宝石的颜色测量制造技术

本公开涉及用于测量宝石的颜色参数的设备。该设备包括用于在测量位置处支撑宝石的支撑结构，用于照射测量位置处的宝石的照明系统，指向测量位置以获得宝石图像的成像装置以及用于分析宝石的图像的图像处理器。图像处理器被配置为识别与图像中的宝石相对应的一组宝石像素并识别每个宝石像素的亮度值和色度值。从色度空间中的宝石像素的色度值的表达式计算颜色矢量(401)，该颜色矢量在色度空间中从具有相对较高亮度值(405)的宝石像素延伸到具有较低亮度值(407)的宝石像素。该颜色矢量用于确定颜色参数。

Color measurement of gemstones

The present disclosure relates to an apparatus for measuring the color parameters of gemstones. The device includes a supporting structure for supporting a gemstone at the measuring position, an illumination system for irradiation of a gemstone at the measuring position, an imaging device pointing to a measuring position to obtain a gemstone image, and an image processor for analyzing the image of a gemstone. The image processor is configured to identify a set of gemstone pixels corresponding to the gemstones in the image and to identify the luminance values and chromaticity values of each gemstone pixel. The color vector (401) is calculated from the expression of the chromaticity value of the gem pixels in the chromaticity space, which extends from the gemstone pixels with relatively high luminance value (405) to the gem pixels with a lower luminance value (407) in the chromaticity space. The color vector is used to determine the color parameters.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】宝石的颜色测量
本专利技术涉及宝石的颜色测量。具体而言，尽管不是唯一的，本专利技术涉及钻石颜色的测量。
技术介绍
宝石，特别是钻石，的美丽或吸引力被认为与宝石如何与光相互作用直接相关。抛光钻石的市场价值取决于其颜色，切割比例，内部透明度和重量，被称为“四C”。切割和重量相对容易定量测量，但通常通过眼睛来测量颜色。在无色到浅黄色的钻石的情况下，通常沿着称为GIAD到Z的刻度进行分析。通常情况下，训练有素的评估员目视检查钻石，并将其与已知颜色的一组现有样品进行比较。在实践中，样品宝石通常具有对应于等级之间的边界的颜色-例如，D/E界石。这个视觉检查过程是困难的，耗时的，并且不可避免地涉及一些主观判断。因此，需要产生一种能够提供可重复的，可靠的，客观的钻石颜色定量测量的仪器。过去已经尝试了各种方法。一般来说，它们的共同之处在于可见光对钻石的照明，以及从钻石透射的光的测量。这种光的颜色分析可以估计出钻石的颜色的测量值。尽管这些技术可以提供钻石颜色的有用指示，但实际上，对从钻石发出的光进行简单的颜色分析并不总是与训练有素的评估员发布的颜色等级精确地相关联。据信，这是由于眼睛可见的细微差异导致的，细微差异可能是由许多不同的路径长度引起的，由钻石或其他抛光的宝石透射的光可以沿着许多不同的路径长度行进。这些不同的路径长度是由宝石的面的内部反射造成的。上述技术有效地测量单个光路径，对应于类似长度光路径的集合或者一些或全部光路径的平均值的区域。相比之下，人眼将看到整个宝石的图像，并且可以同时看到宝石上的颜色，以及由穿过宝石的光的路径长度的差异引起的表观颜色的变化。为了能够检测到颜色的细微变化，仪器需要仔细的校准和稳定的操作环境。这会影响重复性和再现性，并限制可以测量颜色时的灵敏度。此外，钻石色调的细微变化会对其价格产生巨大的影响。例如，具有黄色色调的钻石比具有棕色色调的类似钻石显著地更有价值。现有的技术难以检测到近乎无色钻石中的这些色调变化。另外，现有技术相对于已知颜色的标准补丁或补丁来测量。标准颜色补丁或颜色补丁必须清理和维护。
