专利名称：用于配制依赖角度的颜色匹配的方法、系统和计算机产品的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及颜色配方，更具体地涉及生成用于匹配双向色的颜色配方。
背景技术：
不同于典型的漫射颜色，双向色随着光照和观察角度的变化而改变颜色。双向色的例子包括，金属色、珍珠色和干涉色。双向色已经被涂料业和化妆品业小批量的使用了十年。最近，双向色开始在塑料、涂料、织物、墨水和化妆品业中扩展到新的主流应用中。
为了实现双向色，一般在原料配方中使用薄片、圆片或小片状的颜料成份。这些小片状颜料一般具有粒子直径，具有相对光滑的表面并足够大(10至100微米)，但仍较薄(0.1至1微米)。撞击到这些小片状颜料粒子中的一个的光可以或者经历类似镜面的反射(如金属薄片颜料的情况)，或者被部分透射并经历干涉(如干涉或珍珠颜料的情况)。对于这两种情况，小片状颜料粒子不以漫射方式(像典型的球形、立体或低纵横比不规则形状的颜料粒子)散射光。因为小片状粒子不以漫射方式散射光，它保持了它的双向特性。小片状颜料的另一个性质是由于它的高纵横比，它可以在混合和处理过程中沿流向排列。这种部分或全部排列可以较大地改变物理颜色的角度依赖性。
当使颜色与双向色匹配时，因为缺乏计算方法和测量工具，工业不得不依赖反复试验法和专有技术。典型情况下，将目标双向色的物理样本给颜色技术员以匹配。他们使用分光光度计测量目标颜色以获得对颜色的测量。通过这个测量，技术员使用标准的漫射颜色匹配工具和方法，如专利号为5,668,633，题目为“用于配制颜色匹配的系统和方法method and system forformulating a color match”的美国专利所述，来获得漫射颜色配方。此漫射颜色配方包括各种浓度的染料和颜料，当将它们混合和合并成一种材料时，就生成漫射的物理颜色。然后技术员就可以使用此漫射颜色配方作为起点，开始反复试验。首先，技术员使用起点配方来制作一个试验台，并评估在所有光照和观测的角度下它与物理目标颜色的匹配程度。为了改进各种角度下的匹配，技术员使用他们自己的经验来判断要加入的小片状颜料颗粒的浓度，以更好地匹配双向颜色。然后，他们制作另一个试验台，并再次评估在所有光照和观测角度下它与物理目标颜色的匹配程度。这个重复过程将一直进行，直到或者获得了一个匹配或者技术员放弃。业界称此过程为“匹配颜色失败(matching the color flap)”。
此重复试验方法的问题在于，它非常慢，并且需要有非常有经验的颜色技术员，该技术员可以评估多角度下的颜色，并判断如何修改颜色配方会更好。因为双向色的应用的数目正在增加，现在需要一种有效的系统的计算方法来生成包括在所有光照和观测角度下匹配双向色的颜料和染料的颜色配方。
发明内容
在此公开的一个实施例中，有一种方法和存储用于指示计算机系统的指令的计算机可读介质，以配制双向色匹配。此实施例包括获取目标双向色的大量光谱度量，以及确定具有大量与目标双向色的大量光谱度量匹配的预计光谱度量的颜料、染料和小片状颜料的组合。
在此公开的第二实施例中，有一种方法和存储用于指示计算机系统的指令的计算机可读介质，以从先前使用的双向色配方集中配制双向色匹配。此实施例包括获取目标双向色的大量光谱度量；在先前使用的双向色配方集中搜索接近目标双向色的颜色配方；从颜色配方中确定与目标双向色最匹配的一个配方；以及调整颜料、染料和小片状颜料的浓度。
在另一个实施例中，有一种方法和存储用于指示计算机系统的指令的计算机可读介质，以从先前使用的双向色配方集中配制双向色匹配。此实施例包括获取目标双向色的大量光谱度量；接收获取接近目标双向色的颜色配方的匹配要求；根据匹配要求搜索先前使用的双向色配方集；根据匹配要求从颜色配方集中确定与目标双向色最匹配的一个颜色配方；调整颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度；以及确定调整的颜色配方是否匹配目标双向色。
在第四实施例中，有一种方法和存储用于指示计算机系统的指令的计算机可读介质，以从先前使用的双向色配方集中配制双向色匹配。此实施例包括获取目标双向色的大量光谱度量；输入获取接近目标双向色的颜色配方的匹配要求；根据匹配要求搜索先前使用的双向色配方集；根据匹配要求从颜色配方集中确定与目标双向色最匹配的一个颜色配方；如果配方不可接受，则调整颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度以提高与目标双向色的匹配；确定调整的颜色配方是否匹配目标双向色；如果配方不可接受，则修改调整后的颜色配方，修改包括如下步骤中的至少一个手工调节颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度，合成目标双向色的匹配，或搜索先前使用的双向色配方集直到有一个可接受匹配。
在再一个实施例中，有一种用于配制双向色匹配的方法。在此实施例中，分光光度计获取目标双向色的大量光谱度量。计算单元确定具有大量与目标双向色的大量光谱度量匹配的预计光谱度量的颜料、染料和小片状颜料的组合。
在第六实施例中，从先前使用的双向色配方中配制双向色匹配。在此实施例中，有一个获取目标双向色的大量光谱度量的分光光度计。一个颜色数据库包含了大量先前使用的双向色配方和与双向色配方中使用的颜料、染料和小片状颜料相关的大量光学参数。一个耦合于分光光度计和颜色数据库的计算单元从颜色数据库中搜索与目标双向色近似的颜色配方集，并从颜色配方集中确定出与通过分光光度计测量的目标双向色最匹配的一个颜色配方。
