CN103472064B - 一种圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法，包括：S1，采用图像采集系统采集待鉴定宝石多个角度的主视图图像，并得到各帧主视图图像；S2，采用图像处理方法提取步骤S1中的各帧主视图图像的边缘特征点；S3，对步骤S2中的边缘特征点进行计算，并筛选各帧主视图图像的边缘特征点；S4，将步骤S3中筛选出的边缘特征点作为参数输入三维软件中进行三维建模；S5，将步骤S4中三维建模的宝石的切工参数与步骤S1中的各帧宝石图像的切工参数进行比较；S6，根据步骤S5的比较，得到待鉴定宝石的鉴定结果和切工参数。本发明只需对待鉴定宝石的少量数字图形信息进行处理，就能确定待鉴定宝石的鉴定结果和切工参数，具有检测精度高、效率高以及实用性强的优点。

Description

一种圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法

技术领域

本发明涉及宝石鉴定技术领域，更具体地说，特别涉及一种圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法。

背景技术

人工宝石在国内外市场上需求量很大，但是人工宝石切工质量参差不齐。且目前国家或行业尚未有人工宝石方面产品分级标准，只是为规范地方宝石行业加工生产与交货贸易，制定了人工宝石广西地方标准(DB45/T193-2004)，以此作为组织生产和交货检验的依据。在该标准中，颜色、净度、切工、光洁度等四个因素是人工宝石分级的评价指标，而切工是非常重要的因素。目前绝大多数的钻石鉴定证书都没有明确的切工分级，以至于造成消费者对切工的忽视，而一味追求钻石的重量、成色、净度，消费者根本不知道如何来要求切工的好坏。

现有技术中存在的切工分级方法主要有：目视法、钻石比例仪法和基于图像处理的方法。其中，目视法是使用高倍放大镜直接估测圆钻的各部分比例的方法，主要确定台宽比、冠部角、亭深比、腰厚的近似值及修饰度的大体范围；优点在于检测方便，只用一个高倍放大镜即可，方法也比较容易掌握，但目视法的准确度取决于个人的经验和对方法的掌握和理解，因此随个人的差异，误差也不同。即使是很熟练的分级师误差也是2％左右。而整个分级过程，对于熟练的分级师，每颗也要3-5分钟，如果有大量的裸钻等待分级，将耗时很大。而随着分级师疲劳度的增加，误差也会相应的增大，效率将大大降低。钻石比例仪法是采用放大投影的办法，把钻石的倒影投射在一个特殊的屏幕上进行测量的方法。利用钻石比例仪，可以相当精确地测量出各种有意义的圆钻比例及对称性的参数，测量结果也比较准确，但操作比较繁琐，每次转动钻石或移动钻石后，都要重新校正；而且，耗时也比较大，对分级师个人的经验和对方法的掌握也有一定的要求。基于图像处理的方法是采用图像分割、特征检测、边缘提取等图像处理技术对拍摄到的宝石图像进行有效处理，从而提取宝石图像特征，找到影响宝石切工比例的关键位置及坐标，进而计算出各个切工参数，而目前该方法是采用统计平均值方法计算切工参数，就是从多个角度拍摄宝石图像，然后采用图像处理技术计算出每一幅宝石图像的切工参数，最后对多个参数求和取平均值；该方法存在误差大的缺点，特别对加工技术要求不高的人工宝石。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测精度高、效率高以及实用性强的圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法，包括以下步骤，

S1，采用图像采集系统采集待鉴定宝石多个角度的主视图图像，并得到各帧主视图图像；

S2，采用图像处理方法提取步骤S1中的各帧主视图图像的边缘特征点；

S3，对步骤S2中的边缘特征点进行计算，并筛选各帧主视图图像的边缘特征点；

S4，将步骤S3中筛选出的边缘特征点作为参数输入三维软件中进行三维建模；

S5，将步骤S4中三维建模的宝石的切工参数与步骤S1中的各帧宝石图像的切工参数进行比较；

S6，根据步骤S5的比较，得到待鉴定宝石的鉴定结果和切工参数。

优选地，所述步骤S2具体包括以下步骤，

S21，对步骤S1中获取的各帧主视图图像进行二值化处理；

S22，对步骤S21中二值化处理后的各帧主视图图像采用Canny算法提取待鉴定宝石的边缘特征点。

优选地，所述步骤S3具体包括以下步骤，

S31，测出待鉴定宝石各帧主视图中边缘特征点任一点M的x坐标和y坐标；

S32，将各帧宝石主视图中边缘特征点任一点M的坐标带入公式(1)

E＝|y-(R-xcos22.5°)tanβ|(1)

其中，R为圆明亮琢型宝石腰围半径，β是主面角；E是点M的y坐标的测量值与理论值的误差；表达式(R-xcos22.5°)tanβ是由参数R、x和β表示的y的理论值；

S33，选取E最小时的M点作为模型参考点。

优选地，在步骤S21前还包括图像预处理步骤，即将各帧主视图图像转化为灰度图像。

优选地，所述图像采集系统包括底座，依次安装于底座上的可调节亮度的平行光源、支撑杆和显微镜，安装于底座上用于驱动支撑杆转动的步进电机，与步进电机连接的步进电机驱动器，安装于显微镜一端的CCD摄像头，以及与CCD摄像头连接的计算机。

优选地，所述步骤S4中三维软件为Pro/Engineer软件。

优选地，所述切工参数包括圆钻比例及对称性。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明在鉴定过程中，只需对待鉴定宝石的少量数字图形信息进行处理，即可还原宝石初始的设计模型，进而与样件的图像信息进行对比，就能确定待鉴定宝石的鉴定结果和切工参数。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明所述圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法的流程图。

图2是本发明所述圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法中第二步的流程图。

图3是本发明所述圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法中第三步的流程图。

图4是本发明所述圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法中计算和筛选各帧主视图图像的边缘特征点的坐标图。

图5是本发明所述圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法中图像采集系统的框架图。

附图标记说：1、平行光源，2、支撑杆，3、待鉴定人工宝石，4、步进电机，5、步进电机驱动器，6、显微镜，7、CCD摄像头，8、底座，9、计算机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参阅图1-图5所示，本发明提供一种圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法，包括以下步骤：

第一步，采用图像采集系统采集待鉴定宝石多个角度的主视图图像，并得到各帧主视图图像；

其中，本发明中的图像采集系统包括底座8，依次安装于底座8上的可调节亮度的平行光源1、支撑杆2和显微镜6，安装于底座8上用于驱动支撑杆2转动的步进电机4，与步进电机4连接的步进电机驱动器5，安装于显微镜6一端的CCD摄像头7，以及与CCD摄像头7连接的计算机9，将待鉴定人工宝石3安装在支撑杆2上，调节好平行光源1，启动CCD摄像头7，同时启动步进电机4驱动支撑杆2转动，该CCD摄像头7通过显微镜6对转动的待鉴定人工宝石3进行多个角度的主视图图像采集，并将数据传动到计算机9中。具体的，图像采集系统是采集待鉴定人工宝石3按步长为5°，完成一个周期360°的主视图图像，并得到72帧主视图图像。

第二步，采用图像处理方法提取第一步中的各帧主视图图像的边缘特征点，具体步骤为：

首先，图像预处理步骤，即将第一步中的各帧主视图图像转化为灰度图像；

然后，对转化为灰度图像后的各帧主视图图像进行二值化处理；

最后，对二值化处理后的各帧主视图图像采用Canny算法提取待鉴定宝石的边缘特征点；采用Canny算法可以尽可能多地标识出图像中的实际边缘，且漏检真实边缘的概率和误检非边缘的概率都尽可能小，这样即可还原出待鉴定宝石的实际边缘。

第三步，对第二步中提取的边缘特征点进行计算，并筛选各帧主视图图像的边缘特征点，具体步骤为：

首先，测出第二步中提取的各帧主视图中边缘特征点任一点M的x坐标和y坐标；

然后，将各帧宝石主视图中边缘特征点任一点M的坐标带入公式(1)

E＝|y-(R-xcos22.5°)tanβ|(1)

其中，R为圆明亮琢型宝石腰围半径，β是主面角；E是点M的y坐标的测量值与理论值的误差；表达式(R-xcos22.5°)tanβ是由参数R、x和β表示的y的理论值；

最后，选取E最小时的M点作为模型参考点。

第四步，将第三步中筛选出的边缘特征点(即模型参考点)作为参数输入三维软件中进行三维建模；在本实施例中三维软件选用Pro/Engineer软件，也可以根据需要选择其他三维软件。

第五步，将第四步中三维建模的宝石的切工参数与第一步中的各帧宝石图像的切工参数进行比较。

第六步、根据第五步的比较，得到待鉴定宝石的鉴定结果和切工参数，即完成了对宝石的鉴定过程，切工参数包括圆钻比例及对称性等。

相对于现有的鉴定方法来说，本发明具有如下优点：

1、用于鉴定人工宝石切工分级的参数少；

2、以三维的方式显示和检测人工宝石；

3、可以在三维软件中还原宝石初始的设计模型；

4、检测精度高，人工宝石切工分级可靠。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，

S1，采用图像采集系统采集待鉴定宝石多个角度的主视图图像，并得到各帧主视图图像；

S2，采用图像处理方法提取步骤S1中的各帧主视图图像的边缘特征点；

S3，对步骤S2中的边缘特征点进行计算，并筛选各帧主视图图像的边缘特征点，其中，所述步骤S3具体包括以下步骤，

S31，测出待鉴定宝石各帧主视图中边缘特征点任一点M的x坐标和y坐标；

S32，将各帧宝石主视图中边缘特征点任一点M的坐标带入公式(1)

E＝|y-(R-xcos22.5°)tanβ|(1)

其中，R为圆明亮琢型宝石腰围半径，β是主面角；E是点M的y坐标的测量值与理论值的误差；表达式(R-xcos22.5°)tanβ是由参数R、x和β表示的y的理论值；

S33，选取E最小时的M点作为模型参考点；

S4，将步骤S3中筛选出的边缘特征点作为参数输入三维软件中进行三维建模；

S5，将步骤S4中三维建模的宝石的切工参数与步骤S1中的各帧宝石图像的切工参数进行比较；

S6、根据步骤S5的比较，得到待鉴定宝石的鉴定结果和切工参数。

2.根据权利要求1所述的圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下步骤，

S21，对步骤S1中获取的各帧主视图图像进行二值化处理；

S22，对步骤S21中二值化处理后的各帧主视图图像采用Canny算法提取待鉴定宝石的边缘特征点。

3.根据权利要求2所述的圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法，其特征在于：在步骤S21前还包括图像预处理步骤，即将各帧主视图图像转化为灰度图像。

4.根据权利要求1所述的圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法，其特征在于：所述图像采集系统包括底座(8)，依次安装于底座(8)上的可调节亮度的平行光源(1)、支撑杆(2)和显微镜(6)，安装于底座(8)上用于驱动支撑杆(2)转动的步进电机(4)，与步进电机(4)连接的步进电机驱动器(5)，安装于显微镜(6)一端的CCD摄像头(7)，以及与CCD摄像头(7)连接的计算机(9)。

5.根据权利要求1所述的圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法，其特征在于：所述步骤S4中三维软件为Pro/Engineer软件。

6.根据权利要求1所述的圆明亮琢型宝石切工鉴定的方法，其特征在于：所述切工参数包括圆钻比例及对称性。