TWI817196B - 寶石分析裝置，寶石交易系統，以及寶石分析方法 - Google Patents
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Abstract
本申請提出一種寶石分析裝置。在該寶石分析裝置中，一承載平台配置於一基板模組之上，用於承載一受測物體。一發光模組，配置於該基板模組上，用於提供一輸入光至該承載平台。一旋轉平台，配置於該基板模組上，圍繞該承載平台。一攝影模組，配置於該旋轉平台上，可隨該旋轉平台轉動，其中當該受測物體被該輸入光照射時，該攝影模組採集從該受測物體折射或反射的一輸出光。一記憶體，連接該攝影模組，儲存該輸出光為一受測物影像。一微處理器，連接該記憶體，用於控制該承載平台，該發光模組，該旋轉平台，及該攝影模組。
Description
本申請有關於寶石鑑定，尤其是有關於一種整合寶石特徵值數據的防偽交易系統平台。
在寶石產業的主流商品包含四大寶石，鑽石、紅寶石、祖母綠及藍寶石是主流市場的焦點所在。近年來，更多具有特色的石種也逐漸受到消費者的關注。
決定寶石價格的因素很多，其中主要原因是稀有程度。舉例來說，沒有經過人工處理的喀什米爾藍寶石、緬甸紅寶石及哥倫比亞祖母綠皆屬於市場難求的珍品。彩色鑽石也因為天文數字般的成交價而受人矚目。除此之外，寶石的開採、供應鏈以至於色彩潮流方面亦是決定價值的關鍵因素。舉例來說，消費者對寶石背後的故事包括來源地、開採過程及品牌理念等越來越感興趣。一直以來，鑽石開採業都由數家大企業所壟斷，而彩色寶石主要以小規模的開採為主。近年來，寶石開採業也漸漸發生改變。目前全球超過20%的產量均來自數家主要開採商，包括在贊比亞和哥倫比亞開採祖母綠(Gemfields,Fura Gems,TMC及Esmeraldas Santa Rosa)及在格陵蘭和莫桑比克開採紅寶石(True North,Gemfields,Fura Gems)。
在供應鏈方面，一般開採商會透過拍賣會直接銷售，使下游寶石分銷商、製造商以至零售商的商機受到影響。一些大型開採商為了提升消費者的信心，會提供透明化的資訊，例如產地證明以及開採故事。舉例來說，企業投資礦場也同時帶動所屬社區的發展建設和就業率，改善當地人民生活，就是一種提升企業形象的行銷策略。
資訊的透明度不僅適用於開採及市場推廣工作上，尤其更是聚焦在寶石本身。舉例來說，由古柏林寶石鑑定所(Gübelin Gem Lab)開展的原產地證明計劃，利用區塊鏈作為追蹤工具。原產地證明區塊鏈適用於任何類型的寶石，透過把實物納米標記注入寶石，準確追蹤緊貼寶石從礦場開始的每步交易，讓寶石從礦坑到最終消費者的整個旅程都具透明度。然而這個做法的缺點是必須破壞寶石本體，而且所需設備技術門檻偏高，無法普及化給大眾交易。
寶石的價值除了取決於品種，色彩，品質，現今的消費者更著眼於整個交易過程的社會責任及透明度，並期望所購買的產品能夠對整個產業鏈帶來貢獻。而至今除了開採商提供的銷售模式，對於一般中下游分銷零售商或是消費者而言，至今仍然缺乏一個能夠有效提供交易服務的平台。寶石的交易並不如一般商品，能夠在一般的電子商務網站上隨購可得。一般寶石商品因為單價偏高，容易有真偽難辨的問題。因此交易的過程，除了需要透明化的產銷履歷之外，也需要一個有效驗證寶石的真偽品質的技術。對於一般消費者而言，驗證寶石商品的技術門檻是困難的挑戰其中之一。
本申請的實施例提出一種寶石分析裝置。在該寶石分析裝置中，一承載
平台配置於一基板模組之上，用於承載一受測物體。一發光模組，配置於該基板模組上，用於提供一輸入光至該承載平台。一旋轉平台，配置於該基板模組上，圍繞該承載平台。一攝影模組，配置於該旋轉平台上，可隨該旋轉平台轉動，其中當該受測物體被該輸入光照射時，該攝影模組採集從該受測物體折射或反射的一輸出光。一記憶體，連接該攝影模組，儲存該輸出光為一受測物影像。一微處理器，連接該記憶體，用於控制該承載平台，該發光模組，該旋轉平台，及該攝影模組。
其中該微處理器分析該受測物影像以產生該受測物的一特徵值。
所述的寶石分析裝置可進一步包含一接口，用於連接一用戶設備；其中該接口將該受測物影像傳送至該用戶設備，使該用戶設備根據該受測物影像產生一特徵值。
其中該承載平台可旋轉，使該受測物體以不同角度受到該輸入光的照射。
該發光模組可包含下列至少其一：一發光二極體模組、一紅線光模組，一紫外光模組，及一雷射光模組。該發光模組受到該微處理器的控制而動態改變該輸入光的波長，使該攝影模組收集對應不同波長的該受測物影像。
所述的寶石分析裝置可進一步包括一外掛鏡片模組，可加掛於該攝影模組，以產生濾鏡效果。其中該外掛鏡片模組包括下列至少其一：一偏光片，一分光鏡，及一濾色片。該微處理器可控制該外掛鏡片模組選擇不同濾鏡，以收集對應不同濾鏡的該受測物影像。
該承載平台上包含多個可旋轉元件，在承載平台放置該受測物體時接觸該受測物體。該微處理器控制該等旋轉元件而帶動該受測物體翻轉，以收
集對應不同翻轉角度的該受測物影像。該等旋轉元件可以是下列其中之一：滾輪、滾珠、及齒輪。
其中該承載平台上進一步包含多個吊臂，具有向承載平台收合的彈力，用於在承載平台放置該受測物體時提供固定功能。些吊臂的末端各配置一可轉元件，在固定該受測物體時接觸該受測物體。該可轉元件是滾輪或滾珠。
該承載平台進一步包含一電子秤，用於測量該受測物體的重量。
本申請的另一實施例，提出一種寶石交易平台。其中包含一交易伺服器，連接網際網路，接受用戶的存取要求，提供寶石交易相關應用服務。一用戶設備，包含一應用程式，連接該交易伺服器以進行寶石交易。如前實施例所述的寶石分析裝置，連接該用戶裝置，逐步調整量測參數以對一寶石產品進行量測。該用戶設備傳送一寶石特徵值至該交易伺服器，做為一寶石履歷的檢核基礎。
