本发明专利技术公开了一种计算机实施的方法，所述方法利用有限的测量数据在固体介质中生成包含效应薄片颜料的随角异色材料的双向反射分布函数（ＢＲＤＦ），所述方法包括下列步骤：（Ａ）采集（１）测光数据和（２）所述随角异色材料的固体介质的折射率并将其输入到计算装置中；（Ｂ）将从上述步骤（Ａ）中所得的任何非线性测光数据转换为线性测光数据；（Ｃ）利用与所述线性测光数据相关的入射角和反射性散射角及所述介质的折射率来计算对应的效应薄片角度；（Ｄ）将线性测光数据和效果角度数据拟合为方程；（Ｅ）计算对应的效应薄片角度，该对应的效应薄片角度是计算在步骤（Ｆ）中生成的ＢＲＤＦ所需的；（Ｆ）由步骤（Ｅ）得出的对应的效应薄片角度和步骤（Ｄ）得出的方程来生成ＢＲＤＦ。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用有限的测量数据生成随角异色(gonioapparent)材 料或表面的双向反射分布函数(BRDF)的方法，所述随角异色材料或表面 具体是指含有效应薄片颜料例如金属薄片颜料或通常为色调偏移干涉 颜料的特殊效应薄片颜料的材料或表面。
技术介绍
用于描述材料的光镨和空间反射性散射属性的最普遍和广为接受 的方法之一是使用双向反射分布函数(BRDF)。 BRDF是对材料表面的外 观的基本描述，并且许多其他外观属性例如光泽度、雾度和颜色都可通 过BRDF在具体几何条件和光谱条件下的积分来表示。BRDF的规格对 于消费品例如汽车、化妆品和电子器件的畅销度至关重要。与材料相关 的微观结构会影响BRDF,而通过测量BRDF又往往能推断材料的具体 属性。利用BRDF所描述的反射性散射光的角分布可以再现材料的外观， 或者预测不同几何条件下的颜色外观。再现或颜色预测的质量很大程度 上取决于被再现的材料的BRDF的精确度。的特征。随角异色材料的例子为包含金属薄片颜料或特殊效应薄片颜料 如珠光剂薄片颜料的汽车面漆(油漆)。与可在单一的测量几何条件下 被表征的纯色不同，随角异色颜色需要在多种照明和观察几何条件下进 行测量才能描述其颜色外观特征。包含金属薄片的面漆通常通过在不同 的逆定向反射角处进行三次颜色测量来表征。以引用方式并入本文的 ASTM标准E-2194描述了对金属薄片颜料材料进行多角度颜色测量的 标准做法。包含特殊效果薄片的颜料诸如珠光剂颜料之类的色调偏移材 料的面漆也必须在多种几何条件(逆定向反射角和入射角均有变化)下 进行测量才能表征其颜色行为。为了在视屏或印刷介质上再现物体，或换句话讲为了预测物体在给 定入射角或视角几何条件下的颜色外观，必须计算物体在成千上万种入 射角和视角组合下的颜色。有三种基本技术已被用于计算入射角和视角的所有所需组合。1) 第一种技术实际上是用多角度分光光度计或变角色度计之类 的仪器测量物体在入射角与视角的几千种组合下的颜色。这 需要进行足够多的次数的测量，以便以足够高的精度内推数 据，以此预测物体在中间几何条件下的颜色。然而，具有所 需几何柔韧性和测光精度的仪器价格昂贵且速度很慢。采用 这种技术完全表征仅仅 一 种颜色就需要几个小时的测量时 间。2) 第二种技术是构建面漆(颜色)的物理模型，然后利用某种 技术例如辐射传输理论来计算所有所需角度组合下的颜色。 虽然可以利用这类技术来形成在视觉上悦人的再现，但为了 匹配物理标准的行为而构建和调试才莫型极其困难和耗时，并 且事实上不可能达到足够的保真度。3) 第三种技术将前两种技术结合在一起，其优点是所需测量次 数比第一种技术少得多，而所需面漆模型又远不如第二种技 术那么严格。第三种技术涉及对要再现的物体进行有限次数(通常3至5次)的颜色测量，然后通过模型将被测数据内 推到所需角度组合。该技术可利用已经包含在数据库(通常 用于存储随角异色材料的颜色特征)中的3角度测量数据。 用于将该数据外推到其他角度组合的模型不需要单独调试， 并且是以材料的表面的简单物理参数为基础。 对于需要进行大量颜色(这些颜色符合实际的物理标准，并且并不 仅仅是具有"真实外观，，的合成颜色)测量的再现或颜色预测应用来说， 上述组合技术是优选的方法。Alman (美国专利4,479,718)导致三逆定向反射角测量系统最终祐二 广泛采用，所述系统用于表征包含金属薄片颜料与吸收颜料和/或散射颜 料的组合的面漆。该测量系统是ASTM E-2194和DIN 6175-2等国际标 准的基础。在实践中，这种表征方法对于在着色完成后配制和控制包含 色调偏移颜料(珠光剂)的面漆也有良好的效果。尽管通过在三个逆定向反射角下进行测量来描述材料的随角异色 行为这种概念对于配制和控制有用，并且可以用来预测 一对样本在多种 测量或观察几何条件下是否匹配，但要用来预测材料在测量和观察几何 条件变化时的绝对颜色却不太适合。例如，尽管在入射角改变时通过逆 定向反射角测量所预测到的总体颜色变化是相同的，但颜色变化的大小 却难以准确预测。图2示出包含金属薄片颜料的汽车油漆样本在多个入 射角下的三刺激值Y随逆定向反射角而变化的函数关系图。尽管存在Y值随逆定向反射角减小而增大的趋势，但在给定的逆定向反射角下，Y的绝对值随入射角的变化而存在较大不同。需要一种根据有限(<10个)的一组颜色测量来预测样本在任何测量或观察几何条件下的绝对颜色的方法。专利技术概述本专利技术涉及一种计算机实施的方法，该方法利用有限的测量数据来生成随角异色材料的双向反射分布函数(BRDF)或其各种归 一化变型，其 中随角异色材料在固体介质中包含效应薄片颜料，所述方法包括按任何 合适顺序进行的下列步骤(A) 采集(1 )作为入射角和反射性散射角的函数的测光数据和(2)随 角异色材料的固体介质的折射率并将其输入到计算装置中， 其中所述测光数据包括随角异色材料的光谱数据或色度数 据；其中所述数据得自(a)随角异色材料的测量值，(b)包含 随角异色材料的测量值的数据库中的随角异色材料的先前测 量的数据，或(c)随角异色材料的模拟数据；据(例如，将非线性色度L、 a、 b数据转换为线性X、 Y、 Z数据)；(C) 利用与线性测光数据相关的入射角和反射性散射角及介质的 折射率来计算对应的效应薄片角度；(D) 通过计算机实施，将线性测光数据和效应薄片角度拟合为方 程，该方程将线性测光数据描述为效应薄片角度的连续函数；F)中生成的BRDF所需的每种入射角和反射 性散射角的每种组合，由入射角、反射性散射角和固体介质 的折射率来计算对应的效应薄片角度；以及得的方程计算BRDF的每个值来生成针对入射角和反射性散射角的每种组合的BRDF。 此外，本专利技术还涉及一种用于生成随角异色材料的BRDF的系统， 其中该系统包括利用计算机可读程序的计算装置，所述程序使操作员执 行上述步骤(A)至(F)。附图简述为了更完整地了解本专利技术，并进一步了解其优点，现在结合以下附 图来参考以下详细描迷附图说明图1示出用于确定BRDF的几何条件。图2示出包含金属薄片颜料的汽车油漆样本在多个入射角下三刺激 值Y随逆定向反射角而变化的曲线图。图3示出一条光线从悬浮在油漆薄膜中的金属薄片上发生镜面反射 的示意图。图4示出如何利用本专利技术所包含的算法来消除图2所示的数据对入 射角的依赖性。图5示出本专利技术实例演示的步骤(B)中使用的三个测量值。图6示出将图5中的数据从逆定向反射角的函数转换为效应薄片角 度的函数的转换过程。图7示出将实例效应薄片角度数据拟合为下列形式的方程图8示出拟合曲线与计算拟合曲线时未使用的其余测量的数据的对比。图9示出通过反算拟合曲线来预测测量的数据的方法。p、 =Axexp\方程(i)图IO示出测量的数据和拟合的数据的对比。图11示出测量的数据和拟合的数据的对比，以及对数据的线性回 归拟合。专利技术详述通过阅读下列专利技术详述，本领域的技术人员将更容易理解本专利技术的 特点和优点。应当理解，为清楚起见在参照不同实施方案的上文和下文 中所描述的本专利技术的某些特点可在单个实施方案中以组合方式给出。反 之，为简化起见在参照单个实施方案中描述的本专利技术的多个特点也可以 分别给本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种计算机实施的方法，所述方法利用有限的测量数据在固体介质中生成包含效应薄片颜料的随角异色材料的双向反射分布函数（ＢＲＤＦ），所述方法包括以任何合适顺序进行的下列步骤： （Ａ）采集（１）作为入射角和反射性散射角的函数的测光数据和（２）所述随角异色材料的固体介质的折射率并将其输入到计算装置中，其中所述测光数据包含所述随角异色材料的光谱数据或色度数据，其中所述数据得自：（ａ）所述随角异色材料的测量值，（ｂ）包含所述随角异色材料的测量值的数据库中的随角异色材料的先前测量的数据，或（ｃ）随角异色材料的模拟数据； （Ｂ）将上述步骤（Ａ）中的任何非线性测光数据转换为线性测光数据； （Ｃ）利用与所述线性测光数据相关的入射角和反射性散射角及所述介质的折射率来计算对应的效应薄片角度； （Ｄ）通过计算机实施，将所述线性测光数据和所述效应薄片角度数据拟合为方程，所述方程将所述线性测光数据描述为效应薄片角度的连续函数； （Ｅ）针对为计算在步骤（Ｆ）中生成的ＢＲＤＦ所需的入射角和反射性散射角的每种组合，由所述入射角、反射性散射角和所述固体介质的折射率来计算所述对应的效应薄片角度；以及 （Ｆ）通过由上述步骤（Ｅ）的对应的效应薄片角度和在上述步骤（Ｄ）中获得的方程计算ＢＲＤＦ的每个值来生成针对入射角和反射性散射角的每种组合的ＢＲＤＦ。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：LE斯蒂恩赫克，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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