技术实现思路
专利技术人已经认识到可以使用钻石或其他宝石内的不同长度的光路径。沿着不同路径长度传播的光的颜色变化可以被识别，并用于提供宝石颜色或色调的指示。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于测量宝石颜色参数的设备。该设备包括用于在测量位置处支撑宝石的支撑结构，用于照射测量位置处的宝石的照明系统，指向测量位置以获得宝石图像的成像装置以及用于分析宝石的图像的图像处理器。图像处理器被配置为识别与图像中的宝石相对应的一组宝石像素并识别每个宝石像素的亮度值和色度值，并且根据色度空间中的宝石像素的色度值的表达式计算颜色矢量，颜色矢量在色度空间中从具有相对较高亮度值的宝石像素延伸到具有相对较低亮度值的宝石像素。颜色矢量的方向用于确定颜色参数。颜色矢量的方向提供了宝石的色调的指示：它提供对于表示沿较长的光路径穿过宝石行进(并且因此具有相对较低的亮度)的光的像素的指标。宝石像素可以被分成一组亮像素和相同大小的一组暗像素，亮像素具有比暗像素更高的亮度值，然后可以计算从亮像素的平均色度延伸到暗像素的平均色度的颜色矢量。或者，可以通过对色度空间中的宝石像素的色度值的线性回归拟合来计算颜色矢量。亮度值和色度值可以在CIEL*a*b*颜色空间中限定。可以基于预定的阈值从分析中排除宝石像素，使得宝石的边界内的异常亮且异常暗的像素从该组宝石像素中排除，并且不用于确定颜色矢量。该设备可以进一步包括用于转动支撑结构的转动装置。宝石的图像可以在多个不同的转动位置处获得，并且从每个图像确定颜色矢量。这些颜色矢量可被组合以产生用于确定宝石的颜色参数的宝石的组合颜色矢量。可以通过添加或平均来自在不同转动位置处的图像的颜色矢量来计算宝石的组合颜色矢量。或者，可以根据来自所有图像的宝石像素的色度值的色度空间中的表达式计算宝石的组合颜色矢量：组合颜色矢量在色度空间中从具有相对较高亮度值的像素延伸到具有相对较低亮度值的像素。宝石像素的平均亮度和/或色度可以被计算，并被用于确定另外的颜色参数。该另外的颜色参数为宝石提供了一个普通的颜色，并且从颜色矢量计算的参数提供了一个更精细的色调指示。宝石可以是钻石，并且包括在确定钻石的颜色等级和/或中间等级中的颜色参数。照明系统可以包括可见光源和用于确保宝石被漫射可见光照射的漫射机构。该设备可以进一步包括紫外光源。当被紫外光照射时，可以获得宝石的至少一个荧光图像，并且可以从所述荧光图像的分析中提供宝石的荧光测量。图像探测器可以被配置成当被可见光照射时获得宝石的可见图像，并且当被紫外光照射时在相同位置处获得宝石的荧光图像，然后可以从可见图像中识别宝石像素，并且只有分析中包括的荧光图像中相应的宝石像素被识别。根据本专利技术的另一方面，提供了一种测量宝石颜色参数的方法。该方法包括用可见光照射宝石，并在照射时获得宝石的图像。该方法进一步包括识别图像中对应于宝石的一组宝石像素，并识别每个宝石像素的亮度值和色度值。从色度空间中的宝石像素的色度值的表达式计算颜色矢量，该颜色矢量在色度空间中从具有相对较高亮度值的宝石像素延伸到具有较低亮度值的宝石像素。颜色矢量的方向用于确定颜色参数。附图说明现在将仅以举例的方式并参考附图来描述本专利技术的一些优选实施例，其中：图1是用于自动将颜色等级分配给钻石的系统的功能图示；图2是适用于从钻石获取数据并处理数据以输出颜色和荧光测量结果和/或等级的设备的示意图；图3是示出使用图2的设备处理获得的数据的步骤的流程图；和图4A和4B是示出指示钻石的色调的颜色矢量的图。具体实施方式图1是适用于测量诸如宝石102的物体的颜色和/或荧光的系统101的功能图示。它特别适用于抛光宝石(例如抛光钻石)的颜色和荧光的测量，但是可以理解，在某些情况下可以使用相同的技术来获得有关粗糙宝石的有用数据。为了简单起见，下面的讨论将集中于抛光钻石中的颜色和荧光的测量，但是将会理解这仅仅是举例说明。该设备旨在提供关于钻石的颜色和/或荧光信息的输出。例如，这可以是影响钻石价值的颜色等级，荧光等级，色调，阴影或其他信息。实质上，系统101允许引入钻石102或其他宝石。该系统包括数据采集模块103和数据处理模块104。结果105从数据处理模块104输出。结果可以包括钻石的颜色等级和/或中间等级，荧光等级，与颜色的细微变化相关的其他定量测量值以及与宝石估价相关的其他信息。至少有一些这样的结果可能被看作是宝石的颜色参数。图2是适于用作图1中所示的数据采集模块103和数据处理模块104的仪器200的示意图。该仪器包括可见光源201以提供用于颜色测量的可见光。在这个例子中，光源201是具有长通滤波器202以去除紫外光的氙闪光灯。闪光灯可以是ExcelitasPAX-10，滤波器202可以是在395nm下切割的无色紫外吸收长通滤波器。可以使用替代光源，例如发光二极管(LED)或卤素灯泡。可以使用一个或多个光源。紫外光源203提供用于荧光测量的光。例如，这可以包括具有去除光的可见波长的滤波器204的LED阵列。例如紫外线源是ENFISUNO标签阵列紫外375nmLED。示例性滤波器是Edmund光学器件400nm，直径12.5mm的OD2短通滤波器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量宝石的颜色参数的设备，包括：支撑结构，所述支撑结构用于在测量位置处支撑宝石；照明系统，所述照明系统用于照明测量位置处的宝石；成像装置，所述成像装置指向测量位置，用于获得宝石的图像；和图像处理器，所述图像处理器用于分析所述宝石的图像，所述图像处理器被配置为：识别与图像中的宝石相对应的一组宝石像素；识别每个宝石像素的亮度值和色度值；根据色度空间中的宝石像素的色度值的表达式计算颜色矢量，所述颜色矢量在色度空间中从具有相对较高亮度值的宝石像素延伸到具有相对较低亮度值的宝石像素；和使用颜色矢量的方向来确定颜色参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.17 GB 1510652.91.一种用于测量宝石的颜色参数的设备，包括：支撑结构，所述支撑结构用于在测量位置处支撑宝石；照明系统，所述照明系统用于照明测量位置处的宝石；成像装置，所述成像装置指向测量位置，用于获得宝石的图像；和图像处理器，所述图像处理器用于分析所述宝石的图像，所述图像处理器被配置为：识别与图像中的宝石相对应的一组宝石像素；识别每个宝石像素的亮度值和色度值；根据色度空间中的宝石像素的色度值的表达式计算颜色矢量，所述颜色矢量在色度空间中从具有相对较高亮度值的宝石像素延伸到具有相对较低亮度值的宝石像素；和使用颜色矢量的方向来确定颜色参数。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述图像处理器被配置为将所述宝石像素分成一组亮像素和相等大小的一组暗像素，所述亮像素具有比所述暗像素更高的亮度值，并且所述图像处理器被配置为计算从亮像素的平均色度延伸到暗像素的平均色度的颜色矢量。3.根据权利要求1所述的设备，其中，通过对色度空间中的宝石像素的色度值进行线性回归拟合来计算所述颜色矢量。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述图像处理器被配置为限定所述CIEL*a*b*颜色空间中的所述宝石像素的所述亮度值和色度值。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述图像处理器被配置为基于预定阈值从分析中排除宝石像素，使得所述宝石的边界内的异常亮且异常暗的像素从该组宝石像素中排除，且不用于确定颜色矢量。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括用于转动所述支撑结构的转动装置，其中：成像装置被配置为在多个不同的转动位置处获得宝石的图像；并且图像处理器被配置为从每个图像确定颜色矢量并且组合颜色矢量以生成宝石的用于确定宝石的颜色参数的组合颜色矢量。7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述图像处理器被配置为通过添加或平均来自不同转动位置处的图像的颜色矢量来计算所述宝石的所述组合颜色矢量。8.根据权利要求6所述的设备，其中，所述图像处理器被配置为根据来自所有图像的宝石像素的色度值的色度空间中的表达式来计算宝石的所述组合颜色矢量，所述组合颜色矢量在色度空间中从具有相对较高亮度值的像素延伸到具有相对较低亮度值的像素。9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述图像处理器被配置为计算所述宝石像素的平均亮度和/或色度，并且从计算的所述平均亮度和/或色度来确定另外的颜色参数。10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述宝石是钻石，并且所述图像处理器被配置为包括用于确定所述钻石的颜色等级和/或中间等级的所述颜...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿利斯泰尔·菲奇，
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