該寶石特徵值可以是根據對該寶石產品的量測結果而產生，包含下列變數的排列組合：該承載平台的旋轉角度，該旋轉平台的旋轉角度，該發光模組和攝影模組的高度，該輸出光的種類或波長，該外掛鏡片模組中使用的濾鏡種類，以及該寶石產品被該旋轉元件翻轉的角度。該寶石特徵值包含針對該寶石產品從多個角度量測而得的反射率，折射率，偏光特性，三維大小，及重量。
其中該寶石履歷可包含該寶石產品的一寶石唯一名稱，由該寶石交易平台根據該寶石特徵值，為該寶石產品所產生，具有用戶可讀性和全網唯一性。舉例來說，首先該寶石交易平台根據該寶石特徵值，產生多個該寶石產品的特性描述。接著該寶石交易平台計算該寶石特徵值的一檢查碼，並根據
該等寶石產品的特性描述中一或多個，串連該寶石產品的產地和該檢查碼，組合而成該寶石唯一名稱。該等寶石產品的特性描述，可包含但不限定於：顏色調性、顏色純度等級、表面光澤等級，透明度等級，以及重量等級。
該寶石特徵值可以是由該寶石分析裝置根據對該寶石產品量測的結果計算而得。另一方面，該寶石特徵值也可以是由該寶石分析裝置將該寶石產品的量測結果上傳到該用戶設備後，由該用戶設備根據該寶石產品的量測結果計算而得。
所述的寶石交易平台可進一步包含一區塊鏈，以去中心化的方式儲存該寶石履歷；其中該區塊鏈的成員可包含該交易伺服器和/或該用戶設備。
在該用戶設備傳送該寶石特徵值至該交易伺服器時，該交易伺服器查詢該寶石特徵值對應的該寶石履歷，並回傳該寶石履歷至用戶設備供用戶查核。如果該交易伺服器中不存在該寶石特徵值，該交易伺服器為該寶石產品建立該寶石履歷，包含該寶石特徵值。
當該交易伺服器收到交易成功的訊息，可將交易相關的人事時地物資訊附加到該寶石履歷中。
當該用戶設備上傳履歷時，進一步上傳用戶回饋的寶石資訊註解，例如寶石種類，及/或寶石品質。該交易伺服器從大量寶石特徵值對應的大量用戶回饋中進行機器學習，訓練出一人工智能模參數，可用於根據寶石特徵值辨識寶石種類，及/或品質。該交易伺服器可將該人工智能模參數傳送給該用戶設備，以啟動自動辨識寶石功能。
本申請的另一實施例是一種寶石分析方法，應用前述實施例的寶石分析裝置，求得一寶石產品的一寶石特徵值。首先，逐步調整一或多個量測參
數，其中該些量測參數包括下列參數的排列組合：該承載平台的旋轉角度，該旋轉平台的旋轉角度，該發光模組和攝影模組的高度，該輸出光的種類或波長，該外掛鏡片模組中使用的濾鏡種類，以及該寶石產品被該旋轉元件翻轉的角度。每調整一次量測參數後，對該寶石產品照光，並收集寶石產品反射或折射產生的輸出光。如果全部量測參數的排列組合的都量測完成，量測該寶石產品的重量。最後，根據所有逐步調整量測參數後收集的輸出光數據，以及該寶石產品的重量，生成該寶石產品獨有的一寶石特徵值。
綜上所述，本申請基於一個便於攜帶的標準化量測裝置，為寶石產品量測出標準化的寶石特徵值。寶石特徵值量測方式的簡易化、自動化與標準化，搭配寶石唯一名稱的標準制定，實現了簡單又可靠的寶石履歷系統，也實現了公平公開的交易基礎。站在這些基礎之上，可進一步打造應用程式和寶石交易平臺，將傳統的寶石交易轉化為線上交易。因此本申請創造的不僅是一個量測裝置的商機，而是一個能帶動整體寶石產業的商業模式，可促進經濟，活絡市場，製造工作機會，對社會產業將有絕大的貢獻。
100:寶石交易平臺
120:用戶設備
110:交易伺服器
102:寶石特徵值
140:寶石產品
150:區塊鏈
200:寶石分析裝置
202:發光模組
204:攝影模組
210:接口
212:記憶體
216:承載平台
218:旋轉平台
220:基板模組
222:輸入光
224:輸出光
240:外掛鏡片模組
242:偏光鏡
244:分光鏡
246:濾色鏡
248:圓心
203，205:支架
250:外殼
410:滾輪
500:驅動模組
504:滾輪
502:吊臂
506:臂軸
701，703，705，707，709:步驟
801，803，901，903，1001，1003，1005:步驟
圖1是本申請實施例之一種寶石交易平臺100。
圖2a是本申請實施例之寶石分析裝置200的俯視圖。
圖2b顯示一個外掛鏡片模組240的實施例。
圖3是本申請實施例之寶石分析裝置200的側視圖。
圖4是本申請承載平台416的實施例的俯視圖。
圖5是圖4中承載平台416的實施例的側視圖。
圖6為本申請寶石分析裝置200調整觀測參數的實施例。
圖7是本申請實施例的寶石分析流程圖。
圖8是本申請實施例的上傳流程圖。
圖9是本申請實施例的驗證流程圖。
圖10是本申請實施例的估價流程圖。
現今技術中存在的寶石鑑定設備，多數是寶石光學特徵的分析或分級，例如光譜分析儀、折射率分析儀，以及偏光分析儀等。在某些特定材質的寶石中甚至還可以使用磁學分析儀獲取寶石特徵值。雖然現今市面上可獲取的寶石鑑定設備玲瑯滿目，但是卻缺乏一個整合所有分析特徵的系統平台，使寶石在交易的過程中能充分驗證相關數據，以辨真偽。
圖1是本申請實施例之一種寶石交易平臺100。該寶石交易平臺100包含跨越網路上下游的多層服務設備，可為遍布世界的用戶和商家完整提供線上交易服務。該寶石交易平臺100中主要包含一交易伺服器110，可透過網際網路或全球通訊系統接受用戶的存取要求，以處理交易事務。該交易伺服器110的功能之一為交易媒合。使用者可透過用戶設備120連接該交易伺服器110以進行寶石交易。該用戶設備120可以是智慧手機，平板，筆記型電腦，或桌上型電腦。該用戶設備120可透過特製的交易應用程式(APP)或瀏覽器與交易伺服器110連線，使用該交易伺服器110所提供的各種服務。此外，本實施例的交易伺服器110為所有進入系統的寶石商品建立完整詳盡的產銷履歷資訊，包含從產地、加工到中下游供貨出貨的情形。該交易伺服器110並同時為所有系統中的寶石商品建立標準化的寶石特徵值102檔案。一般而言，寶石商品的特徵至少包含光學分析下產生的各種參數，例
