CN101539530A

CN101539530A - 用于钻石的颜色分级的方法和装置

Info

Publication number: CN101539530A
Application number: CN200810086577A
Authority: CN
Inventors: 张浩辉; 梁逸恒
Original assignee: City University of Hong Kong CityU
Current assignee: City University of Hong Kong CityU
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2028-03-20
Also published as: CN101539530B

Abstract

本发明包括用于测量和分析钻石颜色的系统、装置和方法。该方法包括：将钻石浸没在光学透明的液体中；将从近似日光的光源源漫射的光引导通过浸没的钻石的台面。彩色数字照相机用于获得钻石的图像数据，其中照相机透镜的聚焦轴与钻石的轴对齐，以接收从钻石的亭部切面的光源传出的光。该图像还包括直接来自光源的光，用于使光源的颜色标准化。

Description

用于钻石的颜色分级的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种测量钻石颜色的方法和装置，并且更具体而言，本发明涉及一种用于测量通过切割的钻石的光的光谱的方法和装置。

背景技术

多数销售的天然钻石处于称作正常颜色范围的浅黄色的范围内。高纯度钻石完全无色，并且表现为白色。正常颜色范围的钻石(也可描述为″白色″，″无色″或″无异色″)通过其相对缺少的颜色进行分级。没有颜色的钻石被认为是更理想的并具有更高的价值。由于颜色对钻石价值的敏感性，所以在工业上，钻石的一致性和可靠的颜色分级是很重要的。

一种工业分级尺度具有从完全无色的D级到具有浅黄色的Z级的范围。传统上，通过眼睛将样本钻石与标准石头进行比较以对钻石的颜色进行分级。然而，在每个人之中，一些因素会影响到颜色描述的一致性。

每个人可具有不同的色彩感觉。为达到颜色描述的一致性，可以通过多个分级人员所提出的平均水平、或另外通过权威人士的描述进行解决。然而，这种方法显然耗时且昂贵。

观察钻石的光照条件对观察的颜色具有明显的影响。由于光温度的变化影响颜色分级，所以可以允许使用光源，例如在日光下或近似日光照明下。此外，钻石的颜色分级与一些其它宝石的分级不同，其中：颜色取决于传播通过钻石的光，和通过钻石的多条光通路，以及除明显的钻石颜色外，根据小平面上的反射产生色彩感觉。

因此，可以理解，存在着解决这些缺点并提供一种用于钻石颜色分级或有助于钻石颜色分级的简单、方便、一致且便宜的方法的需要，这种方法可以是将结果与工业分级尺度相校正的方式。现有技术通常无法满足这种需要，并且将在以下的专利中说明一些典型的现有技术中的方法和装置。

美国专利第4,508,449说明了用于测量明亮式切割的钻石的颜色的方法，其包括：单色仪，该单色仪提供直接进入钻石的台面的光束，其将白板作为背面。从钻石通过其台面穿过钻石的光由具有光出口点的集成球体收集。在光出口点处的光测器具有：用于测量检测的光的光谱的测量单元；和用于从光谱取得三色值的计算单元。该装置能够客观地测量明亮式切割的钻石的颜色，并且能够生成可以转换为工业颜色分级的测量输出。

美国专利第6,473,164说明了一种系统，包括：近似日光的光源，该光源照亮钻石的亭切部侧；光检测器，该光检测器检测从钻石的亭切部侧以特定角度出来的光；和测量通过光检测器检测的光的光测量设备。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种分析发送的光的方法，用于对明亮式切割的钻石的颜色进行分级，所述方法包括以下步骤：

将钻石浸没在光学透明的液体中；

将从近似日光源漫射的光引导通过浸没的钻石的台面；

通过具有集光光学器件的彩色数字照相机在光检测器上产生图像；

使所述集光光学器件的聚焦轴与钻石的轴基本对齐，以接收从钻石的亭部切面传出的光源的光和直接来自光源的光，和

将钻石和光源的图像数据存储在存储器中。

所述光学透明液体优选是水，或具有折射率大于水的折射率的液体，以减小从钻石的表面的反射。

优选，所述图像数据提供与每个图像元素相关联的一组系统原色。

优选，所述方法还包括：分析存储的图像数据，用以分辨钻石的腰部内的颜色基本均匀的第一多个图像元素，和在与腰部的图像的边界相邻和边界外部的颜色基本均匀的第二多个图像元素；以及

分别计算所述第一和第二多个图像元素的每个中的每个系统原色的第一和第二平均强度值，和

通过从每个系统原色的各自的第一平均强度值减去第二平均强度值，计算每个系统原色的标准强度值。

可选地，该照相机可操作地联接到操作指令集的数据处理器，该数据处理器将捕获的图像数据存储在存储器中，分析存储的图像数据，并计算标准化的强度值。

优选，所述系统原色是红色、绿色和蓝色。

优选，所述图像元素是像素、像素组或像素的帧。

优选，所述方法还包括：计算和显示通过公式Y＝R+G-2B确定的颜色因数Y，其中：R、G和B分别是计算的红色、绿色和蓝色的标准强度值。

本发明的其它方面通过提供一种用于分级明亮式切割的钻石的装置，其包括：

近似日光的光源；

用于保持光学透明液体的容器；所述容器具有基部，所述基部具有限定用于支撑钻石的台面的基本平坦的支撑表面的装置，；

至少一个半透明窗口，所述容器中的至少一个半透明窗口与近似日光的光源相邻；

彩色数字照相机，所述彩色数字照相机具有用于在光检测器上产生图像并产生与钻石的颜色相对应的电子图像信号的集光光学器件，所述集光光学器件具有聚焦轴；

用于夹持照相机的支撑件，使得所述聚焦轴基本垂直于基部；以及

数据处理器，所述数据处理器连接到照相机并利用指令集编程，用于控制所述照相机并用于接收和存储电子图像信号。

优选，所述电子图像信号提供与每个图像元素相关联的一组系统原色。

优选，所述指令集还包括：指令，所述指令用于分析存储的图像数据，以分辨钻石的腰部内的颜色基本均匀的第一多个像素，和光源的图像边界与腰部之间的颜色基本均匀的第二多个像素；以及

分别计算所述第一和第二多个像素的每个中的每个系统原色的第一和第二平均强度值，和

优选，所述系统原色是红色、绿色和蓝色。

优选，所述图像元素是像素、像素组或像素的帧。

优选，所述装置还包括显示器，所述显示器有效地连接到数据处理器，并且所述指令集还包括用于计算和在显示器上显示颜色因数Y的指令，其中：通过公式Y＝R+G-2B确定Y，其中：R、G和B分别是计算的红色、绿色和蓝色的标准强度值。

本发明提供了一种简单、方便、一致且便宜的装置和用于分析发射的光方法，其采用允许结果与工业分级尺度相校正的方式，用于明亮式切割的钻石分级或辅助明亮式切割的钻石分级。

附图说明

现在，将参照附图、通过实例的方式说明本发明的优选形式，其中：

图1是用于执行本发明的方法的装置的示意图。

图2示出通过发明的方法记录的图像；和

图3是示出通过本发明的方法测量的对于5种不同钻石a-e的相对颜色因素(Y)的视图。

具体实施方式

参照视图，图1示出根据本发明的实施例的用于测量钻石颜色的装置1。装置1包括光源2，其具有近似日光的荧光灯(未显示)并照亮明亮式切割的钻石4的台面3。光源2采用具有均匀发射功率分布的薄的大面积的平面板的形式。钻石4被容纳在顶部敞开的容器5中，容器5由透明玻璃制成并具有在光源2上方支撑的平坦的基部6。基部6包括比光源2的面积更小的方形片。基部2的内平坦支撑表面8紧靠台面3。为消除散射的光，不透明的黑片23覆盖光源，该黑片具有在片的中心的孔(未显示)，其直径具有将近300％的腰部9的横向尺寸，钻石被放置在孔的中央上方。因为光的衍射会导致错误地表现钻石的颜色，以使颜色读取被歪曲，所以容器5填满蒸馏水7，以浸没钻石4并且减小平面的反射效果。

装置1还包括彩色数字照相机10，彩色数字照相机10包括具有聚焦轴12的长焦距微距镜头的11形式的集光光学器件，其用于在光测器阵列13上产生图像。支撑件14夹持照相机10，使得聚焦轴12基本垂直于表面8，并与钻石4的中央轴15对齐。实验结果示出：可通过沿任一垂直侧±3°的聚焦轴的对齐的变化获得一致的颜色测量。支撑件14优选包括盒(未显示)，盒包括装置1以便防止任何其它源处的光照射钻石4。具有显示器17的数据处理器或计算机16通过电缆18连接到照相机10，并且其中包括用于控制照相机和用于接收、存储和处理电子图像信号的命令集的软件。

使用时，在去除其它光的情况下启动光源2。如图2所示，根据包括图像的主要区域的钻石，图像被形成为包括全部的钻石、通过腰部9限定的钻石的边界。然而，该图像还必须包括示出环绕腰部9的光源。黑色环20在腰部9的内部。在环20内，内部区域21具有期望测量到的基本均匀的颜色。外部区域22在与腰部9的图像相邻处并在腰部9的图像的边界外部处示出光源2的图像。

在内部钻石和外部光源区域21，22内分别是第一和第二多个红、绿和蓝色像素，其中每一个都具有在发送到计算机16的图像数据文件中记录的强度值。使用已知图像分析技术，软件识别内和外部区域21，22内的像素。

在内部区域21中，计算每个红色像素的平均强度值，并且类似地，在外部区域22中，计算每个红色像素的平均强度值。从内部区域21的平均强度值减去外部区域22的平均强度值以使光源的颜色标准化，从而计算出钻石的红色强度值(R)。根据照相机10接收的电子图像信号，以相应的方式计算钻石的绿(G)和蓝(B)色值。

通过计算机16获得的RGB可与示出的已知钻石颜色级别评估的颜色分级标准进行比较，以便能够客观地确定钻石4的颜色级别。

为了更容易地确定颜色级别，计算机16还进行如下算术操作，以得到颜色因数Y：

Y＝R+G-2B

通过装置产生的相对测量值能够被转换成诸如G.I.A.(Gemmological Institute of America)的系统的绝对颜色级别。利用该装置测量具有已知颜色分级(例如，在两种颜色分级之间的边界处)的标准石头的颜色因数Y，插值用于基于各个颜色因数Y得出分级。

参照图3，根据本发明的方法，对具有非常相似的颜色的5种不同钻石(叫作a-e)进行了实验，以确定各自的颜色因数Y。在四项不同的试验中得出了测量的颜色因数Y中的一些变化；然而图中的相对位置显示出良好的可重复性，这将允许例如通过插值确定诸如G.I.A.分级的颜色分级。虽然未经训练的眼睛不能区分颜色，但是可以提供与随后通过宝石学家评估的视觉分级的G.I.A.分级良好一致的结果。

仅通过实例的方式说明了本发明的实施例，然而应该认识到的是，在不背离本发明的范围的情况下可以对此进行修改和增加。

Claims

1.一种分析发射的光的方法，所述方法用于对明亮式切割的钻石的颜色进行分级，所述方法包括以下步骤：

将钻石浸没在光学透明的液体中；

将从近似日光的光源漫射的光引导通过浸没的钻石的台面；

将钻石和光源的图像数据存储在存储器中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：所述图像数据提供与每个图像元素相关联的一组系统原色。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：分析存储的图像数据，用以分辨钻石的腰部内的颜色基本均匀的第一组多个图像元素，和在与腰部的图像的边界相邻和边界外部的颜色基本均匀的第二组多个图像元素；以及

分别计算所述第一和第二组多个图像元素的每个中的每个系统原色的第一和第二平均强度值，和

通过从每个系统原色的各自的第一平均强度值减去第二平均强度值，计算每个系统原色的规范化强度值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中：所述系统原色是红色、绿色和蓝色。

5.根据权利要求1所述的方法，其中：所述图像元素是像素、像素组或像素的帧。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，还包括：计算和显示通过公式Y＝R+G-2B确定的颜色因数Y，其中：R、G和B分别是所计算的红色、绿色和蓝色的规范化强度值。

7.一种用于对明亮式切割的钻石进行分级的装置，包括：

近似日光的光源；

至少一个半透明窗口，所述至少一个半透明窗口在容器中与近似日光的光源相邻；

8.根据权利要求7所述的装置，其中：所述电子图像信号提供与每个图像元素相关联的一组系统原色。

9.根据权利要求8所述的装置，其中：所述指令集还包括：指令，所述指令用于分析存储的图像数据，以分辨钻石的腰部内的颜色基本均匀的第一组多个图像元素，和光源的图像边界与腰部之间的颜色基本均匀的第二组多个图像元素；以及

10.根据权利要求9所述的装置，其中：所述系统原色是红色、绿色和蓝色。

11.根据权利要求7所述的装置，其中：所述图像元素是像素、像素组或像素的帧。

12.根据权利要求7所述的装置，其中还包括显示器，所述显示器有效地连接到数据处理器，并且所述指令集还包括用于计算和在显示器上显示颜色因数Y的指令，其中：通过公式Y＝R+G-2B确定Y，其中：R、G和B分别是所计算的红色、绿色和蓝色的规范化强度值。