JP2016197129A - 多次元幾何学的形状を用いたコーティングされた表面のテクスチャ分析のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多次元幾何学的形状を用いたコーティングされた表面のテクスチャ分析のためのシステムおよび方法の提供。【解決手段】コンピュータ実装方法。本方法は、プロセッサを使用して、標的コーティングの分光光度測定から取得された複数のデータから、多次元物体を生成するステップを含む。本方法はまた、プロセッサを使用して、多次元物体の少なくとも１つの幾何学的特性を計算するステップを含む。本方法はさらに、プロセッサを使用して、少なくとも１つの値を複数の既知の値と相関付け、標的コーティング中の少なくとも１つの顔料効果を識別するステップと、プロセッサを使用して、少なくとも１つの顔料効果を出力するステップとを含む。【選択図】図６

Description

種々の実施形態では、本発明は、概して、複数の分光光度角度および／または入射光源、あるいはそれらの組み合わせからの複数のスペクトル反射を関連付け、適切な顔料を識別し、未知の標的コーティング中で生じるテクスチャおよび／または角度依存性効果の両方を合致させるための多次元幾何学的固体および表面／平面の使用に関する。

標準的ポータブル分光光度計では、入射光は、概して、常にではないが、法線から４５度の角度で設定される。集められ得る結果として生じるスペクトル反射は、概して、入射光と同一平面内にあり、反射角（入射光に等しく、かつその対角）の両側、かつ入射光源自体のより近傍にある。

新しいポータブル分光光度デバイスは、膨大な数の角度の色応答（スペクトル反射）データをもたらす。方位角または面外角度を含む、いくつかの新しい角度の追加に加えて、多くの器具はまた、異なる幾何学形状を伴う付加的光源をもたらす。実施例として、第２の発光体の入射光源は、法線から１５度に位置してもよい。入射光および角度応答の複数の組み合わせは、標的コーティングに関するあまりにわずかな情報とあまりに多い情報との両方を提供することができる。

したがって、多次元の幾何学的評価および計算を使用することによって、分光光度計から取得されたデータの具体的な組み合わせを含む、全てのデータを評価するために使用されることができる、システムおよび方法の必要性が存在する。

第１の側面では、本発明の実施形態は、コンピュータ実装方法を提供する。本方法は、プロセッサを使用して、標的コーティングの分光光度測定から取得された複数のデータから、多次元物体を生成するステップを含む。本方法はまた、プロセッサを使用して、多次元物体の少なくとも１つの幾何学的特性を計算するステップを含む。本方法はさらに、プロセッサを使用して、少なくとも１つの値を複数の既知の値と相関付け、標的コーティング中の少なくとも１つの顔料効果を識別するステップと、プロセッサを使用して、少なくとも１つの顔料効果を出力するステップとを含む。

別の側面では、本発明の実施形態は、システムを対象とする。本システムは、データベースと、データベースと通信するプロセッサとを含む。プロセッサは、標的コーティングの分光光度測定から取得された複数のデータから、多次元物体を生成し、多次元物体の少なくとも１つの幾何学的特性を計算するようにプログラムされる。プロセッサはまた、少なくとも１つの値を複数の既知の値と相関付け、標的コーティング中の少なくとも１つの顔料効果を識別し、少なくとも１つの顔料効果を出力するようにプログラムされる。

別の側面では、本発明の実施形態は、装置を提供する。本装置は、標的コーティングの分光光度測定から取得された複数のデータから、多次元物体を生成するための手段と、多次元物体の少なくとも１つの幾何学的特性を計算するための手段とを含む。本装置はまた、少なくとも１つの値を複数の既知の値と相関付け、標的コーティング中の少なくとも１つの顔料効果を識別するための手段と、少なくとも１つの顔料効果を出力するための手段とを含む。

