устройство и способ для точного нанесения косметических средств

Формула изобретения

1. Устройство для избирательного нанесения модификатора отражательной способности на участок кожи при его перемещении над этим участком кожи, содержащее:

- аппликатор, выполненный с возможностью избирательного нанесения одного или более модификаторов отражательной способности на фрексели в участке кожи, и

- компьютер, который связан с аппликатором, выполненный с возможностью осуществлять этапы, содержащие:

- определение атрибутов множества фрекселей в участке кожи на основании ввода данных, обеспеченных одним или более датчиками;

- идентифицирование, по меньшей мере, одного признака средней пространственной частоты участка кожи на основании атрибутов;

определение требуемого количества высокодифференцированного модификатора отражательной способности (RMA) для нанесения на признак средней пространственной частоты участка кожи, при этом высокодифференцированный модификатор отражательной способности (RMA) представляет собой RMA, который имеет более высокую светимость, чем на указанном участке кожи;

- определение параметров управления наложением на основании указанного требуемого количества; и

- инструктирование аппликатора для избирательного нанесения высокодифференцированного модификатора отражательной способности (RMA) на признак средней пространственной частоты участка кожи на основании указанных параметров управления наложением для обеспечения непрозрачного слоя, высокодифференцированного RMA, который ослабляет отражение от признака средней пространственной частоты.

2. Устройство по п.1, которое перемещают рукой над участком кожи.

3. Устройство по п.1, в котором упомянутое определение требуемого количества высокодифференцированного модификатора отражательной способности (RMA) для нанесения на признак средней пространственной частоты участка кожи дополнительно содержит:

- обеспечивают предварительно заданный уровень плотности;

- определяют упомянутое требуемое количество высокодифференцированного модификатора отражательной способности для нанесения на признак средней пространственной частоты участка кожи в соответствии с атрибутами множества фрекселей и упомянутым предварительно заданным уровнем плотности.

4. Устройство по п.1, в котором упомянутое определение требуемого количества высокодифференцированного модификатора отражательной способности для нанесения на признак средней пространственной частоты участка кожи дополнительно содержит следующее:

- определяют среднюю плотность для участка кожи и

- определяют упомянутое требуемое количество высокодифференцированного модификатора отражательной способности для нанесения на признак средней пространственной частоты участка кожи в соответствии с атрибутами множества фрекселей и упомянутой средней плотностью для участка кожи.

5. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит:

- множество осветительных средств;

- по меньшей мере, одну видеокамеру и

- фильтр с круговой поляризацией, и где упомянутое определение атрибутов множества фрекселей в участке кожи дополнительно содержит следующее:

- получают, по меньшей мере, одно изображение в видеокамере с помощью, по меньшей мере, части осветительных средств, выполняющих подсветку; и

- анализируют упомянутое изображение, чтобы определить атрибуты кожи для упомянутого множества фрекселей.

6. Устройство по п.5, в котором упомянутое множество осветительных средств представляет собой светоизлучающие диоды, создающие подсветку с длиной волны в зеленой части спектра.

7. Устройство по п.5, где упомянутый анализ изображения для определения атрибутов для множества фрекселей дополнительно содержит, по меньшей мере, одно из следующего:

- определяют отражательную способность упомянутого множества фрекселей и

- определяют структуру поверхности упомянутого множества фрекселей.

8. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит:

- множество светоизлучающих диодов и

- множество фотодиодных датчиков, и где упомянутое определение атрибутов множества фрекселей в участке кожи дополнительно содержит следующее:

- организуют последовательную работу светоизлучающих диодов посредством множества комбинаций состояний подсветки;

- получают, по меньшей мере, одно показание датчиков для каждой комбинации состояний подсветки; и

- анализируют показания датчиков, чтобы определить атрибуты для упомянутого множества фрекселей.

9. Устройство по п.8, где упомянутое определение атрибутов множества фрекселей в участке кожи дополнительно содержит следующее:

- обеспечивают калибровку устройства, чтобы учесть высоту этого устройства относительно участка кожи и его наклон относительно участка кожи;

- получают показание датчиков для каждой комбинации состояний подсветки;

- определяют высоту устройства относительно участка кожи и наклон устройства относительно участка кожи и

- определяют атрибуты в соответствии с калибровкой устройства, а также высотой и наклоном устройства.

10. Устройство по п.1, где упомянутое определение требуемого количества высокодифференцированного модификатора отражательной способности для нанесения на признак средней пространственной частоты участка кожи дополнительно содержит следующее:

- определяют требуемое количество первого модификатора отражательной способности таким образом, чтобы этот модификатор был светлее упомянутого признака средней пространственной частоты участка кожи; и

- определяют требуемое количество второго модификатора отражательной способности таким образом, чтобы этот модификатор был темнее упомянутого признака средней пространственной частоты участка кожи.

11. Устройство по п.1, где упомянутое определение требуемого количества высокодифференцированного модификатора отражательной способности для нанесения на признак средней пространственной частоты участка кожи дополнительно содержит следующее:

- определяют общее требуемое количество модификатора отражательной способности, наносимого за множество проходов; и

- выделяют часть общего требуемого количества модификатора отражательной способности для одного прохода.

12. Устройство по п.1, где упомянутое определение требуемого количества высокодифференцированного модификатора отражательной способности для нанесения на признак средней пространственной частоты участка кожи дополнительно содержит следующее:

- принимают решение наложить указанный модификатор отражательной способности на признаки кожи со средней пространственной частотой.

13. Устройство по п.1, где упомянутое принятие решения о наложении высокодифференцированного модификатора отражательной способности на признаки кожи со средней пространственной частотой дополнительно содержит следующее:

- принимают решение наложить указанный модификатор отражательной способности, по меньшей мере, на одно из следующего: возрастные пятна, круги, вены и выпуклости.

14. Устройство по п.1, где упомянутое определение требуемого количества высокодифференцированного модификатора отражательной способности для нанесения на признак средней пространственной частоты участка кожи дополнительно содержит следующее:

- определяют общее количество состава с модификатором отражательной способности таким образом, чтобы плотность нанесения частиц с высоким показателем преломления, содержащихся в упомянутом составе, находилась в диапазоне от 0,1 до 40 микрограммов на квадратный сантиметр упомянутого участка кожи.

15. Устройство по п.1, где упомянутое определение требуемого количества высокодифференцированного модификатора отражательной способности для нанесения на признак средней пространственной частоты участка кожи дополнительно содержит следующее:

- принимают решение нанести частицы с высоким показателем преломления на менее чем 40 процентов участка кожи.

16. Устройство по п.1, где упомянутое определение требуемых параметров управления наложением дополнительно содержит следующее:

- определяют, когда инициировать событие наложения.

17. Устройство по п.1, где упомянутое определение требуемых параметров управления наложением дополнительно содержит следующее:

- определяют длительность события наложения.

18. Устройство по п.1, дополнительно содержащее:

- наносящий элемент с управлением выбросом капель.

19. Устройство по п.1, в котором этапы дополнительно содержат следующее:

- определяют, имеет ли место повторяемость данных;

- прогнозируют отражательную способность на основе упомянутой повторяемости данных;

- определяют разность между спрогнозированной отражательной способностью и реальной отражательной способностью;

- вычисляют значение, скорректированное на ошибку, путем добавления упомянутой разности между спрогнозированной отражательной способностью и реальной отражательной способностью к реальной отражательной способности; и

- используют упомянутое значение, скорректированное на ошибку, чтобы решить, стоит ли наносить модификатор отражательной способности.

Описание изобретения к патенту

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ

Эта заявка на патент связана с предварительной заявкой на патент США № 60/940548 "Устройство и способ для точного нанесения косметических средств", зарегистрированной 29 мая 2007 г., и истребует приоритет по дате регистрации этой предварительной заявки.

Эта заявка на патент связана со следующими документами:

- предварительная заявка на патент США № 60/944526, зарегистрированная 18 июня 2007 г.;

- предварительная заявка на патент США № 60/944527, зарегистрированная 18 июня 2007 г.;

- предварительная заявка на патент США № 60/944528, зарегистрированная 18 июня 2007 г.;

- предварительная заявка на патент США № 60/944529, зарегистрированная 18 июня 2007 г.;

- предварительная заявка на патент США № 60/944531, зарегистрированная 18 июня 2007 г.; и

- предварительная заявка на патент США № 60/944532, зарегистрированная 18 июня 2007 г.

Эта заявка на патент включает посредством данного упоминания описание, чертежи и пункты формулы изобретения заявки на патент США № 11/503806 "Система и способ для нанесения модификатора отражательной способности с целью улучшения визуальной привлекательности кожи человека", зарегистрированной 14 августа 2006 г., которая истребует дату приоритета предварительной заявки на патент США № 60/708118; заявка WO 07022095A связана с заявкой на патент США № 11/503806.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к автоматизированным способам избирательного и точного нанесения одного или более модификаторов отражательной способности (RMA, Reflectance Modifying Agent), таких как пигмент или краситель, на кожу человека с целью улучшения ее визуальной привлекательности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В заявке на патент США № 11/503806 представлены общая система и способ для нанесения модификаторов отражательной способности (RMA) на основе цифрового управления и при помощи технологий управления выбросом капель, таких как струйная печать. Одним из аспектов этой более ранней заявки является то, что можно достичь удивительных эстетических результатов при использовании избирательного нанесения очень небольших количеств RMA.

В одном из вариантов реализации, описанных в этой заявке, при помощи струйного печатающего устройства осуществлялось точное наложение прозрачных красителей таким образом, чтобы сохранить естественные признаки (особенности) с высокой пространственной частотой, но замаскировать менее желательные признаки (особенности) со средней пространственной частотой. Этот вариант включал устройство для сканирования и наложения, которому было известно его положение относительно лица или обрабатываемой части тела. В дополнение к камуфлированию или трансформации конкретных признаков (особенностей) кожи упомянутый вариант делал возможным использование цвета, чтобы обеспечить видимое видоизменение области кожи, например, придание щекам более округлого или менее полного вида. Другой вариант реализации, описанный в этой более ранней заявке, включал режим сглаживания, при котором не требовалось знать положение.

В данном изобретении идея получения удивительных и приятных результатов за счет избирательного наложения модификаторов отражательной способности расширена до описания различных методик наложения, диапазонов наложения пигментированных модификаторов отражательной способности и - -различных устройств для избирательного наложения, включая распыляющие устройства, в которых отсутствует управление выбросом капель. Эти пигментированные модификаторы отражательной способности могут быть аналогичны традиционным косметическим химическим соединениям, либо могут специально выбираться высоко дифференцированными в соответствии с желаемой светимостью кожи. Эти устройства могут использоваться для обработки относительно большого участка кожи, например, лица, руки или ноги, либо эти устройства могут использоваться для избирательной обработки только одной или нескольких особенностей кожи, интересующих пользователя, без перемещения сканирующего или наносящего элемента над другими участками кожи.

В настоящее время предложено нанесение косметики с использованием струйной печати или компьютерного управления, см., например, патент США № 6312124, выданный Desormeaux, заявку на патент США № 2004/0078278, зарегистрированную на имя Dauga. Однако в этих документах предлагается адаптация компьютеров или струйных печатающих устройств к обычно используемым на практике методам создания татуировки или макияжа. Практически не имеет смысла адаптировать цифровые технологии к наложению косметических средств, так как нет веских причин заменять цифровыми технологиями "пальцы и косметические карандаши", которые в течение многих веков используются для нанесения косметических веществ. Данным изобретением предлагается новый косметический метод метод использования значительно меньшего количества косметического средства с высокой избирательностью и точностью.

Существует потребность в способе и устройстве для улучшения внешнего вида путем избирательного нанесения небольших количеств косметического средства на область кожи. Существует потребность в поддержке методик разреженного наложения, в результате чего большие части участка кожи сохраняют естественный вид. В дополнение к более естественному внешнему виду разреженное нанесение дает ощущение значительно большей легкости по сравнению с традиционными косметическими средствами, а также позволяет использовать составы и химические соединения, например, обеспечивающие более высокую долговечность, которые были бы, возможно, непрактичны при традиционном наложении косметики.

Известные технологии изменения внешнего вида кожи включают естественный загар, искусственный загар и специальное нанесение косметических средств. Каждая из этих известных технологий имеет ограничения.

Как правило, нанесение косметических веществ на кожу большей частью выполняется вручную, например, при помощи кисточек, тюбиков, карандашей, подушечек и пальцев. Эти способы делают нанесение косметических средств неточным, трудоемким, дорогостоящим, а иногда и вредным, если сравнивать его с технологиями, предлагаемыми настоящим изобретением.

При точном нанесении модификаторов отражательной способности можно использовать значительно меньшее количество этого средства по сравнению с традиционными косметическими средствами. В данном изобретении небольшое количество RMA может наноситься на определенные участки, при этом другие участки могут, оставаться без КМА. Эта комбинация меньшего количества RMA и неравномерного покрывания позволяет получить более естественный внешний облик.

Ручные методы нанесения косметических средств являются неточными по сравнению с технологиями на основе компьютерного управления, и эта неточность может сделать их менее эффективными. Например, нанесение большого количества основы тонального крема для макияжа может привести к появлению непривлекательной "корки".

Существует потребность в избирательном и точном нанесении модификаторов отражательной способности (RMA) с целью обеспечить более эффективное, с большей степенью автоматизации, более быстрое и менее дорогостоящее изменение внешнего вида кожи.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение создано с целью удовлетворения этих и других потребностей. Далее настоящее изобретение описано путем примера и без накладывания каких-либо ограничений.

Задачей настоящего изобретения является предложить устройство и способ на основе программного обеспечения для компьютеризованного нанесения с использованием цифровой технологии модификаторов отражательной способности при помощи, помимо технических средств управления выбросом капель, также и других средств, например, при помощи средств распыления.

Другой задачей данного изобретения является предложить усовершенствованные технологии для наносящих устройств с управлением выбросом капель, а также использовать устройства с управлением выбросом капель в комбинации с наносящими устройствами без. управления выбросом капель.

Следующей задачей настоящего изобретения является предложить цифровую кисть-ластик, которую пользователь может перемещать возвратно-поступательно, как обычный ластик, над участком кожи или другим элементом тела человека, чтобы сканировать этот участок и быстро накладывать один или более модификаторов отражательной способности в соответствии с опознанными атрибутами (характерными признаками) кожи.

Эти и другие задачи, отличительные особенности и преимущества реализуются в соответствии с предложенными настоящим изобретением устройством и способом. Устройство в типичном случае содержит, по меньшей мере, один наносящий элемент, которым управляют при помощи процессора, обрабатывающего данные, полученные от множества осветительных средств, также называемых источниками света, и один или более датчиков для обнаружения света, отраженного от поверхности кожи. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения упомянутое множество источников света включают одновременно, чтобы обеспечить равномерное освещение участка кожи таким образом, чтобы можно было правильно измерить отражательную способность при освещении, которого достаточно, чтобы сделать возможным использование поляризационного фильтра. Хотя эти цели могут быть достигнуты с использованием одного источника света, например, кольцевого светильника, использование множества светодиодов обеспечивает дополнительную гибкость, позволяющую организовать работу источников света в последовательном порядке с целью обеспечить разные состояния освещенности для получения данных о топологии кожи. Использование множества, светодиодов также делает возможным объединение в пары одного или более светодиодов с одним или более фотодиодами в другом варианте реализации настоящего изобретения. Упомянутый датчик может представлять собой любой элемент, чувствительный к количеству отраженного света с одной или более длинами волн, и в типичном случае представляет собой одну или более видеокамер, либо несколько фотодиодов или фототранзисторов.

В соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения цифровая кисть-ластик в типичном случае содержит множество датчиков, таких как фотодиоды, и множество осветительных средств, таких как светодиоды. Как правило, имеется множество пар источников света и датчиков, где каждая пара предоставляет информацию, которая может быть использована для определения одного или более из следующего: углов расположения устройства относительно кожи, расстояния устройства от кожи, либо локальной отражательной способности кожи.

В соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения цифровая кисть-ластик содержит, по меньшей мере, одну видеокамеру и множество осветительных средств, таких как светодиоды. Изображения используют, чтобы определить расстояние устройства от кожи и наклон относительно нее, а также, чтобы правильно определить локальную отражательную способность кожи. Эту информацию затем используют, чтобы управлять одним или более наносящими элементами с целью избирательного нанесения одного или более модификаторов отражательной способности на кожу.

Программное обеспечение идентифицирует отсканированные атрибуты (характерные признаки) участка кожи или другого признака и инициирует автоматическое и точное наложение модификатора отражательной способности, такого как традиционное косметическое средство на основе пигмента, на упомянутый участок. Средство наложения, например, на основе технологии распыления, наносит косметические средства. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения кисть-ластик перемещают вручную возвратно-поступательно по упомянутому участку в несколько проходов, чтобы непрерывным образом просканировать атрибуты этого участка, например, светлость и темность, относительно заданного порогового значения, которое определено с целью косметическим путем улучшить внешний вид участка. Кисть-ластик автоматически накладывает RMA, например косметическое вещество, до тех пор, пока не будет достигнуто упомянутое пороговое значение.

Небольшие количества RMA

Одним из аспектов данного изобретения является наложение очень небольших количеств RMA по сравнению с обычными косметическими процедурами, соответствующими известному уровню техники. В различных вариантах реализации изобретения несколько факторов обеспечивают возможность использования очень небольших количеств RMA.

Как правило, для наложения RMA предназначена только небольшая часть поверхностного участка. Технология может быть специально предназначена для нежелательных признаков (особенностей) кожи со средней пространственной частотой, но чтобы при этом не оказывать влияния на присутствующие повсеместно желательные особенности с высокой пространственной частотой. Существенное и неожиданное визуальное улучшение обеспечивается путем избирательного нанесения RMA на небольшие части участка кожи. Таким образом, зоны, предназначенные для наложения RMA, как правило, представляют собой некоторую долю участка кожи, который может быть просканирован устройством.

Количество RMA, нанесенного на эти целевые зоны, значительно меньше по сравнению с известными технологиями, благодаря специальным методикам улучшения, точному наложению и возможности использовать небольшие количества высоко дифференцированного RMA.

Небольшие количества RMA могут произвести существенный визуальный эффект, так как человеческий глаз обнаруживает различия пропорционально квадрату отражательной способности. Например, коррекция на требуемого уровня осветления для темного возрастного пятна обеспечивает окончательного визуального выигрыша от полной коррекции. В некоторых вариантах реализации данного изобретения желательно специально "недокорректировать" признаки (особенности), чтобы улучшить или сохранить более естественный внешний вид.

Один или более модификаторов отражательной способности наносят согласованным образом "в унисон" или "в противовес" к локально измеренным свойствам кожи, таким как отражательная способность или топология поверхности. В эти измерения вносят поправки с учетом высоты и наклона измерительного устройства относительно поверхности кожи. Примером действия "в противовес" по отношению к атрибуту структуры поверхности является печатное нанесение светлого пятна на углубленную.складку,., что будет приводить к осветлению фрекселей, обычно находящихся в тени из-за того, что они обращены вниз, таким образом противодействуя затенению складки и делая ее менее видимой. Примером действия "в унисон" является акцентирование ямочек.

Для тех участков, где желательно наложение RMA, может быть выбран "высоко дифференцированный RMA", в результате чего требуется значительно меньше RMA по сравнению с обычными технологиями. Одним из аспектов точного управления является то, что можно выбирать для наложения еще более высоко дифференцированный модификатор. Проще говоря, при осветлении требуется значительно меньшее количество избирательно наносимого "более светлого" косметического средства по сравнению с "более темным" косметическим средством. С технической точки зрения высоко дифференцированный RMA представляет собой тот, который выбирают на длине вектора коррекции ближе к насыщенному состоянию канала красного сигнала, где вектор коррекции расположен между реальной светимостью кожи и требуемой светимостью кожи.

Скорость и правильность нанесения RMA

При попытке избирательно нанести модификаторы отражательной способности на такой участок, как лицо, возникают две существенные проблемы. Одна из проблем связана со скоростью нанесения. Если нанесение нельзя осуществить относительно быстро, то время, требующееся для покрывания относительно большого участка, является неоправданно большим.

Вторая проблема связана с точностью технологии. Опыт работы по ручному ретушированию фотографий показывает, что человеку очень трудно точно контролировать наложение небольшого количества вещества вручную в зависимости от отражательной способности.

Одной из задач данного изобретения является объединить несколько новаторских особенностей, чтобы устранить проблемы точности и скорости, возникающие на практике. В одном из вариантов его реализации изобретение делает возможным не только довольно быстрое ручное возвратно-поступательное перемещение "как у ластика" над участком, чтобы быстрее покрыть лицо или другую область, но при необходимости также и более медленное и намеренное перемещение. В одном из вариантов его реализации изобретение переносит сложность проблемы из аппаратной области в программную за счет использования простых датчиков, а также использования достаточного количества датчиков, чтобы учесть такие параметры процесса как расстояние и угол. В одном из вариантов его реализации изобретением предлагается богатый набор данных для обеспечения компьютерного управления нанесением RMA, а также используется множество проходов для нанесения требуемого количества RMA эффективным образом.

Кисть-ластик

Одним из предметов данного изобретения является кисть-ластик (Eraser Brush ). Одной из отличительных особенностей этой кисти-ластика является использование того факта, что небольшие количества RMA при его точном наложении могут обеспечить резкое улучшение внешнего вида. Другой отличительной особенностью этой кисти-ластика является использование того факта, что можно обеспечить такое точное наложение при помощи очень простого устройства. Это устройство может быть переносным, что обеспечит его портативность, удобство, небольшие размеры и невысокую стоимость.

Одной из идей, заложенных в кисть-ластик, является то, что отражательная способность кожи может быть правильным образом измерена за счет использования нескольких недорогих датчиков и источников света. Это множество источников света и датчиков дает богатый источник информации, который можно использовать, чтобы провести правильную калибровку устройства с целью учета расстояния от цели и угла измерения. Чтобы устранить эффекты бликования, можно использовать поляризационный фильтр.

Другой идеей, заложенной в кисть-ластик, является то, что отражательную способность кожи можно измерить быстрым и правильным образом в то время, когда наносящее устройство совершает быстрое циклическое перемещение. Так как требуемая коррекция для участка кожи может составлять всего лишь несколько процентов от величины отражательной способности, на практике возникает несколько проблем при получении приемлемых показаний отражательной способности, которые включают:

- необходимость высокой точности при определении отражательной способности;

- учет бликования поверхности; учет различных углов наложения; и

- учет различной высоты при измерении и наложении.

В одном из вариантов реализации данного изобретения эти сложности устраняются за счет использования множества осветительных средств в виде светодиодов и одной или более видеокамер, а также за счет использования фильтра с круговой поляризацией для удаления эффектов, связанных с бликованием. В одном из примеров осветительными средствами являются светодиоды, которые размещены на небольшом расстоянии от фильтра, в результате чего они обеспечивают достаточное количество света как для поляризации, так и для измерения отражательной способности. Яркость светодиодов позволяет использовать их в условиях естественного освещения. На поверхность проецируются эталонные метки, и относительное положение этих меток в изображении анализируется, чтобы учесть высоту от поверхности и угол устройства по отношению к этой поверхности.

В другом варианте реализации данного изобретения упомянутые сложности устраняются за счет использования множества синхронизированных пар из светодиода и датчика, сфокусированных в различных точках, чтобы выпрямить кривую ошибок для данных по отражательной способности; за счет использования фильтра с круговой поляризацией для удаления эффектов, связанных с бликованием; за счет использования одной или более пар из светодиода и датчика для измерения и учета угла наложения; и за счет использования одной или более пар из светодиода и датчика для измерения высоты от обрабатываемой поверхности.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Приведенный далее вариант реализации настоящего изобретения рассмотрен только в качестве примера и со ссылкой на сопровождающие чертежи, из которых:

фиг.1 типичная схема пересечения лучей источника света и датчика;

фиг.2 график зависимости плотности нанесения косметического средства или RMA от процента покрываемой кожи для обычной процедуры с использованием косметических средств, являющихся основой, и типичной процедуры с использованием кисти-ластика;

фиг.3 типичная схема работы обычного купольного светодиода или измерительного диода;

фиг.4 схема типичного синхронного демодулятора;

фиг.5А, 5В, 5С и 5D схемы, иллюстрирующие то, каким образом угол и расстояние влияют на работу множества пар источников света и датчиков;

на фиг.6А показан пример повторяющегося эллипсоидного маршрута перемещения;

на фиг.6В показан пример текущей точки, предыдущего полного цикла и точек полуцикла на повторяющемся эллипсоидном маршруте перемещения;

фиг.7А и 7В типичные схемы кольцевой топологии источников света и датчиков;

фиг.8 - схема, иллюстрирующая то, каким образом группа светодиодов, имеющая кольцевое расположение, может быть размещена над наносящим устройством, например, электростатическим аппликатором;

фиг.9А типичная схема стирающего движения при использовании кисти-ластика;

фиг.9В чертеж, иллюстрирующий то, каким образом компьютерная технология, воплощенная в кисти-ластике, может подстраиваться под повторяющийся сигнал и. заранее... предвидеть фазу, с целью инициировать наложение с достаточным опережением, чтобы точно попасть в целевой фрексель, когда устройство перемещается над ним во время своих колебаний;

фиг.10 типичная схема кольцевой конструкции кисти-ластика с нижней стороны;

фиг.11А-11С представляют собой блок-схему процесса управления видеокамерой и экспериментальным распыляющим устройством;

фиг.12 схема типичного электростатического аппликатора SK II Airtouch , модифицированного для использования в качестве кисти-ластика;

на фиг.13 показаны типичные профили наложения, осуществленного на разной высоте от поверхности;

фиг.14 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую этапы использования кисти-ластика;

на фиг.15А показан цветовой круг Манселла;

на фиг.15В изображен сектор из цветового круга, показанного на фиг.15А, иллюстрирующий разные значения интенсивности цвета и светимости кожи;

на фиг.15С изображен сектор, показанный на фиг.15В, иллюстрирующий высоко дифференцированный RMA;

фиг.16 общий вид одного из вариантов кольца датчиков, если смотреть на него сверху;

фиг.17 вид кольца датчиков, показанного на фиг.16, в разрезе;

фиг.18 - общий вид видеокамеры и экспериментального распыляющего устройства, если смотреть на них сбоку;

фиг.19 вид спереди устройства, показанного на фиг.18;

фиг.20 вид сбоку устройства, показанного на фиг.18;

на фиг.21А показан пример положений лучей при некотором расстоянии относительно целевого расстояния;

на фиг.21В показан пример положений лучей при расстоянии, близком к целевому расстоянию;

на фиг.21С показан пример положений лучей при расстоянии больше целевого расстояния;

фиг.22 представляет собой блок-схему общего процесса управления в примерном варианте реализации настоящего изобретения;

фиг.23 пример круглых лучевых пятен, являющихся проекцией луча на плоскость, перпендикулярную источнику света;

фиг.24 пример эллиптических лучевых пятен, являющихся проекцией луча на плоскость, наклоненную относительно источника света;

фиг.25 пример эллиптического лучевого пятна с поворотом;

фиг.26 представление проекции луча в трехмерном пространстве;

фиг.27 представление проекции луча в трехмерном пространстве на первую плоскость и на вторую плоскость, расположенную ближе к источнику света;

фиг.28А график зависимости положения от времени для примера нанесения;

фиг.28В график первоначальной отражательной способности поверхности как функции положения для примера,, показанного на фиг.2 8А;

фиг.28С график первоначальной отражательной способности поверхности, на котором показаны области, где желательно добавлять RMA. при первом проходе;

фиг.29А-29В представляют собой пример профилей распределения распыляемого RMA при его нанесении на поверхность;

фиг.30 пример пересечения пятна светодиода и пятна датчика;

фиг.31 пример пересечения пятна светодиода и пятна датчика на различных расстояниях от светодиода и датчика;

фиг.32 пример зависимости отражательной способности от положения после первого прохода при нанесении RMA;

фиг.33 пример, в котором показано количество осветляющего агента, которое может быть нанесено за несколько проходов в примере, показанном на фиг.28С;

фиг.34 график зависимости положения от времени для примера, в котором выполняют первое повторяющееся движение, после чего происходит смещение со следующим за ним вторым повторяющимся движением, после чего происходит смещение со следующим за ним третьим повторяющимся движением;

фиг.35 график отражательной способности для повторяющегося движения между точками А и В в этом примере;

фиг.36А-36F представляют собой виды сверху различных колец из датчиков;

фиг.37 структурная схема демонстрационного устройства, содержащего экспериментальную головку со светодиодными и фотодиодными устройствами, плату обработки сигнала, обеспечивающую питание светодиодов и прием сигнала от фотодиодов, плату соединительного устройства, программное обеспечение для сбора данных LabView компании National Instruments, плату для сбора данных, находящуюся в компьютере, компьютерный монитор, плату соединительного устройства и экранированный кабель, идущий от платы соединительного устройства к плате для сбора данных;

фиг.38 график зависимости положения от времени для примера, в котором повторяющееся движение не является равномерным;

фиг.39 двумерный пример Гауссовских распределений в луче с коэффициентом пропорциональности 1/L²;

фиг.40 типичная восприимчивость матрицы из ячеек;

фиг.41 блок-схема общего процесса управления; и

фиг.42 пример показания отражательной способности в прямом направлении и показания отражательной способности в обратном направлении для одного и того же маршрута перемещения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ - Использование светодиодов и фотодиодов для правильного измерения отражательной способности, чтобы обеспечить цифровое управление косметическим распыляющим устройством

Для этого варианта описаны способ и устройство для управления наносящим устройством с целью нанесения относительно небольших количеств RMA в соответствии с измеренными атрибутами кожи. Наносящее устройство может представлять собой устройство с управлением выбросом капель, такое как головка для струйной печати, устройство без управления выбросом капель, такое как распыляющее устройство, либо комбинацию устройств. -Модификаторы отражательной способности включают косметические составы на пигментной основе, позволяющие выполнить косметическое улучшение с использованием любой методики нанесения, например, такой технологии распыления как аэрография. Например, это косметическое улучшение может быть направлено на осветление участка, его затемнение, а также изменение его цветовых характеристик.

В этом варианте реализации настоящего изобретения выполняется адаптация обычных косметических наносящих устройств, таких как аэрограф или электростатическое наносящее устройство, путем наделения их функцией сканирования и управления, а также путем модифицирования методики наложения с переходом от равномерности в большом масштабе к более точному избирательному наложению в несколько проходов. Эта методика также может использовать более насыщенные цвета по сравнению с цветом основы, близким к цвету кожи. Устройство может накладывать широкий диапазон модификаторов отражательной способности в условиях точного компьютерного управления. В некоторых примерах RMA может быть значительно темнее или светлее кожи, и такие средства могут легко наноситься в несколько проходов.

В этом варианте реализации настоящего изобретения пользователь перемещает кисть-ластик по участку вручную, воспроизводя знакомое и интуитивно понятное перемещение ластика, в результате чего кисть-ластик сканирует множество фрекселей. После чего аппликатор автоматически накладывает RMA в соответствии с характеристиками отражательной способности фрекселей, чтобы улучшить внешний вид участка.

Определения

В этом описании и пунктах формулы изобретения термины "модификатор отражательной способности" или "RMA" относятся к любому соединению, подходящему для изменения отражательной способности кожи. Некоторые примеры модификаторов отражательной способности включают краски, красители, пигменты, отбеливающие средства, средства, изменяющие химический состав, и другие вещества, которые могут изменять отражательную способность кожи человека и других особенностей. "Состав с RMA." - это состав, который включает, по меньшей мере, один RMA. Состав с RMA, как правило, включает другие компоненты, такие как увлажнитель или наполнитель. "Прозрачный RMA" в типичном случае представляет собой краситель, хотя пигментированные RMA низкой концентрации также, по существу, являются прозрачными. "Непрозрачный RMA" представляет непрозрачный слой и в типичном случае содержит частицы с высоким показателем преломления. В одном из примеров пигментированных косметических средств термин "частицы с высоким показателем преломления" относится к частицам, имеющим показатель преломления 2,0 или больше.

Термин "фрексель" определен как небольшая область кожи, подобная пикселю, которая может представлять собой один большой пиксель или небольшое число пикселей. Если говорить более конкретно, пиксель относится к участку наложения на поверхности, который расположен непосредственно под наносящим соплом косметического аппликатора, например, электростатического аппликатора-аэрографа. В некоторых вариантах без управления выбросом капель пиксель может представлять собой участок размером от 1/15 до 1/5 дюйма.

Термин "кожа" используется не только для указания кожного покрова на теле человека, но также в более широком смысле для указания любой особенности человека, которая может быть улучшена косметическим путем, например, ногтей или волос. Термин "кожа" включает, не ограничиваясь перечисленным, участки кожи человека, включающие лицо, голову, шею, торс, спину, ноги до ступней, руки до кистей, кисти рук и ступни.

Термин "атрибут" означает локальную отражательную способность кожи, морфологию поверхности кожи, либо и то и другое. Термин "атрибут" является подмножеством более широкого термина "характеристика", который относится к любому измеряемому свойству кожи. Термины "согласованным образом в унисон" или "в унисон" означают, более конкретно, нанесение RMA в соответствии с атрибутами фрекселя таким образом, чтобы акцентировать один или более фрекселей определенной особенности, например, нанесение светлого RMA, чтобы осветлить светлую особенность кожи; нанесение темного RMA, чтобы затемнить темную особенность; добавление красного RMA к красному фрекселю; и нанесение RMA на ямочку, чтобы выделить ямочку. Термины "согласованным образом в противовес" или "в противовес" означают, более конкретно, нанесение RMA в соответствии с атрибутами фрекселей таким образом, чтобы спрятать или закрыть один или более фрекселей определенной особенности, например, нанесение светлого RMA на темную особенность кожи, чтобы осветлить эту особенность; нанесение темного RMA на светлую особенность, чтобы затемнить кожу; добавление зеленого или синего RMA на красный фрексель; и нанесение светлого RMA на часть складки, чтобы скрыть складку.

