CN107787449B - 用于评估宝石的光学性质的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

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“APPARATUS AND METHOD FORASSESSING OPTICAL QUALITY OF GEMSTONES(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。
技术领域
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。
背景技术
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)。
发明内容
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(illuminated gemstone)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(outline mask)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色彩分量的平均值。
在一些实施方式中，方法进一步包括步骤：使用在独特不同影像角度处的影像捕获组件而收集样本宝石的多个彩色影像，其中影像角度界定在影像捕获组件与在样本宝石经定位于其上的平台表面上的预定参考位置之间的相对角位置。
在一些实施方式中，影像捕获组件接收来自远心透镜的多个彩色影像中的照明宝石的各影像。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，色彩评估的方法进一步包括步骤：使用在平台表面上的影像角度和预定参考位置处的影像捕获组件而收集样本宝石的新的多个彩色影像。在这样的实施方式中，在多个彩色影像经收集的时间与新的多个彩色影像经收集的时间之间存在时间间隙。
在一些实施方式中，通过应用步骤(i)至(vi)基于新的多个彩色影像而赋予新的色彩等级至样本宝石。接着，比较新的色彩等级与先前判定的色彩等级以评定随时间间隙的色彩改变。
在一些实施方式中，时间间隙是在2分钟与2小时之间。
将理解，本文中所揭示的任意实施方式可单独或组合应用于本发明的全部方面。
附图说明
本领域技术人员将理解，下列所描述的附图仅为绘示性目的。附图不意欲以任何方式限制本教导的范畴。
图1描绘包含光学单元、宝石评定单元的宝石光学评估系统的示例性实施方式。
图2A描绘在闭合配置中的宝石光学评估系统的示例性示意性实施方式。
图2B描绘在敞开配置中的宝石光学评估系统的示例性示意性实施方式。
图3描绘具有围绕环形灯照明的样本平台的示例性实施方式。
图4描绘示例影像视角和影像旋转角度的示例性示意图。
图5A描绘具有内部反射性表面的顶部反射器的示例性实施方式。
图5B描绘具有内部反射性表面的顶部反射器的示例性实施方式。
图5C描绘具有内部反射性表面的顶部反射器的示例性实施方式。
图5D描绘具有内部反射性表面的顶部反射器的示例性实施方式。
图6A描绘用于链接宝石评定单元与光学单元的连接器模块的示例性实施方式。
图6B描绘用于链接宝石评定单元与光学单元的连接器模块的示例性实施方式。
图6C描绘用于链接宝石评定单元与光学单元的连接器模块的示例性实施方式。
图7A描绘在应用轮廓屏蔽之前的示例性实施方式。
图7B描绘在应用轮廓屏蔽以突显钻石的宽度和高度之后的示例性实施方式。
图8描绘计算机系统的示例性组织。
图9A描绘用在数据收集和分析的示例性程序。
图9B描绘用在数据收集和分析的示例性程序。
图10描绘例示性分析程序。
图11A描绘例示性分类程序。
图11B描绘例示性再次分类程序。
图12A描绘例示性色彩分级计算。
图12B描绘例示性色彩分级结果。
图13描绘例示性色彩分级结果。
图14A描绘例示性色彩分级结果。
图14B描绘例示性色彩分级计算。
图15描绘例示性色彩分级结果。
实施方式
除非另有指示，否则根据相关技术的一般技术人员的通常使用而理解术语。为图解说明目的，钻石用作代表性宝石。本领域技术人员将理解，本文中所揭示的设备、系统和方法适用于经UV曝露能够发射荧光的全部类型的宝石。基于类似设备用于荧光分级的系统和方法被公开在与本申请同时申请的名称为“APPARATUS AND METHOD FOR ASSESSINGFLUORESCENCE GRADING OF GEMSTONES(用于评估宝石的荧光分级的设备和方法)”的美国专利申请第XX/XXX，XXX号中，该申请的全文以引用的方式并入本文中。
当前可用色彩等级仪器很好地用于某些类型的宝石的色彩分级；例如，规则圆形亮型切割(RBC)钻石，其在海角黄色色相的D至Z色彩等级的范围中。然而，针对具有不规则形状、切割、大小或非常见色彩的宝石未观察到类似成功。具体来说，当前仪器不能提供一致和可再生色彩等级至棕色石头、掉色石头(粉色、淡黄绿色、绿色和蓝色)和花式形状切割石头(阶梯切割、心形、卵形、椭圆形、梨形、三角形、公主形和除RBC外的其它切割)。
在建立更佳和更实用色彩分级仪器之前若干关键问题有待解决。例如，当前仪器使用光纤来侦测来自钻石的光。因此，色彩等级显著地受相对于光纤光轴的钻石位置影响：得到可再生结果是困难的，因为设定的系统需要测试宝石必须准确地在相同位置中。进一步而言，色彩等级显著地受光纤边缘与钻石之间的小距离改变影响并且也受光纤的角度影响。其也导致在不同装置中的不一致色彩等级，因为光学设定极其困难且在日常操作期间其对准容易被改变。
为克服现有问题，如本文中所揭示的改良色彩等级仪器具有下列特性：(1)提供一致和可再生色彩等级至具有不同色相范围(棕色、粉色、绿色和蓝色)的钻石；(2)提供一致和可再生色彩等级至任何种类的花式形状钻石；(3)使用容易且快速的操作提供一致和可再生色彩等级(例如，操作者无需使石头放置于相同位置中)；和(4)简单，使得光学设定足够容易和稳健以便日常操作。
在一方面中，本文提供用于宝石(诸如切割钻石)的色彩评估的改良色彩分级设备。设备适用于分级任何宝石(诸如切割钻石)，包含具有不规则形状、大小和色彩的宝石。例如，设备可分级具有一个或多个弯曲边缘的宝石、具有一个或多个笔直边缘的宝石、具有笔直边缘和弯曲边缘的组合的宝石、具有高深度或低深度的宝石、具有非常见形状的石头(诸如马眼形、绿宝石和垫子)以及具有非常见色彩(诸如粉色、蓝色、棕色、绿色、黄色等等)的石头。例示性设备100示例于图1中，其包含(但不限于)(例如)宝石评定组件10、光源20、远心透镜30、和影像捕获组件40。
基于功能性，本文中所揭示的设备的组件可被划分成两个主要单元：宝石呈现单元和光学单元。宝石呈现单元提供均匀照明至受分析的宝石并且光学单元捕获呈现的宝石影像。
另外且未描绘于图1中，例示性设备进一步包括计算机处理单元，其用于分析由影像捕获组件收集的信息。
如图1中所示例，例示性宝石呈现单元继而包括至少两个部分：宝石评定组件10和光源20。宝石评定组件是呈现宝石的地方。如图2A和图2B中所描绘，宝石评定组件具有闭合配置和敞开配置。在闭合配置(例如，参见图2A)中，经历分析的宝石被完全隐藏且自观察者不可见。在一些实施方式中，为避免由来自其它光(诸如环境光)的干扰引起的不一致性，宝石评定组件是自其排除环境光或其它光的隔离闭合系统。宝石评定组件和光学单元以互补方式接合，使得自样本宝石容纳于其内的隐藏样本腔室排除环境光或其它光。
在闭合配置下，由光学单元接收并捕获关于受分析的宝石的影像信息，光学单元包括远心透镜30和影像捕获装置40(例如相机)。
在敞开配置(例如参见图2B)中，不收集任何影像信息。代替地，使经历分析的宝石曝露至观察者。在敞开配置中，揭露宝石呈现单元具有两个部分：底部呈现组件50和顶部反射器组件60。在一些实施方式中，如图2B中所示例，将顶部反射器组件安装于可移动侧轨上。当使顶部反射器在轨道上移动远离光学单元时，底部呈现组件50被曝露。如图2B中所展示，顶部反射器组件60的开口的形状和设计与光学单元的光学连接器模块(例如图2B中的组件70)的形状和设计互补。在一些实施方式中，光学连接器模块是远心透镜30附接至其的透镜盖。
例示性底部呈现组件50示例于图3中。圆形白色反射性平台510用作使样本宝石520放置于其上的基座。使同心圆环灯530放置于圆形平台外部，使得使平台完全围封于环形灯530内。
