CN111886492B - 用于翡翠的颜色分级工艺及系统 - Google Patents

用于翡翠的颜色分级工艺及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111886492B
CN111886492B CN201980018136.6A CN201980018136A CN111886492B CN 111886492 B CN111886492 B CN 111886492B CN 201980018136 A CN201980018136 A CN 201980018136A CN 111886492 B CN111886492 B CN 111886492B
Authority
CN
China
Prior art keywords
article
linear polarizer
color
jadeite
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201980018136.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111886492A (zh
Inventor
郑家荣
黄健荣
陈江
程娟
邓咏芝
许冠中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Master Dynamic Ltd
Original Assignee
Master Dynamic Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Master Dynamic Ltd filed Critical Master Dynamic Ltd
Publication of CN111886492A publication Critical patent/CN111886492A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111886492B publication Critical patent/CN111886492B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/87Investigating jewels
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0224Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using polarising or depolarising elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0248Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using a sighting port, e.g. camera or human eye
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0251Colorimeters making use of an integrating sphere
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0267Sample holders for colorimetry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0297Constructional arrangements for removing other types of optical noise or for performing calibration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • G01J3/463Colour matching
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • G01J3/50Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

一种可使用计算机化的系统(100)进行操作以对翡翠物品(260)的颜色进行分级的工艺,其中该物品至少是部分透明的,并且其中翡翠物品(260)的颜色与标准化参考颜色数据的集合的颜色相关联,计算机化的系统(100)包括可操作地互连在一起的光学图像获取设备(110、225)、处理器模块(120、220)和输出模块(140、240)。该工艺包括以下步骤:(i)获取环境的背景图像;(ii)获取掩模图像,其中利用将翡翠物品(260)设置在两个线性偏振器(250a、250b)之间来获取掩模图像;(iii)移除背景并校正物品图像,并将由物品图像导出的数据与标准化参考颜色数据的集合进行比较;响应于在具有的物品的区域的像素颜色值与从第一光学图像的输入导出的数据之间的预先确定的关联阈值以及将颜色分配给物品的该区域,提供输出信号以指示物品的该区域的颜色。

Description

用于翡翠的颜色分级工艺及系统
技术领域
本发明涉及一种用于分析翡翠的视觉特性的系统和工艺。更具体地,本发明提供了一种用于翡翠的颜色分级的系统和工艺。