さらなる側面では、本発明の実施形態は、ソフトウェアを含む非一過性コンピュータ可読媒体を提供し、該ソフトウェアは、標的コーティングの分光光度測定から取得された複数のデータから、多次元物体を生成することと、多次元物体の少なくとも１つの幾何学的特性を計算することと、少なくとも１つの値を複数の既知の値と相関付け、標的コーティング中の少なくとも１つの顔料効果を識別することと、少なくとも１つの顔料効果を出力することと、をプロセッサに行わせる。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
コンピュータ実装方法であって、
プロセッサを使用して、標的コーティングの分光光度測定から取得された複数のデータから、多次元物体を生成するステップと、
前記プロセッサを使用して、前記多次元物体の少なくとも１つの幾何学的特性を計算するステップと、
前記プロセッサを使用して、少なくとも１つの値を複数の既知の値と相関付け、前記標的コーティング中の少なくとも１つの顔料効果を識別するステップと、
前記プロセッサを使用して、前記少なくとも１つの顔料効果を出力するステップと、
を含む、方法。
（項目２）
多次元物体を生成するステップは、２次元平面を生成するステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
多次元物体を生成するステップは、３次元物体を生成するステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
多次元物体を生成するステップは、４次元物体を生成するステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目５）
多次元物体を生成するステップは、入射光角度、反射光角度、スペクトル反射値、および平面表現のうちの少なくとも１つに基づいて、前記物体を生成するステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目６）
多次元物体を生成するステップは、複数の波長でのスペクトル反射データに基づいて、前記物体を生成するステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目７）
多次元物体を生成するステップは、スペクトル反射データおよび比色データのうちの少なくとも１つを使用して、前記物体を生成するステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目８）
多次元物体を生成するステップは、入射光源データに基づいて、前記物体の１辺を生成するステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目９）
前記少なくとも１つの値を計算するステップは、複数の波長のうちの少なくとも１つのための少なくとも１つの値を計算するステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目１０）
前記既知の値は、複数の顔料効果と関連付けられる代表値である、項目１に記載の方法。
（項目１１）
データベースと、
前記データベースと通信するプロセッサであって、
標的コーティングの分光光度測定から取得された複数のデータから、多次元物体を生成することと、
前記多次元物体の少なくとも１つの幾何学的特性を計算することと、
少なくとも１つの値を複数の既知の値と相関付け、前記標的コーティング中の少なくとも１つの顔料効果を識別することと、
前記少なくとも１つの顔料効果を出力することと、
を行うようにプログラムされる、プロセッサと、
を備える、システム。
（項目１２）
前記プロセッサと通信する分光光度計をさらに備える、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
前記プロセッサはさらに、前記既知の値を前記データベースから読み出すようにプログラムされる、項目１１に記載のシステム。
（項目１４）
前記プロセッサと通信するディスプレイデバイスをさらに備える、項目１１に記載のシステム。
（項目１５）
標的コーティングの分光光度測定から取得された複数のデータから、多次元物体を生成するための手段と、
前記多次元物体の少なくとも１つの幾何学的特性を計算するための手段と、
少なくとも１つの値を複数の既知の値と相関付け、前記標的コーティング中の少なくとも１つの顔料効果を識別するための手段と、
前記少なくとも１つの顔料効果を出力するための手段と、
を備える、装置。
（項目１６）
前記既知の値をデータベースから読み出すための手段をさらに備える、項目１５に記載の装置。
（項目１７）
ソフトウェアを含む非一過性コンピュータ可読媒体であって、
前記ソフトウェアは、
標的コーティングの分光光度測定から取得された複数のデータから、多次元物体を生成することと、
前記多次元物体の少なくとも１つの幾何学的特性を計算することと、
少なくとも１つの値を複数の既知の値と相関付け、前記標的コーティング中の少なくとも１つの顔料効果を識別することと、
前記少なくとも１つの顔料効果を出力することと、
をプロセッサに行わせる、非一過性コンピュータ可読媒体。

図１は、本発明の種々の実施形態による、標的コーティングでコーティングされた標的表面を分析するためのプロセスを例証する。 図２および図３は、分光光度計の物理的なレイアウトを使用して作成され得る、多次元物体の実施例を例証する。 図２および図３は、分光光度計の物理的なレイアウトを使用して作成され得る、多次元物体の実施例を例証する。 図４は、標的コーティングが該当する角度依存性効果を含有するであろうかどうかを予測するための角度の具体的な組み合わせにおける、３次元体積計算の使用の実施例である。 図５ａおよび図５ｂは、２つの異なる物理的な角度の場所（ｘおよびｙ）での２次元内部多角形角度計算の使用の実施例を例証する。 図６は、標的サンプルのコーティング混合物の物理的特性属性を識別するために使用され得る、システム９０の実施形態を例証する。