平台510(也被称为载物台或样本载物台)对本文中所揭示的系统是重要的。重要的是，其提供支撑至受分析的宝石。在一些实施方式中，平台的顶部表面是水平的且平坦的。另外，其用作载物台用于远心透镜30和影像捕获装置40的数据收集和随后分析。为达成数据一致性，使远心透镜30以相对于平台510的顶部表面的第一预定角度定位。在一些实施方式中，使影像捕获装置40以相对于平台510的顶部表面的第二预定角度定位。在一些实施方式中，第一预定角度和第二预定角度是相同的且其已经最佳化用于数据收集。在一些实施方式中，第一预定角度和第二预定角度是不同的，但每个已经最佳化用于数据收集。第一预定角度和第二预定角度可被称为影像视角或相机视角。
平台510的顶部表面与光学单元(例如，远心透镜30和相机40)的相对配置的示例性图解说明描绘于图4中。此处，使包含远心透镜30和影像捕获装置40两者的光学单元以相对于平台表面的预定角度(α)定位。
在一些实施方式中，圆形反射性平台是可旋转的。例如，使平台安装在转子上或与转子连接在一起。在优选实施方式中，使经历分析的宝石放置于平台表面的中心处，如图3中所示例。接着，使平台相对于光学单元旋转，使得由影像捕获装置收集在不同角度处的宝石的影像。
在一些实施方式中，使平台表面绕旋转轴旋转，旋转轴穿过圆形平台表面的启始的中心且垂直于平台表面；例如，参见图4中所描绘的轴Zz。
在一些实施方式中，使平台相对于光学单元以设定的角变化旋转。角变化的量值判定数据收集的程度；例如，多少影像将为宝石的收集。例如，若使平台以12度的角变化旋转，则全旋转将允许收集宝石的30个影像。可以任何值设定角变化以促进数据收集和分析。例如，使平台以0.5度或更小、1度或更小、1.5度或更小、2度或更小、3度或更小、4度或更小、5度或更小、6度或更小、7度或更小、8度或更小、9度或更小、10度或更小、12度或更小、15度或更小、18度或更小、20度或更小、24度或更小、30度或更小、45度或更小、60度或更小、90度或更小、120度或更小、150度或更小、或180度或更小的角变化旋转。将理解，可以任何数目设定角旋转变化。也将理解，可使平台旋转任何值的总旋转角度，不限于360度全旋转。在一些实施方式中，数据(例如彩色影像)是针对小于360度全旋转的旋转的收集。在一些实施方式中，数据(例如彩色影像)是针对大于360度全旋转的旋转的收集。
在一些实施方式中，平台或其部分(例如顶部表面)使用反射性表面涂布来达成反射性。在一些实施方式中，平台或其部分(例如顶部表面)包括反射性材料。在一些实施方式中，平台或其部分(例如顶部表面)由反射性材料制成。在一些实施方式中，反射性材料是白色反射性材料。在一些实施方式中，反射性材料是TeflonTM材料。在一些实施方式中，反射性材料包含(但不限于)聚四氟乙烯(PTFE)、SpectralonTM、硫酸钡、金、氧化镁、或其组合。
优选地，可旋转平台是圆形的且大于任何待分析样本宝石的大小。在一些实施方式中，平台是水平的且当其在旋转时保持水平。
在一些实施方式中，平台的高度是固定的。在一些实施方式中，手动地或经由计算机程序的控制而调整平台的高度。优选地，可通过经由由计算机单元运行的计算机程序的控制而上升或下降平台。
在一些实施方式中，平台是平坦的。在一些实施方式中，使宝石样本定位于其上的中心区域是平坦的且平台上的更周边区域是不平坦的。整个平台采用平坦圆顶状结构的确认。
在一些实施方式中，可调整平台与照明源之间的相对位置。例如，可使照明源移动靠近或远离平台。
平台可由任何刚性且非透明材料(诸如金属、木头、黑色玻璃、塑料或其它刚性聚合材料)制成。在一些实施方式中，平台和/或围绕平台的区域使用非反射性或低反射性材料涂布。
最广义而言，光源20包含(但不限于)用于产生光的源、一个或多个滤光器、用于传导所产生光的组件、和发射所产生光作为照明的组件(例如圆环灯)。如本文中所揭示，用于产生光的源有时被称为光源。本领域技术人员将理解，照明组件也是光源的部分。
在一些实施方式中，光产生源与最终照明组件分离，例如，其与圆环灯连接在一起(例如由光传输缆线)以提供照明源。在一些实施方式中，光产生源自身是圆环灯。此处，可产生照明的组件经配置成圆形或接近圆形形状。在图3中所描绘的实施方式中，圆环灯530提供照明至样本宝石。
在优选实施方式中，光源是近似日光光源。例示性近似日光光源包含(但不限于)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、雷射诱发白光(LDLS)、或其组合。
在一些实施方式中，缆线(诸如鹅颈管光导、可挠性光导，各含有一个或多个分支)用以使环形灯连接至光源。
照明源可采用适用在样本宝石的光学分析的任何形状和大小。例如，照明源可为点光、圆形光、环形光、椭圆形光、三角形光、正方形光、或具有合适大小和形状的任何其它光。在一些实施方式中，光照明源的形状是环状或圆形，具有大于圆形平台的直径。
在一些实施方式中，圆环灯是装备有一个或多个光源。例如，环形灯可为圆形荧光灯泡。在一些实施方式中，环形灯嵌入在一个或多个发光二极管(LED)内。在这样的实施方式中，可互换地使用光源和圆环灯。在一些实施方式中，使光源定位于宝石上方；例如，使灯或一个或多个LED放置于平台上方。经由光学漫射器来照射经历分析的宝石，如美国专利第6,473,164号中所描述，该专利的全文以引用的方式并入本文中。
照明组件提供输入光，可在输入光下分析样本宝石。在一些实施方式中，选择照明的形式，其是对理论CIE标准照明体D65的相当好的近似。
已采用对设备的设计的模块化方法来提供实验灵活性。此也适用于依其照明宝石(诸如钻石)的方式。对于安装于桌子下方的石头，已使用两种照明配置：自后部和自顶部。
在一些实施方式中，为使光线含有关于钻石的色彩的信息，光线必须穿过石头。在经反射远离钻石的前切面的射线中不含有任何色彩信息。因此，乍看之下，提供实质上来自钻石的后部的照明，同时避免照明钻石的前部看起来是明智的。
在一些实施方式中，若漫射照明来自钻石上方且来自更大范围的方位角，则可避免影像的不均匀亮度。顶部照明具有能更接近模拟用于视觉分级中的照明几何形状的优点，但当然包含前表面反射。
为达成此顶部照明几何形状，制造新的照明器基座板来容纳光纤环形“环形灯”。优选地，光纤环形灯的直径大于宝石被放置于其上的平台的直径。例如，光纤环形灯的直径是10毫米或更大、16毫米或更大、20毫米或更大、24毫米或更大、28毫米或更大、32毫米或更大、40毫米或更大、44毫米或更大、50毫米或更大、56毫米或更大、60毫米或更大、64毫米或更大、70毫米或更大、80毫米或更大、90毫米或更大，或100毫米或更大。本领域技术人员将理解，环形灯的直径可被调整以最佳化特定宝石样本的测量。在一些实施方式中，光纤环形灯的直径是58毫米。
在一些实施方式中，使光源定位于平台表面水平(level)或稍微向下处。在一些实施方式中，使光源定位于平台表面上方。在一些实施方式中，照明源的强度可被调整以最佳化影像收集。
如图2A和图2B中所展示，可使顶部反射器模块在使样本宝石经定位于其中的区域上方移动。在图2A中所展示的闭合配置中，顶部反射器模块的内部腔室用作密封和隔离样本腔室，其中在受控环境中分析样本宝石。例如，自腔室排除环境光或其它光。使用者可调整腔室内的光强度以最佳化数据收集。在一些实施方式中，收集的数据包含自不同角度观看的宝石的彩色影像。
图5A至图5D示例顶部反射器组件60的示例性实施方式。总的来说，顶部反射器具有外部形态，其类似于短圆柱体的外部形态，除圆柱体的部分被雕除以形成弯曲斜坡外(例如，参见图5B和图5D中的组件610)。移除斜坡的部分，以允许进入反射器组件的内部。例如，如图5A至图5D中所展示，移除斜坡610的下部分，以形成开口620。在一些实施方式中，开口620的顶部端口(top port)的设计是圆形的，例如，具有这样的直径：来自光学单元的透镜安装通过该直径。在一些实施方式中，该直径与远心透镜的直径相同，以防止环境光或其它光进入反射器的内部。在一些实施方式中，该直径稍微大于远心透镜的直径，使得需要调适器模块来防止环境光或其它光进入反射器的内部。
顶部反射器模块60的内部是反射性表面630。此内部反射性表面是至少部分半球形的。在一些实施方式中，内部反射性表面采用这样的形状，该形状是具有半径R的圆的渐伸线的部分。在优选实施方式中，使圆定位于平台表面的中心处，且具有大于受分析的宝石的大小的直径。基于下列方程式来描述渐伸线表面的形状：
x＝R(cosθ+θsinθ)