如反射率，折射率，透明度，均勻度，光譜色澤，偏光特性。舉例來說，一些基本客觀條件例如硬度、密度和重量等亦可列為寶石特徵值102之一。由於量測寶石特徵值的方式非常多樣，為了使上述量測而得的寶石特徵值有一個標準化的數據庫，本申請尚提出一種寶石特徵值量測方法，以及一種標準化的寶石特徵值量測工具，使多方面的客觀量測數據可以轉為數位資訊，在雲端建立專屬於每顆寶石商品的數位指紋。相對的，本申請同時提供一種寶石特徵值驗證方法，使買家能夠搭配本申請提供的寶石特徵值量測工具，驗證寶石產品140的寶石特徵值102是否與交易伺服器110所儲存的資料符合。
在圖1中，本實施例提出一種寶石分析裝置200，可串接於用戶設備120上，搭配用戶設備120上安裝的應用軟體，對持有的寶石產品140進行特徵量測。該寶石分析裝置200和用戶設備120可以有線方式連接，例如USB線或耳機線。該寶石分析裝置200和用戶設備120也可以透過無線方式連接，例如藍芽(BlueTooth)或無線區域網路(WLAN)。在一寶石產品140產出後，首先需要在交易伺服器110中建立檔案。寶石產品140的提供者可以使用寶石分析裝置200從寶石產品140上獲取寶石特徵值102後，透過用戶設備120的應用軟體登錄至交易伺服器110中。藉此，該寶石產品140就完成了系統登錄，隨時可以上架進行交易。在寶石產品140被交易時，買方使用者也可以使用寶石分析裝置200對該寶石產品140進行分析，以驗證事先儲存在交易伺服器110的寶石特徵值102。
在進一步的實施例中，本申請的寶石交易平臺100尚提供一種區塊鏈150，可與交易伺服器110交換資訊，或直接與用戶設備120交換資訊。區
塊鏈150是一種去中心化的不可否認機制，使登錄的寶石特徵值102受到防偽保障。區塊鏈150甚至能進一步保存完整的產銷履歷，包括供應鏈資訊以及交易記錄，在安全且公開透明的機制下防止非法洗錢或來路不明的貨品。區塊鏈150的具體實施方式，可由遍布世界所有參與交易的節點的共同參與。舉例來說，本實施例的區塊鏈150可包含由遍布世界的多個交易伺服器110形成互相溝通的鏈結網路。而參與交易的所有用戶設備120也可以是這個區塊鏈150的一份子，共同參與加密運算與資訊保存。
在交易時，賣方可提交標準化寶石特徵值102，供交易伺服器110建檔。相對地，買方可以對應地透過寶石分析裝置200，從寶石產品140獲取寶石特徵值102後，透過用戶設備120中的應用程式連線至交易伺服器110或區塊鏈150進行驗證。當買方的寶石分析裝置200獲取的寶石特徵值102和交易伺服器110或區塊鏈150中的數據相符時，才確定交易成立。
一般而言，圖1的交易伺服器110可以是多個網站伺服器的分散式架構，或布署在雲端服務商的虛擬應用服務，例如Google或Amazon。圖1中的用戶設備120中可儲存本實施例所述的應用程式，執行本申請實施例所提供的寶石特徵值102的量測方法或驗證方法。用戶設備120可透過有線或無線方式與寶石分析裝置200連接。使用的連接技術，可以是通用序列埠(USB)2.0，3.0或Type C介面，或是藍芽界面或無線區域網路界面。現今大部份的用戶設備120基本上都具備有攝影模組和照明燈，搭配本申請實施例所提出的應用程式，可通過拍攝寶石產品140而獲取部份寶石特徵值。但一般而言，用戶設備120的攝影模組204特性隨著品牌而有差異，不易實現標準化。例如在近拍的時候，攝影模組204有放大率的限制，不容易拍攝
微觀顯微畫面。此外，由於照明燈和攝影模組204都是相對固定在用戶設備120本體上，互相搭配的時候有光源角度不可調整的限制。所以用戶設備120上的攝影模組204和照明燈基本上可進行最基本的外觀和色澤的記錄。更進一步地說，用戶設備120中通常包括定位系統，可記錄當下的地理座標。一般用戶設備120的獲取影像的時候，也能同時將全球定位系統(GPS)的座標記錄在影像中。這項資訊可以納入寶石特徵值102的一部份，做為是寶石產品140流向追蹤的參考訊息。除此之外，寶石特徵值102中大部份的主要資訊，還是得仰賴本申請另一實施例所述的寶石分析裝置200來完成。
圖2a是本申請實施例之寶石分析裝置200的俯視圖。該寶石分析裝置200是獨立於用戶設備120之外運作的一種可攜式裝置，透過一接口210與圖1中的用戶設備120相連，完成資訊的傳遞。該寶石分析裝置200的基板模組220上設置一旋轉平台218和一承載平台216，形成同心圓結構。一攝影模組204設置於旋轉平台218上，具有顯微放大能力，可以獲取高倍顯微影像。該攝影模組204的技術實作，在坊間已有模組化的產品可供選擇，結構細節不再此贅述。一發光模組202連接於基板模組220上，可以是由發光二極體(LED)實作而成，可透過程式控制而發出各種波長的光源，照射承載平台216的中心區域。所述承載平台216是設計來放置待分析的寶石產品140。為了標準化，寶石產品140被偵測時必須處於一種固定的角度或姿態。當一寶石產品140被在被固定在承載平台216上時，攝影模組204和發光模組202可以受到用戶設備120的程式控制進行一種動態量測步驟。發光模組202可發出輸入光222，照射到寶石產品140後，產生反射或折射，形成輸出光224，由攝影模組204接收記錄。所述輸出光224，搭配角度的
