(57)【要約】  繊維状物質の画像をレンダリングするための装置及び方法。該方法は、該装置を介して実際の物質繊維試料から導出されるパラメトリック繊維状物質の光学特性を提供することと、パラメトリック仮想光環境を提供することと、仮想繊維状物質アレイを提供することと、この仮想繊維状物質アレイの画像を、パラメトリック繊維状物質特性とパラメトリック仮想光環境との相互作用に従ってレンダリングすることと、を含む。
2016533506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質の光学特性を決定するための装置であって、
ａ．曲面を含む物質ホルダと、
ｂ．前記物質ホルダを照明するために、前記曲面の面法線と揃えて配置されたコリメート光源と、
ｃ．前記コリメート光源及び前記物質ホルダの前記曲面の前記面法線と揃えられた画像取込み素子と、
を具え、前記コリメート光源の軸と前記画像取込み素子の軸との間の角度オフセットは約５度未満であり、それぞれが前記物質ホルダの前記曲面の前記面法線の平面にあることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記物質ホルダは繊維分離器を更に具えたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記角度オフセットは約３度未満であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記コリメート光源は、前記物質ホルダの前記曲面の前記面法線の約０．２度以内に揃えられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記画像取込み素子は、前記物質ホルダの前記曲面の前記面法線の約０．２度以内に揃えられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記コリメート光源の前記軸及び前記画像取込み素子の前記軸のうちの少なくとも一方は、前記物質ホルダの前記曲面に垂直な軸に対して約２．５度以内に揃えられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
繊維状物質の光学式指紋を定義するための方法であって、
ａ．曲面を含む物質ホルダ上に前記繊維状構造体の試料を配置する工程と、
ｂ．前記物質ホルダを照明するために、前記曲面の面法線と揃えて配置されたコリメート光源を用いて前記配置された試料を照明する工程と、
ｃ．前記コリメート光源及び前記物質ホルダの前記曲面の前記面法線と揃えられた画像取込み素子を使用して、前記配置された繊維状試料の少なくとも１つのデジタル画像を取込む工程であって、前記コリメート光源の軸と前記画像取込み素子の軸との間の角度オフセットは約５度未満であり、それぞれが前記物質ホルダの前記曲面の前記面法線の平面にある、該工程と、
ｄ．前記取込まれた画像を、前記コリメート光源と前記画像取込み素子との間の前記角度オフセットに従って補正する工程と、
ｅ．前記取込まれた画像内の誤りのあるピクセルを、誤りのないピクセルと置換える工程と、
ｆ．パラメーターを、繊維のモデル化画像と繊維の前記取込まれた画像との間の最適化適合に従って定義する工程と、
を具えたことを特徴とする方法。
【請求項８】
繊維状物質の画像をレンダリングするための方法であって、
ａ．実際の物質繊維試料から導出されるパラメトリック繊維状物質の光学特性を提供する工程と、
ｂ．パラメトリック仮想光環境を提供する工程と、
ｃ．仮想繊維状物質アレイを提供する工程と、
ｄ．前記仮想繊維状物質アレイの画像を、前記パラメトリック繊維状物質特性と前記パラメトリック仮想光環境との相互作用に従ってレンダリングする工程と、
を具えたことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維状構造体の画像を作成するための装置及び方法に関する。本発明は特に、実際の繊維状構造体に関する情報を取得するための装置、及びその情報を活用して仮想繊維状構造体の画像を作成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