背景技术
由软玉和硬玉组成的翡翠是经常构成奢侈品的宝石或材料,并用于珠宝中,因此翡翠具有很高的价值。
翡翠的价值在很大程度上取决于颜色,或颜色的不同分布。因此,颜色判断是翡翠分级的非常重要的工艺。
对于翡翠的颜色分类,在工业上,方法是主观判断,并且由人来执行。翡翠被放置在白色背景上,利用日光灯等效反射光源照明。在确定翡翠的颜色的测量条件上几乎没有设定任何标准。
这样,翡翠的颜色分类可以容易受到与执行分级或分类的环境有关的环境问题的影响。
即使在与具有白背景的日光匹配的白色环境光下,光强度的变化也可能显著影响人关于翡翠的颜色的判断。如果这些光条件不均匀,则测试环境可能会复杂得多。
颜色识别对于人来说是复杂的参数,并且通常在不同的人之间以及当同一个人执行评估时,都具有颜色的错误判断,并且这种不一致可能导致冲突,可能导致错误分类。
当提供颜色分级时,采用色卡或图表形式的标准数据集,以便与翡翠进行视觉比较。
在这种情况下,需要对颜色分级员进行重复训练,以期不同的分级员可以重现相同的评估结果,以期在颜色分级人员之间提供均匀性和一致性。
但是,无论如何,当人为翡翠分级时,不同的分级员可以提供不同或变化的颜色评估。此外,相同的分级员还可能为相同的翡翠提供不一致的结果,并且这种不一致可能导致不正确的分级,这可能不利地影响翡翠的价值,以及导致其他商业上不可接受的后果。
发明内容
发明的目的
本发明的目的是提供一种用于分析翡翠的视觉特性,特别是颜色的系统和工艺,该系统和工艺克服或至少部分地改善了与现有技术相关的至少一些缺陷。
发明的概述
在第一方面,本发明提供了一种可使用计算机化的系统进行操作以对翡翠物品的颜色进行分级的工艺,其中该翡翠物品的颜色与来自标准化参考颜色数据的集合的颜色相关联,该计算机化的系统包括可操作地互连在一起的光学图像获取设备、处理器模块和输出模块,所述工艺包括以下步骤:(i)经由光学图像获取设备获取要在其中获取翡翠物品的图像的环境的背景图像并在该环境中获取翡翠物品的物品图像,其中该环境具有预先确定的恒定光级,(ii)经由光学图像获取设备获取掩模图像,其中掩模图像是翡翠物品的光学图像,该光学图像包括获取翡翠物品的所述图像所针对的背景,其中所述掩模图像是利用将翡翠物品设置在第一线性偏振器和第二线性偏振器之间来获取的,其中第一线性偏振器和第二线性偏振器被布置在光学图像获取设备和第一光源之间,第一线性偏振器被设置在第一光源的近端且第二线性偏振器被设置在第一光源的远端并邻近光学图像获取设备,其中所述第一线性偏振器和所述第二线性偏振器以彼此交叉的定向可操作地被定向,使得从第一光源发射的光基本上被防止由光学图像获取设备接收;并且其中翡翠物品更改由第一线性偏振器偏振的光的偏振,使得翡翠物品可由图像获取设备光学地检测,并且使得掩模图像可由包括与获取物品的图像所针对的背景形成对比的物品的图像获取设备获得;(iii)在处理器模块中,(a)使用所获取的掩模图像从物品图像中移除背景,并使用所述背景图像通过平场校正来校正物品图像,以及(b)比较从已利用来自的数据而被校正后的物品图像的获取导出的数据与标准化参考颜色数据的集合;以及(iv)响应于在具有从第一光学图像的输入导出的数据的物品的区域的像素颜色值与从第一光学图像的输入导出的数据之间的预先确定的关联阈值并且将颜色分配给物品的该区域,从输出模块提供指示物品的该区域的颜色的输出信号。
优选地,将HSL(色调,饱和度,亮度)颜色模型用于像素颜色值。可替代地,物品的像素颜色值是参考颜色定义,其包括组RGB,HSV,CIE,CMYK,YIQ等中的那些。
可以使用包括MATLAB、Octave、Python、C、C++、C#、Fortran、Mathematica、R等的计算机编程语言来提供平场校正。
可以通过包括MATLAB、Octave、Python、C、C++、C#、Fortran、Mathematica、R等的计算机编程语言来实现背景移除工艺。
翡翠图像的像素的计数可以通过包括MATLAB、Octave、Python、C、C++、C#、Fortran、Mathematica、R等的计算机编程语言来实现。
在第二方面,本发明提供了一种用于获取翡翠物品的图像的图像获取系统,所述系统包括用于获取翡翠物品的图像的光学图像获取设备。第一光源,该第一光源用于使光透射通过所述翡翠物品;第一线性偏振器和第二线性偏振器,其中所述第一线性偏振器和所述第二线性偏振器被设置在光学图像获取设备和第一光源之间,第一线性偏振器被设置在第一光源的近端且第二线性偏振器被设置在第一光源的远端并邻近光学图像获取设备;以及物品支撑构件,该物品支撑构件被设置在第一线性偏振器和第二线性偏振器之间以支撑物品,其中物品支撑构件是光学透明的;其中所述第一线性偏振器和所述第二线性偏振器以彼此交叉的定向可操作地被定向,使得从第一光源发射的光基本上被防止由光学图像获取设备接收;并且其中在翡翠物品由物品支撑构件支撑以后,翡翠物品更改由第一线性偏振器偏振的光的偏振,使得物品可由图像获取设备光学地检测,并且使得图像可由包括与获取翡翠物品的图像所针对的背景形成对比的翡翠物品的图像获取设备获取。
系统还可以进一步包括第二光源,该第二光源被设置在第一线性偏振器和第二线性偏振器之间以照亮物品,使得在移除偏振器后,光学获取设备可以获取指示物品的颜色的物品的光学图像。
第一光源和第二光源优选地提供恒定颜色和强度的光,以便提供均匀的照明条件。
