СПОСОБ АНАЛИЗА ВОЛОС
METHOD OF HAIR ANALYSIS

Область техники и предпосылки изобретения
Настоящее изобретение относится к анализу волос и, в частности, но не исключительно, к способу и устройству для анализа смеси волос и прогнозирования окончательного цвета при окрашивании волос.
Красители и осветлители для волос используются для того, чтобы седые волосы были менее заметны, или для окрашивания волос в нужный цвет. Красители для волос включают в себя временные красители (красящий шампунь, кондиционер цвета, кондиционер цветовой обработки и т.д.), которые легко применять, причем цвет сохраняется в течение короткого времени, полупостоянные красители (маникюр для волос, маникюр для волос чистого типа и т.д.), которые обеспечивают окрашивающее действие, которое можно непрерывно поддерживать благодаря проникновению кислотного красителя внутрь волос, и постоянные красители, которые обеспечивают, по существу, постоянное окрашивающее действие благодаря окислительной полимеризации красителя внутри волос. Конкретный тип красителя для волос выбирается в зависимости от предусмотренного использования.
Каждый из этих типов красителей изготавливается с многочисленными номерами цветов. Обычно каждый цвет красителя указан на коробке, содержащей краситель, или посредством пряди образца окрашенных волос.
Однако, даже когда используется краситель одного и того же цвета, цвет волос после окрашивания значительно различается в зависимости от цветовой смеси волос до окрашивания.
В случае, когда волосы до окрашивания имеют неоднородную смесь седых волос и окрашенных волос, современные способы не позволяют точно предсказать результат цвета волос после окрашивания. Окрашенные волосы могут быть естественно пигментированными волосами или волосами, окрашенными в искусственные цвета.
Поэтому трудно прогнозировать цвет, который получится в результате окрашивания волос одного человека, только на основании текста на коробке или прядей образца, и возникает проблема, состоящая в том, что фактический цвет волос после окрашивания отличается от ожидаемого цвета.
Существуют способы прогнозирования окончательного цвета волос для минимизации ошибки и увеличения удовлетворения потребителя при использовании продуктов для окрашивания волос.
Некоторые способы предусматривают использование таблицы цветов или индексированную таблицу, которая прогнозирует окончательный цвет волос после выбора начального цвета из таблицы и используемого цвета. Например, в патентной заявке США № 4434467, под названием "Hair coloring calculator" от Скотта (Scott), поданной 30 марта 1981 г., описано устройство для определения продуктов для окрашивания волос, подлежащих использованию для изменения текущего цвета волос пользователя на новый цвет волос. Устройство включает в себя клавиатуру для ввода обозначения, которое указывает текущий цвет волос пользователя и нужный цвет волос. Пользователь также вводит данные для указания конкретной серии продуктов для окрашивания волос, которую пользователь хочет использовать. Затем устройство реагирует на такие данные, отображая обозначения продуктов для окрашивания волос из выбранной серии, которые предположительно изменяют текущий цвет волос пользователя на новый цвет волос.
Однако способ Скотта и аналогичные способы ограничены лимитированным количеством вариантов начального цвета волос, и потому не позволяют прогнозировать точный окончательный цвет для всех вариантов начальных волос. Кроме того, недостаток своего рода прямого измерения начальных волос потребителя оставляет оценку начального цвета человеческому глазу и не позволяет этим способам точно прогнозировать результирующий цвет.
В патентной заявке США № 10/473,627, под названием "Hair color measurement and treatment" от Гроссингера (Grossinger) и др., поданной 1 октября 2003 г., предложен способ прогнозирования спектра волос после процесса окрашивания на основании начального спектра волос. Исходное предположение состоит в том, что начальный цвет волос однороден.
Проблема состоит в том, что одновременно измеряется отражающая способность обычных естественных волос и седых волос. Таким образом, спектр отражения, полученный из измерительного устройства, представляет собой комбинацию обычных и седых волос. Комбинированный спектр, таким образом, является всего лишь комбинацией двух типов волос в измеряемых волосах и поэтому может приводить к неточному прогнозированию окончательного цвета.
Другие известные способы предусматривают измерение начального цвета волос с использованием колориметра того или иного вида (значения цвета RGB или L, a, b, которые являются стандартными способами задания цвета). Эти другие способы также можно использовать для предсказания цвета волос с использованием математических уравнений, составленных на основании баз данных окрашенных волос (патент США № 6,707,929), или таблицы цветов, построенной на базе данных того же рода (патенты США №№ 6,067,504, 6,157,445, 6,308,088, 6,314,372 и 6,330,341 от МакФарлейна (MacFarlane) и др.).
Однако вышеупомянутые способы ограничиваются цветовыми координатами, которые не полностью представляют спектр, и, таким образом, они утрачивают точность и способность указывать химический состав волос. Например, в патентной заявке США № 2005/0036677, под названием "Advanced cosmetic color analysis system and methods therefore" от Ladjevardi, поданной 17 февраля 2005 г., описан способ анализа разных цветов при измерении области волос.
Измерение, описанное Ladjevardi, производится с использованием цифровой камеры, которая выдает результаты в виде матрицы значений RGB. Анализ осуществляется методом итераций по матрице RGB и сортировки ее значений на некоторые заранее определенные группы.
Способ Ladjevardi позволяет получать концентрацию каждой цветовой группы в измеряемой области. Каждая заранее определенная группа характеризуются соответствующим значением RGB. Предположительно, поскольку можно заранее назначать одну группу для представления белого цвета волос, этот способ можно использовать для анализа концентрации седых волос в данном образце волос.
Однако, поскольку способ Ladjevardi использует в качестве ввода значения RGB, он ограничен разрешением RGB. В результате ограниченного разрешения каждый пиксель в изображении, генерируемом камерой, обеспечивающий значения RGB, фактически состоит из смеси цветов. Лежащие в основе спектры смешанного чистого цвета волос вообще не рассматриваются.
Разрешение RGB не позволяет точно прогнозировать окончательный цвет волос, поскольку разные спектры, обусловленные разными концентрациями пигмента, могут обеспечивать одинаковые значения RGB или L, a, b, но будут по-разному реагировать при обработке обесцвечивающими или окрашивающими агентами.
Кроме того, известно, что два разных образца волос с разными спектрами и структурами пигмента могут иметь одинаковые цветовые координаты L, a, b, но по-разному реагировать на обесцвечивающую и цветовую обработку.
Например, два образца волос, которые выглядят, по существу, одинаково для человеческого глаза, могут иметь одинаковые значения цветовых координат L, a, b, даже если они имеют разные спектры отражения и потому разные концентрации компонентов (эумеланиновых пигментов, феомеланиновых пигментов, искусственных красителей и т.д.).
Например, один образец волос естественного светлого цвета, который окрашен красителем A, может иметь такие же цветовые координаты, как другой образец волос, например волосы коричневого цвета, окрашенные красителем B.
Кроме того, большое количество образцов волос, каждый из которых имеет отдельный спектр отражения, может генерировать одинаковые значения цветовых координат L, a, b или очень сходные значения цветовых координат L, a, b. Другими словами, образцы волос, имеющие разные комбинации концентраций эумеланина, феомеланин и кератина, которые приводят к разным кривым спектров, могут создавать сходные значения цветовых координат.
Однако одна и та же обработка волос, применяемая к этим образцам волос, генерирует разные окончательные цвета волос вследствие различия в начальных концентрациях каждого из вышеупомянутых материалов в каждом из образцов волос.
Как описано выше, используемые в настоящее время способы, рассмотренные выше, не позволяют прогнозировать окончательный цвет волос, которые содержат два или более типов волос разных цветов. Способ Ladjevardi частично решает эту проблему, но позволяет генерировать только значения RGB для каждого типа волос, поэтому его нельзя использовать в качестве усовершенствованного способа прогнозирования цвета, который использует в качестве входных данных полную спектральную информацию.
Таким образом, совершенно ясно, что необходимо и чрезвычайно выгодно иметь устройство и способ, свободные от вышеперечисленных ограничений.
Сущность изобретения
Согласно одному аспекту настоящего изобретения предусмотрено устройство для анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета. Оно содержит: селектор первого цвета, способный выбирать первый спектр, представляющий первый цвет в смеси волос, из первой группы из, по меньшей мере, одного спектра, и итерационный объединитель спектров, связанный с селектором первого цвета и способный итерационно комбинировать его со вторым спектром, представляющим второй цвет в смеси волос, из второй группы спектров по первому спектру, для нахождения оптимальной комбинации первого и второго спектра, которое является наилучшим согласованием с общим спектром.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предусмотрено устройство для анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, содержащее: итерационный объединитель спектров, способный итерационно комбинировать первый спектр, представляющий первый цвет в смеси волос из первой группы спектров, и второй спектр, представляющий второй цвет в смеси волос из второй группы спектров, в оптимизированный спектр, включающий в себя соответствующую концентрацию каждого из первого спектра и второго спектра, причем итерационный объединитель спектров дополнительно способен вычислять концентрации для оптимизации согласованности оптимизированного спектра с общим спектром; и оптимизатор согласованности, связанный с селектором спектра и калькулятором спектра, способный находить среди оптимизированных спектров оптимизированный спектр, наилучшим образом согласующийся с общим спектром.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предусмотрено устройство для анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, содержащее: селектор спектра, способный выбирать спектр окрашенных волос, благодаря чему спектр наилучшим образом согласуется с общим спектром из совокупности спектров окрашенных волос; и компаратор кривизны, связанный с селектором спектра и способный сравнивать кривизну выбранного спектра с кривизной общего спектра и определять концентрацию седых волос в смеси волос согласно сравнению кривизны.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предусмотрен способ анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно которому: итерационно осуществляют этапы, на которых a) выбирают первый спектр, представляющий первый цвет в смеси волос из первой группы спектров; b) выбирают второй спектр, представляющий второй цвет в смеси волос из второй группы спектров; c) вычисляют оптимизированный спектр на основании первого спектра, второго спектра и соответствующей концентрации каждого из первого спектра и второго спектра, причем концентрации вычисляются для оптимизации согласованности оптимизированного спектра с общим спектром; пока не будет найден оптимизированный спектр, наилучшим образом согласующийся с общим спектром.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предусмотрен способ анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, содержащий этапы, на которых: выбирают спектр, представляющий окрашенные волосы, благодаря чему спектр наилучшим образом согласуется с общим спектром из совокупности спектров окрашенных волос; сравнивают кривизну общего спектра с кривизной выбранного спектра; находят концентрацию белого цвета волос в смеси волос согласно сравнению кривизны.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения предусмотрен способ окрашивания волос, имеющих смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно которому: итерационно осуществляют этапы, на которых a) выбирают первый спектр, представляющий первый цвет в смеси волос из первой группы спектров; b) выбирают второй спектр, представляющий второй цвет в смеси волос из второй группы спектров; c) вычисляют оптимизированный спектр на основании первого спектра, второго спектра и соответствующей концентрации каждого из первого спектра и второго спектра, причем концентрации вычисляются для оптимизации согласованности оптимизированного спектра с общим спектром; пока не будет найден оптимизированный спектр, наилучшим образом согласующийся с общим спектром, и предписывают обработку окрашивания волос согласно найденному оптимизированному спектру.
Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения предусмотрен способ выбора ингредиентов красителя для окрашивания волос, имеющих смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно которому: итерационно осуществляют этапы, на которых a) выбирают первый спектр, представляющий первый цвет в смеси волос из первой группы спектров; b) выбирают второй спектр, представляющий второй цвет в смеси волос из второй группы спектров; c) вычисляют оптимизированный спектр на основании первого спектра, второго спектра и соответствующей концентрации каждого из первого спектра и второго спектра, причем концентрации вычисляются для оптимизации согласованности оптимизированного спектра с общим спектром, пока не будет найден оптимизированный спектр, наилучшим образом согласующийся с общим спектром, и предписывают ингредиенты для обработки окрашивания волос согласно найденному оптимизированному спектру.
Если не указано обратное, все используемые здесь технические и научные термины имеют тот же смысл, который понятен специалисту в данной области техники, к которой относится это изобретение. Упомянутые здесь материалы, способы и примеры носят исключительно иллюстративный характер и не предполагают какого-либо ограничения.
Реализация способа и системы, отвечающих настоящему изобретению, предусматривает осуществление или выполнение определенных задач или этапов вручную, автоматически или в комбинированном режиме. Кроме того, согласно фактическим инструментарию и оборудованию согласно предпочтительным вариантам осуществления способа и системы, отвечающих настоящему изобретению, некоторые выбранные этапы можно реализовать аппаратными или программными средствами на любой операционной системе, или программно-аппаратными средствами, или в виде любой их комбинации. Например, в рамках аппаратной реализации выбранные этапы изобретения можно реализовать в виде микросхемы или электронной схемы. В рамках программной реализации выбранные этапы изобретения можно реализовать в виде совокупности программных инструкций, выполняемых компьютером с использованием любой подходящей операционной системы. В любом случае выбранные этапы способа и системы, отвечающие изобретению, можно описывать как осуществляемые процессором данных в качестве вычислительной платформы для выполнения совокупности инструкций.
Краткое описание чертежей
Изобретение описано здесь, исключительно в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи. Обращаясь к конкретным чертежам, следует подчеркнуть, что показанные детали приведены исключительно в качестве примера и в целях иллюстративного рассмотрения предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения и представлены для обеспечения описания принципов и концептуальных аспектов изобретения, которые считаются наиболее полезными и понятными. В этой связи отсутствует попытка показать структурные детали изобретения более подробно, чем это необходимо для принципиального понимания изобретения, причем описание, снабженное чертежами, позволяет понять специалистам в данной области техники, как можно реализовать на практике некоторые формы изобретения.
В чертежах:
фиг. 1 - упрощенная блок-схема первого устройства для анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 - упрощенная блок-схема второго устройства для анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 3 - упрощенная блок-схема третьего устройства для анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4 - упрощенная логическая блок-схема первого способа анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5 - логическая блок-схема второго способа анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 6 - упрощенная логическая блок-схема третьего способа анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 7 - логическая блок-схема четвертого способа анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 8 - упрощенная логическая блок-схема пятого способа анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 9 - подробная логическая блок-схема шестого способа для анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 10 - график спектров иллюстративных образцов волос;
фиг. 11 - график спектра смеси образцов волос в сравнении с хорошо согласованным спектром естественных волос;
фиг. 12 - график результирующей корреляции между извлеченными концентрациями и реальными концентрациями цвета волос в разных смесях;
фиг. 13 - график, позволяющий сравнить извлеченный спектр естественных волос и реальный спектр; и
фиг. 14 - график, демонстрирующий различие в кривизне между спектром естественных волос и спектром смеси образцов волос.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Данные варианты осуществления содержат устройство и способ для анализа смеси образцов волос, имеющей смесь цветов волос.
Принципы и работу устройства и способа согласно настоящему изобретению можно лучше понять со ссылкой на чертежи и прилагаемое описание.
Прежде чем подробно объяснить, по меньшей мере, один вариант осуществления изобретения, следует понять, что изобретение не ограничивается его применением к деталям конструкции и конфигурации компонентов, изложенным в нижеследующем описании или показанным на чертежах. Изобретение предусматривает другие варианты осуществления или различные варианты практического применения. Кроме того, следует понимать, что применяемая здесь фразеология и терминология носит иллюстративный характер и не подлежит рассмотрению в порядке ограничения.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрены способ и устройство для анализа данного спектра отражения образца волос, который может содержать смесь естественных волос и седых волос. Анализ по отдельности рассматривает чистые спектры естественных и седых волос и затем объединяет их, также задавая концентрации каждого типа волос в смеси.
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения использует заранее построенные базы данных: базу данных спектров отражения окрашенных волос и базу данных спектров отражения седых волос. База данных окрашенных волос охватывает спектральное пространство окрашенных и естественно окрашенных волос. Согласно варианту осуществления, спектры окрашенных волос отфильтровываются. Эта база данных окрашенных волос не включает в себя седые волосы. База данных седых волос содержит спектры отражения всевозможных разновидностей седых волос.
На основании спектра отражения смеси волос, которая содержит окрашенные и седые волосы, способ предусматривает поиск в базе данных на предмет спектров, которые наилучшим образом согласуются (например, согласно RMS значению, как описано более подробно ниже) со спектрами окрашенных и седых волос. Затем способ, предпочтительно, находит концентрацию каждого из цветов в смеси.
Обратимся к фиг. 1, где показана упрощенная блок-схема первого устройства для анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
Устройство 1000, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, включает в себя селектор 110 первого цвета.
Селектор 110 первого цвета используется для выбора первого спектра, представляющего один из цветов в образце из первой группы, которая включает в себя один или более спектров седых волос. В необязательном порядке, первая группа состоит из одного или более спектров отражения седых волос, хранящихся в описанной выше базе данных седых волос.
Устройство 1000 дополнительно включает в себя итерационный объединитель спектров 120.
Итерационный объединитель спектров 120 итерационно объединяет второй спектр с первым спектром. Второй спектр представляет второй цвет в смеси образцов волос и выбирается из второй группы цветовых спектров волос. Благодаря итерационному объединению второго спектра с первым спектром, итерационный объединитель спектров 120 находит оптимальную комбинацию. Оптимальная комбинация - это комбинация, имеющая спектр, наилучшим образом согласованный с общим измеренным спектром, представляющим смесь образцов волос.
Предпочтительно, итерационный объединитель спектров 120 дополнительно способен находить оптимальную комбинацию путем нахождения концентраций цветов волос в текущей комбинации, которая оптимизирует согласование между спектром текущей комбинации и общим спектром образца смеси волос.
В необязательном порядке, вторая группа цветовых спектров волос состоит из одного или более спектров естественных или окрашенных волос. В необязательном порядке, цветовые спектры естественных или окрашенных волос второй группы предварительно сохраняются в базе данных, как описано выше.
В необязательном порядке, согласование текущей комбинации с общим спектром определяется итерационным объединителем спектров 120 согласно измерению разности между спектром комбинации и общим спектром.
Измерение разности между спектром комбинации и общим спектром может быть основано на среднеквадратическом (RMS) измерении разности между спектром комбинации и общим спектром, с использованием способов, подробно описанных ниже, или согласно любому другому известному в технике способу, например методу распознаванию шаблонов, и т.д.
Предпочтительно, RMS измерение разности осуществляется для группы из десяти или более точек на каждом спектре, таким образом базируя RMS измерение на дискретной, но близкой к непрерывной части спектра. В предпочтительном варианте осуществления, RMS измерение разности осуществляется для группы до семидесяти пяти точек на каждом спектре. В одном предпочтительном варианте осуществления, создаваемый непрерывный спектр дискретизируется между длинами волны 380 нм и 780 нм с разрешением 5 нанометров.
Предпочтительно, устройство 1000 дополнительно содержит спектрометр 130, подключенный к селектору 110 первого цвета, для получения общего спектра образца.
Спектрометр 130 может представлять собой любое известное в технике устройство, способное измерять поглощение и ослабление в образце волос в зависимости от длины волны света.
Например, в патентной заявке США № 10/473,627, под названием "Hair color measurement and treatment", от Гроссингера (Grossinger) и др., поданной 1 октября 2003 г., которая, таким образом, включена сюда посредством ссылки, предложен спектрометр для создания полезного спектра отражения волос без необходимости изъятия образца волос с головы потребителя.
Более предпочтительно, устройство 1000 дополнительно включает в себя предсказатель 140 окончательного цвета, который способен прогнозировать окончательный спектр смеси волос в результате применения красителя к смеси волос, как описано более подробно ниже.
Предпочтительно, прогнозируемый спектр можно визуально представлять клиенту до окрашивания его волос, например, в виде изображения, представляющего внешний вид его волос после окрашивания красителем.
Обратимся теперь к фиг. 2, где показана упрощенная блок-схема второго устройства для анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
Устройство 2000 согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения используется для анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета.
Устройство 2000 включает в себя итерационный объединитель спектров 210.
Итерационный объединитель спектров 210 итерационно объединяет спектр, представляющий первый цвет в смеси образцов волос, и спектр, представляющий второй цвет в смеси образцов волос. Первая группа состоит из разных цветовых спектров седых волос. Второй спектр выбирается из второй группы цветовых спектров естественных волос. Вторая группа включает в себя один или более цветов естественных и окрашенных волос.
Предпочтительно, первая группа предварительно сохраняется в базе данных спектров отражения естественных или окрашенных волосы, и вторая группа предварительно сохраняется в базе данных спектров отражения седых волос. Предпочтительно, база данных естественных волос в значительной степени охватывает спектральное пространство неокрашенных волос.
В необязательном порядке, база данных естественных волос не включает в себя седые волосы и очищается от образцов волос, которые, предположительно, являются окрашенными, для создания базы данных чисто естественных волос. База данных седых волос содержит спектры отражения всевозможных разновидностей седых волос.
Итерационный объединитель спектров 210 дополнительно способен вычислять оптимальную концентрацию для первого цвета и оптимальную концентрацию для второго цвета.
Оптимальные концентрации оптимизируют согласованность спектра, представляющего комбинацию двух цветов, благодаря чему результирующий оптимизированный спектр наилучшим образом согласуется с общим спектром образца смесь волос. Вычисление оптимальной концентрации можно осуществлять описанными ниже способами.
Устройство 2000 дополнительно включает в себя оптимизатор согласованности 220.
Оптимизатор согласованности 220 подключен к итерационному объединителю спектров 210 и способен находить среди оптимизированных спектров оптимизированный спектр, наилучшим образом согласующийся с общим спектром образца смеси волос.
Согласование спектра с общим спектром можно определять согласно среднеквадратическому (RMS) измерению разности между спектром и общим спектром образца смеси волос, с использованием способов, подробно описанных ниже, или согласно любому другому известному в технике способу, например методу распознаванию шаблонов, и т.д.
Предпочтительно, устройство 2000 дополнительно содержит спектрометр 230, подключенный к итерационному объединителю спектров 110, для получения общего спектра образца.
Спектрометр 230 может представлять собой любое известное в технике устройство, способное измерять поглощение и ослабление в образце волос в зависимости от длины волны света.
Например, в патентной заявке США № 10/473,627, под названием «Hair color measurement and treatment», от Гроссингера (Grossinger) и др., поданной 1 октября 2003 г., которая, таким образом, включена сюда посредством ссылки, предложен спектрометр для создания полезного спектра отражения волос без необходимости изъятия образца волос с головы потребителя, что рассмотрено выше.
Более предпочтительно, устройство 2000 дополнительно включает в себя предсказатель 240 окончательного цвета.
Предсказатель 240 окончательного цвета способен прогнозировать окончательный спектр смеси волос в результате применения красителя к смеси волос, как описано более подробно ниже.
Предпочтительно, прогнозируемый спектр можно визуально представлять клиенту до окрашивания его волос, например, в виде изображения, представляющего внешний вид его волос после окрашивания красителем, что рассмотрено выше.
Обратимся к фиг. 3, где показана упрощенная блок-схема третьего устройства для анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
Устройство 3000 для анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, включает в себя селектор 310 спектра.
Селектор 310 спектра используется для выбора спектра природного цвета волос, наилучшим образом согласующегося с общим спектром из группы цветовых спектров естественных волос. Предпочтительно, группа цветовых спектров волос предварительно сохраняется в базе данных, как описано выше.
Селектор 310 спектра дополнительно способен определять согласованность спектра с общим спектром образца согласно любому известному в технике методу, включая, но без ограничения, измерение среднеквадратического значения (RMS) разности между спектром и общим спектром образца смеси волос, которое реализуется способами, подробно описанными ниже.
Устройство 3000 дополнительно включает в себя компаратор кривизны 320.
Компаратор кривизны 320 подключен к селектору 310 спектра и способен находить кривизну спектра отражения образца, который вычисляется путем вывода математической функции, представляющей выбранный спектр.
Компаратор кривизны 320 дополнительно способен сравнивать кривизну выбранного спектра с кривизной общего спектра образца смеси волос.
В общем случае, спектр седых волос имеет гораздо меньшую кривизну, чем спектр естественных (натуральных) волос. Это различие в кривизне наиболее значительно в диапазоне длины волны 460-570 нм. В смешанном образце седых и естественных волос кривизна спектра изменяется между кривизной стандартного спектра естественных волос для чисто естественного образца и кривизной стандартного спектра седых волос для чисто седого образца. Кривизна спектра изменяется между этими двумя крайними значениями с корреляцией относительно концентрации компонентов седых волос и естественных волос в смеси.
Компаратор кривизны 320, таким образом, способен определять наличие или концентрацию седых волос в смеси волос согласно сравнению кривизны
,
следовательно,
(уравнение 1.1)
R
R
R
Mixture
Natural
White
где , , - спектры отражения смешанных, окрашенных и седых волос соответственно;
и
Coeff
Coeff
Natural
White
, - концентрации окрашенных и седых волос в смеси.
Уравнение 1.1 позволяет описать зависимость спектра отражения смеси от спектров окрашенных и седых волос и концентраций цветов в смеси.
Спектры, которые наиболее сходны (т.е. имеют наименьшее RMS значение) с истинными спектрами окрашенных и седых волос в смеси, образуют спектр с наименьшим RMS значением к измеренному спектру смеси при задании правильных коэффициентов.
Другими словами, оптимальный спектр, построенный из первого цветового спектра, выбранного из базы данных цветовых спектров окрашенных волос, и второго цветового спектра, выбранного из базы данных цветовых спектров седых волос, имеет минимальное RMS значение, что указывает наилучшее согласование с общим спектром образца смеси волос, когда два цвета берутся в оптимальных концентрациях, которые определяются коэффициентами.
Обратимся к фиг. 4, где показана упрощенная логическая блок-схема первого способа анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
При данном спектре отражения смеси седых и окрашенных волос база данных спектров седых волос и база данных спектров окрашенных волос, первый между выбранным спектром и общим спектром образца смесь волос, как описано более подробно ниже.
Предпочтительно, устройство 3000 дополнительно содержит спектрометр 330, подключенный к селектору 310 спектра, для получения общего спектра образца, как описано более подробно выше.
Более предпочтительно, устройство 3000 дополнительно содержит предсказатель 340 окончательного цвета, который прогнозирует окончательный спектр смеси волос в результате применения красителя к смеси волос, как описано более подробно ниже.
Предпочтительно, прогнозируемый спектр можно визуально представлять клиенту до окрашивания его волос, например, в виде изображения, представляющего внешний вид его волос после окрашивания красителем, как рассмотрено выше.
Прежде чем описать способы, реализованные вышеописанными устройствами согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, опишем в нижеследующих абзацах зависимости спектров окрашенных, седых и смешанных волос.
Изменение интенсивности света, распространяющегося в поглощающем материале, описывается законом Бера:
I
Coeff
l
I
R
.
input
output
f
где  - входная интенсивность, α - характеристика поглощения материала и представляет концентрацию материала (длина распространения света  в образце аппроксимируется постоянной величиной для всех образцов волос и дополнительно не упоминается). Любой дополнительный поглощающий материал добавляется мультипликативно. В этом случае выходная интенсивность, измеренная в спектре отражения, выражается как: =
В случае смеси окрашенных и седых волос мы можем рассматривать поглощение окрашенных волос и поглощение седых волос основными компонентами поглощения в смеси. Поэтому спектр отражения смеси можно представить следующим образом:
Поскольку сумма концентраций компонентов равна 1, то
способ согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения реализует следующую логику.