種々の実施形態では、本発明は、概して、分光光度計からのスペクトル反射および比色応答に基づいて計算される、多次元幾何学的データを使用して、硬化複合コーティング（例えば、塗装）混合物の物理的特性属性を識別するためのシステムおよび方法に関する。本明細書における説明は、２次元および３次元の物体を対象とするが、任意の次元の物体（例えば、４次元）が本発明の実施形態によって想定されることは、理解されることができる。

本明細書における説明は、概して、塗装を参照するが、本デバイス、システム、および方法は、染料および工業用コーティングを含む、他の種類のコーティングにも適用されることを理解されたい。本発明の説明される実施形態は、限定されるものとして見なされるべきではない。本発明と一致する方法が、アパレルおよびファッション製品のマッチングおよび／またはコーディネーション等の様々な分野において、実践されてもよい。

本発明の実施形態は、独立型ユニットである、あるいは、例えば、インターネットまたはイントラネット等のネットワークを介して、中央コンピュータと通信する１つ以上の遠隔端末またはデバイスを含み得る、コンピュータシステムと併用される、またはその内部に組み込まれてもよい。したがって、本明細書に説明されるコンピュータまたは「プロセッサ」および関連構成要素は、ローカルコンピュータシステム、遠隔コンピュータ、オンラインシステム、またはそれらの組み合わせの一部であってもよい。本明細書に説明されるデータベースおよびソフトウェアは、コンピュータ内部のメモリ内または非一過性コンピュータ可読媒体内に記憶されてもよい。

種々の実施形態では、多次元幾何学的手法が、種々の目的を有する。所与のシステム内部における全ての利用可能である角度を使用するために、多次元幾何学形状が、代替の双方向反射分布関数（「ＢＲＤＦ」）型分析をもたらすために使用され得る。この種類の分析は、任意の角度を除外しないが、代わりに、全て角度を使用し、角度依存性であるかどうかにかかわらず、特定のテクスチャまたは顔料種類の半球状「マップ」または「フィンガープリント」を作成する。辺の長さおよび内角等の適切な「マップ」形状および特徴が、したがって、フィンガープリント、具体的な顔料、または一般的な顔料種類を識別するために、比較ツールとして使用されてもよい。また、多次元幾何学形状は、目的操作を達成するために、具体的な組み合わせの角度のみを評価するために使用されてもよい。種々の実施形態では、これは、具体的な１つの角度または角度の組み合わせの具体的な除外を含む。そのような手法は、特定のテクスチャまたは効果が、標的コーティング中に含まれる、または含まれないものとして探索されているときに使用されてもよい。また、多次元幾何学形状は、受信されたスペクトル反射値が、いくつかの方法において不正確であることの潜在的な仮定を適応しそして補正するために使用されてもよい。スペクトル反射データの不規則または異常に関する例示的理由は、本質的に重要でない場合でも、入射光角度の場所、入射光変動、開口サイズ、または標的コーティング表面の不均一性等を含む。

図１は、本発明の種々の実施形態による、標的コーティングでコーティングされた標的表面を分析するためのプロセスを例証する。ステップ１０において、標的表面の読取に関するデータが、分光光度計から取得される。ステップ１２において、角度および光源が多次元物体を作成するように収束する様式が、判定される。物体は、分光光度計の物理的な角度のレイアウトを使用して、作成されてもよい。実施例として、２次元物体に関して、２つの角度の反射は、上部の直線と継合され、両方の反射は、測定点上に収束し、三角形を作成し得る。また、実施例として、３次元物体に関して、四面体が、逆四面体の頂点に対する標的コーティング上の測定点を検討することによって構築されてもよく、頂点は、座標（０，０，０）にある。２次元および３次元の両方の実施例では、物体の他の交点の場所は、（１）入射光角度に依存し得る、あるバージョンの反射光角度と、（２）面内または面外の指示および多次元形状のフレアまたは傾斜を示すその平面内部の場所と、（３）特定の波長における光源のためのスペクトル反射値または割り当てられた値との関数である座標になる。三角形および四面体の実施例が、本明細書に与えられるが、交点および／または辺の値が、直線状または孤状であるかどうかにかかわらず、数学的に計算されることができるため、任意の多次元物体が作成されてもよいことが理解されることができる。種々の実施形態では、スペクトル反射データを使用するとき、全波長が、最初の分析のために、個別に検討され、次いで、部分的または全体的のいずれかで、ともに積分されてもよい。種々の実施形態では、多次元交点または辺は、スペクトル反射データではなく、様々な比色情報を使用して作成され、したがって、複数の波長のための分析を完了するために、その必要性を排除し得る。