在再一个实施例中，有一个双向色配制工具。在此实施例中，有一个从分光光度计中获取目标双向色的大量光谱度量的数据获取组件。数据提取组件从颜色数据库中提取与目标双向色数据近似的先前使用的颜色配方集，并从集合中确定出与目标双向色最匹配的一个配方。双向色匹配组件确定配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度，以生成与目标双向色光谱匹配的预计的可见光谱。
图1显示了用于为目标双向色确定一个颜色配方的系统的示意图；图2显示了在图1所示的系统中工作的通用计算机系统的更详细的图；图3显示了在图2所示的计算机系统中工作的双向色配制工具的顶级组件结构图；图4显示了描述图1中所示系统执行的操作的流程图；
图5显示了用于在网络上执行图1所示的系统和图3所示的双向色配制工具的系统的结构图。
具体实施例方式
图1显示了用于为目标双向色确定一个颜色配方的系统10的示意图。在本公开中，目标双向色是某人期望匹配的双向色的物理颜色。一个双向色包括嵌入在一种材料——如塑料、涂料、织物、墨水和化妆品介质——中的颜料、染料和小片状颜料的组合，它依赖于光照和观察角度而展现不同的颜色。本领域的一般技术人员将认识到，双向色的此种定义可以包括依赖于光照和观察角度而展现不同的颜色的金属色、闪烁色、珍珠色和干涉色。
再参考图1，系统10包括一个测量目标双向色的颜色的分光光度计12。分光光度计12是一个在各种观察和光照角度(如4)下，使用双向几何学测量目标双向色的光谱透射率、光谱反射率或相对光谱辐射率的多角度分光光度计(如，测角分光光度计)。测角分光光度计可以是一个GretagMacbethCE-740测角分光光度计，但其它市场上有的测角分光光度计也适用。系统10还包括另一个测量目标双向色的颜色的分光光度计14。分光光度计14是一个积分球形分光光度计，它可以或者收集从样品到半球反射或透射的光，或者提供来自全半球的样品的各向同性辐射，包括具有孔(口)的近似球形腔，用于接纳和检测光。积分球形分光光度计可以是一个GretagMacbeth CE-7000分光光度计，但其它市场上有的积分球形分光光度计也适用。尽管系统10显示了测角分光光度计和积分球形分光光度计的组合，本领域的一般技术人员将认识到，可以在没有积分球形分光光度计的情况下使用测角分光光度计来提供目标双向色的大量光谱度量。
图1中的系统10还显示了一个包含各种颜色信息的颜色数据库16。存储在颜色数据库16中的某些信息包括大量先前使用的双向色配方和它们各自的分光光度计度量，其中每个配方包含配方中使用的颜料、染料和小片状颜料及它们各自的浓度。另外，每个颜色配方包括大量与双向色配方中使用的颜料、染料和小片状颜料相关的光学参数。小片状颜料的大量光学参数包括下面各项，如颜料的波长复折射率、配方中使用的小片状颜料的类型或形状、粒子尺寸和厚度、配方中的小片状颜料的大小分布、配方中的小片状颜料的成分(如铝、金属氧化物、TiO2涂层的云母)、小片状颜料的朝向分布函数、小片状颜料的波长的吸收和散射系数、和小片状颜料的散射再分布函数。颜料和染料的光学参数包括下列各项，如颜料和染料的波长复反射率、配方中颜料的粒子直径和大小分布、颜料和染料的波长的吸收和散射系数、和颜料的散射相位函数。本领域中的一般技术人员将认识到，颜色数据库16可以包括其它颜色数据，如三色激励的颜色系数、散射相位函数、和颜料浓缩物、混合物和合成物的浓度。
耦合于分光光度计12和14及颜色数据库16的计算单元18从颜色数据库中搜索接近目标双向色的一个颜色配方集，并从该颜色配方集中确定出一个在多角度下与通过分光光度计测量的目标双向色最匹配的颜色配方。对于认为与目标双向色有最佳匹配的配方，计算单元18提取配方中使用的颜料、染料和小片状颜料的光学参数，并将它们输入给一个单粒子散射算法。
单粒子散射算法的目的是用于计算每个颜料、染料和小片状颜料的波长的吸收和散射系数及散射再分布函数。本公开中的单粒子散射算法使用用于小于10微米的粒子的Mie理论公式和用于大于10微米的粒子的基于几何光学射线跟踪的Monte Carlo方法。对于多层或涂层颜料粒子，使用用于多层薄膜的反射和透射公式来说明光的构造和破坏干涉特性。一旦单粒子散射算法计算出每个颜料、染料和小片状颜料的波长的吸收和散射系数及散射再分布函数，则它将使用双向色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度来计算双向色配方的波长的吸收和散射系数及散射再分布函数。
然后计算单元18为双向色配方从单粒子散射算法取得输出，并将之输入给多散射算法。多散射算法使用增加和加倍矩阵方法(adding and doublingmatrix method)来处理多散射的顶点角度相关性，并使用傅立叶级数展开技术来处理光散射的azmuthal角度相关性。
然后计算单元18使用非线性平方拟合法来确定颜料、染料和小片状颜料的浓度，此浓度将生成与测量的目标双向色光谱匹配的预计的可见光谱。下面将详细讨论单粒子散射算法、多散射算法和非线性平方拟合法。