第一光源和第二光源可以选自包括例如以下各项的组:LED光源,氙灯光源、卤素灯光源、氘灯光源、白炽灯泡光源、荧光灯光源、太阳模拟器光源等。
系统可以包括积分球系统,该积分球系统包括在孔处互连以提供在其间的连通的两个球体,其中第一光源与第一球体连通,并且第二光源与第二球体连通,并且其中光学图像获取设备从第二球体的边缘指向孔,其中第一线性偏振器遮挡两个球体之间的孔,并且第二线性偏振器遮挡光学图像获取设备,并且其中物品支撑构件邻近第一线性偏振器设置。
第一线性偏振器和第二线性偏振器优选地是可移动的,以允许在不存在偏振光的情况下获取物品的图像。
优选地,光学图像获取设备与处理器通信以分析物品的颜色。处理器优选地与数据存储通信,并且其中数据存储包括指示颜色范围的标准化参考数据,并且其中处理器将由光学图像获取设备获取的物品的图像的像素颜色值与标准化参考数据定量地相关联。
附图说明
为了获得对上述发明的更精确的理解,将通过参考在附图中示出的本发明的特定实施例来对呈现以上简要描述的本发明进行更具体的描述。本文呈现的附图可能未按比例绘制,并且附图或以下描述中对尺寸的任何引用均特定于所公开的实施例。
图1a示出了根据本发明的系统的第一实施例的示意性表示;
图1b示出了根据本发明的工艺的流程图;
图2示出了根据本发明的系统的实施例的示意性表示;
图3a和3b分别是原始物体图像和经过背景移除的相机平场校正图像的示例;
图3c和3d示出了分类颜色及其在物品上的分布的示例;
图4描绘了颜色强度可以通过由边界处的饱和度和亮度值所跨越的颜色区域经验地量化和定义;以及
图5显示了针对每个色调的有限的饱和度和亮度数据点,在形成具有表面边界的三维HSL体积时针对不同色调进行插值。
具体实施方式
关于颜色的背景
对于有色物体或物品,人对颜色的判断和解释会受到观看该物体或物品的照明条件的严重影响。一个重要条件是周围光线的颜色。可以通过光谱精确地描述光的颜色。
在实践中,为简单起见,可以通过其色温描述光的颜色,该色温展示了理想黑体辐射器在特定温度下发射的光谱。
对于白光,光谱类似于太阳光谱,光谱温度为6,500K。在具有不同颜色的照明条件下,诸如黄光(例如,光温为3,000K的白炽灯)和白光(光温为6,500K的太阳光),人眼观察到的物体颜色可能完全不同。
另一个重要的光条件是光强度。即使在具有相同颜色的光(例如白光)下,光强度变化也可以显著影响人对物体或物品颜色的判断。如果照明条件不均匀,则测试或观察环境可能要复杂得多。因此,对于人对颜色的评估,需要标准环境以获得可重复和可靠的结果。
颜色判断或评估的问题
此外,在人的颜色判断和解释中,不同的人之间也可能发生误解或曲解。例如,对于同一布,有些人可能将其分类为“蓝色”,而有些人可能将其分类或认为是“绿色”,这意味着两个人的人的“参考表”对于颜色可能不同。
因此,人对颜色的判断必须用相同的基础和术语进行。具有不同颜色的参考母版可以用于此目的。参考母版各自需要在不同母版之间具有较高的准确性和可重复性。
每个参考母版必须用特定的标准颜色均匀地饱和,以便可以在要分级的物体或物品与参考母版之间做出最佳比较。
对于翡翠的颜色分级评估,作为参考集的比色石的准确性和可用性不仅适用于参考母版的不同集合,而且适用于作出评估时不同时间点的参考母版的相同集合。因为已经发现,母版中参考石的颜色可能随时间变化。
因此,参考母版的颜色必须是永久性的,而不随时间变化,否则必须为参考母版提供可用或可使用的使用寿命。在参考母版的可用或可使用寿命到期后,不能保证颜色将保持稳定,并且因此不能保证颜色分级评估的准确性和可重复性。
此外,即使在良好控制的条件下,诸如恒定的光颜色、强度、均匀的照明和良好的参考母版,使用人眼确定颜色仍然可能是物体或物品正确颜色判断的问题。
由于人的视力疲劳,同一物体或物品在不同时间的不同颜色判断可能具有不同的结果。在查看许多其他不同有色物体或物品后查看物体的人可以给出与在不同的查看历史记录相比,可以给出不同的颜色评估。
对于颜色感知,增加人对颜色的判断上的变化是常见的心理效应。如果物体或物品具有各种颜色的矩阵或是多色的,则颜色感知的变化特别严重。在存在背景色的情况下,人也很容易误判颜色。
因此,在颜色判断工艺期间,应将物体或物品放置在具有均匀颜色(诸如白色)的背景上,以便使颜色感知的变化最小。但是,对于具有不同颜色矩阵的物体或物品,不能消除颜色感知。这些生理心理问题使人眼不可能进行可重复且可靠的颜色判断。
因此,对于能够将光转换为“颜色”信息的系统,该系统包括诸如相机的图像获取设备,需要进行一些处理,还需要基于廖原因的如不直接输出光的波长的一些处理。
现有技术的已认识到的缺点
本发明人已经认识到了评估翡翠颜色的方式的缺点,并且在认识到现有技术的问题后,已经提供了克服现有技术的问题的系统和工艺,并且提供了更加一致和可靠的系统和工艺。
本发明人认识到的问题包括:
(i)如上所述的内在因素,包括要求母版之间颜色必须精确、饱和且一致的要求,这些母版可以是参考卡或图表的比色石;
(ii)外在因素,包括做出颜色判断评估的环境,包括照明条件和背景;以及
(iii)与人类判断有关的外在因素,包括由于环境、人类感知,人类一致性、疲倦和分心而导致的判断错误,以及固有的人的错误。
本发明
为了解决包括可重复性和可靠性困难的上述缺点,本发明提供了一种确定和分析翡翠的颜色的工艺和系统。
该系统在整个时间内提供良好控制的照明条件,并在没有视觉的情况下提供机器视觉或电子视觉,而没有人的视觉疲劳的固有缺陷和不一致性。
这种工艺和系统提供了优于现有技术的优点,并且为分析翡翠或由翡翠形成的物品的颜色提供了高可重复性。
参照图1a,示出了根据本发明的系统100的第一实施例的示意性的表示。系统100包括光学图像获取设备110,该光学图像获取设备110与包括处理器120的处理器模块进行通信112,该处理器120与数据存储130进行通信122、132。提供输出设备140,该输出设备140与处理器120进行通信124。
光学图像获取设备110是数字相机设备,其允许获取翡翠或由翡翠形成的物品的光学图像。
系统100可以被提供为单个单元,并且整数个系统100被提供为整体设备。可替代地,系统100的整型可以被单独提供,并且处理器120被提供在邻近触敏输入设备和视觉显示单元的位置处,或者被提供在远程位置处并通过电信网络与触敏输入设备和视觉显示单元通信。
此外,数据存储130可以位于邻近处理器120或位于远程位置处并通过电信网络与处理器120通信。
参照图1b,示出了根据本发明的工艺150的流程图。
工艺150可以使用计算机化的系统来操作以对翡翠物品的颜色进行分级,其中翡翠物品的颜色与来自标准化参考颜色数据的集合的颜色相关联,该计算机化的系统包括可操作地互连在一起的光学图像获取设备、处理器模块和输出模块,诸如图1a或图2所示。
该工艺包括以下步骤:
(i)160经由光学图像获取设备获取要在其中获取翡翠物品的图像的环境的背景图像,并在所述环境中获取翡翠物品的物品图像,其中所述环境具有预先确定的恒定光级;
(ii)170经由光学图像获取设备获取掩模图像,其中掩模图像是翡翠物品的光学图像,该光学图像包括获取翡翠物品的所述图像所针对的背景,其中所述掩模图像是利用将翡翠物品设置在第一线性偏振器和第二线性偏振器之间来获取的,其中所述第一线性偏振器和所述第二线性偏振器被设置在光学图像获取设备和第一光源之间,第一线性偏振器被设置在第一光源的近端且第二线性偏振器被设置在第一光源的远端并邻近光学图像获取设备,其中所述第一线性偏振器和所述第二线性偏振器以彼此交叉的定向可操作地被定向,使得基本上防止由光学图像获取设备接收从第一光源发射的光;并且其中翡翠物品更改由所述第一线性偏振器偏振的光的偏振,使得翡翠物品可由图像获取设备光学地检测,并且使得可由图像获取设备获得包括与获取物品的图像所针对的背景形成对比的物品的掩模图像;
(iii)180在处理器模块中,(a)使用所获取的掩模图像从物品图像中移除背景,并使用所述背景图像通过平场校正来校正物品图像,以及(b)比较从已利用来自的数据校正后的物品图像的获取导出的数据与标准化参考颜色数据的集合;以及
(iv)190根据,响应于在具有的物品的区域的像素颜色值与从第一光学图像的输入导出的数据之间的预先确定的关联阈值并且将颜色分配给物品的该区域,从输出模块提供输出信号以指示物品的该区域的颜色。
参照图2,示出了根据本发明的系统200的实施例的示意性表示,该系统可用于实现以上参考图1a描述的工艺。
系统200包括作为数字相机225提供的光学图像获取设备,其与包括处理器220的处理器模块通信212,该处理器220与保存标准颜色数据集的数据存储230通信222、232。提供输出设备240,其与处理器220通信224。
系统200包括在公共孔211处互连的两个积分球体,上部球体210a和下部球体210b。每个积分球体210a,210b的内部涂层是漫射白漆,从而允许在球体210a,210b内部的光的均匀漫反射。
因此,双积分球结构可以在要获取其光学图像的翡翠物品260的上方和下方提供可控的均匀照明。
对于上部球体210a,在被称为北极的最上部设置有孔212,并且在球体210a的横向面设置有孔213a。
与孔212连通,设置了图像获取设备作为相机225,在相机225的远端具有可移除的线性偏振器250a。
对于下部球体210b,设置了孔213b。
分别与光源230a和230b连接并连通的孔213a和213b允许光进入和传递到系统200中。
挡板231a和231b被设置并分别被定位成邻近孔213a和213b附近,以便防止从光源230a和230b直接照射到翡翠物品260。
透明板241位于孔211处,其提供作为用于支撑和移除下部线性偏振器250b的透明平台。
偏振器250a和250b以彼此成90度的交叉定向可操作地配置,这遮挡了光的通过。在透明板241和偏振器250b上延伸地,设置有透明的样品平台242,以用于放置要捕获其光学图像的翡翠物品260。
根据本发明的工艺,当要获取翡翠物品260的光学图像时,翡翠物品260以及偏振器250a和250b将首先被移除。
首先经由相机225(在这种情况下为数码相机)获取空背景图像,并且随后利用将翡翠物品260放置在样品平台242上来获取第二光学图像。
可以利用所获取的空背景图像来对第二所获取的光学图像进行平场校正。众所周知,平场校正是移除图像的不同像素之间不均匀性的方法。这种差异由两个源组成。一个源是相机检测器上不同像素之间的灵敏度变化,而另一个源是光学畸变的贡献,诸如镜头的光学畸变。在对图像进行平场校正之后,图像可以实现高质量。
为了从背景上对比翡翠物品260,本发明利用插入在可以被捕获的翡翠物品上方和下方的线性偏振器250a和250b。
两个偏振器250a,250b以彼此交叉的定向以90度布置。在没有翡翠物品的情况下,两个交叉的偏振器250a,250b切出进入相机225的所有光。
根据本发明,在存在具有折射属性的翡翠物品260时,翡翠物品260改变通过它的光的偏振。
