TWI536002B - Methods and systems of comparison of colored materials - Google Patents
Methods and systems of comparison of colored materials Download PDFInfo
- Publication number
- TWI536002B TWI536002B TW103129259A TW103129259A TWI536002B TW I536002 B TWI536002 B TW I536002B TW 103129259 A TW103129259 A TW 103129259A TW 103129259 A TW103129259 A TW 103129259A TW I536002 B TWI536002 B TW I536002B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- sample
- colored
- standard sample
- colored substance
- reflectance
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 102
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 claims description 32
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 24
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 20
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 15
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 claims description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 12
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 8
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 5
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
本發明係與顏料檢測技術領域有關，更詳而言之是指一種有色物質比對之方法與系統者。
按，穿透率光譜或反射光譜可以用來區分顏色的不同，但相同顏色的穿透率光譜或反射光譜若不同，除了濃度因素外，和顏料的成分也有關。如何解決相同顏料因濃度不同導致的穿透率光譜或反射光譜也不同的問題，習知方式係利用朗伯-比爾定律來解決。
朗伯-比爾定律(Lambert-Beer Law)是描述光在穿透物體後，該物體吸收光的程度，大體上係指相同之顏料在濃度比為n時，其穿透率光譜的關係為：TA=(TB)n
上述公式表示了已知其一之穿透率，在濃度比也已知之下，可以求得另一個穿透率。利用朗伯-比爾定律推導的前述公式可解決相同顏料因濃度不同導致光譜不同的問題。
若是採用量取反射率光譜來取代穿透率光譜之使用。習知朗伯-比爾定律導出的反射率比對公式為：
R A=(RB)n
不過，前述公式只有使用在理想測量時才適用，許多應用情形有色物質的光譜常無法遵守描述濃度的朗伯-比爾定律公式，常見原因在於：其一，有色物質表面不是朗伯表面(Lambertian Surface)，亦即不是完全散射面(Perfect Diffuse Surface)，當有色物質表面光澤反射越多時，所需修正就越大；其二，液體容器表面不均勻或有缺陷；再者，顏料無法完全覆蓋、不均勻亦會造成。
例如，若以特定光(如鹵素燈所發射之光線)照射一有色物質(如印表機之洋紅色墨水)之受測樣本，以及與該受測樣本成分相同而濃度不同之有色物質標準樣本，並利用一光譜儀測量有色物質於預設波段內不同波段之反射率值，可獲得有色物質受測樣本與標準樣本在不同波段的反射率光譜，如圖一所示，受測樣本如圖一中之RA線，標準樣本如圖一中之RB線。
若使用習知朗伯-比爾定律作為比對公式，此時，導出的反射率光譜中會有兩個區段無法重疊：450nm~600nm與700nm~950nm，僅有一個區段吻合，即400nm~450nm，如此比對結果很難判別有色物質之受測樣本與標準樣本為同一成份，且濃度比n會隨著吻合區段之不同而有所差異。
本發明之主要目的即在提供一種有色物質比對之方法與系統，其可完全去除光譜測量時誤差所造成之干擾，包括光澤反射、顏料塗佈不均勻或液體容器表面不完美等因素所造成的誤差，可使光譜疊合程度高，俾較準確地辨識有色物質是否為相同成分，並可較為準確地應用於濃度之判定者。
緣是，為達成前述之目的，本發明係提供一種有色物質比對之方法，至少包含有以下歩驟：a.以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之反射率值，以獲致反射率光譜；b.選取一預定顏色及濃度之有色物質標準樣本之反射率光譜；c.依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：
其中，R'A係計算之反射率值，RB係該標準樣本有色物質之反射率值，n為濃度比，C1為修正係數；d.依光譜是否重疊，判斷該受測樣本與標準樣本之有色物質是否為同色。
此外，本發明更提供一種有色物質非破壞檢測與比對之方法，至少包含有以下歩驟：a.以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之反射率值，以獲致反射率光譜；b.選取一預定顏色及濃
度之有色物質標準樣本之反射率光譜；c.依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：R'A=(RBxC2)n，其中，R'A係計算之反射率值，RB係該標準樣本有色物質之反射率值，n為濃度比，C2為修正係數；d.判斷該受測樣本與標準樣本之有色物質是否為同色。
此外，本發明更提供另一種有色物質比對之方法，至少包含有以下歩驟：a.以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之反射率值，以獲致反射率光譜；b.選取一預定顏色及濃度之有色物質標準樣本之反射率光譜；c.依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：
其中，R'A係計算之反射率值，RB係該標準樣本有色物質之反射率值，n為濃度比；d.判斷該受測樣本與標準樣本之有色物質是否為同色。
再者，本發明更提供另一種有色物質比對之方法，至少包含有以下歩驟：a.以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之反射率值，以獲致反射率光譜；b.選取一預定顏色及濃度之有色物質標準樣本之反射率光譜；c.依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：
其中，R'A係計算之反射率值，RB係該有色物質標準樣本之反射率值，n為濃度比，f(λ)為受測樣本非純白色之基底在波長為λ下的反射率值；d.判斷該受測樣本與標準樣本之有色物質是否為同色。
此外，本發明更提供另一種有色物質比對之方法，至少包含有以下歩驟：a.以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之穿透率值，以獲致穿透率光譜；b.選取一預定顏色及濃度之有色物質標準樣本之穿透率光譜；c.依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：
其中，T'A係計算之穿透率值，TB係該有色物質標準樣本之穿透率值，n為濃度比，C1為修正係數；d.判斷該受測樣本與標準樣本之有色物質是否為同色。
此外，本發明亦提供另一種有色物質比對之方法，至少包含有以下歩驟：a.以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之穿透率值，以獲致穿透率光譜；b.選取一預定顏色及濃度之有色物質標準樣本之穿透率光譜；c.依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：
其中，T'A係計算之穿透率值，TB係該有色物質標準樣本之穿透率值，n為濃度比，C2為修正係數；d.判斷該受測樣本與標準樣本之有色物質是否為同色。
此外，本發明亦提供另一種有色物質比對之方法，至少包含有以下歩驟：a.以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之穿透率值，以獲致穿透率光譜；b.選取一預定顏色及濃度之有色物質標準樣本之穿透率光譜；c.依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：
其中，T'A係計算之穿透率值，TB係該有色物質標準樣本之穿透率值，n為濃度比；d.判斷該受測樣本與標準樣本之有色物質是否為同色。
10‧‧‧系統
12‧‧‧燈源
14‧‧‧光譜儀
16‧‧‧操作單元
22、24‧‧‧光纖
26‧‧‧運算模組
1‧‧‧標準樣本
圖一係使用習知朗伯-比爾定律作為比對公式之有色物質受測樣本與標準樣本在不同波段的反射率光譜圖。
圖二係本發明第一較佳實施例方法之反射率光譜圖。
圖三係本發明第二較佳實施例方法之反射率光譜圖。
圖四係本發明第三較佳實施例方法之反射率光譜圖。
圖五係本發明第四較佳實施例方法之反射率光譜圖。
圖六係本發明第四較佳實施例之系統圖。
以下，茲舉本發明數個較佳實施例並配合圖示作進一步之詳細說明如下：
首先，本發明一較佳實施例有色物質比對之方法，其第一步驟係以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之反射率值，以獲致反射率光譜：該特定光可為鹵素燈所發射之光線，並利用一光譜儀測量受測樣本有色物質在不同波段(如350nm至1000nm)的反射率光譜，如圖二所示，該有色物質係印表機之洋紅色(magenta)墨水，其受測樣本如圖二中之RA線。
本發明之第二步驟係選取一預定顏色及濃度之有色物質標準樣本之反射率光譜：選擇與該受測樣本成分相同而濃度不同之有色物質標準樣本，測量該有色物質標準樣本之反射率光譜，該有色物質標準樣本如圖二中之RB線。
本發明之第三步驟係依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：或
其中，R'A係計算之反射率值，RB係該有色物質標準樣本之反射率值，n為濃度比，C1、C2為修正係數。
前揭比對公式係依據朗伯-比爾定律之反射率公式修正而來，依據前揭修正公式將各標準
樣本之反射率值乘以修正係數C2並運算後，可獲致圖二中虛線所示之反射率值，其中，C2=1.15，n=0.63。由圖二可知，反射率光譜中將只剩下一個區段無法吻合，即450nm~600nm。
本發明之最後步驟係判斷該有色物質受測樣本與標準樣本是否為同色：如圖二所示，透過前揭修正公式運算所獲得之虛線，其於波段600~950nm與灰色實線(RA線)比對吻合，因此，可知該有色物質受測樣本與標準樣本為同色。
基此，本發明該有色物質比對之方法，其藉由前揭步驟不僅可判斷有色物質受測樣本與標準樣本是否為同色，更可改進比對時反射率較高之波段無法吻合的問題。
其次，本發明更提供另一較佳實施例有色物質比對之方法，主要係針對有色物質無法完全覆蓋所需的修正，亦即，當顏料塗佈於物件表面時，常可以看到顏色中有物件表面之白色部份(特別是工業印刷上所採用的點陣上色)，為避免反射光譜測量時算入白色的反射率，測量後必須將白色的反射率減去，其步驟大體上與前揭實施例相同，不同處在於：其係依據下列修正公式比對該受測樣本與標準樣本：
此修正公式係將反射率減去修正係數C1後依比例展
開，再配合前揭實施例之修正公式改寫而成，其中，R'A係計算之反射率值，RB係該標準樣本之反射率值，n為濃度比。
藉此，依據前揭修正公式進行比對修正，重新計算後可以得到完全吻合的反射率比對數據，即不同濃度光譜在反射率測量下可以完整比對，如圖三所示，其中，C1=0.0285，C2=1.148，n=0.595。
基此，即使有色物質未完全覆蓋物件表面(顏料塗佈不均勻)，透過上述修正公式，即可完全去除光譜測量時誤差所造成之干擾，獲得有色物質受測樣本與標準樣本完全吻合之反射率光譜，光譜疊合程度高，可準確地辨識有色物質是否為相同成分，並可較為準確地應用於濃度之判定。
其次，發明人更利用以下量測多種濃度有色物質反射率光譜之實驗，證實本發明可適用於不同濃度之有色物質比對，如第四圖及第五圖所示：
首先，利用雷射印表機在白色A4紙上印出不同濃度(25%、50%、75%、100%、200%及300%)之青色(Cyan)原色，本實驗以C300(濃度300%)做為比對的基準(深色實線)，利用此基準光譜進行運算(虛線)來比對其他濃度光譜，先使用習知朗伯-比爾定律進行反射率比對，接者再使用前揭修正公式進行比對：
而在比對後為了知道差異主要在哪一部份，再將原光譜和比對光譜相減，所得之數據(x線)便可以作為光譜在哪一波段不吻合的依據。如第四圖所示，係使用習知朗伯-比爾定律進行濃度比對，可以發現反射率光譜無法吻合，其中又以顏料覆蓋不完全產生白色部份的影響最為明顯。而如第五圖所示，使用修正比對公式進行濃度比對，可以發現所有濃度均可以比對吻合，比對的平均差小於0.8%，非常接近測量的光譜數據。
據此，本發明之方法確實可適用於不同濃度之有色物質比對，且比對結果均吻合。
此外，如圖六所示，本發明更提供一種實施前揭有色物質比對方法之系統10，包含有一燈源12、一光譜儀14與一操作單元16。該燈源12係鹵素燈，用以可產生光線照射(透過一光纖22)有色物質受測樣本與標準樣本1，該光譜儀14係習知光譜儀，係透過另一光纖24接收有色物質受測樣本與標準樣本1之反射光線，該操作單元16係連接該光譜儀14之電腦設備，可呈現有色物質受測樣本與標準樣本1之光譜圖，包含有一運算模組26，係內建朗伯-比爾定律反射率修正公式之運算軟體，可依據前揭實施例所述之比對公式進行反射率值之運算，用以判斷該受測樣本與標準樣本1之有色物質是否為同色。
由上可知，本發明該有色物質比對之方法與系統，其透過顏料光譜之量測，並藉由修正之朗伯-比爾定律進行比對運算，可完全去除光澤反射及顏料塗佈不均勻等因素所造成的誤差，使得相同有色物質的反射率光譜比對能精確地吻合，進而可運用於多種有色物質或藥物混合的檢測、有色物質資料庫的分類與自動比對，更可用於濃度之判定，甚具實用價值。
再者，當顏料所塗佈之物件(紙或畫布)其基底非純白色時，其比對公式可修正為：
其中，R'A係計算之反射率值，RB係該有色物質標準樣本之反射率值，n為濃度比，f(λ)為受測樣本非純白色之基底在波長為λ下的反射率值。
此外，本發明該有色物質比對之方法與系統更可藉由穿透率判斷受測樣本與標準樣本之有色物質是否為同色，亦即，前揭方法步驟中之比對公式可改為：或
或
其中，T'A係計算之穿透率值，TB係該有色物質標準樣本
之穿透率值，n為濃度比。藉此，亦可獲致前揭光譜疊合程度高、可準確辨識有色物質是否為相同成分，以及判定濃度等功效者。
Claims (10)
- 一種有色物質比對之方法，至少包含有以下歩驟：a.以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之反射率(reflectance)值，以獲致反射率光譜；b.選取一預定顏色及濃度之有色物質標準樣本之反射率光譜；c.依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：
- 一種有色物質比對之方法，至少包含有以下歩驟：a.以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之反射率(reflectance)值，以獲致反射率光譜；b.選取一預定顏色及濃度之有色物質標準樣本之反射率光譜，c.依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：
- 一種有色物質比對之方法，至少包含有以下歩驟：a.以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之反射率(reflectance)值，以獲致反射率光譜；b.選取一預定顏色及濃度之有色物質標準樣本之反射率光譜；c.依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：
- 一種有色物質比對之方法，至少包含有以下歩驟：a.以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之穿透率值，以獲致穿透率光譜；b.選取一預定顏色及濃度之有色物質標準樣本之穿透率光譜； c.依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：
- 一種有色物質比對之方法，至少包含有以下歩驟：a.以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之穿透率值，以獲致穿透率光譜；b.選取一預定顏色及濃度之有色物質標準之穿透率光譜；c.依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：
- 一種有色物質比對之方法，至少包含有以下歩驟：a.以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之穿透率值，以獲致穿透率光 譜；b.選取一預定顏色及濃度之有色物質標準樣本之穿透率光譜；c.依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：
- 一種有色物質比對之方法，至少包含有以下歩驟：a.以特定光照射一有色物質之受測樣本，並測量該有色物質於預設波段內不同波長之反射率值，以獲致反射率光譜；b.選取一預定顏色及濃度之有色物質標準樣本之反射率光譜；c.依據下列比對公式比對該受測樣本與標準樣本：
- 如申請專利範圍第1、2、3、4、5、6或7項所述有色物質比對之方法，其中，步驟c中，該比對公式係朗伯-比爾定律之反射率或穿透率修正公式。
- 一種實施如申請專利範圍第1、2、3、4、5、6、7或8項所述方法之系統，包含有：一燈源，用以產生光線照射有色物質受測樣本與標準樣本；一光譜儀，透過一光纖接收有色物質受測樣本與標準樣本之反射或穿透光線；及一操作單元，連接該光譜儀，包含有一運算模組，係可呈現有色物質受測樣本與標準樣本之光譜圖，並可依據一比對公式進行反射率值或穿透率值之運算，用以判斷該受測樣本與標準樣本之有色物質是否為同色。
- 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中，該燈源係鹵素燈。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW103129259A TWI536002B (zh) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | Methods and systems of comparison of colored materials |
| CN201510312206.2A CN105372180A (zh) | 2014-08-25 | 2015-06-09 | 有色物质比对的方法与系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW103129259A TWI536002B (zh) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | Methods and systems of comparison of colored materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201608217A TW201608217A (zh) | 2016-03-01 |
| TWI536002B true TWI536002B (zh) | 2016-06-01 |
Family
ID=55374574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW103129259A TWI536002B (zh) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | Methods and systems of comparison of colored materials |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105372180A (zh) |
| TW (1) | TWI536002B (zh) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0732577B1 (en) * | 1995-03-13 | 2004-05-19 | Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. | Method for determining colorimetric value |
| DE50106893D1 (de) * | 2001-05-30 | 2005-09-01 | Holger Behnk | Vorrichtung und Verfahren zum Untersuchen von Körperflüssigkeiten |
| GB2479148A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-05 | Tioxide Europe Ltd | Method of characterising a scattering coloured pigment |
| CN104062257B (zh) * | 2013-04-15 | 2016-09-21 | 山东东阿阿胶股份有限公司 | 一种基于近红外光谱测定溶液中总黄酮含量的方法 |
-
2014
- 2014-08-25 TW TW103129259A patent/TWI536002B/zh not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-06-09 CN CN201510312206.2A patent/CN105372180A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201608217A (zh) | 2016-03-01 |
| CN105372180A (zh) | 2016-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101498096B1 (ko) | 초분광 영상을 이용한 농산물의 원산지 판별 장치 및 방법 | |
| US9733063B2 (en) | Method and device for determining optical properties by simultaneous measurement of intensities at thin layers using light of several wavelengths | |
| JP2010066268A5 (zh) | ||
| TWI555976B (zh) | 用於分光光度資料之統計量測控制之系統及方法 | |
| CN105466560A (zh) | 分光分析装置、以及分光分析装置的校正方法 | |
| JP7529763B2 (ja) | 光学センサを用いたガス種の量を測定する方法、及び装置 | |
| WO2004034040A1 (ja) | 分析方法、分析装置およびこれの製造方法 | |
| WO2017110853A1 (ja) | コンクリートの計測方法 | |
| JP6969500B2 (ja) | ダル仕上げ材表面の良否判定方法及び良否判定装置 | |
| CN104062013B (zh) | 一种光柱基镭射纸印刷品的颜色推算方法 | |
| JP7130944B2 (ja) | 検査システム、検査方法及び検査システムの製造方法 | |
| TWI536002B (zh) | Methods and systems of comparison of colored materials | |
| JP5609377B2 (ja) | 測定装置 | |
| JP6912045B2 (ja) | 膜厚測定方法およびその装置 | |
| JP2014020809A5 (zh) | ||
| JP7706744B2 (ja) | 画像による塗膜厚計測方法、塗膜厚計測プログラム、及び塗膜厚計測システム | |
| US20210096051A1 (en) | Surface Analysis Tools for Process Control of Laser Treatment of Composites | |
| JP2022521420A (ja) | コーティング中の干渉顔料を識別する方法及び装置 | |
| CN103477370B (zh) | 用于检查有价值文档的方法 | |
| WO2019142598A1 (ja) | 膜厚測定方法 | |
| JP2008180618A (ja) | 表面欠点検出装置 | |
| JP4808422B2 (ja) | 印刷物検査装置および方法 | |
| JP2019020419A (ja) | 膜厚計算方法、膜厚計算プログラム及び膜厚計算装置 | |
| JP6538758B2 (ja) | 複数の波長の光を用いて薄膜層における強度を同時に測定することによって光学特性を決定する方法及び装置 | |
| KR20110118820A (ko) | 편광 이미징 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |