[发明专利]使用空间欠采样双向反射分布功能测量表面的外观属性

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2005年4月25日提交的第60/674,602号美国临时申请的优先权。

背景技术

已经开发出了用于测量和描述对象视觉外观的多种方法和装置。这些方法和装置在各种情况下都是很有用的。例如，对象外观的测量可以揭示可能存在于对象上的任何涂料、颜料、专用涂层、表面处理等的属性。此外，例如，对象外观的测量可以用于创建计算机模型、设置产品公差等。使用各种装置来提供对象表面的谱测量是公知的。然而，现有的装置产生细节有限的结果，或者测量所需的成本、尺寸、以及时间过大。

例如，使用用于测量有限数量的观看和照射方向上的反射的离散多角度分光计是公知的。这种装置的一个实例是可从X-RITE得到的MA68。然而，所有的这些装置考虑了有限数量的观看方向(例如，共面方向)，或考虑了从所有观看角度得到(例如，通过对所有方向进行求和或平均)的数据。因此，已知的离散多角度分光计提供不反映表面外观中的方向变化的结果。对于涂覆业，这些结果对于测量包括传统涂料、颜料、以及涂层的一些表面属性很有用的。然而，对于测量从不同角度观看有不同外观的具有专用涂料、颜料、和其他专用涂层的表面(诸如，当今汽车、轮船、货币、消耗(consumer)塑料、化妆品等上的表面)的属性不是很有用。例如，有限采样多角度分光计对于测量诸如(例如)从一个角度呈现一种颜色(例如，白色)而从另一个角度呈现第二种颜色(例如，粉色)的珠光汽车涂料的干涉涂层的属性不是很有用。另外，例如由于涂层配方和/或应用处理因素，它们通常不能提供足够详细的结果以使表面属性依赖于表面的物理属性。

通过测量表面的完全双向反射分布函数(BRDF)的装置(诸如，可变角的分光光度计(goniospectrophotometer)和parousiameter)解决了已知的离散多角度分光计的一些缺点。由这些装置产生的完全BRDF提供了作为照射角、视角、波长、和其它变量的函数的表面散射的丰富属性。然而，用于测量BRDF的这两种已知的装置都有显著的缺陷。

可变角的分光光度计(诸如可从MURAKAMI得到的GCMS-4Gonio-spectro-Photometric-Colorimeter)通过扫描整个半球上的照射角和检测角来测量完全BRDF。尽管它们能够提供好的结果，但是该设备极其大和昂贵。另外，扫描整个半球上的照射角和检测角(通常要花费几个小时，这使得实时应用成为不可能。Parousiameter(诸如Wademan的美国专利第6,557,397号中所描述的一个)通过将一系列照射角和检测角投影到半球形屏幕上并使用照相机对该屏幕成像来测量完全BRDF。然而，这些装置的误差与该半球形屏幕的尺寸直接相关，并且这些装置不能满意地以大于它们的屏幕区域的10％的区域来测量采样。因此，Parousiameter通常大且笨重。而且，屏幕中的缝隙、以及最高分辨率照相机的有限动态范围进一步限制了该装置。此外，由于可变角的分光光度计和parousiameter两者都测量整个半球上的照射角和视角，因此噪声问题会成为重要因素。

发明内容

在一个通常方面，本发明旨在提供一种用于测量表面的空间欠采样双向反射分布函数(BRDF)的设备。该设备可以包括：第一光源，被定向用于从第一照射方向照射表面；以及多个传感器，被放置为接收由该表面反射的光。该多个传感器可以包括第一、第二、和第三传感器，被放置为接收由该表面沿第一、第二、和第三不共面方向反射的光。在不同的实施例中，该设备还可以包括与该多个传感器通信的计算机。该计算机被配置为考虑第一、第二、和第三反射方向来将由该多个传感器感测到的光转换为的该表面的第一外观属性。

在另一个通常方面，本发明旨在提供用于测量表面的空间欠采样双向反射分布函数(BRDF)的方法。该方法包括以下步骤：通过从第一照射方向入射到该表面上的第一光源照射该表面；以及感测由该表面在多个反射方向反射的多个波长的光。该多个反射方向包括第一反射方向、第二反射方向、以及第三反射方向。该方法还包括以下步骤：考虑第一、第二、和第三反射方向来将由所述多个传感器感测到的光转换为该表面的第一外观属性。

本发明的其它不同实施例旨在提供用于测量表面的空间欠采样双向反射分布函数(BRDF)并在实际中应用的系统。在不同的方面，本发明旨在提供用于匹配涂覆两个部件的涂层的外观的方法、修复装置的方法、以及查找未知对象的身份的方法。

附图说明

下面将以实例的方式结合下面的附图描述本发明的实施例，在附图中：