CN109099867A - 一种基于几何形态信息的宝石认证和识别系统及方法 - Google Patents

一种基于几何形态信息的宝石认证和识别系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于几何形态信息的宝石认证和识别系统，包括几何形态测量设备、数据处理软件和数据库；通过几何形态测量设备完成对宝石几何形态的测量，再用所述数据处理软件对所述几何形态数据进行处理和分析，所述几何形态数据及处理分析的结果存储在数据库，完成宝石的认证登记。识别时，采用同样方法测量被识别样品的几何形态数据、经处理和分析后，与数据库中的宝石几何形态数据进行比对，比对结果即可确定被识别样品是否与数据库某特定宝石一致。本发明采用宝石几何形态信息作为宝石的认证和识别的手段，数据可靠性高、重复性好、可实现自动化操作，可广泛用于宝石流通和类似行业。

Description

一种基于几何形态信息的宝石认证和识别系统及方法
技术领域
本发明涉及宝石认证和识别领域，尤其涉及一种基于几何形态信息的宝石认证和识别系 统及方法。
背景技术
宝石(天然或人造)加工工艺导致宝石之间存在着细微的差距，传统鉴定通常以重量、 颜色、透光性、硬度等为主要手段。宝石信息保存也多只能以上述参数的数据、图片、文字 说明表达，缺乏应有的严谨，也不方便检索和识别，而两颗重量相同、材质相似、外部形状 (几何形态)接近的宝石，常常是非常难以区分或识别，要确认一颗宝石是否为清单中的某 一颗更是困难无比。宝石保值售出后的置换，确认置换宝石是否为早先售出商品的鉴定工作 也是非常耗时且常常伴随着很大的交易风险。而通常的专家鉴定方法，则存在原始信息难以 保存或记录不严谨、鉴定周期长、成本高、人为因素明显等诸多问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中两颗重量相同、材质相似、外部形状(几何 形态)接近的宝石，常常是非常难以区分或识别的缺陷，提供一种基于几何形态信息的宝石 认证和识别系统及方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种基于几何形态信息的宝石认证和识别系统，包括几何形态测量设备、数据处理软件 和数据库；
所述几何形态测量设备，包括几何测量传感器和数据采集控制计算机，用于宝石几何形 态数据的测量；
所述数据处理软件为计算机专业软件，用于宝石几何形态数据即测量结果的无用点去 除、去噪声、数据统计及特征参数的提取等处理；
所述数据库用于存放、检索经过认证的宝石几何形态数据，即去除杂点和噪声后的干净 的宝石几何形态数据、几何形态数据统计结果和特征参数的软硬件设施。
进一步的，所述几何测量传感器为满足要求的非接触式三维尺寸扫描测量设备，用于宝 石外观几何尺寸数据的全方位三维扫描，输出为反映宝石外观几何形态的三维点云或类似格 式的数据。
进一步的，所述数据处理软件为用于两组三维几何形态数据即三维点云数据做三维比较 的专业软件，用于计算宝石三维几何形态数据比对，计算内容至少包括两组宝石数据之间的 体积、表面积，以及三维尺寸最大上偏差、最大下偏差、平均偏差、标准均方差、以及偏差 分布情况。
进一步的，所述两组三维点云数据比对的各参数的允许误差值可由用户设定。允许误差 越大，比对或识别速度越快、识别的准确性也越低。
采用上述基于几何形态信息的宝石认证和识别系统进行宝石认证和识别的方法为通过 几何形态测量设备对待认证的宝石进行几何形态测量后，再用数据处理软件对几何形态数据 进行处理和分析，几何形态数据及处理分析的结果存储在数据库，结合已有宝石认证登记信 息，完成宝石的认证登记；
通过几何形态测量设备对被识别宝石进行测量获得被识别宝石的几何形态数据后，与述 数据库中的已经认证的宝石几何形态数据进行比对，若比对误差结果小于预设的允许误差 值，则判定被识别宝石与数据库中的已认证的宝石一致，从而完成对被识别宝石的身份确认。
进一步的所述的宝石几何形态数据比对的结果内容至少包括三维尺寸的体积、表面积、 最大上偏差、最大下偏差、平均偏差、标准均方差和偏差分布情况。
优选的，宝石为天然或人造宝石或其它有型物体。如贵重金属等。
优选的，在进行宝石认证和识别的方法，结合重量、硬度、颜色和/或透光性的参数进 行。
本发明所达到的有益效果是：发明采用宝石几何形态信息作为宝石的认证和识别的手 段，数据可靠性高、重复性好、可实现自动化操作，可广泛用于宝石流通和类似行业。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一 起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是实施例中两个不同宝石样品之间的偏差统计直方图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明 和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种基于几何形态信息的宝石认证和识别系统，包括几何形态测量设备、数据处理软件 和数据库；
所述几何形态测量设备，包括几何测量传感器和数据采集控制计算机，用于宝石几何形 态数据的测量和数据后处理；
所述数据处理软件为计算机专业软件，用于宝石几何形态数据即测量结果的无用点去 除，消除杂点、噪声、数据统计及特征参数的提取等处理；
所述数据库用于存放、检索经过认证的宝石几何形态数据，即去除杂点和噪声后的干净 的宝石几何形态数据、几何形态数据统计结果和特征参数的软硬件设施。
所述几何测量传感器为满足要求的非接触式三维尺寸扫描测量设备，本实施例采用美国 LDI公司出品的LDI-Surveyor超高精度三维激光扫描系统，非接触快速扫描测量精度高达 0.01毫米，用于宝石外观几何尺寸数据的全方位三维扫描，输出为反映宝石外观几何形态的 三维点云数据。
所述数据处理软件为用于两组三维几何形态数据即三维点云数据做三维比较的专业软 件，本实施例采用Geomagic ControlX，用于计算宝石三维几何形态数据比对，计算内容至 少包括两组宝石数据之间的体积、表面积，以及三维尺寸最大上偏差、最大下偏差、平均偏 差、标准均方差、以及偏差分布情况。表1为两个不同宝石样品之间的对比统计结果；表2 位为偏差分布情况对比表，图1为和偏差统计直方图。
表1两个不同宝石样品之间的对比统计结果
参考模型 S01
测试模型 S02
数据点的数量 18042
#体外孤点 12
公差类型 3D偏差
单位 mm
最大临界值 0.1805
最大名义值 0.0096
最小名义值 -0.0096
最小临界值 -0.1805
偏差
Max.Upper Deviation 0.1329
Max.Lower Deviation -0.1805
平均偏差 0.0239/-0.0120
标准偏差 0.0261
表2两个宝石之间的偏差分布情况对比统计结果
＞＝Min ＜Max #点 ％
-0.1805 -0.1615 0 0.0000
-0.1615 -0.1425 1 0.0055
-0.1425 -0.1235 0 0.0000
-0.1235 -0.1045 2 0.0111
-0.1045 -0.0855 5 0.0277
-0.0855 -0.0666 18 0.0998
-0.0666 -0.0476 104 0.5764
-0.0476 -0.0286 478 2.6494
-0.0286 -0.0096 2736 15.1646
-0.0096 0.0096 7589 42.0630
0.0096 0.0286 3832 21.2393
0.0286 0.0476 1417 7.8539
0.0476 0.0666 1183 6.5569
0.0666 0.0855 477 2.6438
0.0855 0.1045 123 0.6817
0.1045 0.1235 59 0.3270
0.1235 0.1425 17 0.0942
0.1425 0.1615 0 0.0000
0.1615 0.1805 0 0.0000
超出最大临界值 0 0.0000
超出最小临界值 1 0.0055
两组三维点云数据比对的各参数的允许误差值可由用户设定，对多数宝石来说，体积较 小，允许误差一般设置在0.02毫米左右为宜。采用上述基于几何形态信息的宝石认证和识 别系统进行宝石认证和识别的方法为通过几何形态测量设备对被识别宝石进行测量获得被 识别宝石的几何形态数据后，与述数据库中的已经认证的宝石几何形态数据进行比对，若比 对误差结果小于预设的允许误差值，则判定被识别宝石与数据库中的已认证的宝石一致，从 而完成对被识别宝石的身份确认。
所述宝石认证和识别的方法，可结合目前市场上采用的重量、硬度、颜色和/或透光性 等参数进行，预先完成分类、减少数据库工作量、提升识别效率。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本 发明。

Claims (8)

1.一种基于几何形态信息的宝石认证和识别系统，其特征在于，包括几何形态测量设备、数据处理软件和数据库；
所述几何形态测量设备，包括几何测量传感器和数据采集控制计算机，用于宝石几何形态数据的测量；
所述数据处理软件为计算机专业软件，用于宝石几何形态数据即测量结果的无用点去除、噪声处理、数据统计及特征参数的提取；
所述数据库用于存放、检索经过认证的宝石几何形态数据，即去除杂点和噪声后的干净的宝石几何形态数据、几何形态数据统计结果和特征参数的软硬件设施。
2.如权利要求1所述的基于几何形态信息的宝石认证和识别系统，其特征在于，所述几何测量传感器为满足要求的非接触式三维尺寸扫描测量设备，用于宝石外观几何尺寸数据的全方位三维扫描，输出为反映宝石外观几何形态的三维点云数据。
3.如权利要求1所述的基于几何形态信息的宝石认证和识别系统，其特征在于，所述数据处理软件为用于两组三维点云数据做三维比较的专业软件，用于计算宝石三维几何形态数据比对，计算内容至少包括两组宝石数据之间的体积、表面积，以及三维尺寸最大上偏差、最大下偏差、平均偏差、标准均方差、以及偏差分布情况。
4.如权利要求3所述的基于几何形态信息的宝石认证和识别系统，其特征在于，所述两组三维点云数据比对的各参数的允许误差值可由用户设定。
5.采用权利要求1所述的基于几何形态信息的宝石认证和识别系统进行宝石认证和识别的方法，其特征在于，通过几何形态测量设备对待认证的宝石进行几何形态测量后，再用数据处理软件对测得的几何形态数据进行处理和分析，几何形态数据及处理分析的结果存储在数据库，结合已有宝石认证登记信息，完成宝石的认证登记；
通过几何形态测量设备对被识别宝石进行测量获得被识别宝石的几何形态数据后，与述数据库中的已经认证的宝石几何形态数据进行比对，若比对误差结果小于预设的允许误差值，则判定被识别宝石与数据库中的已认证的宝石一致，从而完成对被识别宝石的身份确认。
6.如权利要求5所述的基于几何形态信息的宝石认证和识别系统进行宝石认证和识别的方法，其特征在于，所述的宝石几何形态数据比对结果的内容至少包括体积、表面积、三维尺寸的最大上偏差、最大下偏差、平均偏差、标准均方差和偏差分布情况。
7.如权利要求5所述的基于几何形态信息的宝石认证和识别系统进行宝石认证和识别的方法，其特征在于，宝石为天然或人造宝石或其它有型物体。
8.如权利要求5所述的基于几何形态信息的宝石认证和识别系统进行宝石认证和识别的方法，其特征在于，在进行宝石认证和识别的方法，结合重量、硬度、颜色和/或透光性的参数进行。
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