图2显示了一个图1中显示的计算单元18的更详细的图。计算单元18一般包括处理器20；存储器22；输入/输出设备；和连接处理器、存储器、和输入/输出设备的数据通路(如总线)24。处理器20从存储器22接受指令和数据并执行各种计算。处理器20包括一个算术逻辑单元(ALU)和一个控制单元，所述算术逻辑单元执行算术和逻辑运算，所述控制单元从存储器22中提取指令并对之解码和执行，当需要时调用ALU。存储器22一般包括一个随机存取存储器(RAM)和一个只读存储器(ROM)，但是，可以是其它类型的存储器，如可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)和电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。同样，存储器22最好包括一个在处理器20上执行的操作系统。该操作系统执行基本任务，包括识别输入、向输出设备发送输出、记录文件和目录并控制各种外围设备。
输入/输出设备可以包括向计算单元18输入数据和指令的一个键盘26和一个鼠标28。并且使用显示器30来使用户看到已完成的计算单元。其它输出设备可以包括打印机、绘图机、电子合成器和喇叭。通信设备32(如电话或电缆调制解调器)或网卡(如以太网适配器、局域网(LAN)适配器、综合业务数字网(ISDN)适配器、数字用户线(DSL)适配器或无线接入卡)使计算单元18访问网络如LAN、无线LAN或广域网(WAN)上的其它计算机和资源。可以使用海量存储设备34来使计算单元18永久保存大量数据。海量存储设备可以包括所有类型的磁盘驱动器，如软盘、硬盘和光盘，及可以在磁带上读写数据的磁带驱动器，磁带包括数字音频磁带(DAT)、数字线性磁带(DLT)、或其它磁涂层介质。上述计算单元18可以表现为下列各种形式，手持数字计算机、个人数字助理计算机、笔记本计算机、个人计算机、工作站、小计算机、大型计算机或超级计算机。
图3显示了在图2所示的计算机系统18中工作的双向色配制工具36的顶级组件结构图。双向色配制工具36包括一个从一般通过端口耦合于计算单元的分光光度计12和14获取光学度量的数据获取组件38。在本公开中，数据获取组件38通过将双向色目标的物理样本放入分光光度计的样本保存器中，并使计算机请求分光光度计在预定数目的光照和观察角度下进行测量，来获取度量。然后分光光度计通常通过串口将大量的光学度量结果发送给计算单元。除了获取度量外，数据获取组件38还执行数据预处理功能，如将双向色目标在不同位置取得的度量进行平均，和计算每个频谱度量的三色激励色。
双向色配制工具36也包括一个从颜色数据库16中提取颜色数据的数据提取组件39。数据提取组件39从数据获取组件38中接收目标双向色的颜色度量，并接收工具36的用户输入的匹配请求，以及提取与目标双向色的色谱对应的大量配方要素(key)。这些配方要素中的每一个都有配制目标双向色的颜料、染料和小片状颜料的不同组合。这些配方要素被限制为有很大概率生成与目标双向色匹配的颜色的组合。数据提取组件39以它们生成与目标双向色匹配的颜色的概率的顺序对大量配方要素中的每一个进行评估，以确定每个配方要素中的颜料、染料和小片状颜料是否可以被组合来再产生目标双向色。具有较大概率生成颜色匹配的配方要素在具有较低概率生成颜色匹配的配方要素之前被评估。对于每个评估，数据提取组件39生成配方要素和目标双向色之间的匹配度。然后，数据提取组件39比较从所有大量配方要素中生成的匹配度，以确定与目标双向色的最佳匹配。专利号为5,720,017，题目为“用于使用颜色要素配制颜色匹配的系统和方法(System And Method ForFormulating A Color Match Using Color Keys)”的美国专利，提供了对使用颜色要素来匹配颜色标准的更详细的讨论。通过使用市场上有的从Microsoft、Oracle等可得到的直接将要素提取到双向色配制工具36中的模块，数据提取组件39可以从颜色数据库16中提取配方要素，但是本领域的一般技术人员将认识到，可以编写专用代码来将要素提取为公共格式，并编写额外的专用代码来输入要素。
双向色配制工具36还包括一个双向色匹配组件40，该组件确定被认为是与目标双向色最匹配的双向色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度，使得配方的预计可见光谱匹配目标双向色的测量光谱。为了找到颜料、染料和小片状颜料的浓度，双向色匹配组件40首先从颜色数据库16中提取配方中使用的颜料、染料和小片状颜料的光学参数，并将它们输入到单粒子散射算法中。
如上所述，单粒子散射算法的目的是用于计算每个颜料、染料和小片状颜料的波长的吸收和散射系数及散射再分布函数。吸收系数表现在粒子吸收特定波长的光的概率。散射系数表现在粒子散射特定波长的光的概率。散射再分布函数表现在从以给定角度入射的入射光散射的光的角度和比例。计算出的每个颜料、染料和小片状颜料的波长的吸收和散射系数及散射再分布函数可以被存储在颜色数据库16中，以节省将来的计算时间。一旦单粒子散射算法计算出每个颜料、染料和小片状颜料的波长的吸收和散射系数及散射再分布函数，则它使用双向色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度来计算双向色配方的波长的平均吸收和散射系数及散射再分布函数。平均吸收和散射系数是基于双向色配方中的每个颜料、染料和小片状颜料的容积率浓度计算的。平均散射再分布函数是基于双向色配方中的每个颜料、染料和小片状颜料的容积率浓度和散射系数成分的合并数学权重计算的。