図２および３は、分光光度計の物理的なレイアウトを使用して作成され得る、多次元物体の実施例を例証する。

種々の実施形態では、多次元形状の辺のうちの１つが、入射光自体を含めてもよい。入射光が多次元形状の１辺として使用される場合、座標は、スペクトル反射または比色データを除いて、本明細書に説明されるように、判定されてもよい。発光体が、適切に較正されることが仮定されるため、スペクトル反射の代わりの正確な仮定は、入力入射光として、１、すなわち、１００％である。入射光が、多次元形状の１辺として使用されない場合、法線または平行のいずれかからの入射光角度が、他の角度データの座標定義の範囲内で使用されてもよい。これは、複数の入射光角度からのデータと作用するとき、または器具上の同一の物理的レセプタから受信されるが、しかしながら、入射光が複数の角度から生じる、データの比較を含むとき、有用であり得る。

いったん多次元物体が判定されると、ステップ１４において、これは、新たに作成された多次元物体のための値を計算するために使用されることができる。実施例として、種々の実施形態では、外周、面／平面の面積、総表面積、または体積が、他の幾何学的特性の中から計算されてもよい。全ての計算は、多次元幾何学的微分積分学において使用される標準的形態をとり、交点および辺のために判定される種々の値を代入し、本明細書の上記に議論されるように、所望に応じて、複数の波長のために反復されてもよい。種々の実施形態では、計算は、入射光角度データの一部または全ての組み合わせおよび順列ならびに／あるいは２つ以上のスペクトル反射データの／比色データの一部分のために、完了されてもよい。これは、ペア、３つ組、および４つ組等のような個々の角度データ部分の比較、ならびに比較および具体的な組み合わせの比較を可能にする。

スペクトル反射データを使用するとき、計算は、波長毎に個別に生じる。種々の実施形態では、平均、中央値、および合計等の統計が、複数の波長の計算された多次元幾何学的値の範囲外の特異値を作成するために使用されてもよい。種々の実施形態では、個々の波長は、多次元幾何学的分析の間で比較されてもよい。そのような状況では、焦点は、最大反射率の波長または複数の波長上にあり、可能性として２番目に大きい反射率であり得、色および／またはテクスチャの大部分は、可視可能なスペクトルの範囲内で可視的に知覚されるであろう。波長別の偏移最大反射率の分析もまた、多次元幾何学的分析を使用して、完了されてもよい。

測定されることが物理的に利用可能ではないデータ点を使用することを所望する場合、単純な幾何学的法則が、新しい交点または辺として適切な値を内挿するために援用されてもよい。例えば、余弦の法則が、三角形の２次元平面のために採用されてもよい。計算値、交点、および辺の長さは、テクスチャ分析の基礎を作成するデータを生じさせるが、任意の形態の内挿（または外挿）によって作成され得ることを犠牲にする。

例えば、経験的に、比色データまたはスペクトル反射データから計算された多次元値は、ステップ１６において、標的コーティング混合物中のテクスチャ、主要な薄片種類、または他の外観情報を識別するために、既知の特徴に相関付けられてもよい。種々の実施形態では、経験的方法を採用するために、多次元幾何学的データ点（外周、面積等）が、典型的な状況において取り扱われるために必要になるであろう、予期される混合物および色を表す角度の経験的データセットおよび全ての所望の組み合わせのために計算される。経験的データセットは、ステップ１８において、予測相関：ｙ＝ｆ（ｘ）を作成するために使用されてもよく、式中、ｙは、識別のための所望の特徴または標的コーティングに関する定性的な疑問を表し、ｆ（ｘ）は、ｘのある関数であり、式中、ｘは、角度の検討の具体的なセットまたは複数のセットからの多次元幾何学的計算値を使用する、１つ以上の変数である。種々の実施形態では、角度の比較のセットを、識別されている標的コーティングの特定の特徴のための最大の特徴的定義であるものに限定することは、望ましくあり得る。結果として生じる関数は、経験的データセットによって定義されるように、線形または非線形であってもよい。

図４は、標的コーティングが、該当する角度依存性効果を含有するであろうかどうかを予測するための角度の具体的な組み合わせにおける、３次元体積計算の使用の実施例である。この場合、約５０００よりも高い値を用いた体積計算が、角度依存性効果顔料を含有する高い可能性を示し得る。図５ａおよび図５ｂは、２つの異なる物理的な角度の場所（ｘおよびｙ）での２次元内部多角形角度計算の使用の実施例を例証する。図５ａは、角度依存性があるが、いかなるアルミニウム顔料をも含有しない、経験的セットの範囲内にある実施例を例証し、図５ｂは、角度依存性はあり、アルミニウム顔料を含有する経験的セットの範囲内にある実施例を例証する。両方の相関は線形であるが、２つの相関の間でのｙ切片の値の差異が、アルミニウム顔料の使用またはその欠如を明らかにする。

いったん経験的相関が、判定されると、これは、標的コーティングの予測値、ひいては組成物を導出するために使用されることができる。これは、ｘの（多次元外周、面積等）ための標的コーティングの値を使用し、ｙ（テクスチャ効果）のための回答を計算することによって達成され得る。標的コーティングの特徴は、ステップ２０において出力される。実施例は、角度依存性顔料および／またはアルミニウム顔料の内容物のために本明細書に与えられているが、本システムおよび方法の実施形態は、多次元幾何学的計算ための角度の最も重要な組み合わせを反復的に選ぶことによって、顔料のどの薄片サイズにおける、どの角度依存性顔料のように、具体的であってもよい。種々の実施形態では、経験的相関は、例えば、特異角度比色データ等の他の非多次元情報を含むことによって改善されてもよい。

全体的「マップ」または「フィンガープリント」の品質と、経験的相関の品質とが、入力データの品質に依存し得る。入力データの品質は、器具類の品質と、全体的マップまたは経験的相関のための既知のセットを作成するために使用されるデータセットの品質とに依存し得る。器具または経験的データセットからのデータの任意の品質が、回答をもたらすであろうが、結果は、高品質器具と、広範囲に変動され、高品質の経験的データセットとの使用で改善され得る。

本明細書に説明される計算の全セットが、具体的な角度組み合わせの選択を促進し、導出するために要求される体積の計算に適応し、次いで、多次元データを使用して、経験的相関を使用するために使用されてもよい。

図６は、標的サンプルのコーティング混合物の物理的特性属性を識別するために使用され得る、システム９０の実施形態を例証する。ユーザ９２が、グラフィカルユーザインターフェース等のユーザインターフェース９４を利用し、分光光度計９６を動作させ、標的サンプル９８の特性を測定してもよい。分光光度計９６からのデータは、パーソナルコンピュータ、モバイルデバイス、または任意の種類のプロセッサ等のコンピュータ１００に転送されてもよい。コンピュータ１００は、ネットワーク１０２を介して、サーバ１０４と通信してもよい。ネットワーク１０２は、インターネット、ローカルエリアネットワーク、イントラネット、またはワイヤレスネットワーク等の任意の種類のネットワークであってもよい。サーバ１０４は、本発明の実施形態の方法によって使用されそして生成されるデータおよび情報を記憶し得る、データベース１０６と通信する。本発明の実施形態の方法の種々のステップは、コンピュータ１００および／またはサーバ１０６によって実施されてもよい。

別の側面では、本発明は、コンピュータまたはコンピュータシステムに、上記に説明される本方法を実施させるためのソフトウェアを含有する非一過性コンピュータ可読媒体として実装されてもよい。ソフトウェアは、プロセッサおよびユーザインターフェースが本明細書に説明される方法を実施することを可能にするために使用される、種々のモジュールを含むことができる。

修正が、前述の説明に開示される概念から逸脱せずに、本発明に対して行われ得ることは、当業者によって容易に認識されるであろう。そのような修正は、請求項が、その用語によって、別様に明示的に記載されない限り、以下の請求項の範囲内に含まれるものとして見なされるものとする。したがって、本明細書に詳細に説明される特定の実施形態は、例証にすぎず、本発明の範囲の限定ではなく、添付の請求項およびそのあらゆる均等物の全範囲が与えられるものとする。

Claims (1)

1. 明細書に記載された発明。

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