y＝R(sinθ-θcosθ)，其中R是圆的半径，且θ是以弧度单位的角参数。渐伸线表面将反射光朝向中心圆形区域，使得受分析的宝石的照明被最佳化。
在一些实施方式中，反射性表面630或其部分包括反射性材料。在一些实施方式中，反射性表面630或其部分由反射性材料组成。在一些实施方式中，反射性材料是白色反射性材料。在一些实施方式中，反射性材料是TeflonTM材料。在一些实施方式中，反射性材料包含(但不限于)聚四氟乙烯(PTFE)、SpectralonTM、硫酸钡、金、氧化镁、或其组合。额外反射性涂布材料包含(但不限于)锌盐(硫化锌)、二氧化钛、二氧化硅、镁盐(氟化镁、硫化镁)。
如图2B中所示例，光学连接器模块70使宝石评定单元与光学单元链接以容许由影像捕获装置40的数据收集，虽然同时防止环境光或其它光进入宝石评定单元和干扰数据测量。
图6A至图6C提供光学连接器模块的示例性实施方式的更加详细图解说明。在此情况下，连接器是用于接收远心透镜30的透镜盖。在与远心透镜接触的一侧上，透镜盖具有平坦表面710。在接触反射器的相对侧上，透镜盖具有弯曲内部表面720。在一些实施方式中，弯曲表面720具有与反射器上的弯曲表面610互补的形状。
另外，连接器也具有开口730；参见图6A、图6B、和图6C。在一些实施方式中，开口730具有这样的配置，该配置容纳远心透镜同时防止来自环境光或其它光的干扰。
在一些实施方式中，内部表面720或其部分包括反射性材料。在一些实施方式中，内部表面720或其部分由反射性材料制成。在一些实施方式中，反射性材料是白色反射性材料。在一些实施方式中，反射性材料是TeflonTM材料。在一些实施方式中，反射性材料包含(但不限于)聚四氟乙烯(PTFE)、SpectralonTM、硫酸钡、金、氧化镁、或其组合。额外反射性涂布材料包含(但不限于)锌盐(硫化锌)、二氧化钛、二氧化硅、镁盐(氟化镁、硫化镁)。
透镜盖或其它光学连接器模块允许两个不同功能组件的整合。其经设计使得没有或几乎非常少环境光或其它光进入样本腔室。在一些实施方式中，额外组件(诸如密封带)可用以排除环境光或其它光。
系统的另一主要功能组件是受分析的宝石的数据穿过其的光学单元。光学单元提供样本腔室，其实现来自含有样本宝石的区域的可见光谱的收集，同时排除来自腔室外部的光。对含有样本宝石的区域捕获光学测量(诸如影像)且可通过影像的详细结构的分析，以对先前具有异常分级结果的某些石头的原因提供一些见解。
本文中所揭示的例示性实施方式包含(但不限于)光学单元中的两个重要功能模块，远心透镜30和影像捕获组件40(诸如彩色相机)。本领域技术人员将理解，额外组件可存在以促进数据收集。
远心透镜用以使照明宝石的影像提供至影像捕获组件。远心是指独特光学性质，其中通过某一透镜设计的主要射线(穿过孔顶部的中心的倾斜射线)是准直的且平行于影像和/或物体空间中的光轴。远心透镜是复合透镜，其在无限远处具有其入射或出射光瞳。有利地，远心透镜在工作距离的范围上提供恒定放大率(物体大小不改变)，事实上消除立体角度误差。针对许多应用，此意谓物体移动不影响影像放大率，允许在测量应用中的高度精确测量。该水平的准确度和重复性在标准透镜下不能获得。使透镜远心最简单的方法是使孔停在透镜的焦点的之一处。
存在三种类型的远心透镜。无穷远处的入射光瞳使透镜物体-空间远心。无穷远处的出射光瞳使透镜影像-空间远心。若两个光瞳均无穷远，则透镜是双远心的。
具有高景深的远心透镜用于本文中所揭示的系统中。在一些实施方式中，所使用的远心透镜是物体-空间远心透镜。在一些实施方式中，远心透镜是双远心透镜。在优选实施方式中，缩放应是固定的，用于给定宝石石头的全部影像收集，以进一步确保一致性。
有利地，本设备和系统不需要使样本宝石放置于平台表面的中心处。另外，远心透镜不区别样本宝石的大小。相同远心透镜可用于收集非常小宝石和显著较大宝石的影像。
光学单元进一步包括影像捕获组件或侦测器(诸如数字相机)。
在一些实施方式中，影像捕获组件40包括CCD(电荷耦合装置)的一个或多个光电二极管阵列。在一些实施方式中，影像捕获组件40包括一个或多个CMOS(互补金属氧化物半导体)影像传感器。在一些实施方式中，影像捕获组件40包括一个或多个光电二极管阵列与CMOS传感器的组合。在一些实施方式中，影像捕获组件40是CCD数字相机，诸如色彩数字相机。当分析来自不同色彩分级设备的影像时，若设备使用相同类型的侦测方法，则可获得更一致结果；例如，全部CCD阵列，全部CMOS传感器，或两种类型的相同组合。
针对更加准确分析结果，收集的数字影像的分辨率限制是600像素×400像素或以上。在一些实施方式中，针对各色彩分量，各像素具有8位值(例如0至255)。数字相机的模拟至数字转换器(ADC)是8位或以上，以有效地处理嵌入于像素中的信息而几乎没有或没有影像质量的损失。在一些实施方式中，根据影像捕获组件的动态范围，ADC是10位或以上。在一些实施方式中，ADC是在10位与14位之间。
在一些实施方式中，像素中的色彩分量包含(但不限于)红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)。在一些实施方式中，像素中的色彩分量包含(但不限于)蓝绿色(C)、品红色(M)、黄色(Y)、和键(黑色或B)。在一些实施方式中，像素中的色彩分量包含(但不限于)红色(R)、黄色(Y)和蓝色(B)。
在一些实施方式中，多频带相机或高光谱相机用于捕获影像。多频带相机能够侦测除可见光谱的光之外的红外(IR)和远红外(FIR)范围中的光。例如，多光谱相机使得使用者能够通过混合彩色影像与来自IR频带的信息而使得目标更好地区别于背景和诱饵两者。自此系统获得的影像与可见影像或IR影像任一者可单独完成相比更好地渗透黑暗、伪装、烟和杂乱。
高光谱相机(如同其它光谱成像装置)收集并处理来自横越电磁光谱但超越可见范围的信息。高光谱成像的目的是获得场景的影像中的各像素的光谱。如同人眼看见三个频带(红、绿和蓝)中的可见光一样，光谱成像将光谱划分成更多频带。高光谱成像技术将影像划分成可被延伸超过可见范围的频带。在高光谱成像中，所记录光谱具有精细波长分辨率且覆盖广范围波长，允许使用者找到物体，识别材料或侦测先前当使用规则成像技术时不可行的程序。
在一方面中，成像技术用以近似或模拟人眼的视觉感知。例如，在一些情况下，光谱函数f(x)用以描述人眼的感知(例如色彩感知)。应理解，人眼更易于接收在某些波长或波长范围中的光而较不易接收其它波长或波长范围中的光。实际上，这些效果可通过使用多个滤光器来近似或模拟以减弱或消除非易于接收光。在一些实施方式中，针对各影像视角和影像旋转角度取得多个影像，其中使用带通滤光器取得各影像。依此方式，可获得具有多个光谱区域的宝石影像。接着，使影像组合以形成复合影像，其模拟由人眼的视觉感知。将理解，使用仅一个频带滤光器将不可能匹配光谱函数f(x)中所描述的效果并且更多频带滤光器将允许精细调谐且最终紧密匹配所描述的视觉效果。
影像视角：如图4中所描绘，使影像捕获装置(或远心透镜30或两者)以相对于平台表面的预定角(α，也被称为影像视角)定位。在一些实施方式中，影像视角是65度或更小、60度或更小、56度或更小、52度或更小、50度或更小、48度或更小、46度或更小、44度或更小、42度或更小、40度或更小、39度或更小、38度或更小、37度或更小、36度或更小、35度或更小、34度或更小、33度或更小、32度或更小、31度或更小、30度或更小、29度或更小、28度或更小、27度或更小、26度或更小、25度或更小、24度或更小、23度或更小、22度或更小、21度或更小、20度或更小、19度或更小、18度或更小、17度或更小、16度或更小、15度或更小、14度或更小、13度或更小、12度或更小、11度或更小、或10度或更小。在一些实施方式中，影像视角是在约10度与约45度之间。为一致性，针对给定宝石的影像视角当收集影像时将保持恒定。
影像旋转角度：也如图4中所示例，可由影像旋转角度β描述在成像捕获组件与平台上的预界定位置(例如点540)之间的相对旋转位置。例如，可使影像捕获组件与平台表面相对于彼此旋转，使得以连续影像之间的设定的角变化改变影像旋转角度。例如，两个连续影像之间的角变化可为0.5度或更小、1度或更小、1.5度或更小、2度或更小、3度或更小、4度或更小、5度或更小、6度或更小、7度或更小、8度或更小、9度或更小、10度或更小、12度或更小、15度或更小、18度或更小、20度或更小、24度或更小、30度或更小、45度或更小、60度或更小、90度或更小、或180度或更小。将理解，可以任何数目设定角旋转变化。