不同情況，可以判斷為折射光或反射光。舉例來說，當發光模組202和攝影模組204相對於寶石產品140所形成的夾角小於90度時，表示兩者基本上在同一側，所採集到的輸出光224可視為反射光。相對的，當發光模組202和攝影模組204站在對立面時，輸出光224必為經過寶石產品140而產生的折射光。上述量測過程記錄的資訊，是驗證寶石透光度的實用指標。從多角度收集到的折射光變化，又可以是驗證寶石顏色均勻度的實用指標。在某些類型的寶石中，透光度和顏色均勻度可以是決定價值高低的關鍵參數，或是電腦智慧判斷寶石種類的其中一種依據。在進行量測時，為了獲取寶石產品140在不同角度上產生的輸出光224，攝影模組204所在的旋轉平台218是一種可旋轉結構。所述旋轉平台218與承載平台216具有相同圓心，即同心圓結構。當寶石產品140置於承載平台216中心時，攝影模組204可以隨著旋轉平台218的轉動，從不同角度獲取寶石產品140被輸入光222照射後產生的輸出光224。
在進一步的實施例中，為了使寶石產品140以不同的角度接收該發光模組202發出的輸入光222，該承載平台216本身也是可旋轉的轉盤。當寶石產品140置於承載平台216上，隨著承載平台216旋轉時，發光模組202產生的輸入光222就會照射到寶石產品140的不同位置，使輸出光224產生變化。
在圖2a中，發光模組202發出的輸入光222是可變色的，即產生不同波長的光。更進一步地，該攝影模組204前方可加載外掛鏡片組外掛鏡片模組240，其中包含一或多種外掛鏡片，可在量測過程中手動或自動地動態切換，使攝影模組204記錄更多各種不同條件的光學特徵。由於寶石晶體結構
的特質，除了在平常可見光下的色澤特徵之外，在單一波長的光線下會呈現獨有反應，是人造物無法複製的。因此以特定光波長(光顏色)照射或濾色的驗證方法除了可以輔助判斷寶石種類，也有助於辨識寶石真偽。
攝影模組204接收到的影像，可經過微處理器208的計算而生成寶石特徵值102。該寶石特徵值102可暫時儲存在記憶體212中，或是透過接口210傳送給用戶設備120。另一種實施方式是，該寶石分析裝置200僅傳送攝影模組204獲取的原始影像數據至用戶設備120，由用戶設備120透過特定應用程式計算寶石特徵值102。該用戶設備120在收到或計算出該寶石特徵值102後，運行本申請實施例所提供的應用程式與交易伺服器110或區塊鏈150連線，完成量測或驗證的步驟。
該寶石分析裝置200中可以包含一個微處理器208和一記憶體212。而量測程式可儲存在該記憶體212中，受到微處理器208的控制而執行，依照特定的步驟，運用上述元件，收集各種不同角度和不同鏡片所獲取的光學影像，進一步分析處理後儲存為寶石產品140對應的寶石特徵值102。最後透過接口210上傳至用戶設備120，以便執行進一步的交易相關應用。
圖2a中元件的安排位置僅為示意，實際製造時的硬體布局不限定於圖2a揭露的設計造形。舉例來說，發光模組202和攝影模組204的位置可以互換，由旋轉平台218連接發光模組202使之可動態旋轉，並將攝影模組204固定配置於基板模組220上。寶石分析裝置200中也可以包含進一步的功能模組，例如觸控螢幕、人機介面等，使用戶在離線狀態下也能實現本申請實施例所說的寶石檢測功能。具體設計細節不在此加以限定。
圖2b顯示一個外掛鏡片模組240的實施例。外掛鏡片模組240是一個
以圓心248為軸心旋轉的結構，可加於攝影模組204前端，其中的外掛鏡片可以是偏光鏡242、分光鏡244或濾色鏡246。本實施例的設計概念是，在外掛鏡片模組240轉動的時候，使所述外掛鏡片其中之一疊合在攝影模組204的鏡頭前方，達成加掛鏡片的效果。偏光鏡242設計成可以動態轉動的結構，以便攝影模組204記錄寶石產品140對不同角度的偏振光的反應。分光鏡244可將可視光折射為光譜形式，以便攝影模組204記錄輸出光224中不同頻段的光學強度變化。濾色鏡246可過濾掉輸出光224中的特定波長，以便觀察寶石產品140中特定顏色的含量。圖2b圖顯示的外掛鏡片模組240的設計，僅為多種可能性的其中一種示例。外掛鏡片的種類數量可以不止三個。其中甚至還可以保留一個模式是空鏡片，意即當外掛鏡片模組240旋轉到空鏡片時，攝影模組204前面無任何加掛鏡片，以便採集最原始的影像數據。
圖3是本申請實施例之寶石分析裝置200的側視圖。與圖2a對照，在基板模組220上，配置有旋轉平台218和承載平台216，形成同軸結構，兩者各別可在基板模組220上旋轉。發光模組202透過一支架203連接於基板模組220之上，而攝影模組204透過一支架205連接於旋轉平台218之上。考慮到寶石產品140是立體的，發光模組202和攝影模組204相對寶石產品140的位置也需考慮高度。因此支架203和支架205可以設計為長度可調整的伸縮結構。在進行寶石特徵值102的分析時，可自動或手動地根據寶石產品140的大小和高度伸縮支架203和支架205的長度，使輸入光222照射到寶石產品140上適當的位置，並使攝影模組204從寶石產品140上適當的位置獲取輸出光224。舉例來說，當發光模組202和攝影模組204因
旋轉平台218的旋轉而重合時，理論上兩者不可能在空間重疊，因此藉由支架203和支架205的調整，將發光模組202和攝影模組204的高度錯開，就能實現兩者同時重合在同一角度上。
寶石分析裝置200中還包括一外殼250，在使用時可覆蓋於基板模組220之上，可隔絕外界光線干擾，並具有保護內部元件及輔助固定寶石產品140的作用。同樣地，圖3中元件的安排位置僅為示意，實際製造時的硬體布局可以有不同的變化。圖中的發光模組202本身可以是多種光源模組的結合，例如發光二極體(LED)模組，紫外光模組，紅外光模組，或雷射光模組。發光模組202可經由程式控制可以隨著寶石產品140的種類或分析需求的不同，而選擇性的發出不同波長的輸入光222，使攝影模組204接收到對應的輸出光224而獲得準確的分析結果。發光模組202中所述的模組，現今的技術已可獲取模組化而且體積微小的零件模組進行結合。承載平台216和旋轉平台218進行相對旋轉所用的馬達(未圖示)，可以是步進馬達或超聲波馬達。攝影模組204本身可以是一個攝影機模組，根據程式控制而動態運作。現今的技術已可獲取模組化且體積微小的攝影機模組，不但能進行顯微放大攝影，還能動態調整焦距，錄製格式可以隨著程式而選擇控制為影片或圖片。支架203和205的設計結構可以參考已知的伸縮機構，其伸縮長度可由程式控制。而輸入光222和輸出光224的高度值可以一併納入寶石特徵值102中，使量測過程的參數有一致化的標準。
圖4是本申請承載平台416的實施例的俯視圖。在對寶石產品140進行分析時，考慮到寶石產品140本身是一種立體結構，習知的鑑定方式是由人工轉動寶石產品140並用肉眼觀察。本實施例進一步提供一種自動轉動
寶石產品140的機構，以便於使攝影模組204能更進一步獲取不同角度的影像資訊。圖3所示的承載平台216本身是一個可旋轉平臺。使用者可在將寶石產品140放置於承載平台216上時，手動決定放置的角度。在圖4的承載平台416上，進一步配置了多個滾輪410，在承載平台416承載著寶石產品140的時候，這些滾輪410接觸寶石產品140。當滾輪410受到程式控制而旋轉時，便可使寶石產品140轉動，藉此實現自動控制對寶石產品140的打光角度和觀察角度。承載平台416的內部可配置馬達(未圖示)來控制滾輪410的轉動。而轉動的角度可由微處理器208搭配記憶體212中的程式來控制。圖4所示的結構僅為例示，實際製造時，滾輪410的形式和數量不限定為此。舉例來說，承載平台216上的滾輪410也可以是四到六個滾珠或是齒輪的型態，使寶石產品140可實現任意方向的轉動。
圖5是圖4中承載平台416的實施例的側視圖。該承載平台416中包括多個滾輪410，做為承載平台416承載寶石產品140時轉動寶石產品140的機構。滾輪410可以是滾輪型式，以軸承固定在承載平台416上表面，或萬向滾珠，以臼槽嵌入方式固定在承載平台416上表面，形成一個可使寶石產品140轉動的承載平臺。至於轉動方式的實作，承載平台416中可包含一驅動模組500。該滾輪410可以齒輪或皮帶方式與驅動模組500連接。該驅動模組500可以接收電子控制訊號而個別控制每一滾輪410的轉動角度，進而使承載於其上的寶石產品140轉動。在許多情況下，為了更細微的獲取寶石產品140的光學特徵，需要在垂直於鏡頭的法向量上，也就是平行於平臺面的橫軸上翻轉寶石產品140。本實施例在承載平台416上附加了滾輪410的設計，即可以達成這個功能。
在進一步的實施例中，承載平台承載平台416上可配置一些可固定物體的機構，例如以多個末端具有滾輪504的吊臂502，具有向承載平台收合的彈力。在寶石產品140置於承載平台416上時，可從承載平台416的上方往下施加壓力，使寶石產品140固定在中間，不至於受到重力或震動而離開承載平台承載平台416。而吊臂502是透過滾輪504與寶石產品140接觸。滾輪410在旋轉時帶動寶石產品140旋轉時，滾輪504可被動地被帶動，不妨礙寶石產品140的運動。本申請實施例僅提供固定的概念，而不限制其實體結構的設計方式。舉例來說，滾輪504也可以是萬向滾珠的形式。而在承載平台416上沒有放置物品的狀態下，吊臂502的臂軸506可配置彈簧應力讓滾輪504向承載平台416收合，以方便收納。
在更進一步的實施例中，考慮承載平台416完全承載了寶石產品140的重量。可進一步在承載平台416中實作電子秤(未圖示)，將寶石產品140的重量也納入為寶石特徵值102中的一個項目。
在更進一步的實施例中，由於攝影模組204基本上採集了寶石產品140多個角度的影像，因此可以使後端的處理器輕易的判斷出寶石的三維尺射和形狀。換句話說，寶石特徵值可以包括該寶石產品140的大小和形狀。如果能計算出寶石產品140的形狀和重量，就能進一步推算密度，收錄成為寶石特徵值102中的一個項目，未來在交易中對於寶石產品140的驗證將會是很有用的參數。
圖6為本申請寶石分析裝置200調整觀測參數的實施例。透過圖2a至圖5的實施例，說明了本發明的寶石分析裝置200可以調整各種參數，以觀測各種不同可能性。舉例來說，水晶類的寶石屬於一種晶體結構，因此在傳
統的鑑定過程中，找出光軸方向是最基本的步驟。因此需要不斷的轉動寶石並觀察其中的光學特徵變化。透過本申請所提出的寶石分析裝置200，可以自動且智能地的完成這個步驟。假設以輸入光222為固定不變的基準方向，定義為x軸，則攝影模組204所採集到的輸出光224，是在x-y平面上移動，其角度定義為A1，用於調整輸出光224相對於輸入光222的角度。而承載平台216承載著寶石產品140時所做的自旋，是z軸上的角度A2，用於調整寶石產品140被輸入光222照射的面。而圖5所示的滾輪410，可進一步使寶石產品140本身被側向翻轉角度A3。藉由調整A2和A3，寶石產品140本身可被觀察的角度基本不再有死角。再搭配角度A1的變化，就可實現從任何角度打出輸入光222，並從任何角度觀察輸出光224的可能性。圖6的實施例僅提供角度變化配置的一種可能性。在實際製作時並不限定於此。舉例來說，透過圖4和圖5中對滾輪410的控制，寶石產品140也可以直接在圖6中的x軸方向翻轉。如果把圖3中調整發光模組202和攝影模組204的高度的變化加入實施例，可以產生更豐富的參數組合變化。舉例來說，目前實施例中提供的可控參數已至少包含了寶石產品140的重量，承載平台216的旋轉角度A2，旋轉平台218的旋轉角度A1，發光模組202和攝影模組204的高度調整，發光模組202輸出的光線種類和波長，外掛鏡片模組240中濾鏡的選用，以及寶石產品140被滾輪410翻轉的角度A3。藉此，不但能將可採集的寶石特徵值102詳細程度最大化，還能制定出放諸四海皆準的客觀的量測標準。
寶石的價值來自於美觀的程度和稀有度。寶石的美觀一般由其顏色、光澤、透明度和特殊光學效應等因素構成。寶石的顏色可分為彩色和無色兩大
類，彩色寶石要求其顏色艷麗、純正和均勻．如高檔紅寶石、藍寶石和祖母綠分別具有純正艷麗的紅色、藍色和綠色。無色的鑽石經加工後可顯示不同的光譜色，稱為火彩。有些寶石雖然沒有鮮艷的色彩，但是它們具有很強的光澤與很高的透明度。有些寶石經過巧妙的加工能夠產生一條貓眼似的光帶或者多條相互交叉的放射狀的亮帶，類似美麗的星光，這些都是美的體現。另一方面，寶石的稀有程度也是決定價值的關鍵因素。例如品種上的稀有如紫晶，最初僅發現於歐洲，被人們視為珍寶，價格很高，後來在巴西發現了大量的紫晶礦床，價格也隨之大跌。質量上的稀有如祖母綠，其礦物為綠柱石。綠柱石產出廣，儲量大，價格低。然而顏色艷綠、品質高的祖母綠品種較少，價格就高。
本申請的寶石分析裝置200將標準化的測量方式設計在可攜式的裝置中，便於攜帶，一機入手，人人都可成為專業的寶石鑑定家。由於每個寶石產品的寶石特徵值通常是一連串的數字，對使用者而言難以記憶，因此一個通俗命名系統是需要的。在進一步的實施例中，為了方便使用者在寶石交易平臺100上瀏覽並交易寶石產品，寶石交易平臺100提供了一種寶石命名機制，可根據上傳的寶石特徵值，為該寶石產品產生一個全網獨有的，而且具有使用者可讀性的名稱。透過標準化步驟量測寶石多個角度的反射率，折射率，光譜色澤，偏光特性，三維大小，重量等特徵，寶石分析裝置200可以產生具有可讀性的寶石描述，例如顏色調性等級、顏色純度等級、表面光澤等級、透明度等級，做為寶石命名的素材。舉例來說，寶石交易平臺100根據這些特徵值，將寶石以各種特性和等級來描述。透明度即透光性，可以是從折射率推算而得，可包含，例如但不限定為，高透光、中透光、低透光。
顏色純度就是均勻度，可以是從多角度的顏色變異程度來判斷。變異量越少，表示顏色越純，均勻度越好。顏色調性可粗分為，例如但不限定為，紅橙黃綠藍靛紫黑白棕，再以顏色濃度各別區分為，例如但不限定為深、中、淺。例如深綠、中紅、淺藍。表面光澤即為反射率的描述，可根據程度簡略表示為高亮面、低亮面，或霧面。寶石的形狀也可以根據三維結構粗略分，例如但不限定為方、圓、長、扁等。寶石的重量，也可以簡單分級，例如但不限定為輕、羽、中、重等。寶石名稱可選擇性地搭配寶石種類、車工、和/或產地等資訊，最後串上一個檢查尾碼，以加強全網唯一性。綜上所述，寶石交易平臺100可產生寶石產品的寶石唯一名稱，由上述各種特性描述排列組合，成為一個具有全網唯一性而且使用者可讀的名稱。所述檢查尾碼可以是從寶石特徵值的二進位數值中進行雜湊運算(HASH)或冗餘檢查運算(CRC)而得的一組數字，不限定為三位數、四位數或五位數。
下表中以示例的方式顯示了在寶石交易平臺100上架的寶石產品可能的名稱。以下格式僅為示例，其精神所在是能讓使用者輕易辨識寶石種類、特性和等級，以便於交易的管理和進行。
上述實施例搭配圖1的110提供可靠的寶石履歷查核，使寶石交易的技術門檻降低，也可將此時尚產業推廣給平民大眾。
圖7是本申請實施例的寶石分析流程圖。在步驟701中，逐步調整量測參數。可受控制的量測參數至少包含下列幾項變數的排列組合：承載平台216的旋轉角度(範圍可為0-359度)，旋轉平台218的旋轉角度(範圍可為0-359度)，發光模組202和攝影模組204的高度(範圍正比於寶石高度)，發光模組202輸出的光線種類或波長(範圍從紅外線、可見光、到紫外線)，外掛鏡片模組240中使用的濾鏡(如圖2b中有三種)，以及寶石產品140被滾輪410翻轉的角度(範圍可為0-359度)。所有範圍的排列組合可產生數百筆以上的可能性。因此實際操作的時候為了時效性，可以使用較寬的步進級數，例如每旋轉30度做一次量測，或是將發光模組選用的波長範圍切為三至七種主要顏色為代表即可。
在步驟703中，根據每次調整的量測參數對寶石產品照光，並收集寶石產品反射或折射產生的輸出光。所收集到的數據，原始格式可以是圖檔或錄像檔。
在步驟705中，判斷是否完成規劃範圍的所有逐步調整與量測。如果未完成，則遞迴地進行步驟701。如果全部參數排列組合的範圍都完成，可進行下一步驟707。
在步驟707中，由承載平台216中的電子秤獲取寶石產品的重量。由於寶石產品的大小級距有很顯著的差異，大至數千克，小至數克拉。因此本申請提出的寶石分析裝置200可以推出多種不同型號，以各別適用不同等級的寶石產品。
在步驟709中，根據所有逐步調整量測參數後收集的數據，以及該寶石產品的重量，生成該寶石產品獨有的一寶石特徵值。從攝影模組204收集到
