TWI513977B - 用於使用多維幾何學之一塗佈表面之紋理分析之系統及方法 - Google Patents

用於使用多維幾何學之一塗佈表面之紋理分析之系統及方法 Download PDF

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Description

用於使用多維幾何學之一塗佈表面之紋理分析之系統及方法
在各種實施例中，本發明大體上係關於使用多維幾何實線及表面/平面來與來自複數個分光光度角及/或入射光源之複數個光譜反射或其等組合相關，以識別適當(若干)顏料以匹配在一未知目標塗料中發生之紋理及/或(若干)測角明顯(gonioapparent)效果。
在一標準可攜式分光光度計中，入射光一般但非始終與法線成四十五(45)度之一角度。可收集之所得光譜反射大體上位於與入射光相同之平面中且在反射角(與入射光相等且相對之角)之任一側上而且更接近入射光源自身。
新可攜式分光光度計裝置提供大量角度色彩回應(光譜反射)資料。除添加若干新角度(包含方位角或平面外角)之外，諸多儀器亦提供具有不同幾何形狀之額外光源。舉例而言，一第二照明器之入射光源可位於與法線成十五(15)度處。入射光及角度回應之複數個組合可提供關於目標塗料之過少資訊及過多資訊二者。
因此，需要可用於藉由使用多維幾何評估及計算來評估自一分光光度計獲得之全部資料(包含資料之特定組合)之系統及方法。
在一第一態樣中，本發明之實施例提供一種電腦實施方法。該方法包含使用一處理器根據自對一目標塗料之一分光光度量測獲得之複數個資料來產生一多維物件。該方法亦包含使用該處理器計算該多維物件之至少一幾何性質。該方法進一步包含使用該處理器使至少一值與複數個已知值相關以識別目標塗料中之至少一顏料效果，且使用該處理器輸出該至少一顏料效果。
在另一態樣中，本發明之實施例係關於一種系統。該系統包含一資料庫及與該資料庫通信之一處理器。該處理器經程式化以根據自對一目標塗料之一分光光度量測獲得之複數個資料來產生一多維物件，且計算該多維物件之至少一幾何性質。該處理器亦經程式化以使至少一值與複數個已知值相關以識別目標塗料中之至少一顏料效果，且輸出該至少一顏料效果。
在另一態樣中，本發明之實施例提供一種設備。該設備包含：用於根據自對一目標塗料之一分光光度量測獲得之複數個資料來產生一多維物件之構件；及用於計算該多維物件之至少一幾何性質之構件。該設備亦包含：用於使至少一值與複數個已知值相關以識別該目標塗料中之至少一顏料效果之構件；及用於輸出該至少一顏料效果之構件。
在一進一步態樣中，本發明之實施例提供一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含用於導致一處理器執行以下操作之軟體：根據自對一目標塗料之一分光光度量測獲得之複數個資料來產生一多維物件；計算該多維物件之至少一幾何性質；使至少一值與複數個已知值相關以識別該目標塗料中之至少一顏料效果；及輸出該至少一顏料效果。
10‧‧‧步驟
12‧‧‧步驟
14‧‧‧步驟
16‧‧‧步驟
18‧‧‧步驟
20‧‧‧步驟
90‧‧‧系統
92‧‧‧使用者
94‧‧‧分光光度計使用者介面
96‧‧‧分光光度計
98‧‧‧目標樣本
100‧‧‧電腦
102‧‧‧網路
104‧‧‧伺服器
106‧‧‧資料庫
圖1繪示根據本發明之各種實施例之用於分析塗佈有一目標塗料之一目標表面之一程序。
圖2及圖3繪示可使用一分光光度計之實體佈局產生之多維物件之實例。
圖4係使用一特定角度組合中之一三維體積計算來預測一目標塗料是否將含有所談論之一測角明顯效果之一實例。
圖5a及圖5b繪示在兩個不同實體角位置(x及y)處使用二維內多邊形角度計算之實例。
圖6繪示可用以識別一目標樣本之一塗料混合物之實體性質屬性之一系統90之一實施例。