也将理解，可使平台和影像捕获组件相对于彼此旋转任何值的总旋转角度，不限于360度全旋转。在一些实施方式中，数据(例如彩色影像)是小于360度全旋转的旋转的收集。在一些实施方式中，数据(例如彩色影像)是多于360度全旋转的旋转的收集。
当收集一组相同样本宝石的影像时，可改变角旋转变化。例如，影像1与影像2之间的角差可为5度，但影像2与影像3之间的差可为10度。在优选实施方式中，连续影像之间的角差在相同样本宝石的相同组影像内保持恒定。在一些实施方式中，仅一组影像是给定样本宝石的收集。在一些实施方式中，针对相同宝石收集多组影像，其中角差在各组内保持恒定但不同于彼此。例如，通过针对连续影像改变旋转影像角度12度而收集第一组影像，而通过针对连续影像改变旋转影像角度18度而收集第二组影像。
针对给定样本宝石而收集的影像数目取决于宝石的特性而改变。例示性特性包含(但不限于)形状、切割、大小、色彩等等。
选择性地收集来自含有样本宝石的平台表面上的区域的可见光谱。在一些实施方式中，针对各宝石收集多个彩色影像。在一些实施方式中，针对各宝石收集多个无色影像。彩色影像有利于判定例如切割钻石的色彩等级。
在一些实施方式中，影像捕获组件或侦测器是尼康数字视觉5.0兆像素彩色CCD相机头、DS-Fi 1。此具有高空间分辨率，具有2560×1920像素的视野和每秒12桢的相当高获取速率。在一些实施方式，使用具有替代分辨率的替代相机。
在一些实施方式中，影像捕获组件或侦测器是CCD相机，其具有与人眼的滤光器功能相同且也具有较高色彩分辨率(诸如Konica Minolta：CA-2500)。在一些实施方式中，侦测器通过使用微电脑控制而测量光激发光。
在一些实施方式中，如将在下列章节中进一步讨论，将处理由CCD相机捕获的影像以识别具有不同色彩强度的区域。此外，可在这些不同区域上使用来自相机像素的红色信号、绿色信号和蓝色信号而执行比色计算。在一些实施方式中，计算将充分准确以给出色彩等级。在一些实施方式中，计算将充分准确以提供跨钻石的色彩分布，并且这些色彩计算与自测量的光谱获得的那些的比较可帮助识别可能给出异常结果的钻石。
在一些实施方式中，基于自整个样本宝石计算的色彩值而判定色彩等级。在一些实施方式中，基于自样本宝石的选定区域计算的色彩值而判定色彩等级。
可由侦测器阵列中的像素的数目和大小而判定侦测器的分辨率和容量。一般而言，数字影像的空间分辨率受像素大小限制。不幸的是，虽然减小像素大小改良空间分辨率，但此是以信号噪声比(SNR或信号/噪声比)为代价。具体来说，当增加影像传感器像素大小或当冷却影像传感器时信号噪声比被改良。同时，若影像传感器分辨率保持相同，则影像传感器的大小被增加。较高质量的侦测器(例如更佳数字相机)具有大影像传感器和相对较大像素大小用于良好影像质量。
在一些实施方式中，本发明的侦测器具有1平方微米或更小；2平方微米或更小；3平方微米或更小；4平方微米或更小；5平方微米或更小；6平方微米或更小；7平方微米或更小；8平方微米或更小；9平方微米或更小；10平方微米或更小；20平方微米或更小；30平方微米或更小；40平方微米或更小；50平方微米或更小；60平方微米或更小；70平方微米或更小；80平方微米或更小；90平方微米或更小；100平方微米或更小；200平方微米或更小；300平方微米或更小；400平方微米或更小；500平方微米或更小；600平方微米或更小；700平方微米或更小；800平方微米或更小；900平方微米或更小；1000平方微米或更小；1100平方微米或更小；1200平方微米或更小；1300平方微米或更小；1400平方微米或更小；1500平方微米或更小；1600平方微米或更小；1700平方微米或更小；1800平方微米或更小；1900平方微米或更小；2000平方微米或更小；2100平方微米或更小；2200平方微米或更小；2300平方微米或更小；2400平方微米或更小；2500平方微米或更小；2600平方微米或更小；2700平方微米或更小；2800平方微米或更小；2900平方微米或更小；3000平方微米或更小；3100平方微米或更小；3200平方微米或更小；3300平方微米或更小；3400平方微米或更小；3500平方微米或更小；3600平方微米或更小；3700平方微米或更小；3800平方微米或更小；3900平方微米或更小；4000平方微米或更小；4100平方微米或更小；4200平方微米或更小；4300平方微米或更小；4400平方微米或更小；4500平方微米或更小；4600平方微米或更小；4700平方微米或更小；4800平方微米或更小；4900平方微米或更小；5000平方微米或更小；5100平方微米或更小；5200平方微米或更小；5300平方微米或更小；5400平方微米或更小；5500平方微米或更小；5600平方微米或更小；5700平方微米或更小；5800平方微米或更小；5900平方微米或更小；6000平方微米或更小；6500平方微米或更小；7000平方微米或更小；7500平方微米或更小；8000平方微米或更小；8500平方微米或更小；9000平方微米或更小；或10000平方微米或更小的像素大小。在一些实施方式中，像素大小大于10000平方微米，例如高达20000平方微米、50000平方微米或100000平方微米。
在一些实施方式中，对侦测器的曝露时间可被调整以最佳化影像质量且以促进宝石的光学质量的等级的判定，诸如色彩或荧光性。例如，对CCD侦测器的曝露时间可为0.1毫秒(ms)或更长、0.2毫秒或更长、0.5毫秒或更长、0.8毫秒或更长、1.0毫秒或更长、1.5毫秒或更长、2.0毫秒或更长、2.5毫秒或更长、3.0毫秒或更长、3.5毫秒或更长、4.0毫秒或更长、4.5毫秒或更长、5.0毫秒或更长、5.5毫秒或更长、6.0毫秒或更长、6.5毫秒或更长、7.0毫秒或更长、7.5毫秒或更长、8.0毫秒或更长、8.5毫秒或更长、9.0毫秒或更长、9.5毫秒或更长、10.0毫秒或更长、或15.0毫秒或更长。应理解，曝露时间可相对于(例如)光源强度而改变。
图7A和图7B示例钻石的影像，其中背景白色色彩已由黑色色彩遮掩。此屏蔽(轮廓屏蔽)的开口对应于在给定影像视角和给定影像旋转角度处的钻石的全影像。如分析章节的方法中所示例，轮廓屏蔽可被界定用于各影像以隔离分析的区域且提取测量(诸如宽度和高度)。
在另一方面中，本文也提供数据分析单元，包含硬件组件(例如计算机)和软件组件两者。
数据分析单元储存、转换、分析、和处理由光学单元收集的影像。计算机单元控制系统的各种组件，例如平台的旋转和高度调整、照明源的强度和曝露时间的调整。计算机单元也控制缩放、调整光学单元与宝石平台的相对位置。
图8示例例示性计算机单元800。在一些实施方式中，计算机单元800包括中央处理单元810、电源812、使用者接口820、通信电路816、总线814、非易失性储存控制器826、可选非易失性储存件828、和内存830。
内存830可包括易失性和非易失性储存单元，例如随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存和其类似者。在一些实施方式中，内存830包括高速RAM用于储存系统控制程序、数据、和应用程序，例如自非易失性储存件828加载的程序和数据。将了解，在任何给定时间，内存830中的任意模块或数据结构的全部或部分事实上可被储存于内存828中。
使用者接口820可包括一个或多个输入装置824(例如键盘、小键盘、鼠标、滚轮、和其类似者)和显示器822或其它输出装置。网络适配卡或其它通信电路816可提供至任何有线或无线通信网路的连接。内部总线814提供计算机单元800的前述组件的互连。
在一些实施方式中，计算机单元800的操作主要由操作系统832控制，其由中央处理单元810执行。操作系统832可储存于系统内存830中。除操作系统832外，系统内存830的典型实施方案可包含用于控制进入由本发明使用的各种文件和数据结构的文件系统834、一个或多个应用模块836、和一个或多个数据库或数据模块852。
在根据本发明的一些实施方式中，应用模块836可包括下文所描述和图8中所示例的下列模块的一个或多个。
数据处理应用838：在根据本发明的一些实施方式中，数据处理应用838接收并处理在光学单元与数据分析单元之间共享的光学测量。在一些实施方式中，数据处理应用838利用算法来判定影像的部分，其对应于样本宝石且消除无关数字数据(例如，边缘界定和屏蔽应用)。在一些实施方式中，数据处理应用838使数字影像的各像素转换成个别色彩分量。
内容管理工具840：在一些实施方式中，内容管理工具840用以使不同形式的数据852组织成多个数据库854，例如影像数据库856、处理的影像数据库858、参考宝石数据库860、和可选使用者密码数据库862。在根据本发明的一些实施方式中，内容管理工具840用以搜寻并比较寄宿于计算机单元800上的任意数据库。例如，在不同时间取得的相同样本宝石的影像可被组织成相同数据库。另外，关于样本宝石的信息可用以组织影像数据。例如，相同切割的钻石的影像可被组织至相同数据库中。另外，相同源的钻石的影像可被组织至相同数据库中。
储存于计算机单元800上的数据库包括任何形式的数据储存系统，包含(但不限于)平面文件、关系数据库(SQL)、和在线分析处理(OLAP)数据库(MDX和/或其变化形式)。在一些特定实施方式中，数据库是分层OLAP立方体。在一些实施方式中，数据库均具有星形模式，其不被储存为立方体，但具有界定层级的尺寸表。进一步而言，在一些实施方式中，数据库具有在下层(underlying)数据库或数据库模式中不明确地断裂的层级(例如，尺寸表并不是层级式布置的)。
在一些实施方式中，内容管理工具840利用聚集方法用于判定分级特性。
系统管理和监测工具842：在根据本发明的一些实施方式中，系统管理和监测工具842管理并监测计算机单元800的全部应用和数据文件。系统管理和监测工具842控制哪一使用者、服务器、或装置已进入计算机单元800。在一些实施方式中，通过限制数据自计算机单元800下载或上传存取而达成安全管理和监测，使得数据被保护免受恶意存取。在一些实施方式中，系统管理和监测工具842使用一个以上安全测量以保护储存于计算机单元800上的数据。在一些实施方式中，可应用随机旋转安全系统以保护储存于远程计算机单元800上的数据。
网络应用846：在一些实施方式中，网络应用846使计算机单元800连接至网络且借此连接至任何网络装置。在一些实施方式中，网络应用846在其将数据转移至其它应用模块(诸如数据处理应用838、内容管理工具840、以及系统管理和监测工具842)之前接收来自中间网关服务器或一个或多个远程数据服务器的数据。
计算和分析工具848：计算和分析工具848可应用任何可用方法或算法来分析和处理自样本宝石收集的影像。
系统调整工具850：系统调整工具850控制并修改系统的各种组件的配置。例如，系统调整工具850可在不同屏蔽之间切换，改变可调整屏蔽的大小和形状，调整缩放光学器件，设定并修改曝露时间等等。
数据模块852和数据库854：在一些实施方式中，储存于计算机单元800上的数据结构的各者是单一数据结构。在其它实施方式中，任何或全部数据结构可包括多个数据结构(例如，数据库、文件和档案)，其可或可不全部储存于计算机单元800上。一个或多个数据模块852可包含任何数目的数据库852，其由内容管理工具840而被组织成不同结构(或其它形式的数据结构)。
除上文所识别的模块外，各种数据库854可储存于计算机单元800或可由计算机单元800寻址的远程数据服务器上(例如，计算机单元可发送信息至其和/或自其撷取信息的任何远程数据服务器)。例示性数据库854包含(但不限于)影像数据库856、处理的影像数据库858、参考宝石数据库860、可选部件密码数据集862、和宝石数据864。
影像数据库856用以在宝石被分析之前储存宝石的影像。处理的影像数据库858用以储存处理的宝石影像。在一些实施方式中，处理的影像数据库858也储存自处理的影像转换的数据。转换的数据的实例包含(但不限于)影像中的像素的个别色彩分量，表示影像中的像素的色彩分布的二维或三维图；影像中的像素的计算的L*、C*、a或b值；一个或多个影像的L*、C*、a或b值的平均值。
参考宝石数据库860：现有或已知参考或比色(master)宝石的数据(例如，等级值或L*、C*、h值)储存于参考宝石数据库860中。在一些实施方式中，已知参考或比色宝石的信息用作用于判定未知宝石样本的等级值或L*、C*、h值的标准。光学性质(诸如色彩或荧光等级)已经判定用于已知参考或比色宝石。例如，亮型切割的样本钻石的光学测量用以计算L*、C*、h的值，其接着与相同切割的多个已知参考或比色钻石的L*、C*、h的值相比较。样本钻石的等级将通过使其L*、C*、和h与参考石头的L*、C*、和h比较而判定。在优选实施方式中，参考宝石具有相同于或类似于样本宝石的大小或重量。
可选使用者密码数据库862：在一些实施方式中，提供可选密码数据库862。关于本系统的使用者的密码和其它安全信息可产生且储存于储存并管理使用者的密码的计算机单元800上。在一些实施方式中，给予使用者选择安全设定的机会。
在一方面中，本文提供用于系统校准、数据收集、数据处理和分析的方法。例如，宝石的彩色数字影像经处理且经计算以提供一个或多个值用于评估并分级切割宝石(诸如钻石)的品质。
基于本文中所揭示的设备和系统的示例性程序概述于图9A中。本领域技术人员将理解，所提供的步骤是例示性的且可以任何顺序应用或以任何可行组合使用。
在步骤910处，执行系统校准。例如，为具有可再生结果且抵消光源的波动，调整影像捕获组件(诸如彩色相机)的白平衡。在此步骤处，个别色彩分量(例如RGB)的像素增益被调整，使得平台表面的背景影像变成白色。使用裸平台表面完成背景调整；即，不使样本宝石定位于平台表面上。优选地，在光源已稳定之后完成背景调整。在一些实施方式中，在收集样本宝石的影像之前在短时间周期内完成背景调整。在一些实施方式中，在光源已稳定之后且在宝石影像收集之前不久完成背景调整。当顶部反射器模块60在闭合配置中时执行白背景调整。接着，打开顶部反射器模块且使用者可使样本宝石放置于平台表面的中心处。此处应小心，使得平台表面、样本腔室中和针对光学单元的照明和其它条件和设定在样本宝石被放置之前和之后保持相同。
在步骤920处，基于相同样本宝石的多个彩色影像而判定比例或形状特性。此处，各影像包含样本宝石的全影像。各影像在独特影像旋转角度处取得且包括多个像素。在一些实施方式中，判定比例或形状特性的步骤是可选的。例如，若通过视觉检查，则样本宝石具有完美切割(例如完美圆形亮型切割或RBC)，可无需判定比例或形状特性。使用者可直接进行随后分析。
用于判定比例或形状特性的详细例示性程序概述于图9B中。首先，在步骤922处收集多个彩色影像。在完成背景调整之后，使样本宝石放置于平台表面上；例如，在平台表面的中心处或附近，但不是必须的。在一些实施方式中，使样本宝石放置于平台表面上的不同位置处。接着，在不同影像旋转角度处取得宝石的多个彩色影像。在优选实施方式中，连续彩色影像之间的角差遍及全部影像的收集保持恒定。本文中所揭示的任何配置(例如关于影像视角和影像旋转角度)可应用于影像收集程序。例如，若设置相机每秒拍30张照片且样本平台的一个全旋转花3秒，则在一个全旋转之后将收集90个影像。在一些实施方式中，平台表面完成相对于影像捕获组件的至少一个全旋转。在一些实施方式中，旋转小于一个全旋转。在一些实施方式中，旋转多于一个全旋转；例如，1.2个全旋转或更小、1.5个全旋转或更小、1.8个全旋转或更小、2个全旋转或更小、5个全旋转或更小、或10个全旋转或更小。
在步骤924处，提取轮廓屏蔽用于各影像。一般而言，轮廓屏蔽对应于由样本宝石占据的实体区域，其由样本宝石的全影像表示。图7A和图7B示例在应用轮廓屏蔽之前和之后的相同钻石的影像的差。如图7B中所描绘，轮廓屏蔽突显且清楚地界定钻石的边缘，使得诸如宽度和高度的参数可更容易被测量。
存在许多用于边缘侦测的方法，且其大多数可被分组成两类：基于搜寻和基于零交叉。基于搜寻的方法通过首先计算边缘强度的测量(通常一阶导数式(诸如梯度幅值))，接着使用边缘的局部定向(通常梯度方向)的计算估计来搜寻梯度幅值的局部方向性最大值，来侦测边缘。基于零交叉的方法搜寻自影像计算的二阶导数式中的零交叉以找到边缘，通常为Laplacian的零交叉或非线性微分式的零交叉。
至今已知的边缘侦测方法主要差异在于所应用的平滑滤波器的类型和计算边缘强度的测量的方法。因为许多边缘侦测方法依赖影像梯度的计算，所以其在用于在x-方向和y-方向上计算梯度估计的滤波器的类型上不同。
此处，可使用用于提取轮廓屏蔽的任何可适用方法，包含例如市售软件产品(诸如PhotoshopTM等等)中的边缘判定滤波器。另外，例如，可开发简单算法，其中在具有匹配背景白色色彩的色彩值的影像中的任何连续区域(如先前所校准)被界定为黑色。因此，连续黑色区域将形成具有对应于样本宝石的全影像的开口的轮廓屏蔽。