只有穿过翡翠物品260的光才能到达被证明是相机225的光学图像获取设备,而穿过背景的光大部分被切掉。
本发明的该工艺在物理上增强了翡翠物品260和背景之间的图像对比度,并用于制造掩模以帮助背景移除。
本发明人已经认识到,通过使用至少部分光学透明的翡翠物品260的实际物理形状和几何形状,消除了利用复杂的计算算法来移除背景的必要性。
本发明人已经利用了翡翠物品的衍射属性,该衍射属性完全对应于该物品的边缘,以便创建用于背景移除的有效掩模。
本发明人已经发现,可以基于光和物理效应来确定物品的非常精确的边缘,而无需复杂的算法,并且本发明已经证明对于翡翠物品的光学特性,特别是对翡翠或翡翠的物品的颜色的确定特别有用。
对于需要颜色评估的翡翠,其中物品的颜色变化(包括在边缘处),并且其中物品可能白色的,通常很难在背景和物品之间划定轮廓,并且当颜色相似时,通常利用光学参数之间的插值来确定边缘的图像分析软件不能容易地在背景和物品之间准确地进行区分。
相比之下,本发明的系统和工艺不受这种颜色差异误差的影响,因为即使物品在边缘具有与背景相同的颜色,但是由于实施了两个90度偏光偏振器,物品的衍射性质也允许在挡住背景的同时经由相机看到物品。
为了确定本发明的系统是否可以提供正确的颜色并提供稳定的性能而不会漂移,使用了标准颜色参考。标准颜色参考由发行机构进行光谱校准,因此它们的颜色值确实与系统所拍摄图像中的像素颜色值真正地相关。作为不同的光学获取设备(例如相机),这对于一致和准确的颜色确定特别重要,因为不同品牌的相机可能具有不同的成像性能。
现在参考图3a,3b,3c和3d。这三个图像,(i)没有物品的背景图像,(ii)物品图像和(iii)掩模图像,随后由处理器进行相机平场校正和背景移除。
图3a和3b分别是原始翡翠图像和经过背景移除的相机平场校正图像的示例。
可以从移除背景的相机平场校正图像的像素颜色值中提取颜色数据。图3c和3d是分类颜色及其在翡翠上的分布的示例。可以对具有落入颜色类型的颜色值的像素进行计数以分析翡翠160的颜色组成。在本发明的翡翠的数据分析和颜色分类的工艺中,优先于像素的原始RGB(红色,绿色,蓝色)颜色模型而使用HSL(色调、饱和度、亮度)颜色模型。
已经发现,HSL颜色模型可以提供对某些感知颜色属性的增强评估。
以360度表达的色调H,由红色、绿色、蓝色像素值r、g、b定义为:
Figure BDA0002673084410000141
Figure BDA0002673084410000142
Figure BDA0002673084410000143
M=max(R,G,B)
m=min(R,G,B)
Figure BDA0002673084410000144
H=60°×H′
具有0到1的值的亮度L被定义为:
Figure BDA0002673084410000145
具有0到1的值的饱和度S被定义为:
Figure BDA0002673084410000146
对于颜色的HSL值的定义,这些需要与相关的市场标准相关联。
可以理解的是,由于翡翠在中国文化中历史悠久且占主导地位,因此根据HSL值对颜色的定义已参考了大中华地区最大的翡翠贸易商所使用的分级标度。
色调的值给出颜色的感知。为了对翡翠中的不同颜色进行分类,根据下表1的色调范围定义了若干颜色
Figure BDA0002673084410000151
表格1
由于绿色的翡翠始终具有更大的价值,因此更多的关注点放在了这方面。在翡翠的绿色(色调=95-144)内,还存在不同的“颜色强度”(“colour intensities”)(“颜色质量”)。下表2a(英语)和2b(中文)中列出了颜色强度的分类。
颜色强度的定义比颜色更重要。这是由于颜色强度的主观本质。尽管如此,如图4所示和所展示,颜色强度可以通过由边界处的饱和度和亮度值所跨越的颜色区域经验地量化和定义。
由于针对每个色调仅有有限的饱和度和亮度数据点,因此然后如图5所示,针对不同色调对它们进行插值,形成具有表面边界的三维HSL体积。
但是,由于人对不同色调的饱和度和亮度的敏感度是非线性的,因此需要使用非线性拟合进行插值。
拟合表面边界的公式为:
L=a1H2+a2HS+a3S2+a4H+a5S+a6
其中a1-a6是拟合系数。
Figure BDA0002673084410000152
颜色强度是否在95-144的色调范围内的确定:
如果像素的色调值落入95至144的范围内,它将经过以下工艺来利用其颜色强度来确定其是白色或是黑色或是绿色:
1.如果其S<0.2,则如果L<0.4,它将被视为黑色,否则将被视为白色。
2.否则,将其与表面边界进行比较以查看其位于哪个区域。
系统将从最低的表面(L是最低的,从#黑色开始)检查,如果该颜色强度下边界的表面高于像素的L,则该像素将落入最后的颜色强度区域。
例如,如果L<颜色强度#3的下边界,则其落入#2颜色强度。并且如果L高于所有颜色强度表面,则其将为白色。
本发明提供的颜色分级工艺和系统克服了现有技术的众多缺点,包括:
(i)消除包括环境方面的固有的内在因素和外在因素;
(ii)消除由于人为错误或错误判断而导致的变量;以及
(iii)消除颜色评估的主观性。
因此,本发明提供了一种工艺和系统,该工艺和系统用于提供可重复且一致的参考行业接受的颜色分级系统。
本发明人进一步发现,本发明中利用的颜色的模型和使用的工艺进一步提供了良好的关联性以及有意义和有用的颜色分级,并且与翡翠颜色分级的可接受的工业标准相关联。

Claims (13)

1.一种能够使用计算机化的系统进行操作以对翡翠物品的颜色进行分级的工艺,其中,所述翡翠物品的颜色与来自标准化参考颜色数据的集合的颜色相关联,所述计算机化的系统包括可操作地互连在一起的光学图像获取设备、处理器模块和输出模块,所述工艺包括以下步骤:
(i)经由光学图像获取设备获取要在其中获取所述翡翠物品的图像的环境的背景图像,并且获取在所述环境中的所述翡翠物品的物品图像,其中,所述环境具有预先确定的恒定光级;
(ii)经由所述光学图像获取设备获取掩模图像,
其中,所述掩模图像是包括获取了所述翡翠物品的所述图像所针对的背景的所述翡翠物品的光学图像,
其中,所述掩模图像是利用将所述翡翠物品设置在第一线性偏振器和第二线性偏振器之间来获取的,
其中,所述第一线性偏振器和所述第二线性偏振器被设置在所述光学图像获取设备和第一光源之间,所述第一线性偏振器被设置在所述第一光源的近端,以及所述第二线性偏振器被设置在所述第一光源的远端并且邻近所述光学图像获取设备,
其中,所述第一线性偏振器和所述第二线性偏振器以彼此交叉的定向来被可操作地定向,使得基本上防止由所述光学图像获取设备接收到从所述第一光源发射的光;并且
其中,所述翡翠物品更改由所述第一线性偏振器偏振的光的偏振,使得能够由所述图像获取设备光学地检测到所述翡翠物品,并且使得能够由所述图像获取设备获得包括与获取了所述物品的图像所针对的背景形成对比的所述物品的所述掩模图像;
(iii)在处理器模块中,
(a)使用所获取的掩模图像从所述物品图像中移除所述背景,并且使用所述背景图像通过平场校正来校正所述物品图像,以及
(b)比较从利用来自的数据已被校正的所述物品图像的获取导出的数据与标准化参考颜色数据的集合;以及
(iv)响应于在所述物品的区域的像素颜色值与从第一光学图像的输入所导出的数据之间的预先确定的关联阈值以及将颜色分配给所述物品的所述区域,从输出模块提供指示出所述物品的所述区域的颜色的输出信号。
2.根据权利要求1所述的工艺,其中,
将HSL(色调、饱和度、亮度)颜色模型用于所述像素颜色值。
3.根据权利要求1所述的工艺,其中,
所述物品的像素颜色值是参考颜色定义,其包括组RGB、HSV、CIE、CMYK、YIQ。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的工艺,其中,
使用包括MATLAB、Octave、Python、C、C++、C#、Fortran、Mathematica、R的计算机编程语言来提供所述平场校正。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的工艺,其中,
所述背景移除工艺通过包括MATLAB、Octave、Python、C、C++、C#、Fortran、Mathematica、R的计算机编程语言来实现的。
6.根据权利要求1-3中的任一项所述的工艺,其中,
通过包括MATLAB、Octave、Python、C、C++、C#、Fortran、Mathematica、R的计算机编程语言来实现所述翡翠的图像的像素的计数。
7.一种用于获取翡翠物品的图像的图像获取系统,所述系统包括:
光学图像获取设备,所述光学图像获取设备用于获取翡翠物品的图像,
第一光源,所述第一光源用于使光透射通过所述翡翠物品;
第一线性偏振器和第二线性偏振器,其中,所述第一线性偏振器和所述第二线性偏振器被设置在所述光学图像获取设备和所述第一光源之间,所述第一线性偏振器被设置在所述第一光源的近端,以及所述第二线性偏振器被设置在所述第一光源的远端并且邻近所述光学图像获取设备;
物品支撑构件,所述物品支撑构件被设置在所述第一线性偏振器和所述第二线性偏振器之间以支撑所述物品,其中,所述物品支撑构件是光学透明的;以及
积分球系统,所述积分球系统包括在孔处互连以提供在其间的连通的两个球体,其中,所述第一光源与第一球体连通,并且第二光源与第二球体连通,并且其中,所述光学图像获取设备从所述第二球体的边缘指向所述孔,其中,所述第一线性偏振器遮挡所述两个球体之间的所述孔,并且所述第二线性偏振器遮挡所述光学图像获取设备,并且其中,所述物品支撑构件被设置为邻近所述第一线性偏振器;
其中,所述第一线性偏振器和所述第二线性偏振器以彼此交叉的定向来被可操作地定向,使得基本上防止由所述光学图像获取设备接收到从所述第一光源发射的光;以及
其中,在所述翡翠物品由所述物品支撑构件支撑之后,所述翡翠物品更改由所述第一线性偏振器偏振的光的偏振,使得能够由所述图像获取设备光学地检测到所述物品,并且使得能够由所述图像获取设备获取包括与获取了所述翡翠物品的图像所针对的背景形成对比的所述翡翠物品的图像。
8.根据权利要求7所述的系统,其中,
所述系统进一步包括第二光源,所述第二光源被设置在所述第一线性偏振器和所述第二线性偏振器之间以照亮所述物品,使得在移除所述偏振器后,并且能够通过所述光学图像获取设备获取指示出所述物品的颜色的所述物品的光学图像。
9.根据权利要求8所述的系统,其中,
所述第一光源和所述第二光源提供恒定颜色和强度的光,以提供均匀的照明条件。
10.根据权利要求8或9所述的系统,其中,
所述第一光源和所述第二光源选自包括以下各项的组:
LED光源,氙灯光源,卤素灯光源,氘灯光源,白炽灯泡光源,荧光灯光源,太阳模拟器光源。
11.根据权利要求7至9中的任一项所述的系统,其中,
