用于评估宝石的光学性质的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于评估宝石的光学性质的设备和方法。本发明专利技术提供一种用于评估宝石的色彩特性的设备。设备包括：不透光平台，用于支撑待评估的样本宝石；近似日光光源，用以提供均匀照明至宝石；影像捕获组件；和远心透镜，其经定位以将照明宝石的影像提供至影像捕获组件。也提供基于使用此设备所收集的影像的色彩分析的方法。

Equipment and methods for evaluating the optical properties of gemstones

【技术实现步骤摘要】
用于评估宝石的光学性质的设备和方法本申请是分案申请，原申请的申请日为2016年3月30日，申请号为201680031327.2，专利技术名称为“用于评估宝石的光学性质的设备和方法”。相关申请的交叉参考本申请主张2015年3月30日申请且名称为“APPARATUSANDMETHODFORASSESSINGOPTICALQUALITYOFGEMSTONES(用于评估宝石的光学性质的设备和方法)”的美国专利申请第14/673,776号的优先权，该申请的全文以引用的方式并入本文中。
本文中所揭示的设备和方法大体上涉及宝石(具体来说切割宝石)的光学性质的评估。具体来说，设备和方法涉及切割钻石的色彩质量的评估。本文中所揭示的设备和方法进一步涉及基于色彩分量分析的数字影像处理。
技术介绍
钻石和其它宝石通常由多个经训练和技术擅长的人基于钻石和其它宝石的视觉外观而被分析和分级。例如，钻石分析的基础包括四个C(色彩、澄清度、切割和克拉重量)的分析，其中的两个(色彩和澄清度)传统上由人工检测评定。具体来说，钻石在自然光或近似日光下对人眼的视觉外观是钻石的质量的主要指示符。据此，因为钻石质量实质上是基于人类视觉感知，所以分析和分级需要基于视觉比较的判断的练习、看法的形成和得出精细区别的能力。检测和分析的程序通常耗时，涉及由各经训练和技术擅长的人的检测、测量和检查的多个回合。程序也涉及质量控制且可包含各种非破坏性测试来识别可影响样品的质量的处理、填料或其它缺陷。最后，程序包含钻石与用作相对于钻石色彩的历史标准的参考集钻石比色石的密集视觉比较。已产生仪器来改良效率且容许在缺乏经训练和技术擅长的人的情况下的宝石分析。然而，即使仪器的效能大致良好，但存在继续引起关注的问题。最明显的是，似乎很好地证明某些石头当在仪器上测量时相较于由有经验的人工分级机的视觉分级一致地给出显著不同结果。需要设备和方法，其可一致地并精确地近似于由经训练和有经验的人的宝石分析和分级(例如宝石的色彩)。
技术实现思路
在一方面中，本文提供一种用于评估宝石的色彩特性的设备。设备包括：不透光平台，其中平台具有经配置用于支撑待评估宝石的表面；近似日光光源，其经成形以至少部分围封平台，其中光源经设计以提供均匀漫射照明至平台上的宝石；影像捕获组件，其中使影像捕获组件以相对于支撑宝石的平台表面的预定角度定位，且其中影像捕获组件和平台经配置以相对于彼此旋转；和远心透镜，其经定位以将照明宝石(illuminatedgemstone)的影像提供至影像捕获组件。在另一方面中，本文提供一种用于评估宝石的色彩特性的设备。设备包括：不透光平台，其中平台具有经配置用于支撑待评估宝石的表面；近似日光光源；漫射器，其中漫射器和近似日光光源经耦合以提供均匀漫射照明至平台上的宝石；影像捕获组件，其中使影像捕获组件以相对于支撑宝石的平台表面的预定角度定位，且其中影像捕获组件和平台经配置以相对于彼此旋转；和远心透镜，其经定位以将照明宝石的影像提供至影像捕获组件。在一些实施方式中，设备进一步包括反射器装置，反射器装置具有内部表面，所述内部表面为至少部分球形的且包括反射性材料，其中反射器装置至少部分覆盖近似日光光源和平台表面，且引导光自光源朝向定位于平台表面上的宝石。在一些实施方式中，反射器装置的内部表面具有半球形形状。在一些实施方式中，远心透镜包括物体空间远心透镜或双远心透镜。在一些实施方式中，远心透镜是双远心透镜。在一些实施方式中，平台经配置以绕旋转轴旋转，旋转轴垂直于其中宝石受支撑的平台的表面。在一些实施方式中，平台经配置以绕旋转轴旋转360度。在一些实施方式中，平台是平坦圆形平台，且其中旋转轴穿过圆形平台的中心。在一些实施方式中，影像捕获组件与平台表面之间的预定角度在近似零度与近似45度之间。在一些实施方式中，影像捕获组件与平台表面之间的预定角度在近似10度与近似35度之间。在一些实施方式中，在反射器装置的至少部分球形内部表面上的反射性材料选自聚四氟乙烯(PTFE)、SpectralonTM、硫酸钡、金、氧化镁、和其组合。在一些实施方式中，平台表面包括反射性材料。在一些实施方式中，平台表面包括漫反射性材料。在一些实施方式中，平台表面包括白色漫反射性材料。在一些实施方式中，平台表面包括TeflonTM材料。在一些实施方式中，平台由选自聚四氟乙烯(PTFE)、SpectralonTM、硫酸钡、金、氧化镁、和其组合的材料制成。在一些实施方式中，近似日光光源经配置为围绕平台表面的环形灯。在一些实施方式中，近似日光光源选自具有色彩平衡滤光器的一个或多个卤素灯、布置于环状结构中的围绕平台表面的多个发光二极管、荧光灯、Xe灯、钨灯、金属卤化物灯、激光诱发的白光(LDLS)、和其组合。在一些实施方式中，影像捕获组件选自彩色相机、CCD相机、和一个或多个CMOS传感器阵列。在一些实施方式中，影像捕获组件捕获照明宝石的多个彩色影像，各彩色影像在影像捕获组件和平台表面在不同相对旋转位置处时取得。在一些实施方式中，设备进一步包括计算机可读介质，其用于储存由影像捕获组件收集的影像。在一些实施方式中，其中宝石的色彩特性是色彩等级。在一方面中，本文提供一种评估样本宝石的色彩特性的方法。方法包括步骤：(i)基于多个彩色影像而判定样本宝石的比例或形状特性，其中多个彩色影像的各影像包含样本宝石的全影像，以独特影像角度取得，且包括多个像素；(ii)选择对应于比例或形状特性的界定区域用于进一步色彩分析，其中界定区域是在多个彩色影像的各影像中的样本宝石的全影像内；(iii)量化多个彩色影像的各影像中的界定区域中的各像素中的个别色彩分量，借此将针对个别色彩分量的值转换成代表各像素的色彩特性的一个或多个参数；(iv)判定针对多个彩色影像的全部影像中的界定区域中的全部像素的一个或多个参数的每个的平均值；(v)基于多个彩色影像的全部影像中的界定区域中的全部像素的一个或多个参数的平均值而计算样本宝石的一个或多个色彩记分；和(vi)通过比较一个或多个色彩记分与被分类为在预定类别中的一个或多个参考宝石的对应色彩记分的值而评估样本宝石的色彩特性，借此将色彩等级赋予至样本宝石。在一些实施方式中，样本宝石是钻石。在一些实施方式中，使用基于多个彩色影像而产生的轮廓屏蔽(outlinemask)而判定样本宝石的比例或形状特性，其中各轮廓屏蔽具有对应于多个彩色影像中的各影像中的样本宝石的全影像的敞开区域。在一些实施方式中，各轮廓屏蔽具有宽度和高度。在一些实施方式中，比例或形状特性是宽度max/宽度min，其中宽度max是针对轮廓屏蔽而识别的最大宽度且宽度min是针对轮廓屏蔽而识别的最小宽度钻石宽度。在一些实施方式中，比例或形状特性是(高度/宽度)min，其中(高度/宽度)min是针对轮廓屏蔽而识别的最小纵横比。在一些实施方式中，使用具有对应于在对应轮廓屏蔽中的敞开区域的部分的敞开区域的虚拟屏蔽而选择界定区域。在一些实施方式中，虚拟屏蔽的敞开区域对应于轮廓屏蔽的敞开区域的总区域的30％至100％。在一些实施方式中，个别色彩分量包括色彩红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)。在一些实施方式中，通过使对应于在界定区域中的各像素的个别色彩分量的值平均化而计算针对个别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评估样本宝石的色彩特性的方法，其包括：(i)基于多个彩色影像来判定样本宝石的比例或形状特性，其中所述多个彩色影像的各影像包含所述样本宝石的全影像，以独特影像角度取得，且包括多个像素；(ii)选择对应于所述比例或形状特性的界定区域，用于进一步色彩分析，其中所述界定区域是在所述多个彩色影像的各影像中的所述样本宝石的所述全影像内；(iii)量化所述多个彩色影像的各影像中的所述界定区域中的各像素中的个别色彩分量，借此将针对个别色彩分量的值转换成表示各像素的所述色彩特性的一个或多个参数；(iv)判定针对所述多个彩色影像的全部影像中的所述界定区域中的全部像素的所述一个或多个参数的每个的平均值；(v)基于所述多个彩色影像的全部影像中的所述界定区域中的全部像素的所述一个或多个参数的所述平均值来计算样本宝石的一个或多个色彩记分；和(vi)通过比较所述一个或多个色彩记分与被分类为在所述预定类别中的一个或多个参考宝石的对应色彩记分的值，来评估所述样本宝石的所述色彩特性；借此赋予所述样本石头色彩等级。

【技术特征摘要】
2015.03.30 US 14/673,7761.一种评估样本宝石的色彩特性的方法，其包括：(i)基于多个彩色影像来判定样本宝石的比例或形状特性，其中所述多个彩色影像的各影像包含所述样本宝石的全影像，以独特影像角度取得，且包括多个像素；(ii)选择对应于所述比例或形状特性的界定区域，用于进一步色彩分析，其中所述界定区域是在所述多个彩色影像的各影像中的所述样本宝石的所述全影像内；(iii)量化所述多个彩色影像的各影像中的所述界定区域中的各像素中的个别色彩分量，借此将针对个别色彩分量的值转换成表示各像素的所述色彩特性的一个或多个参数；(iv)判定针对所述多个彩色影像的全部影像中的所述界定区域中的全部像素的所述一个或多个参数的每个的平均值；(v)基于所述多个彩色影像的全部影像中的所述界定区域中的全部像素的所述一个或多个参数的所述平均值来计算样本宝石的一个或多个色彩记分；和(vi)通过比较所述一个或多个色彩记分与被分类为在所述预定类别中的一个或多个参考宝石的对应色彩记分的值，来评估所述样本宝石的所述色彩特性；借此赋予所述样本石头色彩等级。2.如权利要求1所述的方法，其中所述样本宝石是钻石。3.如权利要求1所述的方法，其中使用基于所述多个彩色影像所产生的轮廓屏蔽来判定所述样本宝石的所述比例或形状特性，其中各轮廓屏蔽具有对应于所述多个彩色影像中的各影像中的所述样本宝石的所述全影像的敞开区域。4.如权利要求3所述的方法，其中各轮廓屏蔽具有宽度和高度。5.如权利要求4所述的方法，其中所述比例或形状特性是宽度max/宽度min，其中宽度max是针对所述轮廓屏蔽所识别的所述最大宽度，且宽度min是针对所述轮廓屏蔽所识别的所述最小宽度钻石宽度。6.如权利要求4所述的方法，其中所述比例或形状特性是(高度/宽度)min，其中(高度/宽度)min是针对所述轮廓屏蔽所识别的所述最小纵横比。7.如权利要求1所述的方法，其中使用具有对应于在所述对应轮廓屏蔽中的所述敞开区域的一部分的敞开区域的虚拟屏蔽来选择所述界定区域。8.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·塔卡什，
申请(专利权)人：美国杰莫洛吉克尔研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US