在步骤926处，针对对应于样本宝石的全影像的各开口区域，判定几何参数的值(例如，如图7B中所示例的宝石的宽度和高度)。轮廓屏蔽用于几何参数的更加准确或自动测量。基本上，基于各轮廓屏蔽，或更精确地各轮廓屏蔽的开口，来判定几何参数。针对各影像来进行测量。在此步骤之后，为多个彩色影像(或其对应轮廓屏蔽)判定复数组测量值，包含(例如)多个宽度测量和多个高度测量。
在步骤928处，界定一个或多个比例或形状特性。例如，在多个宽度测量中，识别最大宽度和最小宽度。宽度max是在多个轮廓屏蔽中识别的最大宽度，且宽度min是在轮廓屏蔽中识别的最小宽度钻石宽度。特性——宽度max/宽度min——界定为最大宽度与最小宽度的比。同样地，例如，纵横比(被界定为高度与宽度的比：高度/宽度)可被判定用于各影像(或轮廓屏蔽)。特性——纵横比max/纵横比min(Aspectmax/Aspectmin)——界定为最小纵横比与最大纵横比的比。在一些实施方式中，平均纵横比也被计算，且用作比例或形状特性。形状或比例特性的另一实例是纵横比的平均值；或平均高度/宽度。在一些实施方式中，样本宝石的宽度比(例如宽度max/宽度min)和纵横比(例如纵横比max/纵横比min)单独或经组合用以分类样本宝石，例如为选择宝石内的区域用于进一步色彩分析的目的。在一些实施方式中，当宽度比(例如宽度max/宽度min)大于初始宽度比阈值时，宝石是显著不对称的，且将被界定为花式形状宝石(图11A)。在这样的实施方式中，宽度max/宽度min阈值是1.05或更大；1.1或更大；1.15或更大；1.2或更大；1.25或更大；1.3或更大；1.35或更大；或1.4或更大。
在一些实施方式中，非花式石头受到进一步分析。例如，当纵横比(例如纵横比max/纵横比min)小于初始纵横比阈值时，宝石比规则RBC更平坦，且也将被界定为花式形状宝石(图11A)。在这样的实施方式中，纵横比max/纵横比min阈值是小于0.95；小于0.9；小于0.85；小于0.8；小于0.75；小于0.7；小于0.65；或小于0.6。在一些实施方式中，对纵横比分析(例如RBC宝石(诸如钻石))之后，被分类为规则宝石的宝石受到进一步分类；例如，使用平均纵横比作为参数。当宝石(例如钻石)的平均纵横比在预定范围之间时，宝石将被分类为正常RBC(图11A)。当宝石(例如钻石)的平均纵横比大于预定范围的上限时，宝石被分类为具有不寻常形状(例如高顶点或冰淇淋蛋卷形状钻石)。类似地，当宝石(例如钻石)的平均纵横比小于预定范围的下限时，宝石也被分类为具有非寻常形状(例如具有浅阁的钻石)。在一些实施方式中，预定范围的上限是在0.6与0.9之间；其中以在0.6与0.8之间或在0.7与0.85之间优选。在一些实施方式中，预定范围的下限在0.4与0.7之间；其中以在0.5与0.7之间或在0.55与0.65之间优选。
在一些实施方式中，被分类为花式石头(例如，基于图11A中的例示性算法)的宝石进一步被分类。例如，新的宽度比(例如宽度max/宽度min)阈值被选择(图11B)。基于此新的阈值，花式宝石被分类为两个群组：具有高于新的宽度比阈值的宽度比的花式宝石和具有低于新的宽度比阈值的宽度比的花式宝石。新的宽度比阈值高于先前宽度比阈值；例如1.2或更大；1.25或更大；1.3或更大；1.35或更大；1.4或更大；1.45或更大；或1.5或更大。
在一些实施方式中，进一步分类的宝石被又进一步分类；例如，通过检查其纵横比(图11B)。进一步基于其最小纵横比(例如最小高度/宽度比)而分类具有高于新宽度比阈值的宽度比的宝石。使用第一最小高度/宽度比阈值而使这些宝石分类成两个群组。具有在第一最小高度/宽度比阈值处或高于其的最小纵横比的宝石被再次分类为正常石头。具有低于第一最小高度/宽度比阈值的最小纵横比的宝石被再次分类为浅石头(图11B)。在一些实施方式中，第一最小高度/宽度比阈值是0.6或更小；0.55或更小；0.5或更小；0.45或更小；0.4或更小；0.35或更小；0.3或更小；0.25或更小；或0.2或更小。也进一步基于其最小纵横比(例如最小高度/宽度比)而分类具有低于新宽度比阈值的宽度比的宝石(图11B)。使用第二最小高度/宽度比阈值而使这些宝石分类成两个群组。具有在第二最小高度/宽度比阈值处或高于其的最小纵横比的宝石被再次分类为正常石头。具有低于第二最小高度/宽度比阈值的最小纵横比的宝石被再次分类为浅石头(图11B)。在一些实施方式中，第二最小高度/宽度比阈值是0.7或更小；0.65或更小；0.6或更小；0.55或更小；0.5或更小；0.45或更小；0.4或更小；0.35或更小；0.3或更小；0.25或更小；或0.2或更小。
返回参考图9A，在步骤930处，取决于比例特性(诸如宽度max/宽度min比、纵横比max/纵横比min比、平均或最小纵横比)的值，将在样本宝石的全影像内选择界定区域。通过应用具有对应于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。界定区域内的信息将被进一步色彩分析。
在一些实施方式中，通过按比例收缩对应轮廓屏蔽而不改变重量中心而计算界定区域或虚拟屏蔽。在一些实施方式中，由具有色彩参数的特定范围的选定色彩区域而产生虚拟屏蔽。例如，仅带有具有在指定范围中的值的R、G、或B分量的区域将被包含以形成虚拟屏蔽。在一些实施方式中，代替范围，预定阈值可用于选择色彩区域；即，仅带有具有高于或低于阈值的值的R、G、或B分量的区域将被包含以形成虚拟屏蔽。在一些实施方式中，两个色彩分量用于评定中。在一些实施方式中，全部三个色彩分量用于评定中。可用于界定虚拟屏蔽的其它参数包含(但不限于)L*、a*、b*、h、C、M、Y、K等等。将理解，各色彩参数可单独或与一个或多个其它色彩分量组合使用。
在一些实施方式中，样本宝石的选定部分用以界定虚拟屏蔽。例如，针对具有圆形亮型切割(RBC)但具有高冠(即，冰淇淋圆锥类型RBC)的钻石，仅仅顶阁(top pavilion)部分通过应用三角形虚拟屏蔽至仅钻石的顶部部分而在进一步分析中考虑。
在一些实施方式中，界定区域(例如虚拟屏蔽的敞开区域)对应于整个样本宝石(例如轮廓屏蔽)。在一些实施方式中，界定区域对应于整个样本宝石的一部分。在一些实施方式中，界定区域对应于样本宝石的上部分。在一些实施方式中，界定区域对应于样本宝石的中间部分。在一些实施方式中，界定区域对应于样本宝石的下部分。
在一些实施方式中，界定区域对应于整个宝石的20％或更少、整个宝石的25％或更少、整个宝石的30％或更少、整个宝石的35％或更少、整个宝石的40％或更少、整个宝石的45％或更少、整个宝石的50％或更少、整个宝石的55％或更少、整个宝石的60％或更少、整个宝石的65％或更少、整个宝石的70％或更少、整个宝石的75％或更少、整个宝石的80％或更少、整个宝石的85％或更少、整个宝石的90％或更少、整个宝石的95％或更少、或整个宝石的100％或更少。例如，在一些实施方式中，在正常RBC切割钻石中的界定区域对应于整个宝石的100％。在一些实施方式中，在具有浅阁的RBC切割钻石中的界定区域对应于整个宝石的仅50％。在一些实施方式中，在具有高冠的RBC切割钻石的界定区域对应于仅阁区域的三角部分。如上文所描述，在一些实施方式中，宝石进一步分析且被再次分类。在一些实施方式中，在再次分类的正常石头中的界定区域对应于整个宝石的100％。在一些实施方式中，在再次分类的浅石头中的界定区域对应于整个宝石的仅30％。
界定区域可为任何形状。在一些实施方式中，界定区域是三角形。在一些实施方式中，界定区域是椭圆形、圆形、或矩形。在一些实施方式中，界定区域具有不规则形状，诸如具有四侧、五侧等等的区域。在一些实施方式中，界定区域具有弯曲特征，诸如椭圆形、圆形或不规则弯曲形状。在一些实施方式中，界定区域具有直线和弯曲特征的组合。例如，界定区域可为具有弯曲侧的三角形。
在步骤940处，在界定区域内的像素经历量化分析。例如，各像素可被分析以量化特定像素中的全部色彩分量的值。通过算法判定色彩分量数，当首先捕获彩色影像时根据该算法而编码像素。在一些实施方式中，影像自其捕获色彩模式(例如CMYK)转换至不同色彩模式(例如RGB)。接着使个别色彩分量的值转换成表示各像素的色彩特性的一个或多个参数。在一些实施方式中，使RGB值转换成CIE(照明国际委员会)色彩空间值诸如(L*、a*、b*)。例示性转换程序描绘于图10中。
在步骤950处，执行转换程序用于在影像中的界定区域内的全部像素以计算一个或多个参数的平均值。910至950的步骤可被重复用于多个彩色影像中的全部影像。最终，可基于来自全部影像的信息针对各色彩分量计算一个或多个参数(例如，L*、a*、和b*)的平均值。
在步骤960处，基于一个或多个参数的值而计算一个或多个色彩记分。例如，在一些实施方式中，CIE色彩空间值(例如，L*、a*、和b*)被转换成额外色彩记分(诸如色度(C*)和色相(h)值；例如基于下列方程式(图10)：
在一些实施方式中，使用由CIE公布的标准(例如，作为波长的函数的色彩匹配函数和照明体的表)来分析彩色影像。标准日光照明体的曲线具有6500K的相关色彩温度，D65。此处，此照明体由函数HD65(λ)表示。色彩匹配函数：用以计算比色法参数。
在步骤970处，使色彩记分的值(例如，L*、C*、h*)与先前判定标准值比较来给出色彩等级至样本宝石。使用相同或类似程序获得先前判定标准值。例如，一组或多组样本石头(其共享相同或类似比例或形状特性且其色彩分级值先前已经判定)用作分级标准。
计算色彩特性的实例如下。因为钻石是透明材料，所以传输光谱T(λ)和反射光谱R(λ)之和用于三色值X、Y和Z的计算中：
色度坐标x和y接着被界定为：
达成“感知上均匀”色彩空间的尝试是CIE1976色彩空间，另外被称为CIELAB色彩空间。其参数自三色值如下计算：
亮度，
红绿参数，
和黄蓝参数，
其中XW、YW和ZW是针对对应于选定照明体(在此情况下是D65)的白点的三色值。
饱和度或色度被表达为：且色相角被表达为：hab＝tan-1(b*/a*)
源可用于影像/色彩转换和变形。例如，寄宿于docs＜dot＞opencv＜dot＞org处的敞开CV项目可用以使RGB值转换成CIEL、a、b值。另外，相同或类似资源允许RGB值与色相-饱和度-值(HSV)值之间、RGB值与色相-饱和度-亮度(HSL)值之间、RGB值与在Adams色度值色彩空间中的CIE Luv值之间的转换。
在另一方面中，本文中所揭示的方法和系统用以侦测或评定样本宝石的色彩性质随时间的改变。例如，宝石的色彩可随着时间改变。同样地，宝石的色彩的强度可随着时间改变。
在这样的实施方式中，多组或多个影像(例如彩色影像)是在一段时间周期内的宝石的收集。例如，使用本文中所揭示的系统，在多个影像角度上自动地收集各组影像。不存在对可随时间收集多少组影像的限制，例如，可收集两组或两组以上影像；三组或三组以上影像；四组或四组以上影像；五组或五组以上影像；六组或六组以上影像；七组或七组以上影像；八组或八组以上影像；九组或九组以上影像；10组或10组以上影像；15组或15组以上影像；20组或20组以上影像；30组或30组以上影像；50组或50组以上影像；或100组或100组以上影像。
在一些实施方式中，全部组的影像是通过应用相同系统配置的相同宝石的收集；例如，使用相同相机、相同影像角度、相同反射器、相同平台等等。
在多组影像中，两个连续组影像分别用于从数分钟至数小时或甚至几天的时间间隙，其取决于石头的色彩改变的性质。通过色彩改变可多快地在样本石头中发生而判定时间间隙的持续时间。不存在对时间间隙可为多长或多短的限制。例如，时间间隙可为两分钟或更短；五分钟或更短；10分钟或更短；20分钟或更短；30分钟或更短；60分钟或更短；2小时或更短；5小时或更短；12小时或更短；24小时或更短；2日或更短；5日或更短；或10日或更短。
在一些实施方式中，针对各组影像完成计算以给样本宝石赋予色彩等级。接着，来自多组影像的色彩等级经比较以判定随时间的色彩改变。
本发明可被实施为计算机系统和/或计算机程序产品，其包括嵌入在计算机可读储存介质中的计算机程序机构。进一步而言，本发明任意方法可被实施在一个或多个计算机或计算机系统中。进一步而言，本发明的任意方法可被实施在一个或多个计算机程序产品中。本发明的一些实施方式提供计算机系统或计算机程序产品，其编码或具有用于执行本文中所揭示的任意方法或全部的指令。这样的方法/指令可储存在CD-ROM、DVD、磁盘储存产品或任何其它计算机可读数据或程序储存产品上。这样的方法也可嵌入于永久储存件中，诸如ROM、一个或多个可程序化芯片、或一个或多个专用集成电路(ASIC)中。这样的永久储存件可被本地化在服务器、802.11存取点、802.11无线桥接器/站、重复器、路由器、移动电话或其它电子装置中。编码于计算机程序产品中的这种方法也可被由因特网或以其它方式通过计算机数据信号(软件模块嵌入于其中)数字地或在载波上的传输而电子地分布。
本发明的一些实施方式提供计算机系统或计算机程序产品，其含有如本文中所揭示的任意或全部程序模块。这些程序模块可储存在CD-ROM、DVD、磁盘储存产品或任何其它计算机可读数据或程序储存产品上。程序模块也可嵌入于永久储存件中，诸如ROM、一个或多个可程序化芯片、或一个或多个专用集成电路(ASIC)中。永久储存件可被本地化在服务器、802.11存取点、802.11无线桥接器/站、重复器、路由器、移动电话、或其它电子装置中。嵌入于计算机程序产品中的软件模块也可被由因特网或以其它方式通过计算机数据信号(软件模块嵌入于其中)数字地或在载波上的传输而电子地分布。
在详细描述本发明之后，将明白，在不背离随附权利要求中界定的本发明的范畴的情况下修改、变动和等效实施方式是可能的。此外，应了解，本揭示内容中的全部实施例作为非限制性实施例而提供。
实施例
提供下列非限制性实施例以进一步示例本文中所揭示的本发明的实施方式。本领域技术人员应了解，下列实施例中所揭示的技术表示已经发现在本发明的实践中很好地起作用的方法且因此可被考虑以构成针对其实践的模式的实施例。然而，本领域技术人员应可根据本揭示内容了解，在不背离本发明的精神和范畴的情况下，在所揭示的特定实施例中可做许多改变且仍可获得相同或类似结果。
实施例1
海角黄石的仪器色彩分级
图12A和图12B描绘3个海角黄石的分级结果。图12A展示具有匹配整个宝石的开口的屏蔽用于计算样本1的色彩等级值。此处，基于本文中所揭示的仪器分析而计算L、a、b、C、H值。
样本1至3的分级结果汇总于图12B中的表中。此处，样本1、2、3的仪器色彩等级是D、F和J，其根据实验人工分级机而匹配通过视觉分级提供的等级。
此处所展示的结果支持由本文中所描述的仪器的色彩分级与由人工分级机的视觉分级在广范围的色彩质量上一致。
实施例2
不寻常色彩的石头的仪器色彩分级
图13中的表展示不寻常色彩或掉色的石头的色彩分级结果的结果。若特定色彩的呈现是弱的或若存在多个色彩，则宝石是掉色的。
样本4至7包含石头，其是带蓝色的、带粉色的、带棕色的和带浅黄绿色的。再次，具有匹配整个宝石的开口的屏蔽用于计算针对样本4、样本5、样本6和样本7的色彩等级值。
针对带蓝色钻石(样本4)，人工分级机和我们的仪器两者提供色彩等级E。针对带粉色钻石(样本5)，人工分级机和我们的仪器两者提供色彩等级F。针对棕色钻石(样本6)，人工分级机和我们的仪器两者提供色彩等级Y/Z。针对带浅黄绿色钻石(样本7)，人工分级机和我们的仪器两者提供色彩等级F。
此处所展示的结果支持由本文中所描述的仪器的色彩分级与由人工分级机的视觉分级针对低色彩等级宝石而言是一致的。
实施例3
花式形状石头的仪器色彩分级
图15中的表汇总3个例示性花式形状石头的色彩分级结果。再次，具有匹配整个宝石的开口的屏蔽用于计算样本8、样本9和样本10的色彩等级值。此处，仪器分级再次提供与由实验人工分级机提供的色彩等级一致的色彩等级。
这些实施例展示最初被分类为花式形状石头的宝石仍可经历正常屏蔽分析；即，使用具有匹配整个宝石的开口的屏蔽(例如，参见图11B)。
实施例4
基于比例或形状的屏蔽调整的效果
此实施例示例对适当色彩分级的屏蔽调整的效果。使分级结果汇总于图15中的表中。样本11是具有高深度的石头。根据人工分级，色彩等级是J。当使用具有对应于整个宝石区域(100％)的开口的屏蔽时，仪器色彩分析提供色彩等级L，显著地不同于人工分级结果。然而，当屏蔽敞开区域被调整至仅覆盖石头的部分(例如，如图11A中所示例的顶部部分)的三角形时，自仪器分析获得的色彩等级变成J，与人工分级的结果一致。
样本12是具有低深度石头的石头。根据人工分级，色彩等级是H。当使用具有对应于整个宝石区域(100％)的开口的屏蔽时，仪器色彩分析提供色彩等级I，显著地不同于人工分级结果。然而，当屏蔽敞开区域经调整至仅覆盖石头的部分(例如，如图11A中所示例的顶部50％)的较小区域时，自仪器分析获得的色彩等级变成H，与人工分级的结果一致。
上文所描述的各种方法和技术提供若干方式来执行本发明。当然，将理解，可并不一定根据本文中所描述的任何特定实施方式来达成所描述的全部目标或优点。因此，例如，本领域技术人员将识别，这些方法可以达成或最佳化如本文中所教示的一个优点或一组优点的方式而执行，而并不一定达成如可在本文中教示或暗示的其它目的或优点。本文中提及各种有利和不利替代。将理解，一些优选实施方式特定包含一个、另一个或若干有利特征，而其它优选实施方式特定地排除一个、另一个或若干不利特征，而其它优选实施方式通过包含一个、另一个或若干有利特征特定地减轻目前的不利特征。
此外，技术人员将识别来自不同实施方式的各种特征的应用。类似地，可由一般技术人员混合且匹配上文所讨论的各种组件、特征和步骤以及各种这样的组件、特征或步骤的其它已知等效物来执行根据本文中所描述的原理的方法。在各种组件、特征和步骤中，将在各种实施方式中特定地包含一些组件、特征和步骤且特定地排除其它的。
虽然已在某些实施方式和实施例的背景下揭示本发明，但本领域技术人员将理解，本发明的实施方式延伸超过特定揭示实施方式至其它替代实施方式和/或及其使用和修改和等效物。
已在本发明的实施方式中揭示许多变化形式和替代组件。本领域技术人员将明白进一步变化形式和替代组件。
在一些实施方式中，用以描述且主张本发明的某些实施方式的表示组分的量、性质诸如分子量、反应条件等等的数值应理解为在一些情况下由术语“约”修饰。据此，在一些实施方式中，在书面描述和随附权利要求中所列的数字参数为可随特定实施方式企图获得的所需特性而变化的近似值。在一些实施方式中，应鉴于所报告的有效数字和通过应用一般凑整技术而解释数值参数。虽然阐述本发明的一些实施方式的广泛范畴的数值范围和参数为近似值，但已尽可能精确地报告特定实施例中所阐述的数值。本发明的一些实施方式中呈现的数值可含有必定由在其各自测试测量中发现的标准偏差所致的某些误差。
在一些实施方式中，在描述本发明的特定实施方式的上下文中(尤其在下列某些权利要求的上下文中)所用的术语“一”和“一个”和“所述”和类似参考可解释为覆盖单数和复数两者。文中叙述的数值范围仅意欲用作对落于范围内的各单独值的个别引用的快捷方法。除非文中另有说明，否则每个个别值如同其在本文中个别地叙述一样并入至本说明书中。除非文中另外指示或与上下文明显矛盾，否则可以任何适宜顺序执行文中所述的全部方法。本文中相对于某些实施方式而提供的任何和全部实例或示例性语言(例如“诸如”)的使用仅意欲更充分地阐述本发明且不限制原本主张的本发明的范围。本说明书中的语言不应被理解为表示为实施本发明所必需的任何非主张要素。
本文中所揭示的本发明的替代组件或实施方式的分组不应解释为限制。各组部件可被参考且个别地或与该组的其它部件或本文中发现的其它组件组合地主张。为方便和/或专利性目的，一组的一个或多个部件可包含在该组中或自该组删除。当任何这样的包含或删除发生时，说明书在本文中被认为含有所修改的组，因此满足随附权利要求中所使用的全部马库什组的书面描述。
本文中描述本发明的优选实施方式，包含发明者已知的用于执行本发明的最佳模式。在阅读上述描述后，一般技术人员将明白对那些优选实施方式的变化形式。预期，技术人员可视情况利用该变化形式，且可以除本文中所特定描述外的其它方式而实践本发明。据此，本发明的许多实施方式包含为适用法律容许的本发明随附权利要求中所列举主题的所有修改和等效物。此外，除非另外在本文中指明或者另外与上下文明显矛盾，否则本发明涵盖其所有可能变化形式中的上述要素的任何组合。
此外，已遍及本说明书对专利和印刷出版物做各种参考。上文所述参考和印刷出版物的每个的全部以引用的方式并入本文中。
最后，将理解，本文中所揭示的本发明的实施方式示例本发明的原理。可利用的其它修改可在本发明的范围内。因此，通过实例但非限制，可根据本文中的教导利用本发明的替代配置。据此，本发明的实施方式不受限于精确地如所展示和所描述的那些。

Claims (22)

1.一种用于评估宝石的色彩特性的设备，其包括：
不透光平台，其中所述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所述平台，其中所述光源位于与所述平台相同的水平或者所述平台下方并且经设计以提供均匀漫射照明至所述平台上的所述宝石；
反射器装置，其具有内部表面，所述内部表面为至少部分球形的且包括反射性材料，其中所述反射器装置至少部分覆盖所述光源和平台表面，且反射来自光源的照明朝向定位于平台表面上的宝石；
影像捕获组件，其中使所述影像捕获组件以相对于支撑所述宝石的所述平台表面46度或更小的预定角度定位，且其中所述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所述影像捕获组件。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述远心透镜包括物体-空间远心透镜或双远心透镜。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述远心透镜是双远心透镜。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述平台经配置以绕旋转轴旋转，所述旋转轴垂直于其中所述宝石受支撑的所述平台的所述表面。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述平台经配置以绕旋转轴旋转360度。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述平台是平坦圆形平台，且其中所述旋转轴穿过所述圆形平台的中心。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述影像捕获组件与所述平台表面之间的所述预定角度是在零度与45度之间。
8.如权利要求1所述的设备，其中所述影像捕获组件与所述平台表面之间的所述预定角度是在10度与35度之间。
9.如权利要求1所述的设备，其中所述平台表面包括反射性材料。
10.如权利要求1所述的设备，其中所述平台表面包括漫反射性材料。
11.如权利要求1所述的设备，其中所述平台表面包括白色漫反射性材料。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述平台是由选自聚四氟乙烯(PTFE)、含氟聚合物、硫酸钡、金、氧化镁和其组合的材料制成。
13.如权利要求12所述的设备，其中所述平台表面包括聚四氟乙烯材料。
14.如权利要求1所述的设备，其中所述近似日光光源经配置为围绕所述平台表面的环形灯。
15.如权利要求1所述的设备，其中所述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所述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、激光诱发白光(LDLS)和其组合。
16.如权利要求1所述的设备，其中所述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。
17.如权利要求1所述的设备，其中所述影像捕获组件捕获所述照明宝石的多个彩色影像，各彩色影像是在所述影像捕获组件和所述平台表面在不同相对旋转位置处时取得。
18.如权利要求17所述的设备，进一步包括：
计算机可读介质，用于储存由所述影像捕获组件收集的所述影像。
19.如权利要求1所述的设备，其中所述色彩特性是色彩等级。
20.如权利要求1所述的设备，
其中所述反射器装置的内部表面具有半球形形状。
21.一种用于评估宝石的色彩特性的设备，其包括：
不透光平台，其中所述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，其中所述漫射器和所述近似日光光源经耦合以提供均匀漫射照明至所述平台上的所述宝石；
反射器装置，其具有内部表面，所述内部表面为至少部分球形的且包括反射性材料，其中所述反射器装置至少部分覆盖所述光源和平台表面，且反射来自光源的照明朝向定位于平台表面上的宝石；
影像捕获组件，其中使所述影像捕获组件以相对于支撑所述宝石的所述平台表面46度或更小的预定角度定位，且其中所述影像捕获组件和所述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所述影像捕获组件。
22.如权利要求21所述的设备，
其中所述反射器装置的内部表面具有半球形形状。
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