在各種實施例中，本發明大體上係關於用於使用基於來自一分光光度計之光譜反射及色度回應計算之多維幾何形狀資料來識別固化複合塗料(例如，油漆)混合物之實體性質屬性之系統及方法。儘管本文中之描述係關於二維及三維物件，但可理解本發明之實施例預期任何維度(例如，四維)之物件。
雖然本文中之描述大體上涉及油漆，但應瞭解該等裝置、系統及方法適用於其他類型之塗料，包含染料及工業塗料。所描述之本發明之實施例不應被認為具有限制性。與本發明一致之一方法可在諸如服裝及流行產品之匹配及/或協調之各種領域中實踐。
本發明之實施例可與一電腦系統一起使用或併入該電腦系統中，該電腦系統可為一獨立單元或包含經由一網路(例如，諸如網際網路或一內部網路)與一中央電腦通信之一或多個遠端終端或裝置。因此，電腦或「處理器」及本文中所描述之相關組件可為一本端電腦系統或一遠端電腦或一線上系統或其等之組合之一部分。本文中所描 述之資料庫及軟體可儲存於電腦內部記憶體中或一非暫時性電腦可讀媒體中。
在各種實施例中，多維幾何方法論具有各種用途。為使用一給定系統內之全部可用角度，可使用多維幾何學來建立一交替雙向反射分佈函數(「BRDF」)類型分析。此類型之分析不排除任何角度，而是使用全部角度以產生一特定紋理或顏料類型(無論測角明顯與否)之一半球「映圖」(hemispherical map)或「指紋」。適當的「映圖」形狀及特徵(諸如側邊長度、內角等等)可用作一比較工具而因此識別指紋、特定顏料或一般顏料類型。此外，多維幾何學可僅用以評估特定角度組合以達成有目的之操縱。在各種實施例中，此包含特定排除特定單一角度或多個角度之組合。當期望一特定紋理或效果包含於或不包含於一目標塗料中時可使用此一方法論。此外，多維幾何學可用以調節及校正所接收之光譜反射值在某些方面不正確之潛在假設。光譜反射資料之無規律或異常(即使性質輕微)之例示性原因包含入射光角度位置、入射光波動、孔隙尺寸、目標塗料表面非均勻性等等。
圖1繪示根據本發明之各種實施例之用於分析塗佈有一目標塗料之一目標表面之一程序。在步驟10處，自一分光光度計獲得關於目標表面之讀數之資料。在步驟12處，決定角度及光源會聚以產生多維物件之方式。可使用分光光度計之實體角度佈局產生物件。例如，對於一二維物件，兩個角度反射可在頂部上與一直線接合在一起，其中兩個反射在量測點上會聚以產生一三角形。此外，例如，對於一三維物件，可藉由將目標塗料上之量測點視為一倒置四面體之頂點而建構一四面體，其中頂點位於座標(0,0,0)處。在二維實例及三維實例兩者中，物件之其他頂點之位置成為係以下各者之函數之座標：(1)角度反射光之一版本，其可取決於入射光角度；(2)平面內或平面外之一指示及該平面內之用於指示多維形狀之錐度或傾斜度之位置；及(3) 光源在一特定波長下之光譜反射值或指派值。雖然本文中給出三角形及四面體實例，但應理解，可產生任何多維物件，此係因為可以數學方式計算出頂點及/或側面(無論是直線還是弧線的)之值。當使用光譜反射資料時，在各種實施例中可個別地考慮全部波長以用於初始分析，且接著可將所有波長部分地或整體地整合在一起。在各種實施例中，可使用各種色度資訊而非光譜反射資料來產生多維頂點或側面，從而消除了針對多個波長完成分析之需要。
圖2及圖3繪示可使用一分光光度計之實體佈局產生之多維物件之實例。
在各種實施例中，多維形狀之側面之一者可包含入射光自身。在入射光係用作多維目標形狀之一側之情形中，可如本文中解釋般決定座標，惟光譜反射或色度資料除外。因為假設照明器經適當地校準，所以代替光譜反射之正確假設係1或100%，如同輸入入射光。在入射光係不用作多維形狀之一側之情形中，可在其他角度資料之座標定義內使用入射光角度(自法線或自平行線)。當配合來自多個入射光角度之資料使用時，或當包含接收自儀器上之相同實體接受器之資料之比較時，此可為有用的，然而入射光來自多個角度。
一旦決定多維物件，即可在步驟14處使用該多維物件計算新產生之多維物件之值。例如，在各種實施例中，除其他幾何性質之外，可尤其計算一面/平面之周長、面積、總表面積或體積。全部計算可採用多維幾何演算中使用之標準形式，從而替代如上文論述針對頂點及側面決定之各種值且如所期望般針對個波長反覆。在各種實施例中，可針對入射光角度資料及/或兩筆或多筆光譜反射資料/色度資料之一些或全部組合及排列完成計算。此容許個別角度資料片段以兩個一組、三個一組、四個一組等等之形式之比較以及比較及特定比較組合。
當使用光譜反射資料時，個別地發生針對各波長之計算。在各種實施例中，統計資料(諸如平均數、中位數及總和)可用以產生來自多個波長計算出之多維幾何值之一奇異值。在各種實施例中，可在多維幾何分析之間比較個別波長。在此一情形中，焦點可位於最大反射率及(可能地)第二最大反射率之波長或多個波長上，其中色彩及/或紋理之大多數將在可見光譜內可見地感知。亦可使用多維幾何分析完成波長移位最大反射率分析。
在期望使用實體上不可量測之一資料點之情形中，可調用簡單幾何定律來內插適當值作為一新頂點或側面。例如，餘弦定理可用於三角形二維平面。計算出之值、頂點及側面長度產生資料，可使用該資料建立紋理分析之基礎，儘管要承受可由任何形式之內插(或外插)產生之風險。
例如，可在步驟16處(例如)憑經驗使自色度資料或光譜反射資料計算出之多維資料值與已知特性相關，以識別目標塗料混合物中之紋理、主薄片類型或其他外觀資訊。在各種實施例中，為利用一經驗方法，針對一經驗資料集及表示將需要在典型情形中處置之期望混合物及色彩之全部期望角度組合，計算多維幾何資料點(周長、面積等等)。可在步驟18處使用經驗資料集以建立一預測性相關：y=f(x)，其中y表示用於識別之期望特性或關於目標塗料之一定性問題，且f(x)為x之某函數，其中x為使用來自角度考慮之一特定集合或多個集合之多維幾何計算值之一或多個變量。在各種實施例中，可期望將角度比較集合限於對於被識別之目標塗料之特定特性而言最能界定特徵之角度比較集合。如由經驗資料集合定義，所得函數可為線性或非線性的。
圖4係使用一特定角度組合中之一三維體積計算來預測一目標塗料是否將含有所談論之一測角明顯效果之一實例。在此情形中，具有 近似高於5000之一值之一體積計算可指示含有一測角明顯效果顏料之高可能性。圖5a及圖5b繪示在兩個不同實體角度位置(x及y)處使用二維內多邊形角度計算之實例。圖5a繪示經驗集合內之測角明顯的但不含有任何鋁顏料之實例且圖5b繪示經驗集合內之測角明顯的且含有鋁顏料之實例。儘管兩者關聯係線性的，但兩個關聯之間之y截距值之差異闡釋一鋁顏料之使用或鋁顏料之缺乏。
一旦決定一經驗關聯，即可使用該經驗關聯推導出目標塗料之預測值及因此成分。此可藉由將目標塗料之值用於x(多維周長、面積等等)並且計算y之答案(紋理效果)而達成。在步驟20處輸出目標塗料之特徵。雖然本文中已針對一測角明顯顏料及/或鋁顏料之含量給出實例，但藉由反覆地針對多維幾何計算來選擇最重要的角度組合，系統及方法之實施例可具體至何種測角明顯顏料處於該顏料之何種尺寸薄片處。在各種實施例中，可藉由包含其他非多維資訊(諸如(例如)，奇異角度色度資料)改良經驗相關。
總體的「映圖」或「指紋」之品質及經驗相關之品質可取決於輸入資料之品質。輸入資料之品質可取決於儀器之品質及用於產生用於總體的映圖或經驗相關之一組已知值之資料集合之品質。雖然來自一儀器或經驗資料集合之資料之任何品質將產生一答案，但可使用一高品質儀器及一廣泛變化之高品質經驗資料集合改良該結果。
本文中所描述之整個計算集合可用以促進對特定角度組合之選擇及用於調節使用多維資料推導出且接著使用一經驗相關(使用多維資料)所需之計算量。
圖6繪示可用以識別一目標樣本之一塗料混合物之實體性質屬性之一系統90之一實施例。一使用者92可利用一使用者介面94(諸如一圖形使用者介面)操作一分光光度計96，以量測一目標樣本98之性質。可將來自分光光度計96之資料傳送至一電腦100，諸如一個人電 腦、一行動裝置或任何類型之處理器。電腦100可經由一網路102與一伺服器104通信。網路102可為任何類型之網路，諸如網際網路、一區域網路、一內部網路或一無線網路。伺服器104與一資料庫106通信，該資料庫106可儲存由本發明之實施例之方法使用及產生之資料及資訊。本發明之實施例之方法之各種步驟可由電腦100及/或伺服器106執行。
在另一態樣中，本發明可實施為含有用於導致一電腦或一電腦系統執行上文所描述之方法之軟體之一非暫時性電腦可讀媒體。該軟體可包含用以使得一處理器及一使用者介面能夠執行本文中所描述之方法之各種模組。
熟習此項技術者將容易地瞭解，可對本發明作出修改而不背離以上描述中所揭示之概念。此等修改被視為包含在隨附申請專利範圍內，除非申請專利範圍藉由其等語言明確地以其他方式陳述。因此，本文中詳細描述之特定實施例僅為闡釋性的且不限於將被給予隨附申請專利範圍之整個寬度及其等之任何及所有等效物之本發明之範圍。
10‧‧‧步驟
12‧‧‧步驟
14‧‧‧步驟
16‧‧‧步驟
18‧‧‧步驟
20‧‧‧步驟

Claims (17)

  1. 一種電腦實施方法，其包括：使用一處理器產生由自對一目標塗料之一分光光度(spectrophotometric)量測所獲得之複數個光資料所建構之一多維幾何物件；使用該處理器計算與該多維幾何物件之至少一幾何性質相關聯之至少一值；使用該處理器使該至少一值與複數個已知值相關以識別該目標塗料中之至少一顏料效果；及使用該處理器輸出該至少一顏料效果。
  2. 如請求項1之方法，其中產生一多維幾何物件包含：產生一二維平面。
  3. 如請求項1之方法，其中產生一多維幾何物件包含：產生一三維物件。
  4. 如請求項1之方法，其中產生一多維幾何物件包含：產生一四維物件。
  5. 如請求項1之方法，其中產生一多維幾何物件包含：基於一入射光角度、一反射光角度、一光譜反射值及一平面表示中之至少一者產生該物件。
  6. 如請求項1之方法，其中產生一多維幾何物件包含：基於複數個波長下之光譜反射資料來產生該物件。
  7. 如請求項1之方法，其中產生一多維幾何物件包含：使用光譜反射資料及色度資料中之至少一者產生該物件。
  8. 如請求項1之方法，其中產生一多維幾何物件包含：基於入射光 源資料來產生該物件之一側面。
  9. 如請求項1之方法，其中計算該至少一值包含：針對複數個波長之至少一者計算至少一值。
  10. 如請求項1之方法，其中該等已知值表示與複數個顏料效果相關聯之值。
  11. 一種系統，其包括：一資料庫；及一處理器，其與該資料庫通信且經程式化以：產生由自對一目標塗料之一分光光度量測所獲得之複數個光資料所建構之一多維幾何物件；計算與該多維幾何物件之至少一幾何性質相關聯之至少一值；使該至少一值與複數個已知值相關以識別該目標塗料中之至少一顏料效果；及輸出該至少一顏料效果。
  12. 如請求項11之系統，其進一步包括與該處理器通信之一分光光度計。
  13. 如請求項11之系統，其中該處理器進一步經程式化以自該資料庫擷取該等已知值。
  14. 如請求項11之系統，其進一步包括與該處理器通信之一顯示裝置。
  15. 一種設備，其包括：用於產生由自對一目標塗料之一分光光度量測所獲得之複數個光資料所建構之一多維幾何物件之構件；用於計算與該多維幾何物件之至少一幾何性質相關聯之至少一值之構件； 用於使該至少一值與複數個已知值相關以識別該目標塗料中之至少一顏料效果之構件；及用於輸出該至少一顏料效果之構件。
  16. 如請求項15之設備，其進一步包括用於自一資料庫擷取該等已知值之構件。
  17. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其包含用於導致一處理器進行以下操作之軟體：產生由自對一目標塗料之一分光光度量測所獲得之複數個光資料所建構之一多維幾何物件；計算與該多維幾何物件之至少一幾何性質相關聯之至少一值；使該至少一值與複數個已知值相關以識別該目標塗料中之至少一顏料效果；及輸出該至少一顏料效果。
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