对典型颜料和染料的单粒子散射算法的输入包括任何粒子的大小分布和波长的复反射率。因为典型的颜料和染料具有小于10微米的粒子大小，单粒子散射算法使用Mie理论公式，这是众所周知的，并且在许多出版物和书中都由描述，包括Milton Kerker的《光和其它电磁辐射的散射(The Scattering ofLight and Other Electromagnetic Radiation)》，学术出版社1969年出版。Mie理论公式将复反射率、粒子大小、及光的波长与吸收和散射系数及散射再分布函数联系在一起。该算法将计算在输入的粒子大小分布中存在的每个粒子大小的吸收和散射系数及散射再分布函数。然后，该算法将基于粒子大小分布中存在的每个粒子大小的容积率来计算平均吸收和散射系数。然后，该算法基于粒子大小分布中的每个粒子大小的容积率和散射系数成分的合并数学权重计算平均散射再分布函数。
对小片状颜料，单粒子散射算法的输入包括波长的复反射率，颜料的形状和大小分布，和颜料的朝向分布函数。因为小片状颜料的粒子大小大于10微米，所以满足几何光学的假设。单粒子散射算法使用Monte Carlo方法，该方法在处于给定朝向的颜料粒子上从不同入射角度随机发射光线，并使用基于Snell定律和Fresnel公式的标准几何射线跟踪技术，来确定多少光线被吸收了和散射了，以及在哪个方向它被散射。通过在基于朝向分布函数中出现的频率随机选择的朝向上的粒子上发射10,000或更多的光线，该算法将计算一个统计置信区间内的吸收和散射系数及散射再分布函数。另外，如果小片状颜料具有特定的粒子大小分布，该算法将基于粒子大小分布函数中的出现频率，随机选择粒子大小。
对于可以生成干涉和珍珠色效果的多层或有涂层(如TiO2涂层的云母)的小片状颜料，单粒子散射算法还需要额外的输入信息。对这些多层或有涂层的小片状颜料的额外信息包括不同组合层的数目、它们各自层的厚度、以及这些层的波长的复反射率。对于这些多层粒子，单粒子散射算法用更复杂的用于多层薄膜反射和透射的公式代替描述在表面上的反射和透射的Fresnel公式。这些多层薄膜公式说明了光的构造和破坏干涉特性，它们的推导可以从大量不同资料中找到，包括Ajoy Ghatak，K.Thyagarajan的《光电子学(optical electronic)》，剑桥大学出版社1989年出版。
然后双向色匹配组件40从单粒子散射算法中取得用于双向色配方的输出，并将之输入给多散射算法。如上所述，多散射算法使用增加和加倍矩阵方法来处理多散射的顶点角度相关性，并使用傅立叶级数展开技术来处理光散射的azmuthal角度相关性。增加和加倍法将材料分成一系列极小的薄平面以达到每平面的单散射条件。一旦达到单散射条件，包括波长的吸收和散射系数及散射再分布函数的来自单粒子散射算法的用于双向色配方的输出，被用于描述此单散射平面。
增加和加倍法使用对极小薄平面的两维反射和透射矩阵，以保持通过该平面反射和透射的光的比例，如来自单粒子散射算法用于双向色配方的输出所述。通过一系列基于乘和加的矩阵，单层的反射和透射矩阵可以被加倍，以产生厚度为初级层两倍的层的反射和透射矩阵。直到生成出样本的预期厚度，矩阵的这种加倍才结束。然后加入表示空气和材料间的边界的空气表面的反射和透射矩阵。尽管加入粗糙表面公式是很容易实施的，但使用Fresnel公式来获取表面反射和透射矩阵。每个反射和透射矩阵具有与离散极角数目相关的维数。典型情况下，选择16个不同的极角来计算，但更多或更少可以用于计算速度和预测精度间的折衷。一般的傅立叶级数展开技术用于分离光散射矩阵公式中的azmuthal角度的相关性。大量不同的出版物都详细描述了增加和加倍法及傅立叶级数展开技术，包括参考文献“辐射转移的矩阵算子理论。1Rayleigh散射(matrix operator theory of radiative transfer.1rayleighscattering)”，G Plass、G.Kattawar、F.Catchings，应用光学，Vol 12，No 2，1973。本领域的一般技术人员将认识到，还有其它属于辐射转移和多通量理论的一般方向的数学方法来处理多光散射。增加和加倍法由于它对多层材料的快速和简单实现性而被使用。多层材料由材料中的不同层组成，每一层具有由颜料、染料和小片状颜料组成的不同颜色配方。在本公开中，增加和加倍法用于预测多层材料中的双向色。
然后，双向色匹配组件40使用一个非线性最小平方拟合法来确定颜料、染料和小片状颜料的浓度，此浓度将生成与测量的目标双向色光谱匹配的预计的可见光谱。如Marquardt，D.W.1963年，工业与应用数学协会学报，Vol.11，第431-441页所述的用于最小平方拟合非线性模型的Levenberg-Marquardt法被用于计算颜料的浓度。Levenberg-Marquardt法是一种通用最小平方拟合方法，并可以用于任何非线性方程F(如Y＝F(X))。通过迭代逼近，它可以找到生成关于Y目标值具有最小平方误差的Y响应的最佳X参数。对于此实现，目标双向色的光谱度量和它们各自的三色激励值，以及希望的着色剂的总浓度为Y目标值。将要用在双向色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度为通过最小平方拟合法要找到的X参数。单粒子散射算法和多散射算法是将浓度，或X参数与包括预计的光谱度量、三色激励值和总着色剂浓度的预计Y响应值进行关联的非线性函数。
再次参考图3，双向色配制工具36还包括一个颜色修改组件42，如果最佳匹配的配方无法接受，该颜色修改组件42将颜色配方向目标双向色修改。颜色修改组件42通过执行三个功能中的一个来修改颜色配方。一个功能允许双向色配制工具36的用户手工调节颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度，以产生与目标双向色的更佳匹配。用户通过用键盘26和鼠标28输入改变来做这件事。一旦用户改变了颜料、染料和小片状颜料的浓度，颜色修改组件42将显示修改的配方与目标双向色的光谱曲线的匹配程度。另外，用户可以使用最小平方拟合过程来改变颜料、染料和小片状颜料的浓度，以试着提高与目标双向色的光谱曲线的匹配。颜色修改组件42可以执行的另一个功能是合成或建立与目标双向色的更佳匹配。用户可以用颜色数据库16中的任何颜料、染料和小片状颜料来合成匹配。一般说来，如果原始匹配并不令人满意，则用户使用合成功能。为了用合成功能建立匹配，基于先前匹配的统计分析，颜色修改组件42选择最有可能提供匹配的颜料、染料和小片状颜料的组合，并开始一个对颜色数据库16的搜索来找出最佳匹配。当已经满足匹配要求时，颜色修改组件42停止搜索。同样，当用户对结果满意时，或当一定数量集的试验被评估后，用户可以停止搜索。第三功能用于颜色修改组件42再搜索存储在颜色数据库16中的先前使用的双向色颜色配方，直到它找到一个更能接受的匹配。申请号为5,608,633，题目为“用于配制一个颜色匹配的方法和系统(method and system for formulating a color match)”的美国专利提供了对手工调节着色剂以获得一个匹配，合成一个匹配或搜索颜色数据来找到另一个匹配进行了更详细地描述。
图4显示了描述图1中所示系统执行的操作的流程图。在44，计算单元18从分光光度计12和14中获得目标双向色的光谱度量。接下来，用户在46使用键盘26和鼠标28向计算单元18中输入匹配要求信息。匹配要求信息是用户希望匹配双向色配方具有的要求，使得它可以最佳匹配目标双向色。匹配要求信息可以包括下列各项，如可以使用什么颜料、染料和小片状颜料来获得双向色匹配，以及各自的最大浓度可以是多少。对于闪烁和金属色，用户可以使用光学显微镜来确定在匹配目标双向色的颜色中使用的小片状颜料的最佳粒子大小是多少。通过仅选择匹配目标双向色的、具有预期粒子大小的那些小片状颜料，此信息将被输入给双向色匹配工具。用户可能输入的其他信息包括，指定预期匹配的属性的相对重要性的匹配权重因子。双向色配制工具36着重具有较高数字权重的要求。被设置权重的属性可以包括配方的总成本、可调性、耐气候性、耐热性、和不透明性，以及匹配目标双向色的观察和光照的特定角度。
接下来，双向色配制工具36在48从颜色数据库中搜索最可能匹配目标双向色的配方集。双向色配制工具36根据分光光度计12和14测到的多个度量及用户输入的匹配要求来搜索数据库。双向色配制工具36提取具有较大可能性来生成目标双向色的匹配的配方要素。然后双向色配制工具36以生成目标双向色的匹配的概率的顺序来评估每个配方要素，以确定每个配方要素中的颜料、染料和小片状颜料是否可以被合并来再生成目标双向色。然后，最能匹配目标双向色的配方要素被呈现给用户。然后，用户在50提取最佳匹配的一个物理样本，并在52检查样本以确定样本颜色是否确实提供了与目标双向色的可接受的匹配。本公开并不限于检测目标样本，本领域的一般技术人员将认识到，可以通过在计算单元18的显示器30上观察最佳匹配的颜色来完成此步骤。
如果匹配是可接受的，那么过程结束。有时匹配并不是令人满意的，因此需要调整配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度。颜料、染料和小片状颜料的浓度的如何改变在54中出现。双向色匹配组件40以上述方式进行颜料、染料和小片状颜料的浓度的改变。接下来，在56中使用修改的颜料、染料和小片状颜料的配方制作颜色板的样本。然后，分光光度计12和14在58中在多个视角下测量颜色板。然后，用户在60中判断颜色板的光谱度量和外观是否是一个与目标双向色的足够好的匹配。如果新匹配可以接受，那么在68中，颜料、染料和小片状颜料的浓度及它们的修改浓度被存入数据库，双向色匹配过程结束。
但是，如果匹配不能接受，则还有三个可用选项。一个选项是在62中手工或自动调节颜料、染料和小片状颜料的浓度。另一个给用户的可用选项是在64使用颜色数据库中存储的任何颜料、染料和小片状颜料从零开始合成或建立匹配。第三个给用户的可用选项是在66中，再搜索颜色数据库来找到一个不同的匹配，然后重复对颜料、染料和小片状颜料的浓度的修改。在这三个选项之一被执行后，方块54-58的操作继续，直到在60找到一个匹配。当一个匹配被通过，在68中用于该匹配的双向色配方被存储在颜色数据库中，使得它可以被用作为将来匹配的先前用例。这使得双向色配方系统可以学习新匹配并随时间而增长。
图4的上述流程图显示了系统的功能和操作。在这点上，属于双向色配制工具的某些方块表示代码的一个模块、程序段或部分，它包括一个或多个用于实现特定逻辑功能的可执行指令。还应该注意，在某些可选实现中，方块中标记的功能可以以不同于图中的顺序出现，例如，根据涉及的功能，实际上可以被并发执行或以相反的顺序。另外，这些功能可以用编程语言如Java来实现，但也可以使用其它语言如C/C++、Fortran、Basic和Pascal。