所述第一线性偏振器和所述第二线性偏振器是可移动的,以允许在不存在偏振光的情况下获取所述物品的图像。
12.根据权利要求7至9中的任一项所述的系统,其中,
所述光学图像获取设备与处理器通信,以分析所述物品的颜色。
13.根据权利要求12所述的系统,
其中,所述处理器与数据存储通信,并且,其中,所述数据存储包括指示出颜色的范围的标准化参考数据,并且
其中,所述处理器将由所述光学图像获取设备获取的所述物品的图像的像素颜色值与所述标准化参考数据定量地相关联。
CN201980018136.6A 2018-01-17 2019-01-17 用于翡翠的颜色分级工艺及系统 Active CN111886492B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HK18100704.7 2018-01-17
HK18100704 2018-01-17
PCT/CN2019/072079 WO2019141201A1 (en) 2018-01-17 2019-01-17 Colour grading process and system for jade

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111886492A CN111886492A (zh) 2020-11-03
CN111886492B true CN111886492B (zh) 2023-06-02

Family

ID=67301276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980018136.6A Active CN111886492B (zh) 2018-01-17 2019-01-17 用于翡翠的颜色分级工艺及系统

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111886492B (zh)
WO (1) WO2019141201A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113399304B (zh) * 2021-06-21 2023-02-03 上海金东唐科技有限公司 芯片检测设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1437016A (zh) * 2002-02-07 2003-08-20 骏业珠宝有限责任公司 一种翡翠品质分级方法及其工具
CN101539530A (zh) * 2008-03-20 2009-09-23 香港城市大学 用于钻石的颜色分级的方法和装置
WO2010040180A1 (en) * 2008-10-09 2010-04-15 Opal Producers Australia Limited Modified apparatus and method for assessment, evaluation and grading of gemstones
CN202794020U (zh) * 2012-07-27 2013-03-13 成都西图科技有限公司 一种偏光图像观测与采集装置
WO2014125037A1 (en) * 2013-02-13 2014-08-21 3Shape A/S Focus scanning apparatus recording color
WO2016203210A1 (en) * 2015-06-17 2016-12-22 De Beers Uk Limited Colour measurement of gemstones
CN106840404A (zh) * 2016-11-23 2017-06-13 山东省计量科学研究院 一种钻石颜色分级自动测量方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1304035A (zh) * 1999-11-25 2001-07-18 图像统计公司 用于对宝石进行标准化分级的方法和相关的装置
US7652755B2 (en) * 2007-02-23 2010-01-26 Yan Liu Apparatus and method for color measurement and color grading of diamonds, gemstones and the like
EP2140251B1 (en) * 2007-04-03 2014-03-19 Opal Producers Australia Limited Apparatus and methods for assessment, evaluation and grading of gemstones
DE102009026463A1 (de) * 2009-05-26 2010-12-09 Robert Bosch Gmbh Bilderfassungsverfahren zur Erfassung mehrerer Bilder mittels eines automotiven Kamerasystems und zugehörige Bilderfassungsvorrichtung des Kamerasystems
