用于调准颜色测量仪器的测量值的方法和设备

摘要

一种用于把由多台颜色测量仪器取得的测量值与由工业标准颜色测量仪器取得的测量值调准的方法的一个实施例包括：从所述多台仪器接收第一频谱数据集合；从所述工业标准仪器接收第二频谱数据集合；生成针对所述多台仪器的初始简档（通过针对每一台给定仪器产生第一校正，其把由所述给定仪器取得的频谱数据与第二频谱数据集合调准）；利用初始简档对第一频谱数据集合进行数学校正，从而产生第三频谱数据集合；以及生成针对所述多台仪器的新简档（通过计算第三频谱数据集合的均值，并且针对每一台给定仪器产生第二校正，其把由所述给定仪器取得的频谱数据与所述均值调准。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年7月11日提交的美国临时专利申请序列号61/670,353的权益，其通过引用被全文合并在此。

技术领域

本发明总体上涉及对于颜色的测量，并且更具体来说涉及对于多个颜色测量器件的协调。

背景技术

可以对颜色测量仪器（例如，分光光度计）进行参数化表征和校正，以便像参考或主导仪器那样进行测量。所述表征和校正是基于仪器简档。第一台仪器相对于第二台仪器的“简档”在这里被定义成一个参数值集合，其通过数学方式把由第一台仪器测量的样品集合的反射率数值的第一集合映射到对于由第二台仪器测量的相同样品的反射率数值的第二集合的最佳近似。“简档形成（profiling）”动作在这里被定义成生成这些参数值，并且“基于简档的校正”在这里被定义成实施由这些参数值定义的映射的动作，以便校正由已形成简档的仪器进行的后续反射率测量。这种基于简档的校正补偿仪器之间的小的系统性差异。基于简档的校正通常根据例如下面的模型等式开始：

R_ci=A+BR_mi+CR'_mi+DR''_mi.+ER_mi(100-R_mi)  （等式1）

其中，R_mi是第i项测量的反射率，R_ci是第i项经过校正的反射率，所有变量A、B、C、D和E隐含地取决于波长，并且'和''分别指代R_mi关于波长的一阶和二阶导数。等式1中的校正由以下参数表示：偏移量（A），增益改变（B），波长尺度改变（C），带宽改变（D），以及一些非线性（E）。在基于简档的校正中两次使用等式1（或者类似的等式，其可能具有不同数目的参数）。等式1的第一次使用在参数A-E（在每一个波长）处于求解状态（solve state）的情况下测量已知的样品，比如英国陶瓷研究协会（BCRA）贴片。在等式1的该第一次使用中，通常使用优化软件来找到使得所计算的量R_ci最接近第二台仪器的量R_mi的参数值A-E。现在已知的量A-E（并且可能还有其他参数）构成第一台仪器相对于第二台仪器的简档。在等式1的第二次使用期间，第一台仪器测量测试样品的反射率，采用测试样品的所测量的反射率作为量R_mi，将现在已知的参数A-E代入到等式1中，并且使用等式1来计算经过校正的测量值R_ci。等式1的第二次使用的继续操作构成对于反射率测量值的基于简档的校正。

对于一个分光光度计队列的基于简档的校正取决于主导仪器（其用来充当前面所描述的第二台仪器）以及至少一个值得信任的颜色标准集合（即例如BCRA贴片之类的反射样品）的可用性。当主导仪器在设计上非常接近于所述队列中的正被校正到该主导仪器的仪器时，这样的校正的效果也最佳。在某些情况下，受信任的主导仪器的设计可能略微不同于所述队列中的仪器；但是如果没有更好的标准存在，则所述主导仪器必须仍然被用作初始锚点（anchor）。在这种情况下，通过从所述仪器队列计算平均反射率数据并且将所述仪器队列校正到该平均值，人们可以改进仪器间一致性。但是这样引入了另一个问题：对于平均反射率数据的使用要求对于所有简档形成测量值使用相同的反射颜色标准。这种做法是不切实际的，特别当所述队列中的仪器在地理上不处于同一处时尤其是如此。人们在手边必须具有被用于所有校正的真实主导仪器或者真实标准颜色贴片集合。

发明内容

在一个实施例中，本发明包括一种用于将颜色测量仪器队列的测量值与处于所述队列之外的主导（或“工业标准”）颜色测量仪器调准的软件程序。所述软件程序包括四个主要的子处理：（1）用于利用初始颜色贴片集合生成针对所述队列中的颜色测量仪器的初始简档的处理；（2）用于基于所述初始颜色贴片集合生成针对所述队列中的颜色测量仪器的新简档的处理；（3）用于生成针对与所述队列中的颜色测量仪器“类似”的新器件的简档的处理；以及（4）用于基于新的颜色贴片集合生成针对所述颜色测量仪器队列的新简档的处理。

一种用于把由多台颜色测量仪器取得的测量值与由工业标准颜色测量仪器取得的测量值调准的方法的一个实施例包括：从所述多台仪器接收第一频谱数据集合；从所述工业标准仪器接收第二频谱数据集合；生成针对所述多台仪器的初始简档（这通过对于每一台给定仪器产生第一项校正来实现，第一校正把由所述给定仪器取得的频谱数据与第二频谱数据集合调准）；利用初始简档对第一频谱数据集合进行数学校正，从而产生第三频谱数据集合；以及生成针对所述多台仪器的新简档（这通过计算第三频谱数据集合的均值，并且对于每一台给定的仪器产生第二校正来实现，第二校正把由所述给定仪器取得的频谱数据与所述均值调准）。

附图说明

通过结合附图考虑后面的详细描述可以容易地理解本发明的教导，其中：

图1是图示了根据本发明的用于生成针对颜色测量仪器队列中的颜色测量仪器的初始简档的方法的一个实施例的流程图；

图2是进一步图示了根据图1中所示的方法的颜色测量性能方面的改进的图；

图3是图示了根据本发明的用于基于初始颜色标准集合生成针对所述队列中的颜色测量仪器的新简档的方法的一个实施例的流程图；

图4是进一步图示了通过应用图3中所示的方法以把仪器队列校正到预定的虚拟中心所实现的颜色测量性能的改进的图；

图5是图示了用于生成针对新的颜色测量仪器的简档的方法的一个实施例的流程图；

图6是图示了根据本发明的用于基于新的颜色标准集合生成针对所述颜色测量仪器队列的新简档的方法600的一个实施例的流程图；以及

图7是利用通用计算器件实施的简档形成方法的高层级方框图。

具体实施方式

在一个实施例中，本发明包括一种用于将颜色测量仪器队列的测量值调准到处于所述队列之外的主导（或“工业标准”）颜色测量仪器的方法和设备。所述方法包括四个主要的子处理：（1）用于利用初始颜色贴片集合生成针对所述队列中的颜色测量仪器的初始简档的处理；（2）用于基于所述初始颜色贴片集合生成针对所述队列中的颜色测量仪器的新简档的处理；（3）用于生成针对与所述队列中的颜色测量仪器类似（也就是说具有与之相同的样品照明模式和样品观看几何结构）的新器件的简档的处理；以及（4）用于基于新的颜色贴片集合生成针对新的一组类似颜色测量仪器的新简档的处理。

在一个实施例中，子处理（2）-（4）被视为是可选的，并且一旦子处理（1）被实施，就可以按照任意组合和/或顺序来实施子处理（2）-（4）。但是如果颜色测量仪器能够准确地测量颜色，则给定的颜色测量仪器必须经历子处理（2）（如果所述颜色测量仪器是所述队列的成员的话）或者子处理（3）（如果所述颜色测量仪器不是所述队列的成员的话）。此外，如果初始颜色贴片集合不可用，则新的颜色测量器件（其不是所述队列的成员）必须经历子处理（4），以便能够准确地测量颜色。

在实践中，与某种常用的工业标准仪器相比，由特定制造商开发的特定类型的颜色测量仪器可能具有系统性差异。此外，在类似颜色测量仪器的队列中的各台仪器之间可能存在系统性差异，并且因此队列当中的仪器间一致性可能是差的。

举例来说，表1示出了在使用不同的仪器来测量相同的颜色标准集合（在本情况中是反射贴片C1,…,C12）时的国际照明委员会（CIE）1976（L*，a*，b*）颜色空间（CIELAB）颜色差异ΔE（在光源D65下）。对于每一种颜色标准，计算来自一台仪器的所测量颜色与来自所有仪器的相同的所测量颜色（反射率数据）的平均值之间的颜色差异。如所示的，ΔE的范围是从0.01到0.75。

表1：原始仪器与平均值之间的颜色差异

。

为了减小颜色测量仪器队列与被广泛接受的工业标准之间的系统性差异，并且为了改进所述颜色测量仪器队列当中的仪器间一致性性能，可以使用工业标准仪器来测量相同的颜色标准集合，基于给定仪器与工业标准之间的差异生成针对所述队列中给定仪器的简档，并且将所述简档应用于所述给定仪器。在通过这种方式对于队列中的每一台仪器形成简档之后，通过使用对应的简档对由每一台仪器进行的后续测量值进行校正（或相关）。与未经校正的仪器（即在应用对应的简档之前的仪器）相比，经过校正的仪器的性能更加像工业标准，并且队列中的各台仪器之间的仪器间一致性将会紧密得多。

图1是图示了根据本发明的用于生成针对颜色测量仪器队列中的颜色测量仪器的初始简档的方法100的一个实施例的流程图。因此，方法100对应于前面所讨论的子处理（1）。方法100例如可以由与所述颜色测量仪器队列通信的集中式处理器实施。

方法100开始于步骤102。在步骤104中，获得初始颜色标准（例如颜色贴片）集合。在步骤106中，接收来自颜色测量仪器队列中的每一台仪器的测量值。在步骤106中接收到的测量值包括从所述初始颜色标准集合测量的第一频谱数据集合。

在步骤108中，接收来自不是颜色测量仪器队列的成员的工业标准颜色测量仪器的测量值。在步骤108中接收到的测量值包括从所述初始颜色标准集合测量的第二频谱数据集合。

在步骤110中，针对颜色测量仪器队列中的每一台颜色测量仪器生成初始简档。给定颜色测量仪器的初始简档基于接收自所述给定颜色测量仪器的第一频谱数据集合的部分与第二频谱数据集合的比较（例如通过诸如等式1之类的等式）。

在步骤112中，通过将初始简档应用于队列中的对应颜色测量仪器，生成第三频谱数据集合。根据步骤112对初始简档的应用涉及使用针对给定颜色测量仪器的初始简档通过数学方式校正由所述给定颜色测量仪器测量的第一频谱数据集合的所述部分。当按照这种方式对于队列中的每一台对应的颜色测量仪器应用初始简档时（也就是使得相应地通过数学方式校正第一频谱数据集合的所有部分），产生第三频谱数据集合。方法100随后结束于步骤114。

因此，方法100产生“经过校正的”颜色测量仪器队列。换句话说，所述初始简档对于队列中的颜色测量仪器的测量值进行校正，从而使他们更加接近工业标准颜色测量仪器所将获得的测量值。表2示出了在使用经过校正的队列中的不同仪器来测量相同的颜色标准集合时的CIELAB颜色差异。如所示的，ΔE的范围是从0.01到0.2，其与表1中的针对“未经校正的”队列的范围相比要紧密得多。

表2：工业标准经过校正仪器与虚拟中心之间的颜色差异

。

图2是进一步图示根据图1中所示的方法100的颜色测量性能方面的改进的图。为了易于图示，将多维颜色空间（三个颜色维度x十二个颜色贴片）被表示成平面。

如在图2中可以看到，在被校正到工业标准之后，不仅经过校正的队列中的各台单独的颜色测量仪器与工业标准颜色测量仪器表现出更小的差异，而且队列中的颜色测量仪器在他们自身之间也表现出更小的差异（也就是说队列中的仪器间一致性得到改进）。在被校正到工业标准颜色测量仪器之后，所述颜色测量仪器队列作为整体转变成更加接近工业标准颜色测量仪器，并且该聚集比未经校正的原始队列的聚集紧密得多。

一旦在经过校正的队列中获得足够大的群体，所述队列的中心将是稳定的。作为原始队列的部分或者并非原始队列的部分但是类似于原始队列中的颜色测量仪器的任何颜色测量仪器（比如来自原始队列的生产线的任何颜色测量仪器）随后可以被校正到所述经过校正的队列的虚拟中心。

图3是图示了根据本发明的用于基于初始颜色标准集合生成针对所述队列中的颜色测量仪器的新简档的方法300的一个实施例的流程图。因此，方法300对应于前面讨论的子处理（2）。与方法100一样，方法300例如可以由与颜色测量仪器队列通信的集中式处理器实施。

方法300开始于步骤302。在步骤304中，计算第三频谱数据集合（也就是由利用初始简档进行数学校正的颜色测量仪器队列取得的测量值）的均值。如这里所使用的，术语“均值”指的是由颜色测量仪器队列取得的测量值集合的均值，而不是由单一颜色测量仪器取得的测量值集合的均值。第三频谱数据集合的均值表示针对颜色测量仪器队列的“虚拟中心”。

在步骤306中，针对队列中的每一台颜色测量仪器生成新简档。给定的颜色测量仪器的新简档基于接收自所述给定颜色测量仪器的第一频谱数据集合的部分（即在应用初始简档之前由所述给定颜色测量仪器测量的频谱数据）与虚拟中心的比较（例如通过诸如等式1之类的等式）。

在步骤308中，将所述新简档应用于队列中的对应颜色测量仪器。根据步骤308对新简档的应用涉及使用针对给定颜色测量仪器的新简档通过数学方式校正由所述给定颜色测量仪器取得的后续频谱数据测量值。方法300随后结束于步骤310。

因此，方法300利用初始颜色贴片集合细化针对颜色测量仪器队列生成的初始简档。在应用新简档之后，颜色测量仪器队列的仪器间一致性得到进一步改进，而无需使用工业标准颜色测量仪器。

为了进行说明，表3示出了在不使用工业标准颜色测量仪器的情况下，当原始颜色测量仪器队列被直接校正到虚拟中心时的CIELAB颜色差异。所述颜色差异是在经过校正的颜色测量仪器与虚拟中心之间测量的。如所示的，大多数ΔE低于0.1，其中仅有少数例外情况达到0.19。

表3：虚拟中心与被直接校正到虚拟中心的仪器之间的颜色差异

。

图4是进一步图示通过应用图3中所示的方法300以把仪器队列校正到预定的虚拟中心所获得的颜色测量性能的改进的图。为了易于图示，将多维颜色空间（三个颜色维度x十二个颜色贴片）被表示成一个平面。

如在图4中可以看到，在被直接校正到虚拟中心之后，不仅经过校正的队列中的各台单独的颜色测量仪器与工业标准颜色测量仪器表现出更小的差异，而且队列中的颜色测量仪器在他们自身之间也表现出更小的差异（也就是说队列中的仪器间一致性得到改进）。在被校正到虚拟中心之后，所述颜色测量仪器队列作为整体转变成更加接近工业标准颜色测量仪器，并且聚集比未经校正的原始队列的聚集紧密得多。此外，所述聚集甚至比已经利用初始简档校正过的队列的聚集（如图2中所示）更加紧密。

图5是图示了用于生成针对新的颜色测量仪器的简档的方法500的一个实施例的流程图。所述新的颜色测量仪器是并非原始队列的部分但是类似于原始队列中的颜色测量仪器的颜色测量仪器（比如来自原始队列的生产线的任何颜色测量仪器）。因此，方法500对应于前面所讨论的子处理（3）。方法500例如可以由与所述颜色测量仪器队列通信的集中式处理器实施。

方法500开始于步骤502。在步骤504中，接收来自新的颜色测量仪器的测量值。在步骤504中接收到的测量值包括从所述初始颜色标准集合测量的第四频谱数据集合。

在步骤506中，生成针对所述新的颜色测量仪器的简档。新的颜色测量仪器的简档基于第四频谱数据集合与颜色测量仪器队列的虚拟中心的比较。

在步骤508中，将所述简档应用于所述新的颜色测量仪器。根据步骤508对所述简档的应用涉及使用所述简档通过数学方式校正由所述新的颜色测量仪器取得的后续频谱数据测量值。方法500随后结束于步骤510。

因此，方法500利用所述虚拟中心和初始颜色标准集合为类似于颜色测量仪器队列中的仪器的新的颜色测量仪器创建简档。

在某一点处，可能必须利用新的颜色标准集合（这例如是由于初始颜色标准集合不可用而导致的）。在这种情况下，先前计算的队列的虚拟中心不再有用，这是因为其与初始颜色标准集合相关联。因此，对于简档形成当前需要的类似仪器（不管类似仪器是否来自原始队列），将必须利用新的颜色标准集合生成新的简档。

图6是图示了根据本发明的基于新的颜色标准集合生成针对所述颜色测量仪器队列的新简档的方法600的一个实施例的流程图。因此，方法600与前面所讨论的子处理（4）相关。方法600例如可以由与所述颜色测量仪器队列通信的集中式处理器实施。

方法600开始于步骤602。在步骤604中，获得新的颜色标准（例如颜色贴片）集合。

在步骤606中，从所述颜色测量仪器队列中或者从光学上类似的仪器的更大集合中选择次要的“主导”颜色测量仪器。在一个实施例中，所述次要主导颜色测量仪器是如下这个集合中的颜色测量仪器：针对初始颜色标准集合的其测量值接近于虚拟中心。

在步骤608中，接收来自所述颜色测量仪器队列中的每一台仪器的测量值。在步骤608中接收到的测量值包括从所述新的颜色标准集合测量的第一频谱数据集合。

在步骤610中，接收来自次要主导颜色测量仪器的测量值。在步骤610中接收到的测量值包括从所述新的颜色标准集合测量的第二频谱数据集合。

在步骤612中，相对于所述新的颜色标准集合，为所述颜色测量仪器队列中的每一台颜色测量仪器生成新的简档。给定的颜色测量仪器的新简档基于接收自所述给定颜色测量仪器的第一频谱数据集合的部分与第二频谱数据集合的比较（例如通过诸如等式1之类的等式）。

在步骤614中，将所述新简档应用于所述队列中的对应颜色测量仪器。根据步骤614对新简档的应用涉及使用针对给定的颜色测量仪器的所述新简档通过数学方式校正由所述给定颜色测量仪器测量的第一频谱数据集合的部分。方法100随后结束于步骤616。

因此，方法600类似于方法100，其不同之处在于，方法600使用新的颜色标准集合替代初始颜色标准集合，并且使用次要主导颜色测量仪器以替代工业标准颜色测量仪器。在方法600的情况下，所述队列是与根据方法100部署的颜色测量仪器队列类似的（但是不一定相同）颜色测量仪器集合。随后基于新的颜色标准集合为颜色测量仪器队列生成新的简档集合。方法600结束于步骤610。

因此，连同新的颜色标准一起使用次要主导仪器，以便根据前面结合图1描述的处理为新定义的颜色测量仪器队列生成新的简档。

图7是利用通用计算器件700实施的简档形成方法的高层级方框图。在一个实施例中，通用计算器件700包括处理器702、存储器704、简档形成模块705以及各种输入/输出（I/O）器件706，比如显示器、键盘、鼠标、触笔、无线网络接入卡、以太网接口等等。在一个实施例中，至少一个I/O器件是存储器件（例如盘驱动器、光盘驱动器、软盘驱动器）。应当理解的是，简档形成模块705可以被实施成通过通信信道耦合到处理器的物理器件或子系统。

替代地，简档形成模块705可以由一个或多个软件应用（或者甚至软件与硬件的组合，这例如利用专用集成电路（ASIC）实现）表示，其中软件从存储介质（例如I/O器件706）加载，并且由处理器702在通用计算器件700的存储器704中操作。因此，在一个实施例中，在这里参照前面的附图所描述的用于把颜色测量仪器队列的测量值调准到所述队列之外的主导（或“工业标准”）颜色测量仪器的简档形成模块705可以被存储在有形或物理计算机可读存储介质（例如RAM、磁性或光学驱动器或磁盘等等）上。

应当提到的是，虽然没有明确规定，但是这里所描述的方法的一个或多个步骤可以包括特定应用所需要的存储、显示和/或输出步骤。换句话说，在所述方法中讨论的任何数据、记录、字段和/或中间结果可以按照特定应用所需要的那样被存储、显示和/或输出到另一个器件。此外，附图中的叙述确定操作或涉及判定的步骤或方框不一定需要实践所述确定操作的全部两个分支。换句话说，确定操作的一个分支可以被视为可选步骤。

虽然前述内容是针对本发明的一些实施例，但是在不背离其基本范围的情况下可以设想到本发明的其他和进一步实施例。这里所给出的各个实施例或者其部分可以被组合以创建另外的实施例。此外，例如顶部、侧面、底部、前面、后面等术语是相对或方位术语，并且是关于附图中图示的示例性实施例而使用的，并且因此这些术语可以是可互换的。