的影像圖檔，必須經過分析處理，才能轉換為特徵值。例如將影像中的亮度與各種角度參數關聯的響應圖，影像顏色與光源波長的比例，分光片產生的光譜表等。本實施例並不限定在此可生成的特徵值種類。因為寶石分析裝置200已經用了一套標準實驗室等級的定性定量分析方法將所有可能的數據都收集了，後續分析和特徵值的轉換方式，可視實際寶石的種類與技術上的需求而自行任意搭配。所產生的寶石特徵值，會如同指紋一般，每一顆寶石產品都是獨一無二的，無法重複。至於生成寶石特徵值的步驟，可以是由寶石分析裝置200本身的微處理器208根據原始影像進行，也可以是由寶石分析裝置200先將原始影像上傳至用戶設備120，再由用戶設備安裝的特定應用程式計算而得。
圖8是本申請實施例的上傳流程圖。在步驟801中，進行如圖7所述的寶石量測方法，設定量測參數，收集一寶石產品的光學特徵，產生一寶石特徵值。
在步驟803中，在獲取寶石特徵值後，上傳至交易伺服器110。該寶石交易平台根據該寶石特徵值建立該寶石產品的一產品履歷。用戶設備120通常是手機，具有定位功能。所以上傳到交易伺服器110時，也可以把量測當時的座標記錄在一起，在雲端成為該寶石產品的寶石履歷的一部份。如果交易伺服器110或用戶設備120是區塊鏈150的一員，則所產生的寶石履歷就會受到去中心化機制的保護，無可抹滅。
圖9是本申請實施例的驗證流程圖。在寶石交易平臺100中已存有寶石履歷的情況下，當用戶要進行寶石交易時，可由買賣方準備一臺寶石分析裝置。在步驟901中，執行如圖7所述的量測步驟，設定量測參數，收集待
交易的寶石產品的光學特徵，產生一寶石特徵值。在步驟903中，連接一寶石交易平臺，在該寶石交易平台上查詢該寶石特徵值對應的產品履歷。由於寶石特徵值是獨一無二的，無法取代，因此調出來的產品履歷可以供交易者驗證是否為真品，藉此達成可靠的交易。在進步一的實施例中，交易成功後，也會將交易過程的人事時地數據上傳至寶石交易平臺100，附加至該寶石產品的產品履歷之中。
圖10是本申請實施例的估價流程圖。由於寶石的價格與其美麗程度、稀有性、重量大小、車工、純淨度、產地、國際證書等都有關聯性。在進一步的實施例中，由於本申請的寶石交易平臺100在推廣後最終能掌握多數寶石的大數據，因此也可根據寶石特徵值的稀有性而產生了估價能力。在步驟1001中，寶石交易平臺100可隨時在交易過程中收集多個寶石產品的市場價格資訊。當一寶石產品的寶石特徵值被上傳至寶石交易平臺100中後，也可以上傳當時的市場價格，例如競標價或成交價。在步驟1003中，寶石交易平臺可分析多個寶石產品的寶石特徵值和市場價格的關聯性，建立一關聯模型。舉例來說，寶石交易平臺100將大量寶石產品的市場價格與對應的寶石特徵值進行對應的線性回歸分析，即可用來預測一個新上傳的寶石特徵值落在哪個價格區間，提供消費者公平合理的價格建議。深度學習的機制也可以應用在此，將寶石特徵值和市場價格進行關聯建模。在前述實施例中已說明該寶石特徵值不是單一數值，而是包含在多種條件下量測的各種類型的數值。因此可以理解的是建立價格關聯模型的方式可以是，但不限定於是單獨針對多種特徵數值其中之一產生的分析，或是針對多種特徵數值的排列組合所產生的綜合關聯性分析。在步驟1005中，寶石交易平臺100
可根據該關聯模型，從新上傳的寶石產品的寶石特徵值，分析出該新上傳的寶石產品的預估價值。舉例來說，寶石交易平臺100可以根據新上傳的寶石特徵值，從資料庫中搜尋特徵值接近的其他寶石產品，並把該些搜尋出來的寶石產品的歷史價格列出來，做為估價的參考。更進一步地說，寶石交易平臺可以訓練出一種智能判斷模型，從寶石特徵值判斷出美麗的程度和稀有的程度，來給予預估的價值。
在進一步的實施例中，當用戶設備120透過應用程式與寶石分析裝置200連接後，並取得了寶石特徵值102，用戶還可以針對當時分析的寶石產品140進行點評加註。例如為其命名，並給予品質上的評級。這類用戶回饋的資訊與寶石特徵值102的對應關係，成為一種機器學習的素材。當交易伺服器110收集了大量的寶石特徵值102與對應的用戶回饋資訊時，就能漸漸學習如何從一組寶石特徵值中判斷該寶名的類型、名稱、甚至品質級別。而訓練成果所建立的模，還可供所有用戶設備120下載，使用戶設備120在使用寶石分析裝置200時能具有人工智能辨識寶石的功能。
在更進一步的實施例中，由於本申請的寶石交易平臺100管理了每一寶石產品140的寶石特徵值102和寶石唯一名稱。因此搭配密碼學和區塊鏈的技術之後，可以將實體產品交易虛擬化，供使用者在線上進行非同質代幣(Non-Fungible Tokens；NFT)的投資。如同傳統黃金或石油的期貨市場，本申請的技術可以為寶石創造一個獨有的電子商務領域。
綜上所述，本申請基於一個便於攜帶的標準化量測裝置，為寶石產品量測出標準化的寶石特徵值。寶石特徵值量測方式的簡易化、自動化與標準化，搭配寶石唯一名稱的標準制定，實現了簡單又可靠的寶石履歷系統，也實現
了公平公開的交易基礎。站在這些基礎之上，本申請進一步打造應用程式和寶石交易平臺，將傳統的寶石交易轉化為線上交易。因此本申請創造的不僅是一個量測裝置的商機，而是一個能帶動整體寶石產業的商業模式，可促進經濟，活絡市場，製造工作機會，對社會產業將有絕大的貢獻。
200:寶石分析裝置
202:發光模組
204:攝影模組
210:接口
212:記憶體
216:承載平台
218:旋轉平台
220:基板模組
222:輸入光
224:輸出光
240:外掛鏡片模組
140:寶石產品
Claims (18)
