层的所述归一化反射率曲线的所述归一化一阶导数值分别表示为根据以下公式的二维向量：

其中

以及

以及

Δλ_i＝λ_i+1-λ_i

其中，

指示所述目标涂层在波长值λ_i处的归一化反射率值，

指示所述目标涂层在波长值λ_i+1处的归一化反射率值，

指示所述样本涂层在所述波长值λ_i处的归一化反射率值，

指示所述样本涂层在所述波长值λ_i+1处的归一化反射率值，k₁是非线性阻尼参数，其中k₁＝0.005，并且

指示两个归一化向量

和

之间的角度，所述向量

指示所述目标涂层在λ_i处的所述反射率曲线的归一化梯度，并且所述向量

指示所述样本涂层在λ_i处的所述反射率曲线的归一化梯度。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多个波长值的所述波长值选自从最小波长值到最大波长值的区间，其中所述最小波长值约为420nm，并且所述最大波长值约为680nm。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述标度函数被选择为非线性标度函数f。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述非线性标度函数f_ref,smp被选择如下：

其中

其中

其中，R_{ref,/smp,center}由下式给定：

其中，

并且

9.根据权利要求4至8中任一项所述的方法，其中，所述匹配度量被选择如下：

其中，n是整数，并且k₂是线性尺度因子，其中k₂＝0.65。

10.根据权利要求4至8中任一项所述的方法，其中，所述匹配度量被选择如下：

其中，n是整数，并且

是线性尺度因子，其中

11.一种用于提供用于量化目标涂层和至少一个样本涂层的光谱相似性的匹配度量的系统(500)，所述系统包括：

A)计算设备(510)；

B)计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在在功能上耦合到所述计算设备(510)的计算机可读存储介质(560)上的计算机可执行代码，并且使所述计算设备(510)在运行时执行计算过程，所述计算过程包括以下步骤：

B1)对于多个波长值，接收所述目标涂层的反射率值和所述样本涂层的反射率值，其中，在一个或多个测量几何处确定所述目标涂层的所述反射率值，并且在所述一个或多个测量几何处确定所述样本涂层的所述反射率值；

B2)通过使用非线性标度函数将在所述一个或多个测量几何中的相应一个测量几何处确定的所述目标涂层的所述反射率值和在所述一个或多个测量几何中的所述相应一个测量几何处确定的所述样本涂层的所述反射率值中的每一个反射率值归一化；

B3)基于每个波长值的所述目标涂层的所述归一化反射率值生成所述目标涂层的归一化反射率曲线，以及基于每个波长值的所述样本涂层的所述归一化反射率值生成所述样本涂层的归一化反射率曲线；

B4)对于所述多个波长值，产生所述目标涂层的所述归一化反射率曲线关于所述波长的归一化一阶导数值和所述样本涂层的所述归一化反射率曲线关于所述波长的归一化一阶导数值；

B5)对于所述多个波长值中的每个波长值，产生在所述目标涂层的所述归一化反射率曲线的所述归一化一阶导数值与所述样本涂层的所述归一化反射率曲线的所述归一化一阶导数值之间的差值；

B6)至少基于所有所述多个波长值的所述差值，产生在所述目标涂层和所述样本涂层的所述归一化反射率曲线之间的相似性的匹配度量。

12.根据权利要求11所述的系统，进一步包括：

C)颜色测量设备(530)；

D)配方数据库(520)，其包括涂层组合物的公式和相互关联的比色数据；

其中，所述计算设备(510)在功能上耦合到所述颜色测量设备(530)和所述配方数据库(520)。

13.根据权利要求11或12中任一项所述的系统，其中，所述计算过程进一步包括匹配过程，用于匹配所述目标涂层和所述至少一个样本涂层的颜色，所述匹配过程至少包括以下步骤：

B7)基于所述样本比色数据从所述配方数据库(520)中检索一个或多个初步匹配公式；

B8)从所述一个或多个初步匹配公式中选择至少一个初步匹配公式，以便最小化除其它比色度量之外的所述匹配度量。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的系统，其中，所述计算过程进一步包括以下步骤：

B9)修改所述样本涂层的公式，以便最小化除其它比色度量之外的所述匹配度量。

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