图5显示了用于在网络上执行图1所示的系统和图3所示的双向色配制工具的系统70的结构图。在图5中，计算单元18允许用户通过网络(如因特网)访问双向色配制工具36。计算单元18可以是手持数字计算机、个人数字助理计算机、笔记本电脑、个人计算机或工作站的形式。在此实施例中，用户通过分光光度计12和14获取目标双向色的光谱度量。用户使用网络浏览器72(如Microsoft的INTERNET EXPLORER、Netscape的NAVIGATOR或Mosaic)来在计算单元18上定位和显示双向色配制工具36。一个通信网络74(如电子或无线网络)将计算单元18与双向色配制工具36相连。更具体地，计算单元18可以通过一个专用网络(如外联网、内联网)或全球网络(如WAN(如因特网))连接至双向色配制工具36。如图5中所示，双向色配制工具36处于一个服务器76中，该服务器包括一个为双向色配制工具36服务的网络服务器78，和一个包括颜色数据的颜色数据库16。但是，双向色配制工具36不必与服务器76共存。
如果希望，系统70还可以具有使能用户访问双向色配制工具36的认证和接入控制。认证和接入控制可以在网络服务器级通过双向色配制工具36本身，或通过市场上有的程序包如Netegrity的SITEMINDER来处理。使能认证和接入控制的信息——如用户名、位置、电话号码、组织、登录识别、密码、对特定资源的访问特权、网络中的物理设备、对物理设备可用的服务等——可以保存在数据库目录中。数据库目录可以是轻权型目录访问协议(LDAP)数据库；但是也可以使用具有其它模式类型的其它目录类型的数据库，包括关系数据库、面向对象的数据、平面文件或其它数据管理系统。
在此实现中，双向色配制工具36可以在网络服务器78上以小服务程序的形式运行，该小服务程序是运行在服务器上的小应用(如Java小应用)。或者，双向色配制工具36可以在网络服务器76上以CGI(公共网关接口)程序的形式运行。小服务程序使用JDBC或Java数据库连接性来访问颜色数据库16，JDBC是一种使Java程序可以执行SQL(结构化查询语言)语句的Java应用编程接口。或者，小服务程序使用ODBC或开放式数据库连接性来访问颜色数据库16。使用超文本传输协议或HTTP，网络浏览器72获得各种在计算单元18上执行双向色配制工具36的小应用，使得用户可以执行图4中的详细处理步骤。
上述系统和工具包括一个用于执行逻辑功能的可执行指令的有序表。该有序表可以被包含在任何计算机可读介质中，用于或与一个可以提取指令并执行它们的基于计算机的系统相连。在本申请的内容中，计算机可读介质可以是能够保存、存储、通信、传播、传输或传送指令的任何工具。计算机可读介质可以是电、磁、光、电磁或红外系统、装置或设备。计算机可读介质的一个示例性但不是完全的列表包括，具有一根或多根线的电连接(电子的)，便携式计算机软盘(磁性的)，随机存取存储器(RAM)(磁性的)，只读存储器(ROM)(磁性的)，可擦可编程只读存储器(EPROM或闪存)，光纤(光学的)，和便携式压缩光盘只读存储器(CDROM)(光学的)。
注意，计算机可读介质可以包括纸或另外的可以打印指令的适当介质。例如，通过纸或其它介质的光学扫描，指令可以被电子捕获，然后被编译，解释或如果必要以适当的方式处理，并存储在计算机存储器中。
很明显，这里根据本发明提供了一种用于配制双向色匹配的方法、系统和计算机产品。尽管结合一个它的优选实施例，本发明被详细地显示和描述了，但是应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，本领域中的一般技术人员可以对其进行变化和修改。
权利要求
1.一种用于配制双向色匹配的方法，包括获取目标双向色的大量光学度量；确定具有大量与目标双向色的大量光谱度量匹配的预计光谱度量的颜料、染料和小片状颜料的组合。
2.如权利要求1所述的方法，其中确定颜料、染料和小片状颜料的组合包括获得每个颜料、染料和小片状颜料的大量光学参数。
3.如权利要求2所述的方法，还包括将大量光学参数应用于一个单粒子散射算法中。
4.如权利要求3所述的方法，其中单粒子散射算法使用基于几何光学射线跟踪的Mie散射和Monte Carlo方法。
5.如权利要求3所述的方法，还包括将单粒子散射算法的输出应用于多散射算法。
6.如权利要求5所述的方法，其中多散射算法使用增加和加倍矩阵法和傅立叶级数展开技术。
7.如权利要求5所述的方法，还包括将多散射算法的输出应用于一个非线性平方拟合法，以确定一个包括颜料、染料和小片状颜料的组合以及它们匹配目标双向色的浓度的配方。
8.一种用于从一个先前使用的双向色配方集中配制双向色匹配的方法，包括获取目标双向色的大量光谱度量；在先前使用的双向色配方集中搜索接近目标双向色的颜色配方；从颜色配方中确定与目标双向色最匹配的一个配方；调整颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度。
9.如权利要求8所述的方法，还包括检测从调整的颜色配方中制作的颜色板，并确定配方的可接受程度。