US9678018B2 (en) * 2015-03-30 2017-06-13 Gemological Institute Of America Inc. (Gia) Apparatus and method for assessing optical quality of gemstones

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1437016A (zh) * 2002-02-07 2003-08-20 骏业珠宝有限责任公司 一种翡翠品质分级方法及其工具
CN101539530A (zh) * 2008-03-20 2009-09-23 香港城市大学 用于钻石的颜色分级的方法和装置
WO2010040180A1 (en) * 2008-10-09 2010-04-15 Opal Producers Australia Limited Modified apparatus and method for assessment, evaluation and grading of gemstones
CN202794020U (zh) * 2012-07-27 2013-03-13 成都西图科技有限公司 一种偏光图像观测与采集装置
WO2014125037A1 (en) * 2013-02-13 2014-08-21 3Shape A/S Focus scanning apparatus recording color
WO2016203210A1 (en) * 2015-06-17 2016-12-22 De Beers Uk Limited Colour measurement of gemstones
CN106840404A (zh) * 2016-11-23 2017-06-13 山东省计量科学研究院 一种钻石颜色分级自动测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111886492A (zh) 2020-11-03
WO2019141201A1 (en) 2019-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2140251B1 (en) Apparatus and methods for assessment, evaluation and grading of gemstones
CN105865630B (zh) 用于显示测试的比色系统
US8659653B2 (en) Device for evaluating the surface of a tire
JP4997252B2 (ja) 画像内の照明域を識別する方法
JP6670327B2 (ja) 宝石用原石の色測定
EP3505917B1 (en) Colour grading process and system for diamonds
US11656178B2 (en) UV-VIS spectroscopy instrument and methods for color appearance and difference measurement
GB2474701A (en) A handheld device for measuring the colour properties of objects
CN111837024B (zh) 图像分析工艺和系统
JP2020012668A (ja) 評価装置、計測装置、評価方法および評価プログラム
CN111886492B (zh) 用于翡翠的颜色分级工艺及系统
JP2021113744A (ja) 撮像システム
US6115492A (en) Multiple purpose composite target for digital imaging test and calibration
US7659982B2 (en) Quantitative evaluation of a color filter
CN111199545A (zh) 一种基于机器视觉鉴别初烤烟叶颜色的方法
TWI695969B (zh) 發光源檢測系統及其檢測方法
CN112200200B (zh) 一种led灯光颜色检测方法
KR20220118339A (ko) 치아색 결정 방법
WO2005099916A1 (en) Methods and system for color recognition and enhancing monochrome image recognition
JP2016125904A5 (zh)
US20210033465A1 (en) Process and system for colour grading for diamonds
WO2023210619A1 (ja) 撮像装置、検査装置、撮像条件決定方法及び撮像方法
CN109975300B (zh) 发光源检测系统及其检测方法
JP2017153054A (ja) 着色検査装置および着色検査方法
JP2779784B2 (ja) ガラス製品等の輝き指数測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 40030455

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant