CN102884419B

CN102884419B - 宝石闪耀分析

Info

Publication number: CN102884419B
Application number: CN201180015860.7A
Authority: CN
Inventors: 詹姆士·戈登·查特斯·史密斯
Original assignee: De Beers Centenary AG
Current assignee: De Beers Centenary AG
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2031-01-26
Also published as: WO2011092493A3; JP6087406B2; JP5813010B2; CA2788068A1; CA2788068C; CN106124510A; US10215706B2; US20130016210A1; EP2529204B1; CN102884419A; US20160103078A1; JP2016014681A; CN106124510B; JP2013518274A; IL221107A0; EP2529204A2; WO2011092493A2; IL221107A; US9250193B2

Abstract

本发明描述了一种系统，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。

Description

宝石闪耀分析

技术领域

本发明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，本发明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。

背景技术

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WO2001/14854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BrillianceScope^TM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。

发明内容

本发明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，本发明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。

根据本发明的一个方面，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；和

闪耀区域的呈现高于阈值的颜色范围的分数。

该系统可以包括被构造为从由所述轴向光源照亮的该宝石的一个或多个图像获取该宝石的所述选定刻面上的标记的图像。

该宝石的所述图像中的一些可以被合并以产生阐明该宝石中的光的应用的视频。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于产生阐明宝石中的光的应用的视频的系统，该系统包括用于将该宝石支撑在观察位置处的支撑结构。包括指向所述观察位置的多个定向光源的照明系统被设置为照亮该宝石。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，所述定向光源相对于所述旋转轴线被设置在大量倾角和极角处。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。图像处理器可以被配置为选择所述图像中的一些和全部并将所述图像组成视频。所述图像处理器可以被构造为为所述视频选择具有对应于来自单个光源的、由该宝石进行的反射的非常好地限定的闪耀区域的图像。

该系统还可以包括空间分布的近轴光源阵列，该近轴光源阵列被构造为沿着或几乎沿着所述成像轴线引导光，用于帮助该宝石的垂直于所述成像轴线的选定刻面的对准。

近轴光源阵列能够独立地或同时地操作，以便能够识别来自所述近轴光源中的一个或多个的、进入所述成像装置的镜面反射，并且能够根据离从其检测到镜面反射的光源的所述成像轴线的角偏移确定所述选定刻面与所述成像轴线的法向的倾角。

该系统可以被构造为顺序地操作该阵列中的每个光源，直到在所述成像装置中捕获到来自该光源的镜面反射。

其中该阵列中的相邻光源之间的角间距可以小于或相当于由所述成像装置的光圈对向的角度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于对准宝石以观察标记的设备。该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(如，照相机)被提供用于沿着成像轴线观察该宝石。控制装置被提供为用于控制所述光源的操作，使得最初所有的光源同时启动，并且随后，所述光源顺序启动。调整装置被提供为在所有的光源同时启动时调整该宝石的对准，直到在观察装置处观察到由所述光源中的至少一个发射的光的来自所述刻面的镜面反射。所述控制装置进一步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。

对提供被镜面反射到所述观察装置中的光的那个光源的知晓使得能够进一步调整钻石的对准，使得由所述阵列的中心光源发射的光被镜面反射到所述观察装置中。

用于宝石的支撑装置可以被提供为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。

处理器可以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。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于获得宝石的量化测量值的方法。该方法包括用多个定向光源照亮该宝石，所述多个定向光源被设置在相对于大致垂直于该宝石的选定刻面的旋转轴线的多个倾斜角和极角处。该宝石和多个定向光源围绕所述旋转轴线将彼此相对地旋转至多个旋转位置。在每个旋转位置处获得该宝石沿着观察轴线的图像。识别所述图像中的一个或多个中的闪耀区域，所述闪耀区域对应于来自单个光源的由该宝石的刻面进行的反射。基于所述闪耀区域的可测量特性计算该宝石的量化测量值。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于观察宝石的刻面上的标记的方法。该方法包括沿着成像轴线观察所述刻面，并采用空间分布的定向光源的阵列同时照亮所述刻面。调整该宝石的对准(如果必要)，直到在所述成像轴线上观察到由所述光源中的至少一个发射的光的来自所述刻面的镜面反射。随后采用每个光源顺序地照亮所述刻面，直到在所述成像轴线上观察到由当前启动的光源发射的光的来自所述刻面的镜面反射。随后通过当前启动的光源照亮可以观察由当前启动的光源照亮的所述标记。

附图说明

现在仅通过举例的方式并参照附图描述本发明的一些优选实施例，在附图中：

图1为用于获得宝石的图像的仪器的示意图；和

图2为类似于图1并包括用于帮助对准的LED阵列的仪器的示意图；

图3为用于对准宝石的可替换配置的示意图；

图4为定向光源的配置的示意图。

具体实施方式

总体配置

图1示出了用于获得宝石的图像的仪器100的示意图。该仪器的结构由基座101和大体垂直于基座101的支撑构件102形成。线性滑动装置103可移动地安装在支撑构件102上，以便它可以沿着支撑构件102移动。旋转工作台104由线性滑动装置103支撑。

旋转工作台104的表面任选地平行于基座101，且在正常操作中，基座101将放置在基本水平的表面上，如珠宝商店的柜台上。因此在本说明书中对水平和垂直的引用涉及平行和垂直于基座101下侧的方向。

诸如照相机之类的具有透镜组106的成像装置105安装在支撑构件102上，使得它沿着成像轴线107指向旋转工作台104，成像轴线107应当平行于支撑构件102。因此线性滑动装置103允许旋转工作台104沿着成像轴线107朝向或远离成像装置105移动。成像轴线107大体平行于旋转工作台104的旋转轴线。

透镜组106包括多个折射元件，且通常可以设置有可以改变放置在旋转工作台104上的物体和成像装置105之间的放大倍率、且因此调节焦距的内部机械运动。这种透镜通常熟知为变焦或变焦距透镜。成像装置105和透镜106可以为单个模块，如与辅助关闭透镜元件组合的Sony块照相机(Sony block carema)。在可替换实施方式中或除此之外，成像装置105可以设置有要求产生具有可接受质量的图像的多个象元(像素)，以便可以采用通常熟知为数字变焦的技术。

该仪器还设置有照明结构110，其可以表征为组合两类照明元件。一组提供多个定向元件，另一组可以提供漫射背景。可以使用任何常规光源。在一种实施方式中，采用诸如白光发光二极管(LED)的白光光源。

如图1所示，照明结构108通常采取围绕成像轴线107的平盘形式，且包括位于漫射体111上方的一组定向LED 109和一组背景LED 110。漫射体111散射从背景LED 110传播的光，以向放置在旋转工作台104上的物体提供漫射照明。漫射体111中的在每个定向LED109正面的孔(或通光孔)112允许来自每个定向LED 109中心的定向照明到达旋转工作台104上的物体。

照明结构还包括附加定向LED 130、中继镜131和分束器132。中继镜131形成附加定向LED 130的任选地以近似等大倍率的投影图像133。分束器132允许该图像的一部分沿着成像轴线107投射，使得图像133占据空间中将由实际源LED130占据的位置，使得它实际上在漫射体111的中心。这使得能够沿着成像轴线将定向光引向旋转工作台上的物体，并由垂直于沿着成像轴线107的表面沿着成像轴线反射到透镜106和成像装置105中。使得能够提供可以被向后反射到成像装置中的定向光的其它配置也是可以预期的。轴向源图像133应当被设置为使得它看起来位于透镜106的入射光瞳处。

在使用中，诸如珍品钻石之类的宝石113被支撑在宝石支撑件114上，并沿成像轴线107放在旋转工作台104上。钻石113的图像随后可以由透镜106形成在成像装置105中。宝石113通过旋转工作台104的旋转而旋转，并且可以通过采用线性滑动装置103朝向或远离透镜106移动。旋转钻石的图像可以由成像装置105获得并且可以显现在荧光屏115上，和/或发送至与存储介质117相关联的处理装置116。这使得使用者能够在宝石113旋转时看见它的放大视图，并且这允许将钻石中的光的运用显示到最大效果。该图像可以存储在存储介质117中，用于将来使用。

宝石113将通常为抛光宝石，如圆形磨光切割钻石，但将会理解，也可以观察其它钻石切割(或其它宝石)。宝石将通常具有熟知为作为它的最上面的表面的切平面刻面的主平面刻面，并且应当定位为使得该刻面尽可能接近水平。切平面刻面的法向通常应当与实际中一样与垂直方向(或成像轴线)接近0°。

对准

为了确保切平面刻面的法向尽可能接近垂直，可以单独地或组合地使用大量不同的方法。最初，可以使用如在GB 0911989.2中描述的调平设备。GB 0911989.2的方法包括将宝石放置在垂直定向的喷嘴中，增加喷嘴下面的流体压力，使得宝石在喷嘴最上面被支撑在气垫上，随后缓慢降低流体压力，使得宝石逐渐搁置在喷嘴中。如果以受控的方式进行这种方法，已经法向切平面刻面最终水平或接近水平。随后例如采用测角器(未示出)，可以进行进一步的精细调整以完成该过程。

可能的是，钻石的被显示在显示器上的图像帮助确保切平面刻面的法向平行于成像轴线107。特别地，宝石113可以由用作“中心”照明源133的定向LED 130照亮。当宝石由该LED照亮时，在切平面被理想地对准时光将被反射到透镜106中。如果标记刻在切平面上，则在这种对准情况下该标记应当清晰可见。此外，指示“理想”对准的向后反射应当从由成像装置105获得并显示在屏幕115上的图像的光的亮斑明显看出。

如果宝石113未被理想地对准，而且离理想对准的偏移小，则来自定向LED 130的镜面反射仍将穿过透镜组件106的光圈，并且操作人员将能够从由成像装置获得的图像中看到需要如何改变方位以获得精确的对准。如果偏移太大使得镜面反射不能进入成像装置105，则调整变为猜测。因此，除非垂直对准不是非常接近理想，否则操作人员很可能在修正对准误差时存在困难。这对于安装式宝石或具有复杂形状的宝石来说特别是有问题的，因为GB 0911989.2中描述的初始调平技术可能不适合这种宝石。

如果定向源130的角尺寸增加，这种对准问题可以减少。例如，如果它的直径如增加5倍，则将更容易获得25x放大。然而，切平面和刻在它上面的标记的对比度依赖于镜面反射的存在，并且当源变得更加散射时，这种对比机制丧失。更具体地，为了具有可感知的对比度，光源对向宝石的立体角必须相当于或小于透镜组件106的光圈对向的立体角。

这种问题的一种解决方案是提供由多个较小的元件形成的大光源，每个较小的元件提供定向光。因而，存在高或至少较高可能性的是，来自所述光源中的至少一个的光将被反射到成像装置105中。光源最初可以一起都照明以获得反射，随后单独地启动，以帮助获得对准的调整或识别哪个光源正提供产生镜面反射的对比度。这种方法也仅仅对于观察宝石上的标记以及在如下所述获得一系列图像之前对准宝石是有用的。

图2示出了大致等同于图1的仪器的仪器，代替一个定向LED 130，设置了如5x5LED阵列230，其被放置得足够近，使得有效地在光源之间不存在间隙。光源之间的角间距应当小于或相当于透镜组件106的光圈对向的角间距。对准过程随后可以如下进行：

最初，操作人员使所有的光源照明(例如通过按压按钮)。宝石113的实时图像可以由成像装置105记录并显示在屏幕115上。

操作人员对准宝石113以便在屏幕上看见反射。光源阵列230的较大面积使得这比其中仅具有单个点光源的情况更容易。

在一种替换形式中，操作人员可以使光源一次照亮一个，例如每次照亮0.1或0.5或1秒的周期，并且在屏幕上观察何时看到对准的图像。可替换地，处理装置116可以分析来自阵列230中的每个光源的图像，并且识别哪个图像对应于直接镜面反射(其中图像每秒可以通过多于一次)。

操作人员随后可以该序列停止，以便展现标记。可替换地，处理装置116可以从图像识别标记何时被照亮并自动执行该步骤。在另一个替换形式中，变化的光序列不需要停止，只要该标记的偶然清晰视图提供了足够的对比度。

进一步微小的调整可以被手动执行以改善对准。特别地，如果已知阵列230中的哪个光源正在发射被镜面反射到成像装置105中的光，则简单的是计算将需要对宝石的对准进行什么调整，以确保切平面刻面垂直于成像轴线107。

任选地，操作人员随后可以将铭刻展示给其它参与者，如消费者，他们不必自己重复对准程序。由于这可能需要移动设备，将会理解的是，用于宝石的合适的支撑装置将是该设备的元件，以避免改变光源宝石和观察装置的相对对准。

将会认识到，这种对准方法也可以用于除图2中示出的仪器之外的仪器。这种仪器在较宽的方向范围内提供照明，以允许容易地进行初始对准，随后在任一时刻看起来被照亮的方向的范围可以减小以提供标记的更清晰的视图。上述5x5阵列可以包括任何适合数量的定向光源，其不需要是LED。而且，通过设置事实上不与成像装置105同轴的LED阵列，可以获得类似的效果：为了看见标记，所需要的全部条件是镜面反射。

因此如图3中所示的配置也适合采用镜面反射显示标记。在这种配置中，定向光源阵列330和照相机305以相等的角度设置在应当垂直于宝石113的切平面刻面313的指定轴线307的两侧。当在照相机305中获得镜面反射时，该标记将是可见的。处理装置316可以再次控制光源330和照相机305的操作，并且图像可以显示在屏幕315上。

可替换地，观察装置可以为人眼，可能的事由放大透镜等辅助。随后，每个参与者可能必须重复对准过程。在这种情况中，不需要设置用于宝石的支撑装置。

也可以采用其它方法。例如，通过例如采用镜子在反射表面(代替LED阵列)上扫描光束，可以获得图2和3的LED阵列230，330的效果，其中所述镜子以快的速率扫描以便看起来照亮扩展的区域。进行垂直对准。随后以相同的图案但更满地扫描光束，使得现在看起来仅存在一个光斑。随后在清楚地看到标记时，操作人员可以停止扫描。

控制和反馈

返回图1和2，在操作中，对于诸如微处理器130之类的合适控制装置和合适的驱动电路(未示出)有利的是，能够独立地控制每个定向LED109。通过控制每个LED吸引的电流，或者通过脉宽调制技术，每个LED109的亮度可以是可调节的。此外，背景LED 110应当具有所有散射LED共有的类似的控制通道。

将会认识到，虽然仅示出一个处理装置116，但可以使用任何数量的处理装置。每个处理装置包括或与用于存储图像的存储介质117和/或其上可以存储软件的存储器(未示出)相关联。

控制装置还应当能够控制线性滑动装置103和旋转工作台104的运动，以改变宝石113和透镜106的相对位置。线性滑动装置的运动构成焦距调节。

控制装置还应当控制成像装置105和透镜106的操作。非限制性的，这些控制将涵盖透镜106的孔径光阑、成像装置105的获得每个单独的图像所需要的曝光时间、以及成像装置105中提供的增益、色平衡、对比度和亮度及任何图象锐化。可能的是，透镜106设有可以由成像装置106或由控制装置自动控制的焦距调整。

可能需要注意的是，确保成像装置产生其中信号与光级线性地成比例的图像，以简化量化测量。图像可以被以例如.bmp和.jpg格式捕获和存储在与微处理器直接相关联的硬盘上或在网络上。

由成像装置105产生的图像数据可以直接显示在荧光屏115上，如集成在设备的壳体(未示出)中的平板视频监视器。例如，宝石113的图像可以由与宝石113的潜在购买相关的消费者和销售人员同时观看。由成像装置105获得的图像序列可以作为视频在屏幕115上观看。可替换地或此外，

提供某种反馈将是有用的，使得控制装置可以进行恰当的调节，以获得有利于销售过程的吸引人的图像系列或视频。以最简单的形式，销售人员可以通过评估图像并对多种控制进行调节而提供反馈。

然而，优选的是，在设备内提供反馈，使得一旦已经供给启动激励，则该设备在没有其它干涉的情况下执行预定的展示。通过采用帧接收器将图象帧记录在计算机存储器(未示出)中，或者通过直接采用产生数字视频信号的成像装置，该设备可以分析由成像装置105产生的图像数据。可以由数据分析和处理装置分析和修改图像。显示的图像可以为原始图像数据或由数据处理装置(未示出)记录并修改的图像数据。

作为例子，且非限制性的，数据处理装置可以将图像分成单独的红色、绿色和蓝色通路，并为每个通路计算柱状图。柱状图可以用来确认每个通路中出现的亮度级的范围。这些柱状图可以与目标值进行比较，并且用来采用定向或漫射LED109、110调节照明水平。进一步数据处理可以用来确认由宝石113的占据的图像区域，并且如果图像尺寸例如太小，则控制装置可以调节透镜106的变焦设置，以提供更大的放大倍率。

照明

定向LED 109与背景LED 110和漫射体111一起的双重配置帮助显示和分析宝石中的光应用。定向LED 109，130用作照亮宝石113的″点光源″。从这些点光源反射到成像装置105中的光将作为闪光出现在宝石113的图像中，且将使宝石看起来″耀眼″。来自定向LED 109的光也将被反射出仪器并直接反射至观察者，观察者将在荧光屏上的图像中和直接″亲身″看到宝石113闪耀。

如果宝石113仅由定向LED 109照亮，有时可能表现为具有一些光点的普遍黑暗图像。背景LED 110和漫射体111提供照射整个宝石113的漫射光，以便它在显示在荧光屏115上的图像中看起来非常明亮。两种照明效果的组合导致宝石113的图像更加吸引人。

将会理解，漫射体111中的孔112的直径将对定向LED109的光源的视位置具有影响。这些孔的直径比定向LED小，在这种情况中光源将看起来位于孔处，而不是位于它们的实际位置处。在定向LED 109和宝石113之间可以设置其它光学元件。这些元件的一个效果将是进一步改变定向LED源的视位置。

作为替换，定向LED 109可以是没有透镜的表面安装型的，因为这简化了照明装置的制造。背景LED 110也可以为与用于定向LED 109的LED相同的表面安装LED，所有的LED都安装在一个电路板上。

在另一种替换中，单个透镜也可以安装在每个孔112上，它们的曲面位于最上面且被放置为使得LED光源109的中心光线(即，将照亮宝石113的中心的光线)以接近垂直的入射到达上表面，使得未失真的光束投射在宝石113上。

图4以示意形式示出漫射体111的下侧和由穿过漫射体111中的孔112看到的LED 109限定的定向光源的一种可能的配置。该图的中心中的圆401表示圆盘中的来自透镜106的光穿过的孔，并限定其中在不引入分束器或类似物的情况下不能直接放置源LED的区域。

一组嵌套的、近似圆形曲线402表示一系列离散地增加的倾斜角140的焦点。倾斜角140为在成像轴线107和从LED109传播至宝石113的切平面刻面的光线之间形成的角，如图1所示。将会注意到，孔112(和LED109)也具有有限尺寸且不用作理想点光源。

在这种配置中，可以看到，一个LED 109设置在用于倾斜角140的每个离散增加的圆402上。LED 109被设置为使得每个连续的LED 109的相位(也熟知为极角)以近似137.51°(通常称为黄金角的角)增加。在自然生长型中，如在螺旋形叶序中遇到的这种角确保连续的光源LED 109围绕轴线相当均匀地设置，同时确保在可能加重宝石的光学对称性的发光配置中不存在简单的对称，如4倍或8倍。可以具有任何数量的定向LED 109，但典型的数量可以在范围10-40内。已经尝试了具有16，23和30个定向LED109的实施例。类似地，背景LED的数量范围可以在约10个和约40个之间。

本领域技术人员将会理解，在光学仪器的设计中，用于反射的观察的标准应当恰当地考虑光源LED孔109和透镜106的光学光圈二者的卷积(convolution)，但在实际中，这种仅考虑主光线的照明的基础处理为组装根据本发明的设备提供了足够的指导。

虽然黄金角在定向LED的配置中的使用在产生平衡自然照明时是有效的，但将会认识到，其它配置也是可行的，并且可以组装具有任何定向LED配置的设备。例如，可以采用用于每个连续环的随机或任意相位。

图像排序和分析

如上所述，定向LED设置成具有137.51°角度提前量的螺旋配置。这种配置提供了明显随机和近似均匀分布的光源组，但具有已知的基础结构。通常，每个定向光源具有至垂直轴线107的倾斜角140和表示围绕垂直轴线的旋转的极角。极角的原点是任意的，但可以相对于该设备限定。

宝石113的初始位置限定极角的原点。如果宝石113已经被随机放置，则该位置是任意的。在一种方法中，宝石113可以被放置为使得宝石113的切平面上的铭刻被对预定方式对准。一种替换形式是铭刻是自然对准的，使得例如当在屏幕115上观看图像是任何文本看起来都是水平的。

现在将会理解的是，旋转台104在宝石113和给定光源109之间引入相对运动，这种相对运动可以被认为是该光源的极角相对于宝石113的变化。因此，小的旋转(例如，一圈的1/200或1.8°)使得每个光源围绕极轴进行小的运动。

然而，光源109的位置的绝对变化也取决于倾斜角140。因此，靠近垂直轴线107的光源109事实上不具有任何运动，而更远的光源具有更大的运动。(这类似于星星的视在运动。(北半球)北极星保持不动，而其它星星看起来围绕它在半径增加的圆上移动)。

同样重要的是考虑将极角突然旋转近似对应于螺旋照明装置的角增量(在该情况中为137.51°或200步步进马达的大约76步)的角的影响。从宝石113观看光源109，视在效应是将每个光源的倾斜角140移动小的变化，而不是将极角移动大的变化。现在将认识到，通过将对应于相邻光源的图像与极角的这些大的步幅相比较，可以看到移动光源的倾斜角对宝石的外观的影响。如在可替换实施例中一样，如果光源被设置为使得倾斜角均匀地增加，则可以获得移动光源通过已知的恒定角的效果。

所有的定向光源应当被校准，使得它们在照亮白色漫射体时产生标准信号电平。(这需要比常规长的曝光时间。)曝光时间随后应当缩短，使得在宝石的图像中，没有一个像素是饱和的，以便可以进行光级的精确测量。在可替换实施例中，曝光时间可以增加以产生更亮和更真实的图像，用于视频生成目的。

可以获得图像的三个序列(虽然将会认识到，可能没有必要以下述顺序记录图像)：

在第一序列中，仅“轴向”LED 130，133被照亮以提供宝石113的切平面刻面的清晰图像。较少的图像(如，在范围4-20内)被记录和存储，旋转工作台在每一个图像之间旋转。例如，可以记录对应于极角的0，45，90，135，180，225，270和315度角增量的8个图像。为了下述讨论的目的，这些图像被描述为轴向(A)图像。如果获得8个，则这些图像可以被编号为图像A0-A7。

在第二序列中，仅背景照明110启动，并且以如用于第一序列的相同角度获得图像。如果使用8个图像，则这些图像可以被编号为B0-B7并且可以被描述为背景(B)图像。(事实上，这两个序列可以在所述台的一次旋转期间被记录，该次旋转改变发光。最终旋转步骤将使极角达到360°，这等同于回到原点。)

在第三序列中，所有的定向LED 109(但不是轴向LED 130)被照明，并且宝石旋转通过一系列相当小的角度。这产生数百量级的一组图像。在一种实施例中，可以捕获对应于1.8°增量的总共201个图像。这些图像可以被标记为S0-S200并且可以被描述为闪耀(S)观察图像。

在可替换实施例中，可以捕获进一步更大的一组图像(数千)。对于用于闪耀观察图像序列的每个角位置，又可以为每个定向LED 109依次记录图像。如果存在用于闪耀观察图像的30个定向LED 109和201个角位置，则这将较大的组中产生6030个图像。这些图像可以被标记为R0-1...R0-30至R200-1...R200-30并且可以描述为研究图像。将会理解，任何给定的闪耀(S)图像本质上是对应的30个研究(R)图像的组合。这是耗时的运动并且可能对于用在生产环境中的仪器来说是不希望的。该方法的一个优点在于，可以以相当短的时间获得产生类似结果的数据(即，S数据)。

这完成图像捕获阶段。随后可以从设备上去除宝石，稍后执行分析和视频生成。然而，将会认识到，分析可以马上进行。如将看到的那样，对研究图像的引用是任选的，但在一些情况中，可能希望涉及具体研究图像。在该情况中，可行的是根据需要进一步捕获单个研究图像。

可以执行图像数据的数种分析并产生视频。

量化和一般观察

在一种替换形式中，观察结果可以具有良好特性和极大的主观评估，但用来说明图像数据的宽范围的应用。

例如，可以观察单个A图像。在这种图像中可以观察到切平面刻面上的铭刻的清晰图像，并且可以(主观地，由观察者)发现该图像是令人高兴的。

类似地，可以观察单独的B图像。这些图像中一些示出宝石的光分布和宝石内的图案的一般布置，并且该图案可以认为是令人高兴的。在一些宝石中，图像B1-B7可以显示相同的图案，与B0相比(除了轻微旋转)存在一定的由散射光的微小不均匀性引起的微小变化。背景图像可以被认为分成以后称为单个闪耀的大量区域。因此为了本文的目的，闪耀被限定为钻石的连接区域，其中该区域的所有部分以类似的方式对外部照明激励作出反应。

因此，通过将钻石破成一组闪耀并且考虑每个区域如何反应，可以分析钻石的整体外观，以及对应于观察者在查看钻石时看到的图案的闪耀的总体配置。

将会注意到，单独基于背景图像进行这种分析将是难以完成的任务，因为绘制每个闪耀的边界不存在简单的方式。

大多数S图像是非常黑的，但一旦允许旋转，包含对应于B图像中的一些单独的闪耀的少量明亮斑点。由于S图像通常具有近似10-30个不同的区域，单独的闪耀可以更容易被识别并且随后被映射到B图像中，以产生用于宝石的闪耀地图。为了本文的目的，闪耀观察是S图像中的特定闪耀的观察的实例。典型地，每个闪耀将具有一组闪耀观察值，每个观察值具有大量特性，例如但不限于，平均红绿蓝水平。

R图像的检查显示类似于S图像的结果，但通常每个图像仅具有一个或两个闪耀观察值(即使有)：一些图像没有一个闪耀观察值。可以从这些图像获得如从S图像获得的信息相同的信息，具体光源在一定程度上附加地分配至所关注的闪耀。

对于R和S图像，当钻石放置在设置有诸如聚光灯、枝形吊灯、枝状大烛台等之类的大量局部光源的环境中时，闪耀观察值对应于在钻石内看到的“闪烁”或“闪耀”或“闪光”。钻石的部分吸引性是在钻石或观察者或光彼此相对移动时出现的“光的应用”。

而且，观察到的颜色对应于钻石的已知为“光辉(fire)”颜色的色散的吸引特性，由具有波长的折射率的变化引起的倾斜表面处的光的折射角的变化。

量化分析

没有限制地允许基于上文导出的见识的分析的一种可能性是将钻石描绘为由闪耀的集合构成，并且确定每个闪耀的特性。接下来的讨论基于如上文描述的一组8个A和B图像以及201个S图像。

旋转中心的识别

图像(x，y)坐标系统相对于图像的左手底角构建。

对于8个轴向图像A0-A7中的每一个，通过从图像上去除任何其它杂散反射隔离切平面刻面。获得切平面的轮廓，或者可替换地，获得切平面的角部的坐标。获得切平面的质心。

根据8个质心的平均值确定旋转中心。残余运动是宝石的中心和旋转中心之间的偏移的结果。这可以通过8个值的加权平均获得，加权值对应于极角的正弦和余弦-傅里叶分析的应用。

图象对准

一旦已知旋转中心，则能够计算转换，以旋转和对准每个图像至被取为该图像的中心的公共中心。所有的图像因此被重新映射以去除极角，使得宝石在图像序列中看起来是静止的。每个图像可以被保持在计算机存储器中以便于处理。

闪耀和闪耀观察值的识别

每个S图像分成对应于单独的闪耀的大量不同的区域。从第一闪耀观察图像(S0)开始，单个闪耀被识别和标记。所有的其它图像被检查以看是否出现相同的闪耀。一般而言，在该序列中邻近的图像中和隔开对应于光源的倾角跳跃的约76帧的图像中发现一致性。闪耀轮廓的最佳评估被记录并应用于每个图像，并且还被绘制在背景图像的拷贝上。

对于每个闪耀观察值，平均红、绿和蓝值(RGB值)与它们在闪耀内的变化性，例如它们的四分位数间距或标准偏差一起被记录。

在该过程结束时，背景图像的所有被照亮区域都应当被识别，但可能存在未看见的一些暗区。这些暗区对应于不返回光且通常对钻石的整体外观有害的区域。然而，这些区域的内容取决于在该设备中设置的倾斜角140的范围。在一种实施例中设置0°至40°的范围，但这可以扩展至45°，50°，55°或60°的上限水平，或者甚至进一步扩展至90°，虽然这使得该设备相当笨重。代替的是，可能更好的是将散射光扩展至较大的倾斜角，并且将定向LED 109限制到其中聚集闪耀观察值的低倾角区域。

单个闪耀的分析

没有限制地，可以计算单个闪耀的下述特征。

·它的尺寸(可以以mm校准的像素的绝对值或它的作为宝石面积的百分比的尺寸)

·它的形状的其它特性，如长和薄或形状更均匀。

·它的方位(相对于宝石的中心-例如它像车辆的轮辐一样指向外？)。

·所观察的极角和/或倾斜角的范围。这些极角和/或倾斜角对应于宝石的外观如何随着它的移动而快速地变化。

·在闪耀中看到的对应于宝石的“辉度(fire)”的测量值的颜色范围。

·观察值组内的最亮的RGB值。

·闪耀处的照度的均匀性(其与抛光质量和内含物的存在有关)。

·照亮它的光源的倾斜角。如果使用R图像，这些倾斜角可以是直接已知的，但也可以从S图像数据中估计。如果在宽范围的极角内看到闪耀，则它来自具有低倾角的光源。如果仅在数帧中看到闪耀，则它来自大的倾斜角。通过识别用于多个刻面的推论，特别是用于构成公知的“箭头图案”的主刻面的推论，可以确定关于光源的其它推论，光源将具有类似于典型图像中的刻面的极角的极角或径向相对。

·根据普通模板可以对闪耀进行分类。例如，它可以形成箭头刻面。该普通模块可以被选择为匹配宝石的普通琢型，例如，圆形钻石、公主和心形形状。

宝石的整体特性

没有限制地，可以计算下述特征：

·闪耀的总数量(或某个阈值尺寸内的闪耀的数量)。

·闪耀的平均尺寸，无论是绝对值还是相对于宝石的尺寸的相对值。

·闪耀尺寸的变化或可变性。

·宝石的显现闪耀的比例。

·闪耀的平均亮度。

·闪耀图案的对称性。这对于显示光学对称性的宝石来说是重要的。

·一个闪耀的照射角和用于对称放置的闪耀的角度之间的相关性。例如相对于那个鱼箭头图案的杆或头的8个闪耀。

·宝石中的对比度等级。这考虑相邻的闪耀是同时还是不同时间被照亮。

·整体闪耀图案如何在宝石或光源移动时快速地变化。

·宝石的整体光辉，或者例如闪耀中显示给定光彩度的分数。

视频的生成

在一种替换形式中，可以通过下述方式实时生成视频：如描述的那样将宝石放置在该设备中，打开设置运动的旋转的光的选择，并捕获对应于视频的多帧的图像序列。

可替换地，可以采用所捕获的数据，即A，B和S图像序列生成视频。便利的起始点是为旋转中心和极角校准的图像，虽然这不是严格必要的。

在一种实施例中，限定情节串连图板。这是所要求的视频的逐帧大体描述。例如，每一帧的极角、缩放水平(图像在该帧中的目标尺寸)和定向图像(S图像)和背景图像(B图像)之间的发光平衡，以及如果需要，用于展示铭刻(A0图像)的轴向照度。可以指定诸如对比度或亮度调整之类的其它效果。如果图像是被原始捕获用于分析的，则它们将倾向于相当阴暗，因此一定的对比度增加和高亮的添加是完全合理的。可以引入其它材料，如名称、音乐储藏长度数等。

将会理解，一旦限定情节串连图板，则它可以应用于多组图像，以产生不同宝石的视频至相同的规格。同样可行的是改变情节串连图板和从存储的数据中重新生成新的视频至新的规格。

视频通常需要宝石旋转，因为它以自然方式引入变化发光，但明显可行的是在宝石静止且采用类似方法移动光的情况下产生视频。

通过产生随后被串在一起且通常视频编码译码器高度压缩的一系列帧，生成视频。

为了生产用于视频的单个帧，从情节串连图板中导出规格。这将指定用于每一帧的极角。除非所述帧已经严格地匹配至所捕获的序列，否则该极角将不对应于所捕获的序列中的一个极角。例如，假设所需要的极角为0.9°。所描述的数据集具有在0°处捕获的S0和在1.8°处捕捉的S1。因此，需要中间帧。这可以通过插值程序获得。两个帧S0和S1被旋转至所需要的09°角。它们现在都显示处于合适位置的钻石，但都未被严格地照亮，因为它们位于0.9°位置。通过这两个帧之间的线性插值可以获得中间帧的非常好的估值-在该情况中，如每个位置处的像素强度的简化平均。B图像的情况类似。在0°处捕获B0，在45°处捕捉B1。因此在该情况中，在旋转至0.9°之后，该插值可以更多地利用图像B0而不是图像B1。这同样适用于A图像，虽然A图像通常未被插值。

一旦产生3个插值图像，则它们可以通过简单的算法和所进行的任何其它调整而混合，以产生最终的帧。

将会理解，虽然视频帧是通过合并大量单独的元素组合的，但如果在情节串连图板中暗含的发光条件下观看宝石，所产生的图像将是宝石将如何显现的精确表示。因此视频帧并且因此完整的视频是真实的和合理的，或者至少比例如通过进行具有大小的钻石的光线跟踪模拟以生产视频帧而可以获得的视频更加真实或合理。这种模拟忽略诸如抛光质量和光在宝石内的散射之类的因素的影响。

该视频可以用于任何目的。在一种替换形式中，该视频可以提供至购买该钻石的消费者。消费者可能已经例如在珠宝店中看见在具有与在此描述的发光配置类似的发光配置的设备上展示的宝石。因此视频可以用作暗示、纪念品、赠品等，并且用来增强它们的购买增值。

示例

组装了大致根据图1的实验性设备。基座101由铝合金板制成，支撑构件102和其它部件由铝合金挤出件、支架和类似物制成。

线性滑动装置103具有20mm的行程，并且被由步进马达供电的线性致动器和经由来自IBM个人计算机(PC)的RS232接口控制的微步进驱动模块驱动。

旋转工作台包括如在GB 0911989.2中描述的、安装在具有类似控制装置的另一个步进马达上的真空辅助安装和调整设备。该马达具有中空轴，以便于真空管经由旋转转环连接器传输至GB 0911989.2中描述的真空喷嘴。

漫射体111由光亮的3mm厚Macrolon聚碳酸酯板制成，且为约300mm的正方形。通过采用3M喷嘴粘合剂(spraymount adhesive)将两块拉延润滑膜连接至所述板的下侧而获得漫射效果。该复合板上钻有直径约5mm的多个孔，每个孔倾斜使得其轴向引向旋转工作台104的中心，旋转工作台104在漫射体下方120mm。设置了16个具有20度观测角、直径为5mm的定向白光LED 109(Marl型110147-01BC)，它们根据图2中图示的螺旋模式配置，并直接安装到漫射体板中的孔中。

另外12个背景LED 110(Luxeon lumiled型LXHL-MWEC)被以具有110mm直径的圆形图案安装在位于漫射体上方约110mm的铝合金板上。

分束器132和LED光源130被设置为使得光束可以沿着该设备的观察轴线107投射。

定向LED 109和轴向LED130经由美国Colorado州Lakeview市的Labjack公司的USB接口插件型号U3-LV和允许每个独立的定向LED由0和20mA之间的电流驱动的专有接口由PC控制。以类似的方式控制背景LED，并使背景LED串联连线，以便可以由0和350mA之间的受控电流驱动它们。

在另一种配置中，背景LEDS 110也是与用于定向LED 109的LED相同的表面安装式LED，并且它们都安装在一个电路板上。在这种替换实施例中，设置23个定向LED，在另一个实施例中，使用30个定向LED。

在一种配置中，LED被设置为使得该设备的(垂直)轴线和从钻石的中心至光源(即，漫射体上的位置)绘制的线之间的倾斜角对于每个光源来说都均匀地增加。

照相机105为AVT Marlin彩色照相机，其经由“Firewire”接口将图像信息发送至计算机。在一种实施例中，该照相机被编程为发送包括800x800像素的图像，但可以采用其它格式。该照相机具有期望的特性，使得检测元件的物理间距在正交的垂直和水平方向都相同，提供“正方形”像素。这简化了后续的几何转换，但将会理解，只要进行合适的修正，可以采用具有非正方向像素的成像装置。

照相机由允许控制诸如增益曝光时间之类的参数的PC控制。需要注意的是确保照相机产生其中信号与光级成线性比例的图像以简化量化测量。图像可以被以例如.bmp和.jpg格式捕获和存储在与微处理器直接相关联的硬盘上或在网络上。.jpg格式提供存储要求的明显降低(通常100∶1)，图像质量的损失忽略不计。图像显示在PC的监视器上或网络上的其它监视器上。

照相机设置有透镜组件，透镜组件包括一对双合透镜和圆形机械虹彩光阑并产生约-1/2的方法。该透镜将物体的良好质量的图像形成在照相机的传感器上。在一种替换形式中，该光阑被设置到8mm的直径。对于120mm的工作距离，这提供了0.033的物空间数值孔径。来自给定物体点的这种光线在它们落入具有约2度的半角的圆锥体中时将被检测到。

该设备提供了近似7.5mmx7.5mm的视场，对于800x800像素图像来说没有渐晕，800x800像素非常容易大至用于高达1克拉的圆形钻石。更大的视场是可行的。在可替换实施例中，可以提供具有更多像素的照相机以提供更大的视场和/或更高的分辨率，这应当是期望的。

轴向光源(其将用来照亮切平面刻面)的位置被设置为使得它看起来位于透镜的入射光瞳处。在实践中，这种匹配是经验地执行的而不是通过计算执行的，调整照相机模块和漫射体/透镜组件的相对位置，直到在转台旋转时，来自钻石的切平面刻面的镜面反射看起来被均匀地照亮，在工作台上没有任何明显的运动。被设备被封闭以排除散射光源。

在可替换实施例中，PC设置有条形码读出装置或RF标签读出装置，以允许将数据记录为与数据库上的特定钻石相关联，但这些细节也可以经由键盘手动输入。

所有的定向光源被校准，使得它们在照亮白色漫射体时产生标准信号电平。(这需要比常规长的曝光时间。)曝光时间随后应当缩短，使得在钻石图像中，没有一个像素是饱和的，以便可以进行光级的精确测量。在可替换实施例中，曝光时间可以增加以产生更亮和更真实的图像，用于视频生成目的。

该设备可以用来采用下述方法分析吸引性，并提供刻有Forevermark标识和序列号的0.67克拉圆形钻石的视频。

所有的光源都接通，并选择合适的曝光时间。这通常是一种没有校准的过程。

宝石的细节被记录。

钻石被清洁并放置在固定装置上。GB 0911989.2中描述的方法用来调平钻石。采用GB 0911989.2中描述的测角器进行精细调整，使得工作台由轴向LED均匀地照亮。作为最后检查，由手转动旋转台并且照度保持恒定。

采用线性致动器手动设置焦点，以获得铭刻的最吸引人的视图。对于整个宝石存在足够的景深以看起来是清晰的。可替换地，可以限定两个焦点位置，一个用于标记，一个作为整体用于宝石。

钻石的初始极角被设置为使得铭刻被合适地定向。这种视图限定测量的原点并且还对应于可以用来展示视频中的铭刻的图像。由于铭刻的图像，特别是序列号的图像，是视频的重要部分，有利的是精确地对准这种初始视图以避免必须通过视频产生时的后续旋转引入图像的任何退化的问题。

在可替换实施例中，任意的初始位置是任意的或可以通过自动执行上述方法而获得。

采用上述方法获得图像的三个序列。在第一序列中，仅轴向LED被照亮以提供切平面刻面(其近似为八边形)的清晰图像。对应于极角的0，45，90，135，180，225，270和315度角增量的8个轴向(A)图像被记录和存储为JPG图像。这些图像被编号为图像A0-A7。

在第二序列中，即提供背景照明，并且8个背景(B)图像处于与用于第一序列的角度相同的角度。这些图像被编号为B0-B7。这两个序列可以在所述台的一次旋转期间被记录，该次旋转改变发光。

在第三序列中，定向LED(而不是轴向LED)被照亮，并且捕获对应于1.8°增量的总共201个闪耀观察图像。这些图像被标记为S0-S200。

此外，捕获更大的一组图像(6，030)。对于用于闪耀观察图像序列的角位置中的每一个，又为30个定向LED中的每一个依次记录研究(R)图像。这些图像被标记为R0-1...R0-30至R200-1...R200-30。如上所述，给定S图像本质上是对应的30个R图像的组合。

图像的处理如上文描述的那样。进行量化观察。例如，图像A0被观察。铭刻的清晰图像被(主观地)观察并且(主观地，由大量观察者)发现是令人满意的。

图像B0被观察。该图像示出宝石的光分布和宝石内的图案的一般布置，并且该图案可以认为是令人高兴的。在一些宝石中，图像B1-B7的进一步检查显示相同的图案，与B0相比(除了轻微旋转)存在一定的由散射光的微小不均匀性引起的微小变化。观察到，背景图像可以被认为分成如上所述称为闪耀(如之前讨论的那样，闪耀被限定为钻石的连接区域，其中该区域的所有部分以类似的方式对外部照明激励作出反应)的大量区域。

图像S1-S200的检查显示，通常，每个图像是非常黑的，但一旦允许旋转，包含对应于B图像中的一些单独的闪耀的少量明亮斑点。由于S图像通常具有近似10个或20个或30个不同的区域，明显的是，单独的闪耀可以更容易被识别并且随后被映射到B图像中，以产生用于宝石的闪耀地图。

R图像的检查展现与S图像类似的结果，但通常每个图像仅具有一个或两个闪耀观察值，并且一些图像没有一个闪耀观察值。可以从这些图像获得如从S图像获得的信息相同的信息，具体光源在一定程度上附加地分配至所关注的闪耀。

如上文描述扥阳执行图像的量化分析。

视频也从所述图像中生产。视频具有20秒的持续时间，并且以每秒30个的帧率生产，总共需要600帧。宝石完成一次旋转，并且通过增强A0帧，在最后5秒内展现铭刻的标记。在该序列内连续地增加放大倍率以给出铭刻在缩放的印象。

一旦产生所述帧，则标准编码译码器用来产生多种格式的视频，并能够在多种计算机和便携装置上播放，用于宣传目的。

一些闪光本质上是从暗到亮(即，白)再到暗的转变，但其它闪光可以被表征为从蓝到红在整个可见光谱内转变，反之亦然，颜色在光谱的蓝色和黄色-红色结束处大多数是可见的。这是已知为钻石商业中的火彩的现象。

所发现的是，可以产生许多其它吸引效果，包括但不限于：

减小透镜光圈(例如至f/8或f/11)，以降低光的整体强度并增加在每次闪光时可以观察到的“火彩”的量。

允许转台在展示铭刻时缓慢地旋转或达到静止，以在光源被在透镜的入射光瞳上扫描时产生大量对比效果。

同样可行的是，通过以合适的速率接通和断开LED，或者采用可以显示不同延伸的LED，在闪光效应中引入额外的动态效果。然而，这些效果可以被认为是人为的或不自然的，并且如保守地根本不采用，则可能是最佳的。

将会认识到，上述实施例的多种变化也可以落入本发明的范围内。例如，参照其上可以放置钻石的旋转工作台描述了该系统。将会认识到，照明结构和/或照相机可以相对于钻石旋转，而不是钻石被物理地旋转，虽然如果钻石本身旋转，结果倾向于在美学上更加令人满意。作为另一种替换，定向LED可以被顺序激活，以提供旋转照明结构的效果。

此外，将会理解，采用代替背景LED和漫射体的附加定向LED是可行的，虽然这会影响闪光和背景照明之间的平衡，这在美学上可能令人不满意。

定向光源已经被描述为位于漫射体111中的孔或通光孔112后面的定向LED 109。将会理解，可以使用任何适合的用于提供定向光的配置。在一种配置中，定向光可以由位于准直透镜后面的LED(或任何适合的光源)提供。这些透镜优选结合或模制到漫射体的上表面上。优选地，这些透镜应当设置为使得照亮钻石中心的光束应当以垂直入射与透镜的曲面交会。

而且，该设备已经被描述为具有基座和大致垂直的支撑构件。将会理解，在实践中其它配置将是可利用的，只要可以显示钻石、照明结构和照相机之间的必要旋转，并且只要照相机可以聚焦在钻石上。在实践中，所述元件(包括观看屏)可以结合成单个、独立仪器。这种仪器仍可以具有大的开口，可以通过该开口直接观看钻石，以便同时在荧光屏上和″亲身″观看钻石。

Claims

1.一种系统，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；

被设置为照亮该宝石的照明系统，该照明系统包括指向所述观察位置的多个定向光源，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，所述定向光源相对于所述旋转轴线被设置在大量倾角和极角处；

成像装置，该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；和

图像处理器，用于识别所述图像中的对应于来自单个光源的由该宝石反射的闪耀区域，并基于所述闪耀区域的特性提供该宝石的量化测量值；

其中所述多个光源位于相对于所述旋转轴线的一系列离散倾斜角处，并位于围绕所述旋转轴线所选择的极角处，使得照明系统不具有旋转对称性。

2.根据权利要求1所述的系统，其中位于所述一系列离散倾斜角处的光源的极角以恒定量增加。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述恒定量为大约137.5°。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述旋转轴线垂直于该宝石的选定刻面。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述闪耀区域对应于来自单个光源的、由该宝石的单个刻面进行的反射。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述图像的分析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。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明系统包括散射光源。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明系统包括轴向光源，所述轴向光源被构造为沿着所述成像轴线将定向光引向该宝石。

9.根据权利要求1所述的系统，被构造为当该宝石由定向光源、被构造为沿着所述成像轴线将定向光引向该宝石的轴向光源、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。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明系统包括散射光源和被构造为沿着所述成像轴线将定向光引向该宝石的轴向光源，所述系统进一步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。

11.根据权利要求10所述的系统，其中图像的所述第一序列和/或第二序列包括在4至20个的范围内的多个图像。

12.根据权利要求10所述的系统，其中图像的所述第一序列和/或第二序列包括8个图像。

13.根据权利要求10、11或12所述的系统，其中图像的第三序列包括由所述定向光源同时照亮的该宝石的在100个和500个之间的图像，和/或，对于每个定向光源，包括由该定向光源单独照亮的宝石的在100个和500个之间的图像。

14.根据权利要求10、11或12所述的系统，其中图像的第三序列包括由所述定向光源同时照亮的该宝石的201个的图像，和/或，对于每个定向光源，包括由该定向光源单独照亮的宝石的201个的图像。

15.根据权利要求10所述的系统，其中所述图像处理器被构造为从所获得的图像中的一些识别选定刻面，识别旋转中心，并将所有图像旋转和对准至公共中心。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述图像处理器被构造为从所述第一序列中的图像识别所述选定刻面和所述旋转中心。

17.根据权利要求15所述的系统，其中所述图像处理器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。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述图像处理器进一步被构造为使得当在图像中识别闪耀区域时，对包括该图像的第一、第二或第三序列中的任一个序列中的所有其它图像中的闪耀区域进行搜索。

19.根据权利要求17或18所述的系统，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；

所述闪耀区域相对于该宝石的中心的方位；

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。

20.根据权利要求17或18所述的系统，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；

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；和

闪耀区域的呈现高于阈值的颜色范围的分数。

21.根据权利要求8所述的系统，被构造为从由所述轴向光源照亮的该宝石的一个或多个图像获取该宝石的选定刻面上的标记的图像。

22.根据权利要求1所述的系统，进一步被构造为组合该宝石的所述图像中的一些以产生阐明该宝石中的光的应用的视频。

23.一种用于获得宝石的量化测量值的方法，包括下述步骤：

用多个定向光源照亮该宝石，所述多个定向光源被设置在相对于大致垂直于该宝石的选定刻面的旋转轴线的多个倾斜角和极角处；

围绕所述旋转轴线将该宝石和多个定向光源彼此相对地旋转至多个旋转位置；

在每个旋转位置处获得该宝石沿着观察轴线的图像；

识别所述图像中的一个或多个中的闪耀区域，所述闪耀区域对应于来自单个光源的由该宝石的刻面进行的反射；以及

基于所述闪耀区域的可测量特性计算该宝石的量化测量值；

其中所述多个光源设置在相对于所述旋转轴线的一系列离散倾斜角处和围绕所述旋转轴线所选择的极角处，使得照明系统不具有旋转对称性。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述量化测量值是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/或旋转位置的变化计算的。

25.根据权利要求24所述的方法，还包括采用散射光源和/或轴向光源照亮所述图像的步骤，所述散射光源和/或轴向光源被构造为沿着成像轴线将定向光引向该宝石，并且所述方法还包括在该宝石由定向光源、轴向光源和/或散射光源中的一个或多个照亮时获得在大量旋转位置处的图像的步骤。

26.根据权利要求24所述的方法，还包括下述步骤：

将在该宝石由所述定向光源中的一个或多个照亮时获得的图像分成不同的区域，并且当光沿着观察轴线被从一区域反射时将该区域标记为闪耀区域。

27.根据权利要求26所述的方法，还包括当在一个图像中发现闪耀区域时在所有其它图像中搜索闪耀区域的步骤。

28.根据权利要求26所述的方法，还包括采用用于每个闪耀区域的下述特征的一个或多个的测量值的步骤和在确定该宝石的量化测量值时采用所述测量值的步骤：

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；

所述闪耀区域相对于该宝石的中心的方位；

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。

29.根据权利要求26所述的方法，还包括测量下述特征中的一个或多个的步骤以及在确定该宝石的量化测量时采用所述测量值的步骤：

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；

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；和

闪耀区域的呈现高于阈值的颜色范围的分数。

30.根据权利要求23所述的方法，还包括根据由轴向光源照亮的该宝石的一个或多个图像获得该宝石的所述选定刻面上的标记的图像的步骤。

31.根据权利要求23所述的方法，还包括将该宝石的所述图像的一些合并以产生阐明该宝石中的光的应用的视频的步骤。

32.根据权利要求23所述的方法，还包括下述步骤：

由空间分布的近轴光源的阵列的沿着或几乎沿着成像轴线的光照亮该宝石，并采用所述照亮将该宝石的选定刻面对准为垂直于所述成像轴线。

33.根据权利要求32所述的方法，还包括下述步骤：

采用所述阵列中的所有光源同时照亮所述刻面；

调整该宝石的对准，直到由成像装置获得由所述光源中的至少一个发射的光的来自所述选定刻面的镜面反射的图像；

采用所述阵列中的每个光源顺序地照亮所述选定刻面，直到由所述成像装置获得由当前启动的光源发射的光的来自所述刻面的镜面反射的图像；

确定引起所述镜面反射的图像的所述光源离所述成像轴线的角偏移；

根据所述角偏移计算所述选定刻面与所述成像轴线的法向的倾角；以及

进一步调整该宝石的对准以修正所述倾角。