Для каждого спектра седых волос в базе данных седых волос 410 выполнять итерацию для каждого спектра окрашенных волос в базе данных 420 окрашенных волос и оптимизировать спектр, полученный в результате объединения спектров седых и окрашенных волос 430.
Coeff
, Coeff
Natural
White
Например, оптимизированный спектр можно найти с использованием уравнения 1.1, находя 430 коэффициенты окрашенных и седых волос () для оптимизированного спектра, полученного в результате объединения спектров окрашенных и седых волос, при этом сумма коэффициентов должна оставаться равной 1.
Если оптимизированный спектр лучше, чем наилучшим образом оптимизированный спектр среди предыдущих 440, оптимизированный спектр заменяет предыдущий наилучшим образом оптимизированный спектр 450.
Наконец, после итерации по всем комбинациям цветовых спектров седых и окрашенных волос, находится 460 наилучшим образом оптимизированный спектр.
Обратимся к фиг. 5, где показана логическая блок-схема второго способа анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробный пример вышеописанного первого способа, который можно реализовать посредством устройства согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, включает в себя следующие этапы.
На начальном этапе 510 параметры, относящиеся к наилучшему согласованию, инициализируются.
Затем цветовой спектр седых волос выбирается из базы данных 520 седых волос.
Затем первый спектр окрашенных волос выбирается из базы данных 530 окрашенных волос.
Затем два текущих спектра объединяются, и производится оптимизация 540 в отношении спектра, который представляет комбинацию двух спектров. Оптимизация производится путем нахождения концентрации каждого из двух спектров, чтобы расстояние между общим спектром образца смеси волос и спектром, который представляет комбинацию двух спектров, было наименьшим, при двух выбранных спектрах.
В необязательном порядке, оптимизация 540 производится путем минимизации RMS значения, указывающего разность между спектром комбинации и общим спектром образца смеси волос, например, с использованием математической формулы 540.
Оптимизация осуществляется путем нахождения комбинация значений коэффициентов, которая минимизирует RMS значение. Один из коэффициентов указывает концентрацию первого цвета, и другой коэффициент указывает концентрацию второго цвета. Ограничение состоит в том, что сумма коэффициентов остается равной единице.
Затем оптимизированный спектр сравнивается с наилучшим RMS значением, найденным 550 для наилучшего из ранее оптимизированных спектров. Если оптимизированный спектр лучше, чем ранее полученные оптимизированные спектры, другими словами, имеет меньшее RMS значение, то параметры наилучшей оптимизации спектра обновляются 560 согласно параметрам оптимизированного спектра.
Если существуют другие спектры окрашенных волос 590 для объединения со спектром седых волос, следующий спектр окрашенных волос выбирается из базы данных 570 спектров окрашенных волос для создания нового оптимизированного спектра и сравнения спектра с предыдущими, как описано выше.
В необязательном порядке, если не существует других спектров окрашенных волос в базе данных спектров окрашенных волос, но осталось больше спектров седых волос в базе данных спектров седых волос 595, то следующий спектр седых волос выбирается из базы данных спектров окрашенных волос 580 для создания нового оптимизированного спектра и сравнения спектра с предыдущими, как описано выше. Предпочтительный вариант осуществления использует только один спектр седых волос.
Наконец, когда не остается ни спектра седых волос, ни спектра окрашенных волос, возвращается информация, относящаяся к наилучшим образом оптимизированному спектру, полученному методом итераций 597.
Вторая вариация вышеописанных способов предусматривает поиск спектров, которые образуют спектр смеси со RMS значением, меньшим единицы, и выбор из них тех, которые используют коэффициенты, сумма которых ближе всего к единице, как показано ниже со ссылкой на фиг. 6.
Обратимся к фиг. 6, где показана упрощенная логическая блок-схема третьего способа анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
При данном спектре отражения смеси седых и окрашенных волос, базе данных спектров седых волос и базе данных спектров окрашенных волос первый способ согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения реализует следующую логику.
Для каждого спектра седых волос в базе данных 610 седых волос выполнять итерацию для каждого спектра окрашенных волос в базе данных окрашенных волос 620.
Оптимизировать спектр, полученный объединением спектров седых и окрашенных волос, например, путем осуществления минимизации 630 методом неотрицательных наименьших квадратов со спектрами седых, окрашенных и смешанных волос с использованием уравнения 1.1. С использованием уравнения 1.1 находят коэффициенты окрашенных и седых волос, которые оптимизируют согласованность комбинации с общим спектром образца смеси волос.
Найти 640, лучше ли оптимизированный спектр, чем наилучший из ранее оптимизированных спектров.
Если оптимизированный спектр лучше, чем ранее найденный наилучший спектр комбинации, например, если RMS значение между построенным спектром и спектром смеси меньше единицы и сумма коэффициентов окрашенных и седых волос ближе к единице, чем предыдущие результаты, то сохранить текущие спектр окрашенных волос, спектр седых волос и коэффициенты окрашенных и седых волос 650, описывающие построенный спектр.
Наконец, после итерации по всем комбинациям цветовых спектров седых и окрашенных волос, находят 660 сохраненные спектр окрашенных волос, спектр седых волос и коэффициенты окрашенных и седых волос, описывающие оптимизированный спектр, наилучшим образом согласующийся с общим спектром образца смеси волос.
Обратимся к фиг. 7, где показана логическая блок-схема четвертого способа анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробный пример вышеописанного третьего способа, который можно реализовать посредством устройства согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, включает в себя следующие этапы.
На начальном этапе 710 параметры, относящиеся к наилучшему согласованию, инициализируются. Затем цветовой спектр седых волос выбирается из базы данных 720 седых волос. Затем первый спектр окрашенных волос выбирается из базы данных 730 окрашенных волос.
Затем производится оптимизация 740 в отношении спектра, который представляет комбинацию двух цветов. В необязательном порядке, оптимизация производится путем минимизации RMS значения, указывающего разность между спектром комбинации и общим спектром образца смеси волос.
Оптимизация осуществляется методом неотрицательных наименьших квадратов со спектрами седых, окрашенных и смешанных волос с использованием уравнения 1.1, для нахождения коэффициентов окрашенных и седых волос, которые оптимизируют согласованность комбинации с общим спектром образца, без ограничения суммы коэффициентов единицей. Один из коэффициентов указывает концентрацию первого цвета, а другой коэффициент указывает концентрацию второго цвета.
Затем оптимизированный спектр сравнивается с наилучшим RMS значением, найденным 750 для предыдущих оптимизированных спектров. Если RMS значение, находящееся между построенным спектром и общим спектром образца смеси волос, меньше единицы и сумма коэффициентов окрашенных волос и седых волос ближе к единице, чем у ранее найденного наилучшего спектра, то параметры построенного спектра сохраняются 760 как параметры наилучшего спектра.
Если существуют другие спектры окрашенных волос 790 для объединения со спектром седых волос, следующий спектр окрашенных волос выбирается из базы данных спектров окрашенных волос 770 для создания 740 нового оптимизированного спектра. Новый оптимизированный спектр сравнивается с наилучшим из ранее найденных оптимизированных спектров 750, и, если найден лучший, новый оптимизированный спектр заменяет предыдущий 760, как описано выше.
Если не существует других спектров окрашенных волос в базе данных спектров окрашенных волос, но осталось больше спектров седых волос в базе данных спектров седых волос 795, то следующий спектр седых волос выбирается из базы данных спектров окрашенных волос 780 для создания нового оптимизированного спектра и сравнения спектра с наилучшим из предыдущих, как описано выше.
Если не осталось спектров седых и окрашенных волос, возвращается информация, относящаяся к наилучшим образом оптимизированному спектру, полученному методом итераций 597.
Другой подход к выявлению седых волос в образце волос предусматривает использование кривизны спектра отражения образца. Как описано выше, в общем случае, спектр седых волос имеет гораздо меньшую кривизну, чем спектр окрашенных волос. Это различие в кривизне наиболее значительно в диапазоне длины волны 460-570 нм. В смешанном образце седых и окрашенных волос кривизна спектра изменяется между кривизной стандартного спектра окрашенных волос для полностью окрашенного образца и кривизной стандартного спектра седых волос для полностью седого образца. Кривизна спектра изменяется между этими двумя крайними значениями, коррелируя с концентрацией компонентов седых волос и окрашенных волос в смеси.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, обнаружение седых волос в данном образце волос производится с использованием базы данных спектров окрашенных волос. База данных используется для нахождения спектра отражения, который наиболее близок к данному спектру. Затем кривизна общего спектра образца смеси волос сравнивается с кривизной спектра отражения, найденной из базы данных.
Обратимся к фиг. 8, где показана упрощенная логическая блок-схема пятого способа анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
Для данных образца волос и базы данных спектров окрашенных волос способ согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя следующие этапы.
- Найти спектр окрашенных волос в базе данных, который наилучшим образом согласуется с общим спектром образца смеси волос. Например, посредством минимизации RMS, чем меньше RMS значение к общему спектру 810, тем больше согласованность между найденным спектром и общим спектром образца смеси волос.
- Вычислить наклон 820 на разных длинах волны общего спектра отражения данного образца и наклон на тех же длинах волны спектра, найденного в базе данных, и суммировать разности наклонов спектра, найденного в базе данных, и общего спектра на каждой длине волны. Предпочтительно, все длины волны находятся в диапазоне 460-570 нм, где разность наклонов, предположительно, более значительна.
- Для образца окрашенных волос сумма разностей наклонов близка к нулю. Однако сумма, которая больше нуля, указывает наличие седых волос в образце. Разность наклонов коррелируется с концентрацией седых волос в смеси и, таким образом, может использоваться как индикация концентрации 830.
Обратимся к фиг. 9, где показана подробная логическая блок-схема шестого способа анализа смеси образцов волос, имеющей смесь двух цветов волос и общий спектр, представляющий два цвета, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробный пример вышеописанного пятого способа, который можно реализовать посредством устройства 3000, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя следующие этапы.
Сначала данные, относящиеся к наилучшим образом согласующемуся спектру, инициализируются 910.
Затем производится итерация по базе данных окрашенных волос для нахождения спектра, наилучшим образом согласующегося с общим спектром смеси волос, согласно критерию 920 минимального RMS значения.
Затем принимается решение, согласно сумме разностей градиентов 920 между образцом смеси волос и спектром окрашенных волос из базы данных спектров окрашенных волос.
Если сумма разностей градиентов больше нуля, общий спектр образца представляет волосы, которые смешаны с седыми, и произведена оценка в отношении концентрации седых волос в смеси образцов волос согласно сравнению кривизны, произведенному с использованием суммы разностей градиентов 930.
Если сумма разностей градиентов равна нулю, общий спектр представляет чисто окрашенные волосы 940, свободные от седых волос.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, каждый из способов, описанных выше со ссылкой на фиг. 4-9, включает в себя дополнительный этап, на котором прогнозирование производится в отношении окончательного цвета, который достигается, когда выбранная смесь волос окрашивается с использованием данного красителя для волос.
После анализа смеси с использованием одного из вышеописанных способов, для нахождения спектров отражения окрашенного компонента и седого компонента в смеси, прогнозирование окончательного цвета можно производить для каждого из спектров по отдельности с использованием стандартных способов спектрального прогнозирования.
Получив окончательные спектры для каждого компонента, прогнозирование спектра окрашенной смеси можно производить с использованием уравнения 1.1 с найденными коэффициентами и предсказанными спектрами компонентов. Окончательный спектр смеси волос, после применения к ней соответствующего красителя, выражается следующим образом:
Таким образом, способ, на основании измерения спектра отражения согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, может обеспечивать точную модель для прогнозирования результата окончательного цвета данного образца волос как результат окрашивания одним красителем для волос, смесью красителей для волос, обесцвечивания окисляющим реагентом и т.д.
Способ согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения также может преодолевать трудности, с которыми сталкиваются известные в технике способы при работе с ранее окрашенными волосами.
Предыдущее окрашивание влияет на отражательную способность волос. Однако обнаружено, что большинство искусственных красителей влияют, в основном, на красную сторону спектра волос, где отражательная способность максимальна. Одно решение предусматривает исключение красной стороны спектра волос, например, с использованием данных только в диапазоне длины волны от 380 до 625 нанометров.
Другие аспекты работы с окрашенными волосами более подробно описаны в патентной заявке США № 11/066,205, поданной 28 марта 2005 г. под названием "Hair Coloring System", от Гроссингера (Grossinger) и др., которая, таким образом, включена сюда посредством ссылки.
Предполагается, что в течение срока действия этого патента будут разработаны многие относящиеся к этой теме устройства и системы, и объем используемых здесь терминов, в частности терминов "спектрометр", "спектр", "цвет волос" и "база данных", призван включать в себя все подобные новые технологии.
Дополнительные задачи, преимущества и признаки новизны настоящего изобретения будут очевидны специалисту в данной области по ознакомлении со следующими примерами, которые не носят ограничительного характера. Кроме того, каждый из различных вариантов осуществления и аспектов настоящего изобретения, обозначенных выше и заявленных в нижеследующей формуле изобретения, находит экспериментальную поддержку в следующих примерах.
На фиг. 10 показан график спектров иллюстративных образцов волос. На графике каждая линия представляет спектр образца седых, окрашенных или смешанных волос. Каждая линия спектра указывает процент отражения как функцию длины волны для данного образца седых, окрашенных или смешанных волос, что обозначено с использованием прилагаемой легенды 1010.
На фиг. 11 показан график спектра смеси образцов волос в сравнении с хорошо согласованным спектром окрашенных волос.
На графике график, представляющий спектр образца смеси, сравнивается с хорошо согласованным цветовым спектром окрашенных волос, выбранным из базы данных спектров окрашенных волос, с использованием способов на основании минимизации RMS значения, как описано более подробно выше.
Обратимся к фиг. 12, где показан график результирующей корреляции между извлеченными концентрациями и реальными концентрациями цвета волос в разных смесях.
В приведенном примере находят корреляцию на базе линейной регрессии между коэффициентами, найденными в разных смесях образцов волос с использованием рассмотренных выше способов, и реальными концентрациями седых волос и окрашенных волос в смеси образцов волос.
2
Как указано визуальной линией линейной регрессии 1210 и коэффициентом корреляции (R=0,9889), обнаруживается сильная корреляция между концентрациями, найденными с использованием рассмотренных выше способов, и реальными концентрациями цвета волос в обеспеченных образцах смеси волос.
Обратимся к фиг. 13, где показан график, позволяющий сравнить выведенный спектр окрашенных волос и реальный спектр.
Как показывают две линии графика, обнаруживается сильная корреляция между спектром окрашенных волос, выбранным для смеси образцов волос, с использованием вышеописанных способов, и реальным спектром образца.
Обратимся к фиг. 14, где показан график, демонстрирующий различие в кривизне между спектром окрашенных волос и спектром смеси образцов волос.
В этом примере предусмотрен график производной, указывающий кривизну спектра окрашенных волос. Спектр окрашенных волос согласуется с полученным общим спектром смеси образцов волос, с использованием вышеописанных способов. Пример дополнительно обеспечивает второй график производной, указывающий кривизну полученного общего спектра смеси образцов волос.
С использованием рассмотренных выше способов, различие в кривизне между двумя спектрами служит для нахождения наличия и концентрации седых волос в смеси образцов волос, как подробно описано выше.
Очевидно, что некоторые признаки изобретения, которые, для ясности, описаны применительно к отдельным вариантам осуществления, также могут быть обеспечены в комбинации в одном варианте осуществления. Напротив, различные признаки изобретения, которые, для краткости, описаны применительно к одному варианту осуществления, также могут быть обеспечены по отдельности или в любой подходящей подкомбинации.
Хотя изобретение было описано применительно к конкретным вариантам его осуществления, очевидно, что специалисты в данной области техники могут предложить много альтернатив, модификаций и вариаций. Соответственно изобретение должно охватывать все такие альтернативы, модификации и вариации, которые отвечают сущности и широкому объему прилагаемой формулы изобретения. Все публикации, патенты и патентные заявки, упомянутые в этом описании изобретения, включены в полном объеме посредством ссылки в описание изобретение, как и каждая отдельная публикация, патент и патентная заявка конкретно и индивидуально указана как подлежащая включению посредством ссылки. Кроме того, упоминание или указание любой ссылки в этой заявке не следует рассматривать как допущение того, что такая ссылка доступна как документ предшествующего уровня техники для настоящего изобретения.