Термин "средние пространственные частоты" означает в наиболее предпочтительном случае особенности или частоты в приблизительном диапазоне от 1,5 до 8 мм на лице и 2 16 мм на ноге. В пространственных частотах от 2 мм до 12 мм могут быть ослаблены волны меньшей силы, например, с отражением от пика до пика ниже 10%, но волны с большей силой могут быть сохранены. В диапазоне от до 2 мм то же самое может быть сделано при более высоком пороговом значении, при этом волны с пространственной частотой ниже мм могут быть сохранены. В диапазоне от 12 до 25 мм то же пороговое значение может быть применено при условии более строгого контроля. Фильтрация или частичное камуфлирование средних пространственных частот означает избирательное нанесение RMA таким образом, чтобы замаскировать или закрыть особенности со средней пространственной частотой, такие как возрастные пятна.

"Событие наложения" представляет собой отдельное событие, такое как единичное распыление, которое имеет время начала и длительность.

Термин "отличающийся RMA" означает RMA, который специально выбирают таким образом, чтобы он был темнее (обладал меньшей светимостью) или светлее (обладал большей светимостью) по сравнению с требуемым цветом кожи. Термин " высоко дифференцированный RMA" означает RMA, который специально выбирают таким образом, чтобы он был существенно темнее или светлее по сравнению с требуемым цветом кожи. С технической точки зрения, высоко дифференцированный-RMA, как правило, обладает насыщенностью, по меньшей мере, 85% в канале красного сигнала, и его выбирают на длине вектора между реальной локальной отражательной способностью кожи и требуемой отражательной способностью кожи. В примере осветления темной особенности высоко дифференцированный RMA может выглядеть розовым. Термин "цвет кожи" означает оттенок, интенсивность цвета и светимость кожи. На воспринимаемый цвет кожи влияют такие факторы, как реальный цвет кожи, освещенность и структура.

Фраза "перемещение как у ластика" относится к обычному возвратно-поступательному, круговому или в общем эллиптическому перемещению. Упомянутое перемещение, в принципе, похоже на перемещение карандашного ластика при стирании слова на листе бумаги.

Термин "осветительное средство" относится к источнику света, который используют для освещения части поверхности. Осветительными средствами в типичном случае можно управлять, в результате чего данные от различных осветительных приборов можно использовать для коррекции естественного освещения и получения правильных данных по отражательной способности или профилю поверхности. "Состояние освещения" или "условия освещения" относятся к различным комбинациям множества датчиков, находящихся во включенном и выключенном состояниях. Термин "светодиод" конкретно относится к светоизлучающему диоду, а в более общем смысле - к примеру осветительного средства.

Термин "датчик" относится к фотодиоду, фототранзистору или другому оптическому детектору. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения видеокамера функционирует как один или более датчиков. "Кольцо датчиков" относится к размещению светодиодов и других компонентов, таких как датчики. Размещение может выполняться с получением форм, отличных от кольцевой.

Если говорить в общем, осветительное средство освещает область плоскости с созданием определенного пятна и интенсивности. Датчик обнаруживает область освещения на плоскости, которая может пересекаться с пятном освещения. "Эффективность" является показателем того, насколько полно пересекаются световой луч и луч датчика в рассматриваемой плоскости. "Область эффективности" представляет собой область пересечения пятна источника света и пятна датчика на некоторой части поверхности. "Яркость" осветительного средства это освещение на единицу площади в рассматриваемой плоскости. "Чувствительность" - это эффективность датчика при обнаружении текущего освещения в рассматриваемой плоскости. "Восприимчивость" - это произведение эффективности, яркости и чувствительности. Термин "отношение восприимчивости" относится к отношению восприимчивости одного источника света и датчика к восприимчивости другого датчика. Упомянутое отношение может также включать сравнение восприимчивости одного источника света и датчика, например, расположенного по соседству, к восприимчивости двух или более других датчиков, например, датчиков, расположенных напротив источника света в кольце датчиков, которое описано ниже. Отношения восприимчивости в типичном случае используются для вычисления наклона датчика относительно поверхности.

"Наносящее устройство" - это устройство,- которое наносит RMA на кожу. В этом описании наносящее устройство может представлять собой распылитель, включая электростатический распылитель или распылитель-аэрограф, устройство с управлением выбросом капель или другое устройство. "Наносящий элемент" - это часть наносящего устройства, которая наносит RMA, такая как распылитель, элемент с управлением выбросом капель, либо и то и другое. "Сканирующее и наносящее устройство" сканирует зону кожи и использует данные сканирования для управления наложением одного или более модификаторов отражательной способности. Примером "элемента с управлением выбросом капель" является головка для струйной печати, при работе которой точно управляют отдельными капельками. Примером "элемента без управления выбросом капель" является распылитель. Распыляющие устройства относятся к технологии без управления выбросом капель, при которой капельки создают в виде скоплений и управляют этими скоплениями.

Термин "усредненное освещение" относится к среднему углу и диффузии света, достигающего конкретной поверхности. Он определяет то, каким образом в типичном случае затеняются неровности поверхности. Например, усредненное освещение всего тела - это положение источника света над головой, при этом типичное положение головы является вертикальным, как следствие - выпуклость на щеке в типичном случае затемнена с нижней стороны. Усредненное освещение может дополнительно быть задано как взаимодействие усредненного направления света относительно силы тяжести и усредненной ориентации конкретного фрекселя кожи относительно силы тяжести.

Термины "отражательная способность", "оптическая плотность" или "плотность" относятся к показателю отражения кожей. В этом описании показание "первоначальная отражательная способность" представляет собой показание первоначальной отражательной способности, поступившее от датчика, до коррекции с учетом расстояния или наклона. Показание "скорректированная отражательная способность" корректирует показание первоначальной отражательной способности с учетом расстояния поверхности от кольца датчиков или ее наклона относительно этого кольца. Скорректированная отражательная способность представляет собой показание отражательной способности, в котором учтены высота и наклон устройства относительно поверхности кожи. "Требуемый уровень плотности" в типичном случае представляет собой требуемый уровень сглаживания для участка кожи, такой как пороговое значение для осветления кожи, затемнения кожи, либо и то и другое. В качестве требуемого уровня плотности может быть использована "средняя плотность" для участка кожи. Термин "плотность нанесения RMA" относится к массе RMA, нанесенного на единицу площади поверхности.

Термин "переносной" подразумевает автономные устройства, корпус которых можно держать в руке, а также устройства, корпус которых соединен с источником питания и/или компьютером.

Пространственные частоты

Одним из аспектов данного изобретения является фильтрация или частичное камуфлирование средних пространственных частот. Кожа характеризуется тремя типами пространственных частот, которые ниже сведены в таблицу 1. Если- говорить- в общем, особенности с высокой частотой являются желательными, и особенности со средней частотой являются менее желательными. Целью многих из описанных ниже методик управления является закрывание или изменение особенностей со средней пространственной частотой.

Таблица 1
Пространственные частоты
Высокая	Обычно представляют собой небольшие и желательные естественные изменения в коже, например, обусловленные генетически. Одной из проблем, связанных с обычными косметическими средствами, является то, что они закрывают эти естественные особенности с высокой частотой. Одним из результатов закрывания этих особенностей является то, что кожа выглядит более искусственной и менее реальной.
Средняя	В общем являются нежелательными особенностями или аспектами, например, вызванными ушибами или старением.
Низкая	Имеют вид более крупных особенностей, таких как щека. Можно использовать эстетические методики, такие как светлое или темное закрашивание, для изменения очевидной формы этих особенностей.

Косметическое применение кисти-ластика включает выравнивание внешнего вида кожи, осветление кожи, имитацию естественного загара и нанесение цветовых оттенков.

Нанесение косметических средств с использованием устройства, предлагаемого настоящим изобретением, может улучшать внешний вид возрастных пятен, кругов, кровеносных сосудов, выпуклостей и других недостатков кожи по мере перемещения устройства над кожей. Как правило, для использования устройства нет необходимости в том, чтобы пользователь обладал высоким уровнем мастерства.

Одним из преимуществ данного изобретения является то, что небольшие участки кожи могут быть обработаны без образования очевидных границ перехода. Внутри заданной области кожи в типичном случае коррекция выполняется для небольшой части этой области, в результате чего большая часть кожи остается нетронутой. При коррекции такой особенности как возрастное пятно, например, за несколько проходов с легким нанесением RMA, переход между возрастной точкой и окружающей кожей значительно менее заметен, чем в случае некорректированной особенности.

Правильные измерения отражательной способности - Учет расстояния и наклона

Измерение цвета или отражательной способности, как правило, осуществляется в условиях контроля заданного расстояния и заданного угла между датчиком и объектом, для которого проводится измерение. В настоящем изобретении желательно, чтобы датчик обеспечивал правильное измерение отражательной способности в диапазоне расстояний до устройства и его наклонов. Одним из путей обеспечения правильных измерений является использование стереоскопии для измерения расстояния и наклона. Другим путем обеспечения правильных - измерений является использование множества источников света и датчиков для определения расстояния и наклона.

Стереоскопия

Классическая стереоскопия представляет собой подмножество основных технологий анализа, которые описаны ниже. В стереоскопии видеокамера используется для приема изображений, которые проецируют на поверхность. Изображения могут включать эталонные метки, в результате чего на основе этих эталонных меток можно вычислить расстояния и другие характеристики. При таком подходе для просмотра изображения используют одну или более видеокамер, после чего используются технологии триангуляции, чтобы получить информацию о расстоянии и угле с целью скорректировать отражательную способность. Типичные приемы стереоскопии включают использование двух видеокамер и одного или более источников света, множества видеокамер с одним или более источниками света, либо один источник света с получением проекции в виде эталонных меток или матрицы.

В этом варианте реализации данного изобретения для измерения расстояния и учета угла относительно поверхности с целью коррекции отражательной способности и обеспечения ее правильного измерения предлагается более простой подход, основанный на использовании меньшего числа датчиков и источников света, имеющих определенную конфигурацию. Описанный ниже вариант со светодиодами и видеокамерами включает как модификацию классических технологий стереоскопии, так и использование видеокамер для измерения лучевого пятна светодиода и определения его положения, в результате чего видеокамера может заменить фотодиодные датчики.

Источники света и датчики

В основе одного из приемов коррекции показаний отражательной способности для учета расстояния и наклона лежит использование осветительных средств и таких датчиков как фотодиоды. По меньшей мере, один датчик используют с множеством источников света. В общем случае желательно использовать множество источников света и множество датчиков.

В этом примере кисть-ластик измеряет отражательную способность поверхности, без контакта с этой поверхностью, при наличии естественного освещения. На фиг.1 показаны источник 2, испускающий свет, и датчик 4, принимающий свет. Источник света и датчик ориентированы таким образом, чтобы их лучи 6 и 8 пересекались в некотором интервале расстояний от датчика, и степень этого пересечения изменяется с расстоянием. Описанные ниже технологии иллюстрируют способы использования этого изменения для улучшения анализа данных, например, для учета высоты и наклона устройства относительно поверхности кожи.

В этом варианте реализации настоящего изобретения в качестве источников 2 света используется множество светодиодов, а датчики используются для обнаружения освещения от светодиодов.

Фиг.3 иллюстрирует работу обычного купольного светодиода 30 или измерительного диода. Купол 32 выполнен при помощи литья с получением в общем параболической формы с целью фокусировки лучей 3 4 света, идущих от встроенной диодной микросхемы 3 6 или к этой микросхеме. Эта же конструкция продублирована в светодиодном или одноэлементном датчике, поэтому на последующих чертежах их будет изображаться два взаимозаменяемым образом.

Чтобы точно измерить отражательную способность, необходимо игнорировать внешний свет. Так как часто нецелесообразно укрывать устройство, не контактирующее с поверхностью, либо требовать для работы использование темной комнаты, посторонний свет можно исключить путем. модуляции светового луча 6, показанного на фиг.1.

При таком подходе желательно последовательно включать и выключать светодиоды и получать измерения от каждого датчика, пока светодиод включен и пока он выключен. Значение для выключенного состояния затем может вычитаться из значения для включенного состояния, чтобы учесть естественное освещение. В этом описании рассмотрено два основных подхода к организации последовательной работы светодиодов. Первый подход представляет собой синхронную демодуляцию. Второй подход заключается во включении и выключении каждого светодиода в заданные моменты времени внутри цикла.

Синхронная демодуляция

На фиг.4 изображен синхронный демодулятор 40, который очень эффективен, когда известна точная фаза передаваемой несущей, как в данном случае. Внутренний осциллятор 42 управляет светодиодом 44 с использованием асимметричного прямоугольного сигнала 46, наиболее эффективный метод возбуждения, если гармоники не являются проблемой. Сигнал 48, поступивший от датчика 4, подается в двухквадрантный умножитель, при этом другим входящим сигналом является двусторонняя синусоида 50 от осциллятора 42. Установленный далее фильтр 52 низких частот определяет ширину полосы и быстродействие, что хорошо известно в радиотехнике.

Несколькими светодиодами 44 можно управлять с использованием различных частот осциллятора, причем каждый по отдельности распознается при помощи одного датчика 4 за счет отдельной настройки демодулятора 40 на каждую из этих частот, точно так же как множество радиостанций можно принимать на одну антенну при подсоединении множества радиоприемников.

При использовании множества частот можно одновременно задействовать множество пар светодиодов 44 и датчиков 4. Демодуляция может осуществляться с использованием аналоговой электроники на радиочастотах. Альтернативой является модуляция источников 44 света на более низких, например, звуковых частотах, и использование программного обеспечения для выполнения демодуляции.

Датчики

По меньшей мере, один датчик 4 получает данные при освещении источником света. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения можно использовать один или более фотоэлементов, таких как фотодиоды или фототранзисторы, которые соответствуют модуляции источника света, например, светодиода. Сигнал от соответствующего фотоэлемента синхронно демодулируется на той же частоте, что и у светодиода, чтобы исключить все естественное освещение.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения датчики представляют собой фотодиоды, которые по внешнему виду аналогичны светодиодам. Имеются фотодиоды с различными углами обзора, которые в этом описании называются углами раствора луча устройства. Описанное ниже моделирование позволяет разработчику оценить различные углы обзора у фотодиодов и углы раствора луча у светодиодов, чтобы создать головку датчиков с приемлемым отношением сигнал/шум.

Комбинации светодиодов и датчиков

Фиг.5А, 5В, 5С и 5D демонстрируют реакцию источников 2 света и датчиков 4 на изменения в расстоянии и наклоне. На фиг.5А источник 2 света и первый датчик 4 расположены в верхней части чертежа, а второй датчик 4 расположен в нижней части чертежа. При повороте рассматриваемой плоскости против часовой стрелки из положения, указанного сплошной линией, в положение, указанное пунктирной линией, показания верхнего датчика будут уменьшаться, а показания нижнего датчика будут увеличиваться. В результате отношение показания верхнего датчика к показанию нижнего датчика будет уменьшаться. На фиг.5С источник 2 света и первый датчик 4 расположены в нижней части чертежа, а второй датчик 4 расположен в верхней части чертежа. При повороте рассматриваемой плоскости против часовой стрелки из положения, указанного сплошной линией, в положение, указанное пунктирной линией, показания верхнего датчика будут увеличиваться, а показания нижнего датчика будут уменьшаться. В результате отношение показания верхнего датчика к показанию нижнего датчика будет увеличиваться. В этих примерах отношения показаний датчиков предоставляют информацию о направлении и величине наклона.

На фиг.5В конфигурация источника света и датчиков та же, что и на фиг.5А, а на фиг.5D конфигурация источника света и датчиков та же, что и на фиг.5С. В этих примерах при перемещении рассматриваемой плоскости из положения, указанного сплошной линией, в положение, указанное пунктирной линией, как показание верхнего датчика, так и показание нижнего датчика в типичном случае будут увеличиваться. Отношение показаний верхнего и нижнего датчиков остается неизменным.

Таким образом, сами показания и их отношение для различных датчиков предоставляют информацию о расстоянии и наклоне.

Упрощенный геометрический анализ

Использование множества светодиодов и датчиков можно рассматривать как метод определения области пересечения для различных комбинаций светодиодов и датчиков. Приведенный далее анализ упрощен за счет обработки световых лучей и лучей датчика, как имеющих равномерную интенсивность и отчетливые границы.

Этот упрощенный геометрический анализ представлен, чтобы сформировать определенное представление о реакции измерительного устройства на изменение расстояния и наклона. Можно использовать анализ с большей глубиной теории, при этом более детальный анализ или моделирование могут обеспечить более точные результаты для оптимизации методик конструирования и управления.

Лучевые пятна в плоскостях на различных расстояниях от источника света

Как показано на фиг.23, идеальный луч 112 от источника 110, такого как светодиод, с углом 114 ( ) раствора луча проецирует круглое пятно 116 радиусом г на расстоянии h ниже источника 110. Значение радиуса определяется углом Э и расстоянием п.При таком упрощенном анализе идеальный луч обеспечивает равномерное освещение I внутри кругового пятна...По. мере увеличения расстояния от источника размер проекции луча на поверхность увеличивается, а освещение на единицу площади уменьшается.

При более детальном анализе эти зависимости можно скорректировать таким образом, чтобы выполнялось Гауссовское распределение или другая требуемая схема интенсивности луча. Освещение также может дополнительно снижаться с расстоянием, допуская рассеяние или потерю света по мере увеличения расстояния от источника.

Эффективный угол наклона

В прямоугольной системе координат наклон может иметь место относительно произвольной оси к, оси у, либо обеих осей.

Как показано на фиг.24, луч 112 пересекает наклонную плоскость 118 с образованием эллиптического сечения 120. Малая ось 122 эллипса уменьшается с увеличением угла наклона. Таким образом, чем больше угол наклона, тем более вытянутым становится эллипс. При нулевом угле наклона луч пересекает плоскость с образованием круга, как описано выше.

Если источник смещается относительно осевой линии, то эллипс может поворачиваться на угол (3, как показано на фиг.25. Реальная форма луча может больше напоминать яйцо, у которого один конец больше другого. В целях иллюстрации используются эллипсы.

Как показано на фиг.26, форма и положение эллипса связаны с несколькими факторами, включая положение 124 светодиода или датчика, угол 126 ( ). поворота светодиода или датчика, направление 128 нацеливания светодиода или датчика, угол 114 раствора луча светодиода или датчика и наклон 130 ( ) плоскости.

Фиг.27 демонстрирует общий случай светодиода или датчика, расположенного на кольце 132 датчиков под углом . Область 134 в эллипсе находится на осевой линии. По мере перемещения рассматриваемой плоскости ближе к светодиоду или устройству эллипс становится меньше, и его центр перемещается от осевой линии.

Множество светодиодов и датчиков

Пересечение лучевых пятен различных светодиодов и датчиков на поверхности, характеристики которой определяются, дает при измерении разные значения для каждой комбинации источника света и датчика при изменении входных параметров. В данном случае входными параметрами являются расстояние 136 от источника света до поверхности 138, характеристики которой определяются, отражательная способность 140 этой поверхности и угол 130 и 131 наклона поверхности относительно двух осей. Модель может быть использована для исследования различных методик при конструировании и управлении, включая ориентацию датчиков, угол раствора луча и анализ данных.

На фиг.30 показаны светодиод 146 и датчик 140, установленные в кольце 150 датчиков, а также теоретическая схема пересечения в горизонтальной плоскости. Как описано ниже, кольцевую конфигурацию используют как удобную форму установки светодиодов и датчиков. Можно использовать и другие конфигурации.

Светодиод установлен на радиусе r_L и в положении 1=30 градусов. Датчик установлен в том же кольце на том же радиусе в положении 2=150 градусов. Получаемые в результате эллиптические лучевые пятна 142 и 148 светодиода и датчика в горизонтальной плоскости для целей данного рассмотрения показаны в увеличенном масштабе. Если плоскость наклонена, то форма и ориентация пересечения лучей будут изменяться.

В некоторых примерах желательно получать показания от нескольких датчиков для каждого светодиода. Например, один датчик может находиться рядом со светодиодом, и один или более других датчиков могут находиться напротив светодиода.

Полезную информацию предоставляют размер и форма лучей, а также их пересечение. Фиг.31 иллюстрирует изменения в пересечении трех пар лучевых пятен 152, 154 и 156 при изменении расстояния кольца датчиков от поверхности и наклона кольца датчиков относительно поверхности. По мере перемещения рассматриваемой плоскости от кольца датчиков площади каждого из лучевых пятен увеличиваются. По мере увеличения угла наклона плоскости растет эксцентриситет эллипсов.

Комбинация светодиодов и датчиков

Приведенное далее обсуждение связано с рассмотрением нескольких факторов, относящихся к получению и улучшению показаний отражательной способности с использованием источников света и датчиков. Область эффективности представляет собой зону перекрывания луча светодиода и пятна датчика. Как правило, внутри луча выполняется Гауссовское или иное распределение света, при этом в центре интенсивность больше, чем в зонах на удалении от него. Как отмечено в приведенном выше геометрическом анализе, отчетливая граница отсутствует, эллипсы в упомянутом геометрическом анализе можно рассматривать как представляющие собой периметр вариации 1 интенсивности луча. Имеет место обратная квадратичная зависимость интенсивности или чувствительности от расстояния до светодиода или датчика.

Одним из факторов является степень наклона локальной поверхности относительно плоскости, перпендикулярной области отдельного луча. Этот фактор не учитывается при описанном ниже моделировании первого прохода.

В целях иллюстрации предполагается, что эти факторы являются дополнительными. При заданных ориентации источника света и датчика, а также ориентации поверхности, которая расположена на расстоянии от источника света и наклонена по двум осям относительно источника света, областью эффективности будет пересечение пятна источника света и пятна датчика в некоторой части поверхности. Тогда, в дополнение к реальной отражательной способности поверхности имеется несколько факторов, которые влияют на измерение отражательной способности внутри этой области эффективности.

Одним из факторов является то, что в типичном случае имеет место такое распределение интенсивности света или чувствительности датчика, при котором они сильнее в середине пятна и падают с увеличением расстояния от центра. В целях рассмотрения считается, что оно изменяется по Гауссовскому закону. Другим фактором является то, что при удвоении расстояния средняя величина освещения на единицу площади будет снижаться в четыре раза. По мере увеличения расстояния интенсивность на единицу площади уменьшается с коэффициентом 1/d². Это обратно квадратичная зависимость. Третьим фактором является то, насколько сильно поверхность отклонена от плоскости, перпендикулярной к локальному лучевому пятну.

Восприимчивость для одного датчика и одного источника света можно рассматривать как произведение этих трех факторов внутри области эффективности. Сравнение восприимчивости или показания отражательной способности для первого датчика и источника света с показанием отражательной способности для второго датчика и источника света дает информацию о расстоянии поверхности от устройств и ее ориентации относительно устройств. Конструкция головки датчиков должна быть такой, которая обеспечивает достаточно данных, чтобы имелось хорошее отношение сигнал/шум, что позволит на основе этих данных определить реальные отражательную способность, расстояние и наклон.

Одной из особенностей этого варианта реализации данного изобретения является обеспечение цифрового управления, которое может помочь в выполнении правильных измерений отражательной способности за счет получения достаточного количества данных от недорогих источников света и датчиков.

Если говорить в общем, одним из приемов является нацеливание светодиодов и датчиков в разные точки. Например, первая группа светодиодов и датчиков может быть нацелена в центр первой плоскости пересечения, расположенной на первом расстоянии от кольца датчиков, а вторая группа светодиодов и датчиков может быть нацелена в центр второй плоскости пересечения, расположенной на втором расстоянии от кольца датчиков.

В одном из вариантов реализации данного изобретения эта степень перекрывания может указываться показанием датчика, например, выходным сигналом фотодиода. В этом варианте по мере снижения степени перекрывания снижается показание датчика.

В другом варианте реализации данного изобретения, как описано ниже, для одного или более расстояний нацеливания используются разные конфигурации светодиодов, а для определения расположения и формы лучевых пятен на поверхности используются одна или более видеокамер.

Пример

В этом примере в кольце 150 датчиков размещены три пары 158, 160 и 162 светодиодов и датчиков. Каждый светодиод в датчике нацелен в центральную точку на первом расстоянии от упомянутого кольца.

На фиг.21А плоскость пересечения ближе расстояния нацеливания. Хотя в этом примере лучевые пятна 164, 166 и 168 показаны в форме кругов, реальные лучевые пятна будут эллиптическими.

На фиг.21В упомянутая плоскость находится рядом с расстоянием нацеливания, и лучевые пятна 164, 166 и 168 расположены ближе к центру по сравнению с фиг.21А.

На фиг.21С упомянутая плоскость находится дальше расстояния нацеливания, и лучевые пятна прошли через центральную точку. По мере увеличения расстояния эти лучевые пятна будут удаляться от центра.

Область инвариантного чистого выигрыша

Обратимся теперь к фиг.1, на которой показано, что источник 2 света может быть сфокусирован в луч 6, а датчик 4 также можно рассматривать как фокусируемый в луч 8. Понятно, что область 10 эффективности является пересечением этих двух лучей 6 и 8. Если говорить более точно, восприимчивость на расстоянии от источника света является произведением обоих лучей 6 и 8 на этом расстоянии. Например, если лучи 6 и 8 перекрываются на 10%, чистое перекрытие в области 10 эффективности составляет всего лишь 1%. Таким образом, нет необходимости тщательно закрывать источник 2 света и датчик 4.

Область 10 эффективности лежит между источником света и датчиком. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения светодиоды и датчики размещены по кольцу, а наносящее устройство размещено в центре кольца. При нацеливании светодиодов и датчиков в направлении центра область эффективности возникает в зоне наложения, что не требует размещения светодиодов или датчиков непосредственно сверху.

Источник 2 света и датчик 4 эквивалентны по чувствительности, поэтому они могут меняться ролями при той же результирующей области 10 эффективности.

Графики в левой части фиг.1 представляют собой соответствующие зависимости "эффективности", "яркости" и "восприимчивости" от расстояния. "Эффективность" является показателем площади пересечения лучей 6 и 8 на некотором расстоянии. Хотя изображено, что эти лучи имеют четкие очертания, границы луча можно рассматривать как подчиняющиеся в некоторой степени Гауссовскому распределению, поэтому уровни 1-сигма на упомянутом расстоянии будут такими, как описано ниже. "Яркость" является показателем освещения на единицу площади. В этом примере дальний край области 10 эффективности удален от источника света на приблизительно вдвое большее расстояние по сравнению с ближним краем области. Так как освещение уменьшается с квадратом расстояния, дальний край обладает приблизительно яркости ближнего края. "Восприимчивость" является произведением яркости и эффективности.

В области 12(А) увеличение яркости компенсирует уменьшение эффективности с уменьшением расстояния, в результате чего область демонстрирует "инвариантный чистый выигрыш". В рамках этого обсуждения инвариантный означает приблизительно тот же самый.

В области 14(В) расстояний как яркость, так и эффективность увеличиваются со снижением расстояния, в результате чего восприимчивость увеличивается в пределах всего диапазона.

Как более подробно описано ниже, эти типы реакций в зависимости от расстояния могут дать полезную информацию. Одной из методик конструирования, предлагаемых данным изобретением, является создание различных парных комбинаций источников света и датчиков, в результате чего существует множество областей эффективности с различными профилями изменения яркости и восприимчивости. Как следствие, эти различающиеся реакции могут обеспечить основу для анализа данных с целью определения расстояния и наклона и соответствующей коррекции показаний отражательной способности. На практике существует ряд способов получить профили изменения восприимчивости, включая разную компоновку источников света и датчиков.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения, за счет использования множества светодиодов и датчиков, нацеленных на разные расстояния, расстояние можно изменять в широких пределах.

В настоящем изобретении данные можно использовать, чтобы правильно определить расстояние от головки датчиков до поверхности. Расстояние важно по нескольким причинам, включая коррекцию измеренной отражательной способности для учета расстояния, выдачу сообщений пользователю при превышении желательного диапазона наложения и определение траектории капли или струи для более точного включения или выключения наносящего устройства.

Обработка бликования

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения, чтобы устранить возможную ошибку в показаниях отражательной способности, вызванную бликованием, используется круговой поляризатор. Во множестве областей применения поляризаторы могут убирать ценный свет. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения яркие светодиоды размещены близко к объекту, в результате чего света достаточно, чтобы он остался после поляризационного фильтра. Круговой поляризатор содержит, в общем случае, четвертьволновый фильтр, установленный между входящим светом и линейным поляризационным фильтром. Размещение нескольких светодиодов и видеокамеры или фотоэлементов за единственным круговым поляризатором позволяет компьютеру интерпретировать светлоту кожи независимо от расстояния, угла и бликования. Эта технология используется в ряде дорогих антибликовых экранов для электроннолучевых трубок, чтобы устранить внутренние отражения. Кроме того, круговые поляризаторы широко применяются и предлагаются в большинстве магазинов, торгующих видеокамерами, в отличие от линейных поляризаторов 60. Они используются для вращения угла внутри видеокамеры, чтобы избежать поляриметрических проблем с измерительным устройством и автофокусом. Преимуществом в этой заявке является то, что все источники и все датчики могут быть размещены за единственным поляризационным фильтром, который является самовыравнивающимся и может быть размещен под любым углом.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения осветительные средства представляют собой светодиоды с длиной волны в зеленой части спектра, чтобы обеспечить улучшенную видимость состояния кожи по сравнению с красной или другой частью спектра. В других примерах могут использоваться и другие длины волн или их комбинации.

Калибровка

В общем случае желательно выполнять процедуру калибровки для блока управления, чтобы обеспечить правильность преобразования сигналов от датчиков в содержательные данные. Одним из способов калибровки блока управления является получение показаний датчика для различных уровней высоты и углов наклона с использованием известных образцов цвета. После чего данные калибровки могут быть использованы для преобразования данных датчика в измерения расстояния и угла. На практике эта калибровка выполнялась бы в диапазоне рабочих высот, углов наклона и в диапазоне отражательной способности поверхности.

В одном из вариантов реализации данного изобретения, чтобы проинформировать пользователя о том, что превышен диапазон расстояний или угол наклона, может выдаваться слышимый сигнал, световое или иное указание. Эта обратная связь позволяет пользователю лучше освоить использование устройства. Упомянутые данные также могут использоваться для того, чтобы обеспечить более точное измерение отражательной способности за счет коррекции с учетом расстояния и угла наклона, а также обеспечить настройку включения и выключения подающего устройства, чтобы принять во внимание реальную траекторию капли RMA или струи, выходящих из наносящего устройства. Пример калибровки

В данном конкретном примере имеется четыре входных параметра реальная отражательная способность (R) поверхности, высота или расстояние (d), наклон ( х) относительно первой оси и наклон ( y) относительно второй оси. Всего имеется шесть датчиков и шесть светодиодов. Три светодиода (L1, L2 и L3) и три датчика (S1, S2 и S3) нацелены под первым углом. Оставшиеся три светодиода (L4, L5 и L6) и три датчика (S4, S5 и S6) нацелены под вторым углом. Каждая пара из датчика и светодиода внутри набора создает целевую точку данных. Имеется 18 реакций, которые могут быть использованы по отдельности или в комбинации для калибровки устройства. Например, одна целевая комбинация предназначена для сравнения показания датчика, расположенного рядом со светодиодом, например, L1S1, со средним показанием датчиков, расположенных напротив светодиода, например, L1S2 и L1S3. В этом примере упомянутые показания, как правило, представляют собой разность между показанием датчика, когда светодиод включен, и показанием, когда светодиод выключен. Эта разница убирает влияние естественного света, поэтому ее можно считать вкладом светодиода в освещение.

Топология кольца источников света и датчиков

Фиг.7А и 7В иллюстрируют топологию кольца источников 2 света (белые) и датчиков 4 (черные), которая может быть использована в одном из вариантов кисти-ластика. Триплетная конфигурация (32) может быть использована для определения расстояния и обоих углов наклона. Однако квадратная конфигурация (42), показанная на фиг.7В, представляет более надежный вариант. Понятно, что различная группировка изображенных источников 2 света и датчиков 4 предоставит информацию, ранее изображенную на фиг.5А, 5В, 5С, 5D и 5Е. Могут использоваться и другие компоновки.

На фиг.36А-36F показаны дополнительные конфигурации источников света и датчиков. Термин "кольцо" используется для описания любой формы размещения источников света и датчиков. Круглая форма не является обязательной. На фиг.36А показано два набора из трех спаренных светодиодов и датчиков в кольце, имеющем внешний диаметр приблизительно 1 дюйм и отверстие в центре размером 0,5 дюйма. На фиг.36В показано меньшее кольцо с внешним диаметром 0,8 дюйма и внутренним диаметром 0,32 5 дюйма. В этом примере один набор из трех спаренных светодиодов и датчиков расположен на первом радиусе от центра, а второй набор из трех спаренных светодиодов и датчиков расположен на втором радиусе от центра. На фиг.36С показано кольцо с концентрическим упорядочиванием двух наборов из трех спаренных светодиодов и датчиков. В этом примере устройства внутри каждого набора расположены под углом 60° друг от друга. На фиг.36Б показано кольцо с концентрическим упорядочиванием двух наборов из шести. спаренных светодиодов и датчиков. В этом примере устройства внутри каждого набора расположены под углом 30° друг от друга. На фиг.36Е показано кольцо с упорядочиванием двух наборов из четырех спаренных светодиодов и сенсоров. На фиг.36F показано кольцо со смещенным размещением светодиодов и датчиков. Эти примеры являются иллюстрацией значительно более широкого множества возможных компоновок источников света и датчиков.

Фиг.8 иллюстрирует один из вариантов того, каким образом можно разместить такую группу из восьми светодиодов 44 в кольцевой конструкции 70 в виде обоймы над форсункой 72 наносящего устройства 74, например, над адаптированным электростатическим аппликатором SK II Airtouch . Круговой поляризатор 76 с вырезом, имеющий вид шайбы, устанавливается сверху кольцевой конструкции 70, кроме того, предусмотрен навинчиваемый колпак с кольцевыми уплотнениями (не показан). Может также оказаться желательным изменить характеристики распылителя, например, размер распылительного сопла.

Пример Кольцо датчиков с 3 парами светодиодов и датчиков

В этом примере в качестве держателя для множества источников света и датчиков было использовано черное акриловое кольцо Delrin®. Кольцо имеет толщину приблизительно дюйма, а также внешний диаметр 1 дюйм и внутренний диаметр 3/4". В кольце было просверлено множество отверстий размером 3 мм, в результате чего каждое отверстие позволяло установить светодиод или датчик. В этом примере светодиоды размером 3 мм и устройства-датчики размером 3 мм были слегка утоплены в отверстиях, чтобы позволить материалу отсечь посторонний свет. Круглый поляризационный фильтр, например, полученный из магазина, продающего видеокамеры, может быть размещен у основания кольца.

Фиг.22 представляет собой блок-схему общего процесса управления в этом примере. На этапе 2000 предварительно обработанный сигнал включает и выключает светодиоды в требуемой последовательности, в результате чего можно получать данные, когда каждый из светодиодов включен, а затем, когда каждый из светодиодов выключен. На этапе 2100 датчики получают данные от каждого светодиода, когда он включен и когда он выключен. На этапе 2200 данные от датчика анализируют, чтобы определить отражательную способность, расстояние и наклон. На этапе 2300 устройство может предоставить пользователю в качестве обратной связи информацию о расстоянии и наклоне. На этапе 2400 показание отражательной способности корректируется с учетом расстояния и наклона. На этапе 2500 в процессе управления выдаются сигналы на включение и выключение наносящего устройства. На этапе 2600 устройство в качестве обратной связи предоставляет пользователю звуковой, световой или вибрационный сигнал, когда наносящее устройство включено. Комбинация этой информации обратной связи и информации обратной связи по расстоянию и наклону на этапе 2400 помогает обучить пользователя более эффективным технологиям нанесения.

В демонстрационном устройстве эти функции управления реализованы в программном обеспечении. В изделии для широкого потребления эти функции управления могут быть реализованы в управляющей схеме, находящейся внутри устройства, которая организует последовательную работу светодиодов, принимает измерения, вычисляет скорректированную отражательную способность, приводит в действие одно или более устройств обратной связи с пользователем, а также приводит в действие наносящее устройство.

В этом варианте реализации настоящего изобретения светодиоды и датчики размещены по кольцу с диаметром приблизительно 1 дюйм. Устройства нацелены на плоскость, находящуюся приблизительно на 1/2" ниже кольца, в результате чего площадь пересечения лучей датчиков и источников света составляет приблизительно от 1/8 до 3/16 дюйма. Источники света приводятся в действие последовательно или модулируются таким образом, чтобы каждый датчик обнаруживал каждый источник света независимо. Поэтому имеется девять точек данных для вычисления четырех параметров.

В некоторых случаях результаты работы датчиков, расположенных напротив источников света, могут усредняться, в результате чего имеется, по сути, шесть точек данных для четырех параметров. В любом случае система может быть откалибрована путем получения множества точек данных при различных наклонах и расстояниях от целей с известной отражательной способностью. Эти данные могут быть проанализированы статистически, чтобы получить на выходе кривые реакции для каждого из параметров: расстояния, наклона относительно первой оси, наклона относительно второй оси и отражательной способности.

В некоторых случаях можно не фокусировать источники света и датчики на серединной оси измерительного устройства. В некоторых примерах датчики или светодиоды можно специально нацеливать на точку, не лежащую на осевой линии измерительного устройства. Эта разница в точке нацеливания может быть учтена во время процесса калибровки.

Пример Кольцо датчиков с 2 наборами из 3 пар светодиодов и датчиков

На фиг.16 показано типичное кольцо 150 датчиков с двумя наборами из трех пар датчиков. Первый набор содержит светодиоды 272, 274 и 276, а также датчики 278, 280 и 282. Второй набор содержит светодиоды 284, 286 и 288, а также датчики 290, 292 и 2 94. Эти устройства вставлены в кольцо.

В других примерах светодиоды и устройства-датчики могут быть размещены или изготовлены на подложке, которую затем закрывают материалом линзы. Фильтр с круговой поляризацией также может служить для этих устройств защитной крышкой в виде линзы.

Как показано на фиг.17, первый набор датчиков и светодиодов нацелен на первую плоскость, находящуюся на расстоянии 296 (h1), которая расположена приблизительно на 3/8" ниже кольца датчиков, и второй набор датчиков и светодиодов нацелен на вторую плоскость, находящуюся на расстоянии 298 (h2), которая расположена приблизительно на 9/8" ниже кольца датчиков. Это кольцо датчиков было использовано в комбинации с модифицированным аэрографом, чтобы обеспечить избирательное нанесение косметического средства в соответствии с показаниями датчиков и выбранным пороговым значением.

К основанию кольца может быть прикреплен фильтр с круговой поляризацией (не показан), который может быть создан на основе комбинации поляризационного фильтра и четвертьволновой замедляющей пластины.

Пример конфигурации

В этом примере шесть пар светодиодов и датчиков расположены по примерному кольцу на равном расстоянии друг от друга. Три спаренных датчика нацелены на первую высоту, составляющую 3/8 дюйма, а чередующиеся с ними три спаренных датчика нацелены на вторую высоту, составляющую 9/8 дюйма.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения желательно последовательно осуществлять освещение шестью диодами в циклическом режиме таким образом, чтобы каждый светодиод был включен в то время, когда все другие светодиоды выключены. При включении каждого светодиода из первого набора светодиодов (L1, L2 и L3) данные от каждого датчика из первого набора датчиков (S1, S2 и S3) поступают для каждого светодиода из упомянутого первого набора светодиодов, находящегося как во включенном, так и в выключенном состоянии. Затем, при включении каждого светодиода из второго набора светодиодов (L4, L5 и L6) данные от каждого датчика из второго набора датчиков (S4, S5 и S6) поступают для каждого светодиода из упомянутого второго набора светодиодов. Эта последовательность работы может задаваться схемой синхронизации, как рассмотрено ниже, либо за счет приведения каждого светодиода в действие в результате модуляции.

В данном случае последовательность работы устройства обеспечивается на основе частоты 88 кГц, в результате чего можно использовать стандартное аудиооборудование. Во время каждого цикла будет включаться и выключаться каждый из светодиодов, в результате чего можно получать данные от связанных с ними датчиков. Например, будет включаться светодиод L1, и будут приниматься данные для S1, S2 и S3. Затем светодиод L1 будет выключаться, и будут приниматься данные для S1, S2 и S3. Этот процесс получения данных будет повторяться для каждого светодиода в каждом цикле. В предпочтительном случае эта последовательность работы является программируемой, чтобы сделать возможной оценку методик чередования. Могут использоваться и другие методики синхронизации или модуляции.

Схема демонстрационного устройства для этого примера показана на фиг.37. Этот демонстрационный прибор содержит экспериментальную головку 300 со светодиодными и фотодиодными устройствами 310 322, плату 324 обработки сигнала, обеспечивающую питание светодиодов и прием сигнала от фотодиодов, плату 326 соединительного устройства, программное обеспечение 328 для сбора данных LabView компании National Instruments, плату 330 для сбора данных, находящуюся в компьютере 332, компьютерный монитор 334, плату 336 соединительного устройства и экранированный кабель 338, идущий от платы соединительного устройства к плате для сбора данных. Назначением этого демонстрационного устройства является оценка реакции головки датчиков на изменение наклона и отражательной способности. Реальная реакция может сравниваться с результатами моделирования, чтобы в дальнейшем более уверенно использовать моделирование при оценке методик и параметров при конструировании.

Цифровое управление

В этом варианте реализации настоящего изобретения управление устройством осуществляется, главным образом, для -того, чтобы принять решение о включении или выключении распыляющего устройства. При включении наносящего устройства можно воздействовать на относительно большую площадь. Одним из неожиданных результатов от данного изобретения является то, что стало возможным достичь удивительных результатов с использованием относительно незамысловатого инструмента. При наложении тонкого слоя RMA в несколько проходов относительно низкое разрешение может дать хорошие результаты. Результат такого типа трудно или невозможно достигнуть при ручном нанесении с использованием аналогичных наносящих устройств. Одной из особенностей данного изобретения является возможность обеспечить управление наложением для точного наложения RMA.

В этом варианте реализации настоящего изобретения подходящее устройство управления снабжено относительно простыми и недорогими источниками света и датчиками. Устройство управления может приводить в действие аэрограф или наносящее устройство с управлением выбросом капель, обеспечивающее относительно большую ширину наложения. Относительно большая площадь распыления является необходимым требованием при практической реализации одного из вариантов данного изобретения, поэтому наложение на большую площадь может завершаться в достаточно короткий период времени.

Компьютеризованный расчет улучшений

На практике общий принцип нанесения косметических средств на уровне пикселей реализуется за счет компьютеризованного управления, что недостижимо при ручной работе. При таком управлении получение данных по характеристикам- поверхности, например, кожи, выполняется для расчета косметических улучшений, а также для достижения этих улучшений путем точного наложения косметических средств на упомянутую поверхность.

Чтобы обеспечить компьютеризованное управление, можно использовать один или более микропроцессоров или управляющих микросхем 80, которые показаны на фиг.10. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения эти управляющие микросхемы 8 0 могут быть предварительно настроены на определенные уровни плотности, где плотность представляет собой целевую отражательную способность (коэффициент отражательной способности) поверхности. В другом варианте реализации настоящего изобретения они могут быть настроены на уровни плотности пользователем, как рассмотрено ниже.

Например, в одном из вариантов реализации настоящего изобретения кисть-ластик может быть использована для усовершенствования электростатического наносящего устройства 74, такого как электростатический аппликатор 88. Одна или более управляющих микросхем 80, показанных на фиг.10, могут использоваться вместе со светодиодами 44 и фотоэлементами 82 в кольцевой конструкции 70, которая может быть размещена над форсункой 72. Эти управляющие микросхемы 80 могут использоваться для управления электронным клапаном 86, который открывается и закрывается для управления потоком косметических средств через сопло 84 форсунки 72, чтобы обеспечить требуемый уровень плотности.

Синхронизация

При увеличении скорости наносящего устройства важно правильно определить точку нанесения в то время, когда кисть -ластик перемещается над обрабатываемой поверхностью. Например, наложение можно регулировать с учетом прогнозируемой траектории наносимого косметического средства, используя способы, которые хорошо известны специалистам в данной области техники.

Из-за задержек, связанных с работой механики, может оказаться затруднительным модулировать в реальном времени режим наложения на пятно или дефект, не вызывая при этом несовпадений, обусловленных временными задержками. Одно из решений - это потребовать от пользователя перемещать кисть очень медленно, чтобы не опережать время реакции механики в клапанах и элементах управления наносящего устройства. Однако предполагается, что естественным режимом работы для пользователя будет попытаться работать устройством как ластиком, то есть с быстрым возвратно-поступательным перемещением, как показано на фиг.9А. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения этот режим может быть реализован за счет использования, по меньшей мере, одного акселерометра.

Желательно обеспечить высокую точность при определении и коррекции отражательной способности. Типичные вариации характеристик кожи могут составлять порядка 3 4%, поэтому желательно осуществлять управление с более высокой точностью по сравнению с этими наблюдаемыми вариациями.

Одной из методик управления с целью повышения точности является медленное перемещение, как описано выше. Другой методикой управления является повышение повторяемости перемещения, чтобы снизить ошибку.

Вместе с кистью-ластиком для нанесения косметических средств на поверхность можно использовать множество различных средств наложения, известных специалистам в данной области техники. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения для наложения можно использовать технологию распыления. Например, можно использовать технологию аэрографии. В другом варианте реализации настоящего изобретения, который описан ниже, для наложения можно использовать технологию управления выбросом капель. Например, можно использовать технологию струйной печати. Некоторыми другими примерами средств наложения являются находящаяся под давлением камера с запорным клапаном и электродвигатель.

На основе результатов практических исследований можно сказать, что для эффективного наложения с использованием сопла определенного размера необходимо поддерживать должное расстояние от поверхности, характеристики которой должны быть улучшены.

Например, для поддержания должного расстояния между соплом и кожей сопло аппликатора в кисти-ластике можно заключить в трубку.

Емкость для косметического средства

Как показано на фиг.12, для размещения косметических средств может быть использована заменяемая емкость 20 для косметических средств, как правило, связанная со средством наложения, в данном примере аппликатором 88 в виде аэрографа. Емкость 20 для косметических средств показана просто в виде блока, но она может иметь визуально привлекательный дизайн. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения емкость- 20 для- косметических средств может содержать множество камер с множеством отдельных косметических цветов, которые могут смешиваться для получения требуемых эффектов. В другом варианте реализации настоящего изобретения она может содержать RMA с одним цветом, предварительно примешанный для получения требуемого целевого цвета или эффекта.

Нанесение небольших количеств RMA на участок кожи

Кисть-ластик делает возможным эффективное компьютеризованное нанесение обычных косметических средств, которые используются в небольших количествах избирательным образом на уровне пикселей, а также нанесение красок и красителей.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения вместо закрывания дефекта непрозрачным цветом, соответствующим коже, цвет кожи немного смещают до требуемого результата путем нанесения высоко дифференцированного RMA с очень низкой концентрацией, почти прозрачными мазками. С учетом человеческих способностей и ограничений по времени нецелесообразно или невозможно удачным образом нанести высоко дифференцированный ЕМА без помощи со стороны компьютера.

В этом варианте реализации настоящего изобретения косметическое средство наносится только на небольшую долю поверхности кожи, как правило, менее 20 40% обрабатываемой поверхности кожи, и только с очень низкой концентрацией, фактически прозрачными мазками. Этот прием сохраняет визуальные биологические признаки реальной человеческой кожи и обеспечивает малозаметный макияж. За счет явного удаления средних пространственных частот возрастных пятен остаются являющиеся желательными более высокие пространственные частоты с размером меньше размера наносимого пятна.

RMA может наноситься в несколько проходов, как описано ниже для одного из вариантов реализации настоящего изобретения.

Моделирование

Моделирование может использоваться для оценки альтернативных конфигураций источников света и датчиков. Допуская различные конфигурации, освещение и уровни чувствительности датчиков, мы можем, таким образом, моделировать показания при измерении освещения для каждого устройства и использовать эти данные для оценки возможностей устройства по коррекции различных ошибок.

Пример моделирования

В одном из примеров моделирования параметры светодиода включают интенсивность (I), длину волны, угол ( ) раствора луча, радиальное расстояние от осевой линии (r_L), угловое положение ( _L) относительно эталонной оси и угол (Y _L) нацеливания.

Параметры датчика включают чувствительность фотодиода на длине волны светодиода, угол ( ) обзора, радиальное расстояние от осевой линии (r _S), угловое положение ( _s) относительно эталонной оси и угол ( _S) нацеливания. Локальная поверхность определяется как заданная плоскость, расположенная на расстоянии (h) ниже центра кольца и имеющая наклон ( _x) относительно первой оси и наклон ( _y) относительно второй оси.

В этом примере заданная плоскость содержит множество ячеек. Каждый светодиод проецирует луч на заданную плоскость, и в центре каждой ячейки лучевое пятно можно вычислить как произведение компонента, имеющего вид Гауссовского распределения, и компонента 1/L ², чтобы учесть снижение в освещении на единицу площади по мере увеличения расстояния L.

На фиг.39 показан двумерный пример анализа данного типа. На первой высоте показано первое Гауссовское распределение 350, и на второй высоте показано второе Гауссовское распределение 352. Точка С представляет собой ячейку рядом с центром луча, а С представляет собой точку, расположенную дальше от центра луча. Разница в интенсивности обусловлена расстоянием от центра луча. Точки D и D находятся на том же расстоянии от центра луча, что и точки С и С , но имеют более низкие уровни интенсивности в связи с тем, что освещение на единицу площади снизилось с удалением от источника. Эти различия - вклад компонента 1/L².

В этой модели не принимаются в расчет другие параметры, такие как относительный наклон ячейки относительно нормали к лучу, и потеря общего количества света с расстоянием. При желании модель можно расширить, чтобы принять в расчет дополнительные параметры. Похожее вычисление может быть выполнено для датчика. После этого может быть создано смоделированное показание чувствительности путем суммирования вклада всех ячеек внутри заданного участка. Вклад ячейки вычисляется как произведение освещения от светодиода в ячейке и наблюдаемой интенсивности пятна датчика для этой ячейки.

Для матрицы из ячеек результатом этого моделирования в типичном случае будет вся эллиптическая область пересечения или ее часть. На фиг.40 показан типичный результат для восприимчивости матрицы из ячеек.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ - Использование светодиодов и видеокамеры для правильного измерения отражательной способности, чтобы обеспечить цифровое управление косметическим распыляющим устройством

В этом варианте реализации настоящего изобретения, чтобы обеспечить правильное измерение отражательной способности, в сканирующем и наносящем устройстве используется комбинация из светодиодов и видеокамер. Данные получают с использованием видеокамер, чтобы определить расстояние от поверхности, наклон поверхности и реальную отражательную способность. В типичном случае устройство используется для конкретного нанесения косметических средств таким образом, как описано выше.

В типичных вариантах могут использоваться одна, две или три видеокамеры. В одном из примеров используется видеокамера, которая работает с частотой 60 кадров в секунду и может провести оценку в пределах некоторого поля.

Видеокамеры могут предоставить значительно больше данных об интересующем участке, чем это могут сделать фотоэлементы, такие как фотодиоды или фототранзисторы. Например, если луч светодиода имел пятно на поверхности, показанное на фиг.40, видеокамера может предоставить больше информации о распределении луча светодиода по сравнению с единственным показанием интенсивности, поступившим от фотодиода. Поэтому эти данные увеличенного объема могут предоставить более точную информацию о центре интересующего участка. Из-за данных увеличенного объема, которые могут быть получены от видеокамер, меньшее число видеокамер может использоваться с большим числом светодиодов.

Данные от передней и задней частей изображения

В дополнение к этому данные увеличенного объема от видеокамер могут быть использованы для анализа полученных передней и задней частей изображения. Например, передний край видеокамеры может быть использован для получения данных об интересующем участке. После чего программное обеспечение управляющего устройства может проанализировать эти данные и наложить RMA на участок, чтобы получить некоторый процент от требуемой отражательной способности. Затем задний край видеокамеры может быть использован для получения данных об интересующем участке после наложения, после чего программное обеспечение управляющего устройства может провести анализ данных, чтобы определить, как много RMA еще необходимо нанести на участок. Эта технология может ускорить процесс измерения, анализа и наложения за множество проходов.

Одна или более видеокамер могут быть использованы в стереоскопическом режиме, чтобы определить положение управляющего устройства относительно интересующего участка. Светодиодами в известные положения могут проецироваться эталонные метки, после чего программное обеспечение управляющего устройства может записать и проанализировать положения этих меток, чтобы определить расстояние и наклон.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения первый светодиод проецирует пятно в виде точки в каждый из четырех углов интересующей области. Второй светодиодный источник света проецирует на интересующий участок пятно в виде однородного поля, в результате чего может быть получен стереоскопический эффект при использовании данных от двух светодиодов с разными положениями. Первый светодиод создает пятно, которое может быть использовано для определения расстояния от поверхности до датчиков и ее наклона относительно датчиков. Этот первый светодиод также предоставляет данные, которые могут быть использованы, чтобы нейтрализовать влияние естественного освещения.

В другом варианте реализации настоящего изобретения свет от множества светодиодов проецируется на небольшой интересующий участок. После чего показания видеокамеры для этого участка калибруют, чтобы определить расстояние, наклон и скорректированную отражательную способность.

Чтобы устранить влияние естественного освещения, улавливаемого видеокамерой, что может исказить показания отражательной способности, первый кадр может быть получен видеокамерой при одном или более включенных светодиодах. Второй кадр может быть получен при выключенных светодиодах, в результате чего получают данные о естественном освещении. Разность отражательных способностей между первым и вторым кадрами может затем быть вычтена из данных отражательной способности для первого кадра.

Пример Экспериментальное устройство

Фиг.18 общий вид, если смотреть на него сбоку, экспериментального устройства 650, которое было разработано и изготовлено для сканирования и наложения RMA на кожу. Это устройство существенно больше типичного, предназначенного для продажи на рынке переносного варианта, так как в нем используется промышленный микрораспылитель 652 EFD787MS с контроллером EFD8040 клапанов, который выполнен с возможностью распылять широкий диапазон материалов при различных состояниях струи во время оценки при испытаниях. Это экспериментальное устройство содержало видеокамеру 654 Unibrain Camera с линзовым компонентом #2043 со специально изготовленной платой контроллера, VGA 640 480 при 30 кадрах в секунду, RAW CCD (RAW формат файла изображения; CCD, Charge-Coupled Device Устройство с зарядовой связью) Sony ICX-098BQ с выносным креплением линзы, поляризационный фильтр 656 Ноуа.

Фиг.19 представляет собой вид спереди этого устройства, демонстрирующий большой фильтр 656 с круговой поляризацией. Набор из 12 светодиодов 670 с длиной волны в зеленой части спектра, размером 3 мм и характеристиками 2000 мкд (cd candela), 20 мА, 3,6 В были размещены по окружности за поляризационным фильтром (показано на фиг.18). Четыре красных лазера 672 с длиной волны 650 нм и мощностью 2,5 мВт были установлены для проецирования четырех точек на поверхность кожи таким образом, чтобы относительное положение точек можно было использовать для определения высоты и наклона устройства.

Распылитель 652 включает подающий картридж 653 для состава с RMA, канал впуска сжатого воздуха и кабельное соединение с контроллером струи (не показан) для распылителя. Состав с RMA подается через сменную иголку 674, которая выступает через отверстие, вырезанное в поляризационном фильтре. В этом примере длину и диаметр иголки можно изменять путем смены иголок, а давление воздуха и другие параметры струи можно регулировать. Предполагается, что в устройствах, предназначенных для продажи на рынке, число контролируемых параметров для наносящего элемента будет значительно уменьшено, так как наносящий элемент будет соответствовать предполагаемому составу (составам) с RMA. Например, в одном из простых вариантов управление наложением будет представлять собой просто сигнал включения. В этом примере видеокамера 654 смонтирована под углом приблизительно 30 градусов относительно оси распылителя. В других вариантах реализации настоящего изобретения видеокамера и распыляющее устройство могут быть расположены по одной линии. Как описано ниже, программное обеспечение настраивает изображение видеокамеры таким образом, чтобы иголка и другие артефакты от устройства удалялись из изображения.

Для удобства оператора устройство может быть смонтировано на манипуляторе Microscribe Arm с цифровым преобразователем MicroScribe G2 3D, либо быть переносным.

В этом примере изображение видеокамеры передается в компьютер (не показан) по кабельному соединению, идущему от платы видеокамеры к компьютеру. Для светодиодов также предусмотрена отдельная плата управляющих микросхем (не показана), а питание подается при помощи внешнего соединения. Контроллер светодиодов выполнен с возможностью организовывать последовательную работу светодиодов в любом требуемом порядке, либо включать и выключать все светодиоды в одно и то же время. Устройство, предназначенное для продажи на рынке, может быть автономным и иметь свой источник питания, а также один или более микропроцессоров, в результате чего компьютеры и внешние источники питания не требуются.

Фиг.20 представляет собой вид сбоку данного устройства, на котором показано характерное для камеры поле 655 обзора по отношению к тестируемому объекту. В этом примере для активации устройства предусмотрен курковый переключатель 68 0. При нажатии на курок устройство может избирательным образом накладывать RMA по мере его перемещения над поверхностью.

В этом примере устройство может быть переносным или может быть смонтировано на шарнирном манипуляторе с 6 осями, чтобы обеспечить противовес, помогающий технику перемещать устройство над таким участком кожи как лицо, рука или нога. В одном из испытаний, со стандартными косметическими составами для аэрографа, настройки распыления устройством были выбраны таким образом, чтобы подавалось приблизительно 1-2 микрограмма на импульс от общей сухой массы состава. В последующих испытаниях эта плотность нанесения была снижена. Число импульсов во время отдельных испытаний можно отслеживать и сравнивать с известным числом импульсов, смоделированных в соответствующей модели для PhotoShop.

На Фиг.11А 11С представлена блок-схема процесса управления работой этого примерного устройства. На этапе 4000 принимают входящее изображение. В блоке 4100 изображение калибруют путем его обрезки на этапе 4110 и удаления теней на этапе 4120. В блоке 4200 изображение ориентируют путем нахождения и проверки четырех красных лазерных опорных точек на этапах 4210 и 4230, а также путем определения на этапе 4240 того, находятся ли эти точки в пределах диапазона. В блоке 4300 выполняют дополнительное ориентирование изображения путем уменьшения разрешения на этапе 4310, чтобы улучшить эффективность обработки, и коррекции перекоса на этапе 4320. В блоке 4400 выполняют обнаружение объекта или особенности путем применения на этапе 4410 медианного фильтра с использованием квадратного участка со сторонами 0,4 дюйма и применения на этапе 4420 фильтра низких частот с использованием точки размером 1/15 дюйма. В блоке 4 500 вычисляют траекторию устройства с использованием текущего изображения и нескольких предыдущих изображений путем извлечения на этапе 4510 области корреляции, вычисления на этапе 4 52 0 разницы в изображениях и нахождения траектории на этапе 4530. В блоке 4600 принимают решение о том, создавать ли струю и когда это делать, путем воспроизведения траектории на этапе 4610, нахождения максимальной интенсивности на этой траектории на этапе 4620 и определения того, превышает ли эта максимальная интенсивность пороговое значение для темной особенности в этом сеансе нанесения осветляющего вещества на кожу. Фактическое управление струей выполняют в блоке 4700, включающем этап 4710 посылки сигнала создания струи в распылитель. Управляющая программа для этого экспериментального устройства иллюстрирует один из способов управления наносящим устройством, предлагаемым данным изобретением, могут использоваться и другие схемы управления. Если говорить в общем, схема управления выполняет сглаживание, чтобы принять решение о том, запрашивать ли событие наложения в конкретный момент времени.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ - Нанесение косметических веществ в несколько проходов с использованием наносящего устройства с цифровым управлением

В этом варианте реализации настоящего изобретения кисть-ластик перемещают вручную возвратно-поступательно по участку в несколько проходов, чтобы непрерывным образом сканировать атрибуты кожи, например, степень ее светлости и темности, по отношению к заданному пороговому значению, установленному для косметического улучшения внешнего вида кожи. Кисть-ластик автоматически накладывает RMA, например, косметическое средство на основе пигмента, до тех пор, пока не будет достигнуто пороговое значение. Использование множества проходов позволяет кисти-ластику наносить требуемое количество RMA эффективным образом.

При наложении тонкого слоя RMA в несколько проходов относительно низкое разрешение может дать хорошие результаты. Результат такого типа трудно или невозможно достигнуть путем ручного нанесения с использованием аналогичных наносящих устройств.

Этот вариант позволяет использовать для косметических средств высоко дифференцированные модификаторы отражательной способности, вместо, например, цвета основы, близкого к цвету кожи. Например, светлый RMA может наноситься на темные особенности кожи, чтобы осветлить их, в результате чего они меньше контрастируют с окружающими участками. После нескольких проходов и получения нескольких мазков RMA от кисти-ластика кожа осветляется до выбранной степени, и на эти фрексели косметическое средство больше не наносится.

Для эффективного нанесения косметических средств можно калибровать их наносимое количество. Например, косметические средства, наносимые с разной высоты от поверхности, будут иметь разный профиль наложения, например, в соответствии с Гауссовским распределением. На фиг.13 показаны типичные профили наложения, осуществленного на разной высоте. Косметическое средство, наносимое через форсунку 72 на первую поверхность 92, которая находится относительно близко от этой форсунки 72, как правило, будет иметь первый профиль 96 наложения. С другой стороны, косметическое средство, наносимое на вторую поверхность 94, которая находится дальше от форсунки 72, как правило, будет иметь второй профиль 98 наложения.

Нанесение модификаторов отражательной способности в несколько проходов позволяет наносить на участок эти модификаторы мазками с низкой концентрацией до тех пор, пока не будет достигнута требуемая отражательная способность. Профиль наложения модификаторов отражательной способности во время косметической процедуры не требует абсолютной точности значения отражательной способности или точности места нанесения, количественные характеристики которых могли бы определяться машинным путем. Вместо этого косметический профиль должен быть эстетически удовлетворительным для восприятия человеческим глазом.

Если ставить эстетические цели, небольшое изменение в направлении наблюдаемого улучшения часто приводит к значительному наблюдаемому улучшению. Люди могут воспринимать разницу в изображениях или частях изображений как функцию от квадрата разности интенсивностей.

Например, если первое изображение имеет первую интенсивность привлечения внимания, нежелательной характеристики, а второе изображение имеет интенсивность, равную только половине (1/2) от характеристики привлечения внимания, то второе изображение будет казаться для глаза человека имеющим приблизительно одну четверть (1/4) от негатива характеристики привлечения внимания. Это один из факторов, который делает возможным существенное улучшение внешнего вида в данном изобретении. Модификаторы отражательной способности могут специально и точно наноситься таким образом, чтобы снизить разницу в интенсивности между зонами кожи человека. Даже при умеренном снижении недостатков кожи "внешний вид" может быть существенно улучшен. Именно по этой причине один цвет, в отличие от применения трех цветов, или печать со средним разрешением по сравнению с печатью с высоким разрешением, или частичная коррекция дефекта по сравнению с полной коррекцией может обеспечить существенную визуальную коррекцию.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения модификаторы отражательной способности могут наноситься с точностью, которая эквивалентна разрешению, которым обладает глаз человека. Например, разрешение 2 0 пикселей на миллиметр на расстоянии 10 дюймов (254 мм) представляет собой приблизительно 500 точек на дюйм (20 точек на мм) (dpmm dots per millimeter). Это существующее на практике ограничение для глаза человека в условиях хорошей освещенности и резкого, чистого контраста между черным и белым. Однако часто в этом высоком разрешении нет необходимости, что ослабляет технические требования к видеокамере и печатающей системе.

Как видно из приведенного выше объяснения, глаз применяет свою собственную интерпретацию к эстетическим аспектам, например, учитывает отражательную способность кожи. Этот факт эффективным образом может быть использован для косметических улучшений, сделанных за несколько проходов. Например, чтобы сделать внешний вид кожи более эстетически приятным, эффект сглаживания может быть достигнут путем выравнивания характеристик отражательной способности светлых и темных пятен на коже за счет нанесения модификаторов отражательной способности с целью отфильтровать средние пространственные частоты. Нет необходимости делать точно совпадающим абсолютное значение отражательной способности для каждого пятна. Кроме того, нанесение модификаторов отражательной способности не обязательно должно выполняться точно в границах индивидуальных пятен. Из-за особенностей восприятия глазом общее уменьшение в контрасте различных значений отражательной способности пятен, не имеющих специфического расположения, может выглядеть как отчетливое косметическое улучшение.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ - Нанесение косметических веществ с использованием комбинации устройств с управлением выбросом капель и струйным нанесением, в которых применяется цифровое управление

В этом варианте реализации настоящего изобретения, по меньшей мере, одно наносящее устройство с управлением выбросом капель используется в комбинации, по меньшей мере, с одним наносящим устройством без управления выбросом капель, таким как электростатический распылитель.

В одном из примеров распылитель избирательным образом наносит осветляющее средство, а устройство с управлением выбросом капель избирательным образом наносит прозрачные красители.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ - Использование естественных перемещений "как у ластика" для прогнозирования показаний отражательной способности

В одном из вариантов реализации данного изобретения множество проходов при нанесении выполняют путем ручного перемещения устройства. Высокая скорость нанесения достигается за счет использования быстрого возвратно-поступательного движения, подобного перемещению ластика, либо в общем кругового или эллиптического движения.

Некоторые принципы использования повторяющегося перемещения для прогнозирования показаний отражательной способности и улучшения управления устройством проиллюстрированы приведенными ниже примерами. Фиг.42 представляет собой пример показания отражательной способности в прямом направлении 500 и показания отражательной способности в обратном направлении 501 для одного и того же маршрута перемещения. В общем случае можно обучить пользователя использованию повторяющегося перемещения для предсказания отражательной способности и улучшения точности наложения RMA.

Пример Равномерное периодическое движение в одной плоскости в пределах области определения отражательной способности

В этом примере датчик/аппликатор перемещают~" возвратно-поступательно между точкой А и точкой В, как показано на фиг.2 8А. В этом примере перемещение из А в В происходит с постоянной скоростью, затем происходит смена направления на обратное и перемещение с той же постоянной скоростью из В в А.

На фиг.28В показана первоначальная отражательная способность 200 поверхности как функция положения. В этом примере целевая сглаженная отражательная способность 202 (R_T) задана пунктирной линией. Задачей данного примера является осветление участков 204 (I), 206 (II) и 208 (III) путем добавления осветляющего средства на эти участки.

В этом примере ошибка в измерении отражательной способности отсутствует, а период цикла А-В-А предполагается постоянным.

Одним из подходов при выполнении этого осветления является медленное перемещение устройства из точки А в точку В и нанесение осветляющего средства в тех областях, где отражательная способность превышает значение R_T. На практике с этим подходом связано несколько трудностей. При обработке могут возникнуть прерывистые и легко заметные края, либо могут быть заметны перекрывающиеся зоны. Калибровка может быть неточной, и ошибки в системе могут привести к отражательной способности, отличающейся в ту или иную сторону от целевой. Нанесение может быть слишком медленным по времени, чтобы его можно было использовать на практике.

Другим подходом при осветлении участка между точкой А и точкой В является использование движения "как у ластика" за счет быстрого перемещения устройства возвратно-поступательно между упомянутыми точками. Тогда осветляющее средство наносится за множество этапов во время этих перемещений. Преимущества этого подхода включают менее прерывистые края, повышенную скорость нанесения и меньшее количество ошибок.

Методика управления снятием показаний/печатью

В этом примере данные сканирования получают в одном направлении, а корректирующую печать выполняют при перемещении устройства в обратном направлении. В других примерах могут использоваться и другие технологии сканирования и печати.

В этом примере устройство имеет, по меньшей мере, один акселерометр 210 (не показан), который обнаруживает перемещение и изменения в перемещении. Если обратиться к фиг.28А, устройство знает, что перемещение началось в положительном направлении в момент t₀, что перемещение изменилось на обратное в момент t₁, и что перемещение снова поменялось на обратное в момент t₂ и т.д.

В этом примере устройство определяет отражательную способность как функцию от времени при своем перемещении из точки А в точку В. Затем, когда устройство меняет направление, управляющая логика предполагает, что оно будет проходить по тому же маршруту и встречаться с той же отражательной способностью в обратном направлении. Для целей данной демонстрации в этом примере ошибка отсутствует, в результате чего устройство ожидает встретить ту же зависимость отражательной способности от времени, которая была обнаружена в направлении из точки А в точку В.

Это ожидание может быть подтверждено при сборе датчиком дополнительных данных во время движения из точки А в точку В. Пока датчики обнаруживают ту зависимость отражательной способности, которая прогнозируется, устройство может наносить КМА с высокой степенью уверенности. Однако если реальная измеренная зависимость отличается от ожидаемой, то это различие может считаться ошибкой. Ошибку можно использовать, чтобы быть более осторожным при нанесении RMA.

Одной из методик управления в этом примере является вычитание ошибки из реальной отражательной способности. Если это скорректированное значение больше целевой отражательной способности на заранее определенную величину, то RMA будет добавляться. Если сумма этих значений меньше целевой отражательной способности, RMA добавляться не будет.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения предусмотрен, по меньшей мере, один вид обратной связи с пользователем, чтобы указать, когда наносится RMA. Как описано ниже, пользователь может "научиться" тому, как лучше использовать устройство при помощи этого типа обратной связи.

Например, если пользователь продолжительное время не наносил RMA, устройство может работать тихо и, таким образом, указывать пользователю, что повтора движения не обязательно может оказаться недостаточно, чтобы с уверенностью определить требуемую коррекцию.

В этом примере при перемещении устройства обратно в точку А из точки В его управляющая логика заставит его добавлять RMA приблизительно в областях x₁ x₂, х₃ х₄ и х₅ х ₆, как показано на фиг.28С.

Для целей этого примера предполагается, что RMA распыляется с распределением 220, как рассмотрено ниже с использованием фиг.29А 29В. Для целей данного примера это распределение упрощено. В последующих примерах предполагается, что имеет место двумерное распределение при распылении. В этом примере масштаб увеличен. В других примерах нанесение RMA может быть равномерным, либо иметь другие профили распределения.

Фиг.32 представляет собой пример зависимости отражательной способности от расстояния после первого нанесения RMA. График этого примера был получен при добавлении чистого белого пигмента в те области 222, 223 и 224, которые нуждаются в осветлении. Количество наносимого RMA специально уменьшено по сравнению с рассчитанным количеством, чтобы наложить суммарное количество за несколько проходов.

В этом примере объем RMA рассчитывают таким образом, чтобы снизить отражательную способность приблизительно на 0,1 единицу в средней части.

Это простое распределение выбрано, чтобы проиллюстрировать краевые эффекты.

Если подача струи включается и выключается, когда центральная точка x_C профиля находится точно над х₁, х₂, х₃ и т.д., регулирование производится, как описано ниже.

Для целей этого примера реальная траектория струи или капель RMA не берется в расчет, и предполагается, что профиль наложения создают мгновенным образом точно в момент включения. В примере также предполагается, что наложение прекращается точно в момент выключения. В последующих примерах прогнозируют траекторию RMA, а точки включения и выключения регулируют на основе корректировки с учетом этой баллистической -траектории.

При перемещении устройства во втором цикле А-В-А логика измерения и управления повторяется. Во втором проходе область x₁ х₂ скорректирована и не требует дополнительной регулировки. Область х₃ х₄ сужена до х₇ х₈, а область х₅ х₆ сужена до х₉ х₁₀ . В этом примере данный процесс повторяют для семи проходов, что позволяет полностью выполнить всю регулировку. На фиг.33 показано количество осветляющего вещества, которое может быть нанесено, а также получаемая в результате модифицированная отражательная область в области между точкой А и точкой В.

Одним выводом из этого простого примера является то, что может оказаться желательным включать и выключать устройство с некоторым смещением относительно реальных точек х₁, х₂ , х₃ и т.д., в результате чего в этих точках нет "перебора".

Хотя в точке х₁ можно ввести задержку, может оказаться нецелесообразным прогнозировать х₂ , если только не предполагается никаких проблем с профилем. Эта возможность прогнозирования на основе истории является одним из аспектов перемещения по типу ластика. Переместившись ранее через область, устройство может прогнозировать показания.

Пример Равномерное движение по типу ластика со смещениями

В этом примере используются те же атрибуты отражательной способности, что и в первом примере, но предполагается, что расстояние между точкой А и точкой В является относительно большим.

В этом примере, как указано на фиг.34, используется три набора периодических движений. На чертеже представлено первое повторяющееся движение 226, смещение с последующим вторым повторяющимся движением 228, затем другое смещение с третьим повторяющимся движением 230. В этом примере движение в каждой области повторяется полностью. Этот тип повторяющегося перемещения дает мгновенную частоту, показанную на фиг.35.

Пример 3 Неповторяющееся движение

В этом примере перемещения в каждой области 231 и 233 повторяются не полностью. Положение конечных точек А и В в каждом цикле не совпадает, например, как показано на фиг.38.

В предыдущих примерах снятие показаний происходило в одном направлении с последующим нанесением RMA при перемещении устройства в противоположном направлении. Могут использоваться и другие методики управления. Например, одной из модификаций является несистематический пропуск отрезка, в результате чего направление снятия показаний и сканирования периодически меняется на обратное.

Другой модификаций является снятие показаний в течение всего цикла, а затем сравнение показаний и нанесение RMA во время следующего цикла.

Перемещение по эллипсоиде

В предыдущих примерах рассмотрено возвратно-поступательное перемещение как у ластика. Также возможны и другие перемещения. Другим типом повторяющегося перемещения является эллипсоидный маршрут, показанный на фиг.6А.

При эллипсоидном маршруте прогнозируемые точки в конкретной точке Р1 включают точку Р2 полного цикла с отступом и точку РЗ половинного цикла с отступом, как изображено на фиг.6В.

Определение мгновенной частоты

Если имеется упорядоченное возвратно-поступательное перемещение, либо другие повторяющиеся движения, такие как эллипсоидный маршрут, тогда можно определить мгновенную частоту.

На фиг.46 показаны данные отражательной способности для маршрута А-В-А -В -А и т.д. В этом случае прогнозируемым маршрутом из А в В будет тот же, что и маршрут А-В. Пока измеренная отражательная способность соответствует той, что измерена на предыдущем маршруте, можно наносить RMA с некоторой степенью уверенности.

Использование акселерометра

В одном из вариантов головка кисти-ластика включает, по меньшей мере, один акселерометр 90, показанный на фиг.12, такой как миниатюрный пьезоэлемент, чтобы обеспечить очень точное отслеживание быстрых перемещений кисти-ластика. Это позволяет соответствующим компьютерным техническим средствам, например, компьютерным микросхемам 80, показанным на фиг.10 и рассмотренным ниже, обнаруживать быстрое повторяющееся перемещение и знать его частоту и фазу. Если пользователь работает устройством как ластиком с быстрыми возвратно-поступательными перемещениями, компьютерные технические средства кисти-ластика могут подстраиваться под повторяющийся сигнал и предвидеть фазу заранее, как показано на фиг.9В, что позволяет инициировать наложение с достаточным опережением, чтобы точно попасть в цель при прохождении устройства над ней во время его колебаний.

В режиме прогнозирования, без необходимости в обучении, кисть, скорее всего, будет самообучающейся, что может ухудшить безопасность. Программное обеспечение будет обнаруживать два режима работы, из них первый - с медленными перемещениями и низкой изменяемостью измеренной отражательной способности, при котором оно будет работать в режиме реального времени. Кисть-ластик будет автоматически выходить из этого режима при любом большом ускорении, чтобы не произвести наложения не на то пятно. При втором режиме работы будет происходить прогнозирование предстоящего покрывания с использованием упомянутого приема подстройки. Этот режим будет самым быстрым, так как при нем будет происходить покрывание медленно движущейся линии, а не медленно движущейся точки, именно поэтому такое перемещение является естественным приобретенным навыком при работе с ластиком. Кисть-ластик автоматически выйдет из этого режима при любом большом ускорении вне границ колебания, либо если предсказание на основе подстройки не совпадает с реальным измерением, что будет происходить, если боковое движение становится слишком быстрым. Не имея возможности навредить, пользователь будет быстро приобретать умение без обучения на основе "ощущения", "визуального восприятия" или "слухового восприятия" того, какие перемещения дают наиболее быстрое ретуширование.

Способ функционирования

Основные этапы способа изображены на фиг.14, его необходимо рассматривать со ссылкой на вариант, в котором используются светодиоды, фотоэлементы и аэрографическая техника, а также акселерометр, как показано на фиг.10 и 12.

На этапе 1000 в устройство загружают RMA для выполнения косметических улучшений. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения в аэрограф с компьютерным управлением, имеющий электронный клапан, загружают высоко дифференцированный RMA. На этапе 1010 задают такой уровень плотности, чтобы он указывал требуемую плотность, которая должна быть достигнута на всей обрабатываемой поверхности. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения пороговое значение плотности может быть предварительно задано в одной или более компьютерных микросхемах 80, показанных на фиг.10, которые установлены в кисти-ластике. В другом варианте реализации настоящего изобретения пользователь нацеливает кисть-ластик в выбранную точку кожи и нажимает кнопку "задать", чтобы ввести плотность в этой точке кожи как заданную плотность. Например, кисти-ластику может быть задан определенный загар, например, слабый или сильный загар, либо разные степени осветления. В другом примере кисти-ластику может быть задано модифицировать не только плотности светлого или темного цветов, но также модифицировать цвета и с другой отражательной способностью. На этапе 1020 пользователь быстро проводит кистью-ластиком вперед-назад, как ластиком, над обрабатываемым участком, как показано на фиг.9А. Компьютер подстраивается под повторяющийся цикл, воспринимаемый фотоэлементом, и инициирует нанесение мазков аэрографом на основе прогнозирования с предвидением фазы, чтобы исключить системные задержки, как показано на фиг.9В. Пьезоакселерометр 90, показанный на фиг.12, который установлен в кисти-ластике, помогает подстройке. Когда предсказуемость нарушается из-за чрезмерного бокового или случайного движения, компьютер выходит из режима ретуширования, чтобы защититься от ошибок. Пользователь получает естественное ощущение ретуширования дефектов и, защищенный эвристическим поведением компьютера от неправильных действий, быстро обучается за счет ощущения того, как надо делать это быстро. На этапе 1030 источники 2 света в кисти-ластике, показанные на фиг.1, загораются, и датчики 4 определяют характеристики отражательной способности фрекселей, над которыми проходит кисть-ластик. В различных вариантах реализации настоящего изобретения датчиками 4 могут быть получены следующие типы данных по индивидуальным фрекселям, например: отражательная способность для величины освещенности и цветовые характеристики; структура для топографии, например, выпуклости и складки; разница в степени светлости для одного или нескольких фрекселей; и среднее освещение. На этапе 1040, когда кисть-ластик проходит над фрекселем, который идентифицирован как требующий улучшения, она накладывает один или более модификаторов отражательной способности на фрексель, чтобы обеспечить ему требуемый оттенок цвета. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения, когда кисть-ластик проходит над фрекселем кожи, который темнее заданной плотности, накладывается очень небольшое количество белого пигмента. В другом варианте реализации настоящего изобретения, когда кисть-ластик проходит над фрекселем кожи, который светлее заданной плотности, накладывается очень небольшое количество темного пигмента. В следующем варианте реализации настоящего изобретения, где используются как светлый, так и темный пигмент, светлый пигмент может наноситься на темный фрексель, а темный пигмент может наноситься на светлый фрексель во время прохода одной и той же кистью-ластиком. На этапе 1050 выполняют множество проходов, чтобы достичь целевой плотности. Например, косметические средства низкой концентрации могут наноситься, чтобы достичь непрозрачности 1 5% при каждой подаче. Множество проходов участка, как и в случае электрической бритвы, позволяют полностью завершить наложение, при непрерывной оптимизации за счет измерений.

После ряда таких проходов наложенного количества как раз достаточно, чтобы модифицировать отражательную способность фрекселя до требуемой плотности, и при последующих проходах делается вывод о ненужности дополнительного наложения на этот фрексель.

В процессе работы устройство будет восприниматься как ластик, который совершает колебания над кожей для стирания возрастных пятен, варикозных вен, а также других дефектов и крапинок. При программировании на учет угла оно будет также частично ретушировать выпуклости и неровности на коже. Подобно электрической бритве оно будет обладать самоограничением, и пользователь сможет сказать по звуку и внешнему виду, что работа была завершена.

На фиг.41 приведена блок-схема общего процесса управления. На этапе 3000 устройство измеряет относительное перемещение, например, при помощи одного или более акселерометров. На этапе 3100 устройство анализирует данные последнего цикла. На этапе 3200 устройство определяет, имеет ли место повторяемость данных. На этапе 3300 устройство предсказывает отражательную способность на основе повторяемости последних исторических данных. На этапе 34 00 устройство определяет ошибку, например, путем вычитания предсказанной отражательной способности из реальной отражательной способности. На этапе 3500 реальное показание отражательной способности корректируется на ошибку, например, путем добавления этой ошибки. На этапе 3600 устройство использует скорректированное на ошибку значение, чтобы решить, стоит ли наносить RMA.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ - Использование светодиодов и фотодиодов для правильного измерения отражательной способности, чтобы обеспечить цифровое управление устройством наложения косметических средств с управлением выбросом капель

В этом варианте реализации настоящего изобретения наносящим элементом с управлением выбросом капель, например, на основе технологии струйной печати, управляют, исходя из данных, полученных при помощи комбинации светодиодов и фотодиодов, как описано выше.

В этом варианте реализации настоящего изобретения устройство наложения с управлением выбросом капель при печати не создает законченного изображения. Вместо этого оно используется как тонкая художественная кисть с более точным управлением таким образом, который помогает устранить избыточное распыление на участок, улучшаемый посредством обработки RMA. Как правило, устройство с управлением выбросом капель наносит краску или краситель и используется при реализации технологий затемнения, что может обеспечить эффект сглаживания или загара.

Устройство с управлением струей в типичном случае наносит вещество через одно сопло с получением Гауссовскрго профиля распределения, с большей концентрацией вещества в центре нанесения и меньшей концентрацией вещества на удалении от центра. Помимо этого, струя либо включена, либо выключена. При использовании технических средств с управлением выбросом капель можно наносить большое число капель одновременно. Например, может быть предусмотрено множество головок для струйной печати, и каждая головка может иметь десятки или сотни индивидуальных сопел. Каждое из индивидуальных сопел в головке для струйной печати можно настраивать, и не обязательно все они должны быть включены в одно время. В результате головка для струйной печати может приводиться в действие таким образом, чтобы получить однородный профиль нанесения или другой профиль, как это требуется. Таким образом, головки для струйной печати с множеством сопел в типичном случае обеспечивают наложение со значительно более высокой степенью управляемости, чем это делают устройства с управлением струей.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ - Устройство обработки пятен

В этом варианте реализации настоящего изобретения устройство перемещают над одной или более конкретными особенностями, интересующими пользователя, вместо перемещения над участками кожи большего размера.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ - Моделирование в PhotoShop

PhotoShop обеспечивает очень мощные возможности моделирования, которые используются для оценки различных методик обработки, чувствительности к ошибкам и параметров процесса.

Если говорить в общем, это моделирование выполняют в соответствии со следующим способом:

- Начинают с естественного и некорректированного изображения области кожи в приблизительном виде, например, на лице.

- Определяют эффект от затенения изображения и создают изображение кожи, которое не зависит от затенения.

В предпочтительном случае работают с каналом зеленого сигнала:

- Определяют "Целевое" изображение, например, используя фильтр высоких частот с квадратным участком со стороной 0,4 дюйма.

- Определяют "Реальное" изображение, размытое до размера выбранного пятна, например, пятна с диаметром 1/15 дюйма.

- Определяют коррекцию "Реальное Целевое", которая характеризует фильтр высоких частот и полосовой фильтр. В этом примере полосовая фильтрация выполняется двумя фильтрами низких частот фильтрация высоких частот является коррекцией, фильтрация низких частот является медианной. Отметим, что такой прием фильтрации будет избирательно нацелен на особенности кожи со средними пространственными частотами, такие как возрастные точки. Эти реальные параметры фильтрации можно регулировать по желанию, чтобы сравнить результаты при различных размерах пятна и других параметрах.

Определяют RMA или косметический "цвет", который должен быть нанесен. Это может быть близкий к реальному цвет кожи, но в предпочтительном случае он сильно отличается.

Преобразуют коррекцию изображения "Реальное Целевое" в косметическое пространство, чтобы определить, насколько много требуется косметического средства, чтобы преобразовать Реальное в Целевое.

- Применяют выбранную методику наложения, например:

- Определяют пики или локальные максимумы для участков, где должно быть нанесено косметическое средство. При таком подходе данные пики представляют собой цели для наложения в первом проходе. В этом примере в модели будут "наноситься" выбранные количества RMA.

- Просматривают смоделированные реальные импульсы с диаметром 1/15 дюйма. Отметим, что в этой модели специально не вводится ошибка при нанесении RMA. Как рассмотрено ниже, в других моделях моделируется ошибка в правильности наложения, при этом результаты являются на удивление устойчивыми.

- При желании просматривают смоделированные импульсы на белом фоне или в увеличенном масштабе.

- Добавляют смоделированные импульсы к изображению кожи, которое не зависело от затенения.

- Добавляют обратно затенение, чтобы сделать возможным сравнение изображения, скорректированного при первом проходе, с первоначальным изображением.

- Повторяют этот процесс, как требуется, для дополнительных проходов.

Пример Влияние шумов при наложении на пятно

В этом примере моделирование в PhotoShop проводилось с использованием различных размеров пятен и различных уровней намеренной случайной ошибки в месте расположения пятна или "шума". В этом примере профиль шума принимается в виде случайного источника. Для каждого прохода выбирался свой источник, но источник был неизменным для этого прохода в последующих моделях, чтобы сравнить результаты. Одним из удивительных результатов этого моделирования было то, что значительный выигрыш достигался всего лишь после трех проходов с использованием RMA с непрозрачностью 5% при зашумленном импульсе 1/15 дюйма. Хотя в итоге наложение не могло превысить 15% (3 прохода при максимуме 5% за проход), визуальный эффект был хорошим. Если говорить в общем, этот тип моделирования позволяет анализировать приемлемую ошибку для различных возможных размеров пятен, количеств наносимого вещества и числа проходов; в частности, как факторов, относящихся к эффективной обработке особенностей кожи большего размера.

Моделирование в PhotoShop и MatLab

В этом примере модель была усовершенствована, чтобы сделать возможным для пользователя перемещать мышь, когда на мониторе изображена область кожи. Когда мышь в первый раз вызывала прохождение экранного указателя над участком, возникало скорректированное изображение, которое заменяло пиксели на пути следования мыши соответствующими пикселями из первого прохода описанной выше модели PhotoShop.Когда мышь во второй раз вызывала прохождение экранного указателя над участком, возникало скорректированное изображение, которое заменяло пиксели на пути следования мыши соответствующими пикселями из второго прохода модели PhotoShop.Конечной точкой этого моделирования, которую, однако, нельзя было выбрать, в типичном случае было прекращение новых наложений в пятом седьмом проходе. По большей части окончательная коррекция выполнялась за третий пятый проход. Одним из интересных аспектов этих моделей была эффективность целевого улучшения конкретных участков кожи, например, темных пятен, всего лишь за несколько проходов, в то время как для других участков изображения кожи коррекция была незначительной или отсутствовала. Процедуры MatLab использовались для отслеживания перемещений мыши и создания этой модели путем доступа к некорректированному изображению PhotoShop и изображениям PhotoShop, скорректированным за первый проход, второй проход и т.д.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ - Параметры наложения

В этом описании приведены требуемые параметры наложения RMA, относящиеся к массе на единицу площади и проценту покрытой площади кожи.

Масса на единицу площади

Плотности нанесения косметических средств, соответствующие существующему уровню техники, находятся в следующем приблизительно диапазоне:

- 0,8 1,0 мг/кв.см для жидкого тонального крема;

- 0,4 мг/кв.см для порошкообразного тонального крема.

Общая концентрация частиц с высоким показателем преломления, который при данном обсуждении выбирают превышающим 2,0, составляет приблизительно:

- 10 12 процентов для жидкого тонального крема;

- 20-25 процентов для порошкообразного тонального крема. Таким образом, общее количество частиц с высокой степенью

непрозрачности, которое накладывают на кожу, является приблизительно одинаковым как для жидкого, так и для порошкообразного тонального крема и находится в диапазоне 0,08 0,15 мг/кв.см или 80 150 микрограммов на кв.см.

Предпочтительный диапазон плотностей нанесения в данном изобретении составляет:

- предпочтительно 0,1-40 микрограмм/кв.см;

- более предпочтительно 0,5 30 микрограмм/кв.см; и

- наиболее предпочтительно 1,0 20 микрограмм/кв.см. Удивительным результатом является то, что превосходное

маскирование тональных несовершенств обеспечивается при использовании в пределах 0,07 20% от того количества, которое в типичном случае наносит человек, пользующийся тональным кремом. Эта низкая плотность нанесения, как правило, характеризуется соответствующей низкой прозрачностью по сравнению с обычной косметической процедурой.

Процент площади кожи

В этом обсуждении "незащищенная кожа" определена как любая область кожи больше 1,0 кв.мм, для которой количество частиц с высоким показателем преломления, лежащих на ее поверхности, меньше 0,1 микрограмм/кв.см. Это определение используется, чтобы отличать специальное нанесение RMA на некоторую часть участка кожи при мгновенном избыточном распылении от Гауссовского или иного распределения при распылении на участки кожи вне площади пятна, которую намереваются покрыть.

Предпочтительный диапазон процентной доли участка кожи, которую покрывают частицами с высоким показателем преломления (RI>2,0), в данном изобретении составляет:

- предпочтительно менее 40 процентов;

- более предпочтительно менее 30 процентов; и

- наиболее предпочтительно менее 20 процентов.

На фиг.2 приведено сравнение степени покрывания (%), отложенного по оси х, и плотности нанесения, отложенной по оси у, для обычной процедуры 400 с использованием косметических средств, являющихся основой, и типичной процедуры 410 с использованием кисти-ластика. Обычная процедура 400 с использованием косметических средств, являющихся основой, показана в верхнем правом углу графика и характеризуется приблизительно 100% покрыванием участка кожи с плотностью нанесения частиц с высоким показателем преломления, составляющей 80 150 микрограммов на квадратный сантиметр. 100% покрывание предполагается для косметического средства основы, при этом другие типы косметических средств, добавляемые к основе, например, румяна, могут покрывать меньшую площадь. Однако в целом некоторое косметическое средство в типичном случае покрывает 100% открытой кожи, например, площади лица.

Процедура 410 с использованием кисти-ластика показана кривой, которая проходит от плотности нанесения 1 2 0 микрограммов на квадратный сантиметр кожи для менее чем 30% площади кожи. Ось у является логарифмической. Этот чертеж является двумерным представлением различий в том, как много RMA нанесено, и в том, где он нанесен.

Как отмечено в приведенном ниже обсуждении, различие между данным изобретением и известными методиками косметических процедур может быть также распространено на третью ось, по которой отложен тип наносимого RMA. Таким образом, результаты, отложенные по трем осям, а именно, "что нанесено" (например, RMA с высокой светимостью), "где это нанесено" (например, избирательно на особенности со средней пространственной частотой) и "как много нанесено" (например, с низкой прозрачностью или плотностью нанесения), могут значительно отличаться от обычной косметической практики. Хотя каждая из этих осей может выбираться независимо, они дополняют друг друга, и использование всех трех технологий в комбинации дает удивительно эффективный результат, который сохраняет естественную красоту при одновременном нанесении минимального количества косметического средства.

Устройства, предлагаемые данным изобретением, могут быть изготовлены в соответствии с этими предпочтительными диапазонами плотности нанесения на определенный процент площади кожи, который покрывают частицами с высоким показателем преломления, путем предварительного программирования в этих устройствах пороговых значений, согласующихся с этими диапазонами. Хотя в некоторых случаях пользователь может предпочесть модификацию этого порогового значения, такое решение должно быть тщательно обдумано, чтобы избежать ухудшения положительных для внешнего вида результатов.

Одним из аспектов этого подхода является относительно разреженное распределение RMA. Типичной процедурой в соответствии с настоящим изобретением является нанесение RMA на относительно небольшой участок особенностей со средней пространственной частотой и отсутствие нанесения значительных количеств RMA на другие участки. Этот подход приводит к обработке изолированных участков, которые окружены необработанными участками. Такое не являющееся непрерывным нанесение позволяет использовать составы, которые в противном случае применять было бы нецелесообразно. Например, существуют разные приемы повышения долговечности косметической процедуры путем модификации существующих косметических составов. В той степени, в которой эти модификации могут быть почувствованы пользователем, например, ощущение большей тяжести или ощущение сплошной маски, разреженность, обеспечиваемая настоящим изобретением, делает применение этих альтернативных составов более целесообразным по сравнению с известными технологиями и методиками наложения.

Эффекты от нанесения небольшой массы, небольшой непрозрачности и разреженного нанесения включают более естественный облик и более приятные и естественные ощущения у пользователя. Одним из результатов наличия этих факторов является возможность расширения традиционного рынка цветовых косметических средств за счет предложения малозаметных косметических процедур мужчинам, детям и женщинам, которые либо не используют традиционные косметические средства, либо используют эту продукцию экономно. Другим результатом наличия этих факторов является возможность предоставить эффективные решения для участков, отличающихся от лица, например, для рук, ног и верхней части торса.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ - Высоко дифференцированный RMA

В этом описании приведены требуемые свойства светимости RMA для случая высоко дифференцированного RMA.

Пример Высоко дифференцированный RMA

На фиг.15А показан цветовой круг 450 Манселла. На этом чертеже показаны три оси цветового круга. Оттенок 452 отложен по периметру этого круга и включает переходы через главные цвета и комбинации, такие как желтый, желтый-красный, красный, красный синий и т.д. На вертикальной оси 453 между Черным 454 и Белым 456 отложено "значение", в этом описании также называемое "светимостью". Например, для красноватого оттенка высокой светимостью будет розовый, а более низкой светимостью будет темно-бордовый. "Интенсивность" или сила оттенка отложена на оси X, обозначенной ссылочным номером 4 60.

На фиг.15В изображен сектор 460 круга Манселла. В этом примере сектор представляет собой типичный красновато-оранжевый оттенок человеческой кожи и содержит приблизительные область 470 африканской кожи, область 472 кавказской кожи и приблизительный средний по миру оттенок 474 цвета кожи. Как указано на чертеже, могут существовать некоторые различия в оттенке и интенсивности между разными демографическими группами, но преобладающим является различие в "значении" или "светимости". Этот сектор иллюстрирует диапазон от низкой насыщенности 480 цвета (Серый) с левой стороны до высокой насыщенности 482 красновато-оранжевого с правой стороны. Области кожи человека, как правило, находятся поблизости от середины сектора с точки зрения интенсивности цвета. В этом примере "значение" или "светимость" могут представлять собой величину между 0 и 1, либо величину между 0% и 100%, либо, для области создания цифровых изображений, величину между 0 и 255. Оттенок обычно имеет значение между 0 градусов и 360 градусами.

На фиг.15С показана область 472 типичного цвета кожи кавказцев и область 478 типичных темных особенностей кожей, таких как возрастные точки. В этом примере, который является типичным, область 478 темных особенностей кожи имеет приблизительно ту же насыщенность, или относительное расстояние по оси "зеленый/оранжевый-красный", что и цвет кожи. Вектор 47 9 коррекции, показанный на фиг.15С, представляет собой требуемую коррекцию для изменения внешнего вида темной особенности кожи, такой как возрастное пятно, до внешнего вида окружающей кожи. При обычной косметической процедуре будет наноситься тональный крем 481, чтобы приблизить насыщенность цвета и светимость кожи к возрастному пятну и к окружающей коже. В противоположность этому данное изобретение позволяет использовать высоко дифференцированный RMA 483, который избирательно наносится на особенность кожи. Таким образом, в данном изобретении можно использовать значительно меньше RMA, чем в случае обычной методики покрывания косметическим средством, например, широко распространенного использования жидкого или порошкообразного тонального крема.

В этом примере высоко дифференцированный RMA выбирают таким образом, чтобы он находился в области 483, которая проходит по длине 484 вектора 479 коррекции и близко к верхней правой линии 485. Эта линия 485 представляет собой 100% насыщение в канале красного сигнала. Таким образом, выбранный RMA будет выглядеть розовато-красным и будет иметь большую светимость, чем у целевой кожи. За счет выбора RMA, который ближе к красному насыщению, требуется меньше RMA по сравнению с традиционным выбором косметического средства. Как правило, высоко дифференцированный RMA будет иметь 85% или более высокое насыщение в канале красного цвета.

В этом примере возможность избирательно и точно наносить модификаторы отражательной способности позволяет выбирать RMA, который обладает значительно большей светимостью, чем целевая кожа, и требуется еще меньше материала, чтобы выполнить требуемую коррекцию. Как рассмотрено ниже для испытаний с использованием PhotoShop и лабораторных испытаний на коже, неожиданным результатом данного изобретения является то, насколько большую надежность оно обеспечивает в отношении таких факторов как размер пятна, распределение струи и правильность размещения RMA. Например, результатом одной из моделей, который рассмотрен ниже, стала демонстрация удивительно хороших визуальных результатов в случае пиковой непрозрачности RMA, составляющей менее 15%. Одним из моментов в этом результате является то, что высоко дифференцированный RMA является очень эффективным.

В этом примере высоко дифференцированный RMA с областью 4 83, который был выбран для кавказской кожи, также будет эффективно работать и для более темной африканской кожи. Однако в некоторых случаях может оказаться желательным выбирать RMA, который ближе к требуемой светимости кожи. Некоторые из азиатских типов кожи, например, китайская, часто имеют оттенок с большим количеством желтого или оранжевого, чем у кавказской кожи, но меньшую интенсивность. Некоторые из кавказских типов кожи могут быть "белыми" (низкая интенсивность) или до некоторой степени розовыми (более высокая интенсивность). Высоко дифференцированное косметическое средство в предпочтительном случае следует оттенку и интенсивности цвета, даже несмотря на различие в светимости. Типичный высоко дифференцированный RMA для этих разных оттенков и интенсивностей цвета кожи соответствует тому же подходу, который в общих чертах описан в этом примере, - выбор RMA для приблизительно того же оттенка и интенсивности и с существенно более высоким значением светимости.

Коррекция цвета для особенностей

Отметим, что если "дефект" является красным, то экстраполяция прямой линией вектора коррекции по-прежнему соблюдается, но она направляет цвет высоко дифференцированного косметического средства к меньшей интенсивности красного, может быть, даже через осевую линию в голубой. Варикозные вены, которые являются синими, могут потребовать большей интенсивности красного. Таким образом, в идеале при наложении для печати будет использоваться два или более модификаторов отражательной способности или косметических средства с различающейся интенсивностью цвета или оттенком. Эта комбинация двух или более модификаторов отражательной способности делает возможным более надежный или комбинированный выбор при наложении высоко дифференцированных модификаторов отражательной способности для конкретных атрибутов признака (особенности) кожи.

Хотя были изображены и описаны частные варианты реализации настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет очевидно, что могут быть внесены и различные другие изменения и сделаны различные другие модификации без выхода за пределы сущности и объема данного изобретения. Таким образом, предполагается, что пункты приложенной формулы изобретения охватывают все такие изменения и модификации, находящиеся в пределах объема этого изобретения.