宝石闪耀分析制造技术

本发明专利技术描述了一种系统，用于获得宝石的图像，并对该图像进行量化分析以获得该宝石的特性的测量值。该系统包括用于将该宝石支撑在观察位置处的支撑结构。照明结构被设置为照亮该宝石。照明结构包括指向所述观察位置的多个径向散射定向光源，所述支撑结构和照明系统能够围绕旋转轴线彼此相对旋转，使得该宝石能够由位于多个旋转位置中的每一个处的所述定向光源中的一个或多个照亮，所述旋转轴线垂直于该宝石的选定刻面。成像装置指向该宝石，用于获得位于所述旋转位置中的每一个处的该宝石的图像，该成像装置具有平行于所述旋转轴线或与所述旋转轴线重合的成像轴线。图像处理器被设置为用于识别所述图像中的对应于来自单个光源的由该宝石单个刻面进行的反射的闪耀区域，并基于所述闪耀区域的特性提供该宝石的量化测量值。

【技术实现步骤摘要】
本申请为专利申请案(国际申请日2011年1月26日，申请号201180015860.7，专利技术名称为“宝石闪耀分析”)的分案申请。
本专利技术涉及用于观察和分析宝石的设备和方法。特别地，虽然不是排外地，本专利技术涉及用于观察刻在宝石的表面上的标记和量化宝石内的光的运用(play of light)的设备和方法。
技术介绍
宝石，且特别是钻石，的美或吸引力被认为与宝石如何与光相互作用直接联系。这种相互作用熟知为\光的运用(play of light)\，并结合由宝石显现的诸如亮度、闪光和闪耀的特性。亮度涉及由宝石返回到观察者的光的强度和对比度，闪光涉及由宝石返回的色散光的量，而闪耀涉及在宝石相对于光源移动时对观察者可见的光闪现的入射。近来，采用商标、标识号和/或传达关于宝石的其它信息的标记宝石的实践已经变得更加广泛。可以采用多种方法，如在WO 98/52774中描述的方法将标记应用到宝石上。标记可以被应用为使得它们不贬低宝石的价值或损坏宝石的外观。这意味着标记可以应用于诸如宝石的切平面的刻面上。这种标记通常刻入宝石中的深度高达约0.05μm。有利的是提供可靠的仪器，其将允许使用者捕获宝石的展示构成光的应用的特性和刻入的标记的图像数据，以及以一定的方式对这些特性进行量化测量。目前存在多种可用的用来观察宝石中的光的运用的观察器。在WO 2001/14854中提供了这种观察器的一个例子。而且，观察器还可以用来观察刻在宝石中的标记，在WO 99/34197中描述了这种装置，其提供了用于观察宝石和标记的放大图像的手段，但没有提供观察宝石中的光的运用的手段。在EP 1319942中描述了另一种能够显示光的运用和标记的观察器。然而，由于提供用于显现光的运用和标记的合适光照条件存在困难，因此必须将宝石从观察器的一部分移动到另一部分，以观察这些不同的品质。熟知的是，为了显示亮度、闪光(fire)和闪耀特性，要求变化的照明条件。例如，在某些照明条件下，色散光的水平会被非常耀眼的宝石的高水平的反射白光隐藏。变化的照明条件可以由如应用在BrillianceScopeTM分析器中的活动环形照明设备提供，当在受控照明环境中从6个不同角度照亮该分析器时，该分析器测量通过钻石的冠部返回的光。还已经显示有利的是采用多向光源，如由多个LED制成的光源，特别是在显现宝石的闪光和闪耀时。EP 1319942描述了用于采用可以旋转且其强度可以被控制以改变照明的高度对称照明模式确定宝石的光的运用的设备。这种对称照明系统强调宝石的对称性。然而，还熟知的是，虽然高度对称切割宝石为好的光的运用提供了好的可预测性，但具有较差对称度的宝石会给出同样好的光的运用。类似地，US 7315356提供用于对宝石的闪光进行成像的设备，其中通过对称照明模式提供变化的照明。已经发现，对于大多数宝石，采用高度对称照明模式不能为光的运用的视觉欣赏提供适当的手段。
技术实现思路
本专利技术主要涉及用于获得宝石的图像并对图像进行量化分析以获得宝石的特性的测量值的系统。特别地，本专利技术涉及采用多个定向光源中的一个或多个在多个旋转位置处照亮宝石的系统。也可以采用散射光源。宝石的刻面(通常是切平面刻面)应当垂直于旋转轴线。轴向光源应当被设置为沿着旋转轴线引导光。成像装置可以指向宝石，使得成像轴线与旋转轴线重合。当宝石由定向光源、轴向光源和/或散射光源中的一个或多个照亮时，可以在大量旋转位置处获得图像。这些图像的分析可以包括识别图像中的对应于来自单个光源的反射的明亮斑点(“闪耀”)。闪耀的数量，尺寸，亮度，形状，分布，对比度，对称性，和/或旋转位置的变化可以用来确定宝石的特性。光源分布的知识可以用来补充图像内容以确定宝石的特性。根据本专利技术的一个方面，提供了一种系统，用于获得宝石的图像，并对该图像进行量化分析以获得该宝石的特性的测量值。该系统包括用于将该宝石支撑在观察位置处的支撑结构。照明结构被设置为照亮该宝石的。照明结构包括指向所述观察位置的多个径向散射定向光源，所述支撑结构和照明系统能够围绕旋转轴线彼此相对旋转，使得该宝石能够由位于多个旋转位置中的每一个处的所述定向光源中的一个或多个照亮，旋转轴线大致垂直于该宝石的选定刻面。成像装置指向该宝石，用于获得位于所述旋转位置中的每一个处的该宝石的图像，该成像装置具有平行于所述旋转轴线或与所述旋转轴线重合的成像轴线。图像处理器被设置为用于识别所述图像中的对应于来自单个光源的由该宝石进行的反射的闪耀区域，并基于所述闪耀区域的特性提供该宝石的量化测量值。闪耀区域可以对应于来自单个光源的由该宝石的单个刻面进行的反射。所述多个光源可以位于相对于所述旋转轴线的一系列离散倾斜角处，以及位于围绕所述旋转轴线选择的极角处，使得成像系统不具有旋转对称性。位于连续倾斜角处的光源的极角以恒定量增加，优选以约137.5°的恒定量增加。所述图像的分析可以包括在确定该宝石的所述测量值时采用所述闪耀区域的数量、尺寸、亮度、形状、分布、对比度、对称性和/或旋转位置的变化。所述照明结构可以包括被构造为沿着所述成像轴线将定向光引向该宝石的散射光源和/或轴向光源。该系统可以被构造为当该宝石由所述定向光源、轴向光源和/或散射光源中的一个或多个照亮时获得在大量旋转位置处的图像。该系统可以被构造为获得仅由位于不同的旋转位置的轴向光源照亮的该宝石的图像的第一序列，和/或仅由位于不同的旋转位置处的散射光源照亮的该宝石的图像的第二序列，和/或由位于不同的旋转位置处的所述定向光源中的每一个和/或全部照亮的该宝石的图像的第三序列。图像的所述第一序列和/或第二序列例如可以包括位于由45°的量级隔开的角度处的少量图像(如，8个)。图像的第三序列可以包括由所有定向光源照亮的该宝石的数百个图像，和/或对于每个定向光源独立地进行的照亮的数百个图像。所述图像处理器可以被构造为从所获得的图像(任选地，刚好为第一序列中的图像)中的一些或所有识别所述选定刻面，识别旋转中心，并将所有图像旋转和对准至公共中心。所述图像处理器可以被构造为使得所述第三序列中的每个图像被分成不同的区域，并且当光从一区域反射到所述成像装置中时该区域被标记为闪耀区域。当在图像中识别闪耀区域时，可以对该序列中的所有其它图像中的闪耀区域进行搜索。该系统可以被构造为记录每个闪耀区域的下述特征中的一个或多个的测量值并在该宝石的量化分析时采用所述测量值：所述闪耀区域的尺寸；所述闪耀区域的形状的至少一个特性；所述至少一个特性相对于该宝石的中心的方位；所述定向光源的引起所述闪耀区域在图像中出现的极角和/或倾斜角的范围；在闪耀区域中存在的颜色的范围；闪耀区域中的最亮的RGB照度值；在整个闪耀区域内的照度的均匀性；所述闪耀区域匹配普通模板的程度。该系统可以被构造为记录下述特征中的一个或多个的测量值并在该宝石的量化分析时采用所述测量值：在阈值尺寸内的所述闪耀区域的总数量；所述闪耀区域的平均尺寸；所述闪耀区域的尺寸的变化；该宝石的具有闪耀区域的比例；所述闪耀区域的平均亮度；由全部所述闪耀区域构成的图案的对称性；闪耀区域的照射倾斜角和对应的对称放置的闪耀区域之间的相关性；该宝石中的对比度等级；闪耀区域的图案随着该宝石的照度的变化而变化的速率；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于观察宝石的刻面上的标记的设备，包括：独立可操作的定向光源的阵列，用于将光引向该宝石的所述刻面；观察装置，用于沿着成像轴线观察该宝石；和控制装置，用于控制所述光源的操作使得所述光源顺序启动，并且所述控制装置被构造为当在所述观察装置处观察到由所述光源中的一个发射的光的来自所述刻面的镜面反射时停止所述光源的顺序启动，因此能够观察所述标记。