10.如权利要求8所述的方法，还包括如果配方不可接受，则修改调整后的颜色配方，修改包括如下步骤中的至少一个手工调节配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度，合成目标双向色的匹配，或搜索先前使用的双向色配方集以找到一个可接受匹配。
11.如权利要求8所述的方法，还包括接收获取接近目标双向色的颜色配方集的匹配要求，其中匹配要求包括大量光学参数。
12.如权利要求8所述的方法，还包括存储具有与先前使用的双向色配方集匹配的可接受匹配的颜色配方。
13.一种用于从一个先前使用的双向色配方集中配制双向色匹配的方法，包括获取目标双向色的大量光谱度量；接收获取接近目标双向色的颜色配方的匹配要求；根据匹配要求搜索先前使用的双向色配方集；根据匹配要求从颜色配方集中确定与目标双向色最匹配的一个颜色配方；调整颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度；确定调整的颜色配方是否匹配目标双向色。
14.如权利要求13所述的方法，还包括检测从调整的颜色配方中制作的颜色板，并确定配方的可接受程度。
15.如权利要求13所述的方法，还包括如果配方不可接受，则修改调整后的颜色配方，修改包括如下步骤中的至少一个手工调节颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度，合成目标双向色的匹配，或搜索先前使用的双向色配方集直到有一个可接受匹配。
16.如权利要求13所述的方法，还包括存储具有与先前使用的双向色配方集匹配的可接受匹配的颜色配方。
17.一种用于从一个先前使用的双向色配方集中配制双向色匹配的方法，包括获取目标双向色的大量光谱度量；输入获取接近目标双向色的颜色配方的匹配要求；根据匹配要求搜索先前使用的双向色配方集；根据匹配要求从颜色配方集中确定与目标双向色最匹配的一个配方；如果配方不可接受，则调整颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度以提高与目标双向色的匹配；确定调整的颜色配方是否匹配目标双向色；如果配方不可接受，则修改调整后的颜色配方，修改包括如下步骤中的至少一个手工调节颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度，合成目标双向色的匹配，或搜索先前使用的双向色配方集直到有一个可接受匹配。
18.一种用于配制双向色匹配的系统(10)，包括分光光度计(12和14)，获取目标双向色的大量光谱度量；和计算单元(18)，确定具有大量与目标双向色的大量光谱度量匹配的预计光谱度量的颜料、染料和小片状颜料的组合。
19.如权利要求18所述的系统(10)，还包括一个颜色数据库(16)，该数据库包括与先前使用的双向色配方中使用的颜料、染料和小片状颜料相关的大量光学参数。
20.如权利要求19所述的系统(10)，其中计算单元(18)获得匹配目标双向色的组合中的每个颜料、染料和小片状颜料的大量光学参数。
21.如权利要求20所述的系统(10)，其中计算单元(18)将大量光学参数应用于一个单粒子散射算法中。
22.如权利要求21所述的系统(10)，其中单粒子散射算法使用基于几何光学射线跟踪的Mie散射和Monte Carlo方法。
23.如权利要求21所述的系统(10)，其中计算单元(18)将单粒子散射算法的输出应用于多散射算法。
24.如权利要求23所述的系统(10)，其中多散射算法使用增加和加倍矩阵法和傅立叶级数展开技术。
25.如权利要求23所述的系统(10)，其中计算单元(18)将多散射算法的输出应用于一个非线性平方拟合法，以确定一个包括颜料、染料和小片状颜料的组合以及它们匹配目标双向色的浓度的配方。
26.一种用于从一个先前使用的双向色配方集中配制双向色匹配的系统(10)，包括分光光度计(12和14)，获取目标双向色的大量光谱度量；颜色数据库(16)，包含了大量先前使用的双向色配方和与双向色配方中使用的颜料、染料和小片状颜料相关的大量光学参数；计算单元(18)，耦合于分光光度计(12和14)和颜色数据库(16)，从颜色数据库(16)中搜索与目标双向色近似的颜色配方集，并从颜色配方集中确定出与通过分光光度计(12和14)测量的目标双向色最匹配的一个颜色配方。
27.如权利要求26所述的系统(10)，其中计算单元(18)调整颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度。
28.如权利要求27所述的系统(10)，其中计算单元(18)确定调整的颜色配方是否与目标双向色匹配。
29.如权利要求28所述的系统(10)，其中如果配方不可接受，则计算单元(18)修改调整后的颜色配方，修改包括如下步骤中的至少一个手工调节配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度，合成目标双向色的匹配，或搜索先前使用的双向色配方的颜色数据库(16)直到有一个可接受匹配。
30.如权利要求29所述的系统(10)，其中计算单元(18)将具有可接受匹配的颜色配方存储到颜色数据库(16)中。
31.一种双向色配制工具(36)，包括数据获取组件(38)，从分光光度计(12和14)中获取目标双向色的大量光谱度量；数据提取组件(39)，从颜色数据库(16)中提取与目标双向色数据近似的先前使用的颜色配方集，并从集合中确定出与目标双向色最匹配的一个配方；双向色匹配组件(40)，确定配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度，以生成与目标双向色光谱匹配的预计的可见光谱。
32.如权利要求31所述的工具(36)，还包括颜色修改组件(42)，如果配方不可接受则修改配方，颜色修改组件(42)执行如下步骤中的至少一个手工调节颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度，合成目标双向色的匹配，或搜索先前使用的双向色配方集直到有一个可接受匹配。
33.一种存储计算机指令的计算机可读介质(22)，所述计算机指令用于指示计算机系统(18)配制双向色匹配，所述计算机指令包括获取目标双向色的大量光学度量；确定具有大量与目标双向色的大量光谱度量匹配的预计光谱度量的颜料、染料和小片状颜料的组合。
34.如权利要求33所述的计算机可读介质(22)，其中确定颜料、染料和小片状颜料的组合包括用于获得每个颜料、染料和小片状颜料的大量光学参数的指令。
35.如权利要求34所述的计算机可读介质(22)，还包括用于将大量光学参数应用于一个单粒子散射算法中的指令。
36.如权利要求35所述的计算机可读介质(22)，其中单粒子散射算法使用基于几何光学射线跟踪的Mie散射和Monte Carlo方法。
37.如权利要求35所述的计算机可读介质(22)，还包括用于将单粒子散射算法的输出应用于多散射算法的指令。
38.如权利要求37所述的计算机可读介质(22)，其中多散射算法使用增加和加倍矩阵法和傅立叶级数展开技术。
39.如权利要求37所述的计算机可读介质(22)，还包括用于将多散射算法的输出应用于一个非线性平方拟合法，以确定一个包括颜料、染料和小片状颜料的组合以及它们匹配目标双向色的浓度的配方的指令。
40.一种存储计算机指令的计算机可读介质(22)，所述计算机指令用于指示计算机系统(18)从先前使用的双向色配方集中配制双向色匹配，所述计算机指令包括获取目标双向色的大量光谱度量；在先前使用的双向色配方集中搜索接近目标双向色的颜色配方；从颜色配方中确定与目标双向色最匹配的一个配方；调整颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度。
41.如权利要求40所述的计算机可读介质(22)，还包括如果配方不可接受则修改调整后的颜色配方的指令，修改包括如下步骤中的至少一个手工调节配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度，合成目标双向色的匹配，或搜索先前使用的双向色配方集以找到一个可接受匹配。
42.如权利要求40所述的计算机可读介质(22)，还包括用于接收获取接近目标双向色的颜色配方集的匹配要求的指令。
43.如权利要求40所述的计算机可读介质(22)，还包括用于存储具有与先前使用的双向色配方集匹配的可接受匹配的颜色配方的指令。
44.一种存储计算机指令的计算机可读介质(22)，所述计算机指令用于指示计算机系统(18)从先前使用的双向色配方集中配制双向色匹配，所述计算机指令包括获取目标双向色的大量光谱度量；接收获取接近目标双向色的颜色配方的匹配要求；根据匹配要求搜索先前使用的双向色配方集；根据匹配要求从颜色配方集中确定与目标双向色最匹配的一个配方；调整颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度；确定调整的颜色配方是否匹配目标双向色。
45.如权利要求44所述的计算机可读介质(22)，还包括如果配方不可接受则修改调整后的颜色配方的指令，修改包括如下步骤中的至少一个手工调节颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度，合成目标双向色的匹配，或搜索先前使用的双向色配方集直到有一个可接受匹配。
46.如权利要求44所述的计算机可读介质(22)，还包括用于存储具有与先前使用的双向色配方集匹配的可接受匹配的颜色配方的指令。
47.一种存储计算机指令的计算机可读介质(22)，所述计算机指令用于指示计算机系统(18)从先前使用的双向色配方集中配制双向色匹配，所述计算机指令包括获取目标双向色的大量光谱度量；输入获取接近目标双向色的颜色配方的匹配要求；根据匹配要求搜索先前使用的双向色配方集；根据匹配要求从颜色配方集中确定与目标双向色最匹配的一个颜色配方；如果配方不可接受，则调整颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度以提高与目标双向色的匹配；确定调整的颜色配方是否匹配目标双向色；如果配方不可接受，则修改调整后的颜色配方，修改包括如下步骤中的至少一个手工调节颜色配方中的颜料、染料和小片状颜料的浓度，合成目标双向色的匹配，或搜索先前使用的双向色配方集直到有一个可接受匹配。
全文摘要
用于配制双向色匹配的方法、系统和计算机产品。在本公开中，计算单元(18)获取目标双向色的光谱度量。计算单元(18)使用双向色配制工具(36)来确定生成与目标双向色的光谱度量匹配的光谱度量的颜料、染料和小片状颜料的组合。
文档编号G01J3/46GK1666094SQ03816255
公开日2005年9月7日 申请日期2003年4月16日 优先权日2002年5月30日
发明者约翰·F·格拉夫, 周宏毅 申请人:通用电气公司