毛髪等の仮想繊維状構造体の画像を作成することは、当該技術分野において既知である。この分野における努力は一般に、作成された外観と実際の繊維状構造体との間の関連性に関わらず、所望の外観を有する画像の作成に焦点を合わせる。光学的及び／又は色的に正しい繊維状構造体画像の作成のための方法及び装置が必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一実施形態において、物質の光学特性を決定するための装置は、曲面を含む物質ホルダと、物質ホルダを照明するために、曲面の面法線と揃えて配置されたコリメート光源と、コリメート光源及び物質ホルダの曲面の面法線と揃った画像取込み素子と、を含む。コリメート光源の軸と画像取込み素子の軸との間の角度オフセットは約５度未満であり、それぞれが物質ホルダの曲面の面法線の平面にある。
【０００４】
一実施形態において、繊維状物質の光学式指紋を定義するための方法は、曲面を含む物質ホルダ上に繊維状構造体の試料を配置する工程と、物質ホルダを照明するために、曲面の面法線と揃えて配置されたコリメート光源を用いて配置された試料を照明する工程と、コリメート光源及び物質ホルダの曲面の面法線と揃えられた画像取込み素子を使用して、少なくとも１つの配置された繊維状試料のデジタル画像を取込む工程であって、コリメート光源の軸と画像取込み素子の軸との間の角度オフセットは約５度未満であり、それぞれが物質ホルダの曲面の面法線の平面にある、取込む工程と、取込まれた画像を、コリメート光源と画像取込み素子との間の角度オフセットに従って補正する工程と、取込まれた画像内の誤りのあるピクセルを、誤りのないピクセルと置換える工程と、パラメーターを、繊維のモデル化画像と繊維の取込まれた画像との間の最適化適合に従って定義する工程と、を含む。誤りのあるピクセルの置換え又は平滑化工程は、誤りのあるピクセルをもたらす繊維ホルダの表面から突き出た位置ずれ繊維の影響を低減する。
【０００５】
一実施形態において、方法は、装置を介して実際の物質繊維試料から導出されるパラメトリック繊維状物質の光学特性を提供する工程と、パラメトリック仮想光環境を提供する工程と、仮想繊維状物質アレイを提供する工程と、仮想繊維状物質アレイの画像を、パラメトリック繊維状物質特性とパラメトリック仮想光環境との相互作用に従ってレンダリングする工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施形態に従った装置の概略平面図を提供する。
【図２】本発明の一実施形態に従った装置の概略側面図を提供する。
【図３】本発明の一実施形態に従った装置の概略図を提供する。
【図４】本発明の一実施形態に従った装置の概略図を提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書において使用する場合、光学的に正しいという用語は、可視電磁放射線と特定の光学特性の繊維状構造体との相互作用を、正確に表現する画像を示す。
【０００８】
本明細書において使用する場合、色的に正しいという用語は、特定の発光型スペクトルを有する可視電磁放射線源によって照明された特定の光学特性の繊維状構造体を正確に表現する画像を示す。
【０００９】
本明細書において使用する場合、繊維状構造体という用語は、個別の撚糸又は繊維からなる任意の構造体を示す。これらの繊維は、人工繊維であっても天然繊維であってもよい。特に、この用語は、ケラチン質材料の撚糸のアレイを示すために使用されてもよい。ケラチン質繊維は、羊毛、柔毛、絹、毛髪、及びこれらの混合物、好ましくは哺乳類の毛髪、更に好ましくはヒトの毛髪から選択されてもよい。毛髪は、生きている毛髪、すなわち生きている身体上の毛髪又は生きていない毛髪、すなわちかつら、つけ毛、若しくは他の生きていないケラチン質繊維の集まりでもよい。毛髪は、白色人種、アジア人、アフリカ人、アフロカリビアン起源、又はこれらの人種タイプの組み合わせに由来してもよい。毛髪は、非処理の毛髪（すなわち未加工の毛髪）、処理済毛髪、及びこれらの混合物から選択されてもよい。処理済毛髪は、人工的に着色された毛髪、脱色した毛髪、パーマをかけた毛髪、及びこれらの混合物から選択されてもよい。
【００１０】
これらの繊維は、約１０〜約２００マイクロメートル、好ましくは約３０〜約１５０マイクロメートル、更に好ましくは約５０〜約１２０マイクロメートルの平均直径を有してもよい。
【００１１】
図１及び図２に図示される一実施形態において、物質の光学特性を決定するための装置は、曲面１００を有する物質ホルダ、曲面１００の面法線と揃えて配置されたコリメート光源２００を具える。提供される光源は、物質ホルダ１００を照明する。装置は、コリメート光源２００及び物質ホルダ１００の曲面の面法線と揃えられた画像取込み素子３００を更に具え、コリメート光源２００の軸と画像取込み素子３００の軸との間の角度オフセットは約５度未満であり、それぞれが物質ホルダ１００の曲面の面法線の平面にある。一実施形態において、２つの軸の間のオフセットは、約３度未満である。一実施形態において、画像取込み素子又は照明光源のいずれかは、その軸が物質ホルダの曲面に垂直になるように配置され、もう一方の軸が上述の角度オフセットで配置される。あるいは、２つの軸のそれぞれは、物質ホルダの曲面に垂直から最大角度オフセットの約半分で配置されてもよい。例として、２つの軸のそれぞれは、曲面に垂直から約２．５度で配置されてもよい。コリメート光の発散角は、約０．５度未満でもよい。標的物質が載置される領域内の光源の輝度は、この領域の平均輝度の５％を超えて変化すべきではない。
【００１２】
一実施形態において、画像取込み素子及び照明光源は、それぞれ、物質ホルダの曲面の面法線を含む仮想平面の約５度以内、好ましくは約１度以内、更に好ましくは約０．２度以内に揃えられる。
【００１３】
図３は、コリメート光源２００が、その軸が画像取込み素子３００の軸と平行ではあるが、特に揃えらずに配置される、実施形態を例示する。表面鏡４００及び半鍍銀鏡５００は、コリメート光源２００の出力を画像取込み素子の軸と揃えるように、かつ画像取込み表面１００を照明するために、配置される。ビーム分割器が、半鍍銀鏡５００と置換えられてもよい。
【００１４】
図４は、リングライト６００が、リングライト６００の照明の軸が画像取込み素子３００の軸と揃うように配置される、実施形態を例示する。
【００１５】
一実施形態において、キセノン高圧光源が、物質及び物質ホルダを照明するために使用されてもよい。ＬＯＴ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｅｓｉｇｎ  ＧｍｂＨ（Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能な１５０Ｗキセノンアーク灯モデル６２５５  Ｏｒｉｅｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓが、例示的な光源である。光源は、Ｄ55模擬装置でもよい。Ｄ55は、おおよそ西欧／北欧の正午の太陽光に相当し、それ故、昼光発光体とも呼ばれる。
【００１６】
物質ホルダは、円筒形断面又は照明光源及び画像取込み素子に面して配置された少なくとも１つの曲線部分を有する他の断面を有してもよい。
【００１７】
物質ホルダは、材木、金属、ガラス、ポリマー、又は複合材料を含む、任意の好適な物質から製作されてもよい。物質ホルダは、繊維が曲面上で分離及び揃った状態で物質試料が物質ホルダ上で配列されることを可能にするために、クシ又は他の繊維分離要素を具えてもよい。
【００１８】
画像取込み素子は、高ダイナミックレンジデジタルカメラを具えてもよい。例示的な画像取込み素子であるカメラは、Ｆｒａｕｅｎｆｅｌｄ、Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄのｔｈｅ  Ｂａｕｍｅｒ  Ｇｒｏｕｐから入手可能で、赤、緑、及び青チャンネルのそれぞれに１２ビットのダイナミックレンジを有するＴＸＧ５０ｃが、例示的な画像取込み素子である。異なる露出での複数の画像が取込まれ統合される限り、低ダイナミックレンジのデジタルカメラが、画像取込み素子として使用されてもよい。
【００１９】
繊維状構造体の試料は、前述で定義される繊維状構造体を含んでもよい。試料は、約２〜約１００００、好ましくは約１０〜約５０００、更に好ましくは約１００〜約２０００個の繊維状構造体を含んでもよい。
【００２０】
実際には、毛髪等の繊維状物質の試料は、物質ホルダの曲面上に揃ったアレイとして配置される。配列された繊維は、表面上に複数の層又は単一の層として配置されてもよい。揃った配置は、繊維分離要素の活用を通してより容易にされ得る。配置した繊維のアレイは、コリメートされたＤ55照明光源を使用して照明してもよい。ＬＯＴ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｅｓｉｇｎ  ＧｍｂＨ（Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能である、Ｏｒｉｅｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能な６２５５キセノンランプは、例示的な照明光源である。照明された繊維試料の少なくとも１つのデジタル画像が、解析のために取込まれるが、２つ以上の画像が取込まれてもよい。一実施形態において、取込まれたデジタル画像は、高解像度画像である。画像取込み素子、照明光源と物質ホルダとの間の角度関係は、上述の通りでもよい。
【００２１】
取込まれた画像は、画像の縦列に沿ってＲＧＢ信号の強度の値を決定するために、Ｄｒ．Ａｒｎｏ  Ｚｉｎｋｅから入手可能なＧｆａＲからのソフトウェアを使用して解析してもよい。
【００２２】
取込まれた画像は、照明光源と画像取込み素子との間の角度オフセットによって生成される影響を低減させるために、補正されてもよい。一実施形態において、この画像補正は、Ｄｒ．Ａｒｎｏ  Ｚｉｎｋｅ、ＧｆａＲ、ＧｍｂＨ、Ｂｏｎｎ、Ｇｅｒｍａｎｙによって開発されたＧｆａＲソフトウェアを使用して達成することができる。
【００２３】
画像は、画像内のピクセルのそれぞれの列の平均値を計算し、続いて特定のピクセルの値とピクセルの列の平均値との間の差異を低減するために、必要に応じてそれぞれのピクセルの値を変更することにより、平滑化されてもよい。
【００２４】
吸収赤（半径（毛髪繊維）＾−１）、吸収緑（半径（毛髪繊維）＾−１）、吸収青（半径（毛髪繊維）＾−１）、ロングシフトＲ（度）、ロングシフトＴＴ（度）、ロングシフトＴＲＴ（度）、ロング幅Ｒ（度）、ロング幅ＴＴ（度）、ロング幅ＴＲＴ（度）、スケールＲ（単位なし）、散乱比（単位なし）、拡散反射率赤（単位なし）、拡散反射率緑（単位なし）、及び拡散反射率青（単位なし）を含む、光学式指紋パラメーター（ＯＦＰ）が、画像のために定義される。前の文章で使用されるとき、用語「Ｒ」は、「（外面上における）反射」を意味し、「ＴＴ」は、「２ｘ透過（光源への後方反射なし）」を意味し、「ＴＲＴ」は、「透過、反射、透過（内側の後ろ側上における反射）」を意味する。パラメーターの値は、双方向反射率分布関数（ＢＲＤＦ）を見積もるために、及びＧｆａＲソフトウェアを使用して双方向曲線散乱分布関数（ＢＣＳＤＦ）を決定するために、Ｄｒ．Ｚｉｎｋｅによって開発されたアルゴリズムを使用して計算される。
【００２５】
計算は、パラメーターを使用して仮想的にレンダリングされた画像と繊維状物質の初期画像との間の誤差を最小値まで低減させるために、繰り返し実施される。
【００２６】
続いて仮想繊維状物質の画像が、ＯＦＰ値を繊維状構造体の仮想モデル、仮想モデルに対して特定の位置に設置される特定の明度及びスペクトルの仮想照明光源と共に使用し、パラメトリック繊維状物質特性とパラメトリック仮想光環境との相互作用に従って繊維状構造体の外観を計算することにより計算されたＯＦＰを使用して、作成されてもよい。画像の作成は、モンテカルロ経路追跡を介して成し遂げられてもよく、対象からの距離、出力光線の輝度及び角度分布の大きさ及び分布、毛髪モデルの位置及び向きの定義、並びにカメラの定義及び位置及び向きの点から、光源の定義を考慮してもよい。
【００２７】
以下の範囲のＯＦＰ値が、元となる繊維状構造体の実際の画像と比較した際、繊維状構造体の許容できる再現を生じることが見出されている。吸収ｒ  ０，００８０５〜２，９６、吸収ｇ  ０，０１８３６５〜２，９６１３、吸収ｂ  ０，０３１９６４〜２，９８４、ロングシフトＲ（−８，３８３７）〜（−０，９６１５）、ロングシフトＴＴ（−０，３３３１９）〜（３，８０４５）、ロングシフトＴＲＴ（−０，９９９５６）〜１１，４１３６、ロング幅Ｒ  １，４９７６〜１２，４２４１、ロング幅ＴＴ  １，６０７６〜１５，３８３５、ロング幅ＴＲＴ  ４，１４２１〜３５，５１７２、スケールＲ  ０，６０００２〜０，９９９９９、散乱比０，００２２５〜０，２８３９１、拡散反射率ｒ  ０，２０９３５〜１，１２４、拡散反射率ｇ  ０，０８３７１４〜１，０３９１、及び拡散反射率ｂ  ０，０１３６９２〜１，０３８１。
【００２８】
本明細書に開示される寸法及び値は、列挙された正確な数値に厳密に限定されるものとして理解されるべきでない。むしろ、別途指定されない限り、かかる寸法の各々は、列挙された値及びその値の周辺の機能的に等価な範囲の両方を意味することが意図される。例えば、「４０ｍｍ」と開示された寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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