- 一種寶石分析裝置，包括：一承載平台，配置於一基板模組之上，用於承載一受測物體；一發光模組，配置於該基板模組上，用於提供一輸入光至該承載平台；一旋轉平台，配置於該基板模組上，圍繞該承載平台；一攝影模組，配置於該旋轉平台上，可隨該旋轉平台轉動，其中當該受測物體被該輸入光照射時，該攝影模組採集從該受測物體折射或反射的一輸出光；一記憶體，連接該攝影模組，儲存該輸出光為一受測物影像；以及一微處理器，連接該記憶體，用於控制該承載平台，該發光模組，該旋轉平台，及該攝影模組；其中：該微處理器分析該受測物影像以產生該受測物的一特徵值；以及該特徵值包含針對該受測物從多個角度量測而得的反射率，折射率，偏光特性，以及三維大小。
- 如請求項1所述的寶石分析裝置，進一步包含一接口，用於連接一用戶設備；其中該接口將該受測物影像傳送至該用戶設備，使該用戶設備根據該受測物影像產生一特徵值。
- 如請求項1所述的寶石分析裝置，其中該承載平台可旋轉，使該受測物體以不同角度受到該輸入光的照射。
- 如請求項1所述的寶石分析裝置，其中：該發光模組包含下列至少其一：一發光二極體模組、一紅線光模組，一紫外光模組，及一雷射光模組；該發光模組受到該微處理器的控制而動態改變該輸入光的波長，使該攝影模組收集對應不同波長的該受測物影像。
- 如請求項1所述的寶石分析裝置，進一步包括一外掛鏡片模組，可加掛於該攝影模組，以產生濾鏡效果；其中該外掛鏡片模組包括下列至少其一：一偏光片，一分光鏡，及一濾色片；該微處理器可控制該外掛鏡片模組選擇不同濾鏡，以收集對應不同濾鏡的該受測物影像。
- 如請求項1所述的寶石分析裝置，其中該承載平台上包含多個可旋轉元件，在承載平台放置該受測物體時接觸該受測物體；其中：該微處理器控制該等旋轉元件而帶動該受測物體翻轉，以收集對應不同翻轉角度的該受測物影像；以及該等旋轉元件是下列其中之一：滾輪、滾珠、及齒輪。
- 如請求項6所述的寶石分析裝置，其中該承載平台上進一步包含多個吊臂，具有向承載平台收合的彈力，用於在承載平台放置該受測物體時提供固定功能；其中： 該些吊臂的末端各配置一可轉元件，在固定該受測物體時接觸該受測物體；以及該可轉元件是滾輪或滾珠。
- 如請求項6所述的寶石分析裝置，其中：該承載平台進一步包含一電子秤，用於測量該受測物體的重量；以及該特徵值還包含該受測物體的重量。
- 一種寶石交易平台，包含：一交易伺服器，連接網際網路，接受用戶的存取要求，提供寶石交易相關應用服務；一用戶設備，包含一應用程式，連接該交易伺服器以進行寶右交易；如請求項1至8任一項所述的寶石分析裝置，連接該用戶裝置，逐步調整量測參數以對一寶石產品進行量測；其中：該用戶設備傳送一寶石特徵值至該交易伺服器，做為一寶石履歷的檢核基礎，其中該寶石履歷包含該寶石產品的一寶石唯一名稱；該寶石特徵值是該寶石分析置對該寶石產品的量測所產生；該量測參數包含下列變數的排列組合：該承載平台的旋轉角度，該旋轉平台的旋轉角度，該發光模組和攝影模組的高 度，該輸出光的種類或波長，該外掛鏡片模組中使用的濾鏡種類，以及該寶石產品被該旋轉元件翻轉的角度；以及該寶石特徵值包含針對該寶石產品從多個角度量測而得的反射率，折射率，偏光特性，三維大小，及重量。
- 如請求項9所述的寶石交易平台，其中：該寶石交易平台根據該寶石特徵值，為該寶石產品產生成該寶石唯一名稱，具有用戶可讀性和全網唯一性。
- 如請求項10所述的寶石交易平台，其中：該寶石交易平台根據該寶石特徵值，產生多個該寶石產品的特性描述；該寶石交易平台計算該寶石特徵值的一檢查碼；該寶石交易平臺根據該等寶石產品的特性描述中一或多個，串連該寶石產品的產地和該檢查碼，組合而成該寶石唯一名稱；該等寶石產品的特性描述，包含：顏色調性、顏色純度等級、表面光澤等級，透明度等級，以及重量等級。
- 如請求項10所述的寶石交易平台，其中該寶石特徵值是由該寶石分析裝置將該寶石產品的量測結果上傳到該用戶設備後，由該用戶設備根據該寶石產品的量測結果計算而得。
- 如請求項9所述的寶石交易平台，進一步包含一區塊鏈，以去中心化的方式儲存該寶石履歷；其中該區塊鏈的成員包含該交易伺服器和/或該用戶設備。
- 如請求項9所述的寶石交易平台，在該用戶設備傳送該寶石特徵值至該交易伺服器時，該交易伺服器查詢該寶石特徵值對應的該寶石履歷，並回傳該寶石履歷至用戶設備供用戶查核。
- 如請求項9所述的寶石交易平台，其中：如果該交易伺服器中不存在該寶石特徵值，該交易伺服器為該寶石產品建立該寶石履歷，包含該寶石特徵值。
- 如請求項9所述的寶石交易平台，其中：當該交易伺服器收到交易成功的訊息，將交易相關的人事時地物資訊附加到該寶石履歷中。
- 如請求項9所述的寶石交易平台，其中：當該用戶設備上傳履歷時，進一步上傳用戶回饋的寶石資訊註冊，包含寶石種類，及/或寶石品質；該交易伺服器從大量寶石特徵值對應的大量用戶回饋中進行機器學習，訓練出一人工智能模參數，可用於根據寶石特徵值辨識寶石種類，及/或品質；以及該交易伺服器將該人工智能模參數傳送給該用戶設備，以啟動自動辨識寶石功能。
- 一種寶石分析方法，應用如請求項1至8任一項所述的寶石分析裝置，求得一寶石產品的一寶石特徵值，包括：逐步調整一或多個量測參數，其中該些量測參數包括下列參數的排列組合：該承載平台的旋轉角度，該旋轉平台的旋轉角度，該發光模組和攝影模組的高度，該輸出光的種類或波長，該外掛鏡片模組中使用的濾鏡種類，以及該寶石產品被該旋轉元件翻轉的角度；每調整一次量測參數後，對該寶石產品照光，並收集寶石產品反射或折射產生的輸出光；如果全部量測參數的排列組合的都量測完成，量測該寶石產品的重量；根據所有逐步調整量測參數後收集的輸出光數據，以及該寶石產品的重量，生成該寶石產品獨有的一寶石特徵值；以及該寶石特微值包含該寶石產品從多個角度量測而得的反射率，折射率，偏光特性，三維大小，及重量。
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