【技术特征摘要】
2010.01.26 GB 1001237.5;2010.01.26 GB 1001236.71.一种用于观察宝石的刻面上的标记的设备，包括：独立可操作的定向光源的阵列，用于将光引向该宝石的所述刻面；观察装置，用于沿着成像轴线观察该宝石；和控制装置，用于控制所述光源的操作使得所述光源顺序启动，并且所述控制装置被构造为当在所述观察装置处观察到由所述光源中的一个发射的光的来自所述刻面的镜面反射时停止所述光源的顺序启动，因此能够观察所述标记。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述观察装置包括用于获得所述刻面的图像的成像装置和用于显示所述图像的屏幕。3.根据权利要求1所述的设备，还包括位于所述成像轴线上的分束器，其中所述光源的阵列被设置为向着所述分束器发射光，用于大致沿着所述观察装置的成像轴线向着所述刻面反射。4.根据权利要求1所述的设备，还包括支撑装置，该支撑装置用于该宝石以在已经识别哪个光源发射被镜面反射到所述观察装置中的光时维持该宝石相对于所述观察装置和光源的阵列的对准。5.根据权利要求1所述的设备，还包括处理器，该处理器被配置为分析所述刻面的图像，并自动识别何时在所述观察装置处观察到镜面反射。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述阵列中的相邻光源之间的角间距小于或相当于由所述观察装置的光圈对向的角间距。7.根据权利要求1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆士·戈登·查特斯·史密斯，
申请(专利权)人：戴比尔斯英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB