專利名稱：：用于對寶石進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分級的方法和相關(guān)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種寶石分級系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明提供一種寶石自動分級和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，用于評估寶石的價值，并對寶石進(jìn)行唯一的識別。鉆石、珍珠和其它珍貴的寶石的貨幣價值根據(jù)每個寶石的美學(xué)特征可以有很大差別。這種特征例如包括顏色、透明度、切割、形狀、亮度等等是決定其價值的重要的主觀因素。例如，常常發(fā)現(xiàn)相同尺寸和重量的寶石由于這些主觀因素的影響而價值十分不同。因而，這些特性的統(tǒng)一測量是得到寶石的貨幣價值可靠的估計的第一步?，F(xiàn)在利用各種儀器對寶石分級，這種儀器包括簡單的鏡片或放大鏡，以及許多復(fù)雜的成像儀器。成像儀器通常用于估計寶石的客觀的和主觀的質(zhì)量，這些儀器包括簡單的紫外線燈，顯微鏡，顏色濾光器，方解石型二色鏡，折射計，偏光器，分光鏡等等。成像儀器能夠使操作者通過照明或放大進(jìn)行視覺分析，或者利用電子方法測量寶石對入射光的的折射與/或反射特性。不過，成像儀器和系統(tǒng)目前不能產(chǎn)生可靠的和可再現(xiàn)的寶石的客觀主觀質(zhì)量的指標(biāo)。成像儀器的選擇、人的判斷和視力感覺是影響寶石評估的一致性的全部因素。因而，這種評估以前不能測量若干主觀因素，例如，亮度、光澤、光亮度和切割質(zhì)量。例如，按照傳統(tǒng)，寶石的顏色分級不能考慮寶石的尺寸、透明度、瑕疵、熒光度，在制備試樣時缺乏標(biāo)準(zhǔn)措施，并且利用相等或不相等的照明。用于顏色分級的若干儀器和方法依賴于用于對試樣進(jìn)行顏色的視覺比較的工具，這些工具根據(jù)所述比較被主觀地分配給一種顏色。因為已知人的判斷和眼光因人而異，所以這種顏色分級系統(tǒng)是不可靠的。一些復(fù)雜的儀器通過測量從表面發(fā)射或反射的光的頻率分配顏色，而另一些使用參考光估計顏色光譜的改變，還有一些則把光的頻率轉(zhuǎn)換成三色的，其被用于對一個物體分配顏色。然而，在50％以上的鉆石和許多其它寶石中熒光的存在會改變顏色的頻率。因此在光源中UV輻射的幅值將影響顏色分級。正如所看到的，這些裝置尚未達(dá)到對于寶石交易可接受的一致性。而且，這些裝置沒有提供一種用于對物體分配切割等級的系統(tǒng)，使得匹配若干已知的一種圓的和奇特的寶石截面。截面分析可以通過直接測量被分析物體的側(cè)視圖、頂視圖、和底視圖被改進(jìn)。根據(jù)這些測量，可以測量物體的比例，并且它們可以被分配形狀、截面等級并被分類。前述的裝置對于最大和最小的尺寸的寶石不夠精確，例如帶測量或臺測量。類似地，鉆石和其它透明寶石的透明度與瑕疵、包含物、氣泡、晶體和其它改變其無瑕疵的內(nèi)在美的外來物質(zhì)的數(shù)量、尺寸和分布有關(guān)。擦痕、人為的創(chuàng)傷、天然的標(biāo)記以及羽毛形式的表面缺陷對于寶石的質(zhì)量也是重要的。必須研制用于自動識別寶石中的內(nèi)部瑕疵的位置、大小和形狀的方法。另外，一些主觀因素例如光澤和光亮在一些寶石中具有很高的價值。顯然，不一致的光照條件將產(chǎn)生不同的光澤讀數(shù)。雖然必須規(guī)定照明標(biāo)準(zhǔn)，以便獲得一致的結(jié)果，但是這種標(biāo)準(zhǔn)必須是足夠靈活的，以便對于目前不同的寶石，消除不一致的光澤和光亮的評估結(jié)果。在評估上述的客觀和主觀的寶石的特性時的這種不一致性使得產(chǎn)生了大量的高級的贗品和合成寶石生產(chǎn)工業(yè)，這進(jìn)一步擾亂了寶石評價方法。這些物品的識別和鑒定是可靠的寶石鑒定實踐的一個主要部分。隨著為了改變外觀而導(dǎo)致復(fù)雜的贗品生產(chǎn)工藝的發(fā)展，如激光鉆孔、照射以及具有高反射率的塑料和液體的替代物，需要更可靠的設(shè)備和工藝來區(qū)分天然的物品和被改變過的、增強(qiáng)的或者人造的物品。此外，在寶石交易中非常需要建立一種按照紋理識別寶石以便將來進(jìn)行識別的方法。為了清洗或者放在寄售處銷售的寶石有可能被調(diào)換了。保險公司和用戶都有興趣取回由警察和零售商重獲的寶石。需要一種能夠精確地測量和自動記錄寶石的許多屬性的方法，其可以按照等級和寶石匹配。除去上述的保險業(yè)所關(guān)心的原因之外，目前寶石必須被專門運送以便進(jìn)行估價或被感興趣的買主評價。這個活動是費時的、昂貴的和危險的。一種用于發(fā)送精確地代表寶石的各種屬性的文本、數(shù)字和可視數(shù)據(jù)的電子裝置可以大大改善這些事務(wù)，同時減少相關(guān)的運送、保險和保密費用。這個功能不僅要求通信能力，而且要求自動記錄由寶石分析得到的文本信息、音頻和視頻信息的數(shù)據(jù)庫具有大的容量。這種數(shù)據(jù)庫必須是保密的，并且完全把存儲功能和寶石分析、管理、零售、和市場信息集中在一起。按照本發(fā)明的裝置提供一種可靠的和可重復(fù)使用的評價、測量和記錄系統(tǒng)，用于量化寶石的客觀的和主觀的特性。提供一種用于對寶石進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分級的方法和相關(guān)的裝置，其中通過電荷耦合器件(CCD)拍攝處于多個入射光源下的寶石的光譜響應(yīng)。一種使用CCD相機(jī)的成像裝置在操作上和一個分析站相連，所述分析站包括數(shù)據(jù)處理器和數(shù)據(jù)庫，用于處理由CCD拍攝的呈象素數(shù)據(jù)組形式的光譜響應(yīng)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫使用由所述裝置測量的示范性的寶石象素數(shù)據(jù)組庫，所述庫的數(shù)據(jù)用于和數(shù)據(jù)庫的參考象素數(shù)據(jù)組相關(guān)、比較并識別各個寶石的象素數(shù)據(jù)組的光譜響應(yīng)。分析站的數(shù)據(jù)處理器提供用于幫助和成像裝置進(jìn)行通信的指令組，分析傳遞的象素組，并產(chǎn)生報告用于識別寶石的形狀、質(zhì)量并對寶石的主觀質(zhì)量進(jìn)行可靠的分級。所述報告被從分析站傳遞給成像裝置，通過可操作地和本地打印機(jī)相連而生成該報告。分析站的數(shù)據(jù)處理器和成像裝置的控制處理器通信。該裝置的控制數(shù)據(jù)處理器提供指令組用于自動地執(zhí)行供精確定位和存在成像硬件所需的步驟?？刂茢?shù)據(jù)處理器具有本地和遠(yuǎn)方通信能力，用于把硬件定位/啟動分析指令組以及拍攝的象素數(shù)據(jù)組傳遞給分析站。本發(fā)明的目的在于使用數(shù)據(jù)處理指令組一致地和精確地提取寶石的尺寸、形狀和由側(cè)面、頂部以及底部圖像得到的比例信息。這信息被用于切口分析、重量計算，并利用統(tǒng)計方法例如分類或線性識別分析確定切口等級。切口的等級分析根據(jù)不同類型的切口的等級標(biāo)準(zhǔn)和寶石尤其是鉆石的各個尺寸的比例進(jìn)行。本發(fā)明的另一個目的在于測量顏色并確定寶石的顏色等級。這通過使用由C.I.E.(國際照明協(xié)會)推薦的照明標(biāo)準(zhǔn)例如D55進(jìn)行，其具有非常類似于北方日光的顏色重顯和紫外線成份。對于已知的具有不同的顏色、尺寸、切口、以及瑕疵信息的每個寶石形成這些讀數(shù)的數(shù)據(jù)庫。利用這種多變量的數(shù)據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn)方法例如分類或線性識別分析確定顏色等級。本發(fā)明的另一個目的在于識別、描繪和測量寶石的瑕疵并確定寶石的清澈度等級。這通過把寶石浸在折射率高的液體中，從底部/側(cè)面進(jìn)行照明，并從頂部成像來實現(xiàn)。提供從頂部、前方和側(cè)面的照明，并使寶石轉(zhuǎn)動，從而獲得內(nèi)部瑕疵、雜質(zhì)等的最好的圖像。拍攝的圖像由數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行分析，從而描繪并測量任可特征。和寶石的尺寸及寶石的切口相關(guān)的這些特征中的尺寸和位置被用于確定清澈度等級。本發(fā)明的另一個目的在于檢查熒光，檢查熒光的強(qiáng)度以及由于紫外線照射而發(fā)出的輻射特性，這通過拍攝兩個圖像來實現(xiàn)。寶石當(dāng)由紫外輻射照射時其熒光產(chǎn)生第一紅綠藍(lán)讀數(shù)，當(dāng)關(guān)閉紫外線源時將產(chǎn)生第二紅綠藍(lán)讀數(shù)。在兩個讀數(shù)中的改變被用于測量熒光的強(qiáng)度、可見發(fā)射光譜的顏色，并根據(jù)這些信息確定熒光等級。這種成像方法不需要對于低輻射敏感或者隨時間對圖像積分的昂貴的彩色相機(jī)。本發(fā)明的另一個目的在于測量寶石的光澤和光亮。從寶石的臺面一側(cè)拍攝圖像。在調(diào)整照明強(qiáng)度之后，利用在寶石表面上的總的照度的平均值測量光澤。用于測量光澤的圖像也用于測量光亮。這通過使灰度圖像通過門限過濾并測量由對不同的寶石在貿(mào)易上確定的某個最大值以上的象素來實現(xiàn)。超過確定的門限的總的象素和寶石表面積上的象素的比用于計算寶石的光澤。本發(fā)明的另一個目的在于測量寶石的臺面的反射，識別表面擦痕，并描述臺面的形狀和尺寸。對于清潔的寶石，利用平行光從一個角度照射寶石的臺面，拍攝表面反射的圖像并進(jìn)行處理。平均的反射光和照度的平均值的比用于測量反射率。使用門限方法識別可以由象素數(shù)自動測量的表面擦痕。使用一種結(jié)構(gòu)的圖像算法確定臺面的形狀和尺寸。本發(fā)明的另一個目的在于鑒別寶石。每個寶石由通過成像裝置確定的量化的性能來識別，并利用這些值識別寶石。該系統(tǒng)被設(shè)計用于評價寶石的多個性能用于鑒別。由該裝置計算的重量可以和比重進(jìn)行比較，并且可以計算寶石的折射率。寶石的內(nèi)部特征可以被形成圖形并被描述從而用于鑒別，可以計算熒光的有無、其強(qiáng)度和頻率，可以從圖像中提取上述的表面特征和結(jié)構(gòu)。將濾光片例如Chelsea濾光片、Waltonhodgkinson-Hanneman濾光片、頻率濾光片和偏振濾光片被放置在被分析的物體和透鏡之間的光路中用于區(qū)分天然寶石和合成寶石。本發(fā)明另一個目的在于提供一種用于存儲相應(yīng)于多個寶石的文本、視頻、圖形和音頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。此外，該數(shù)據(jù)庫能夠自動地檢索、產(chǎn)生報告、從其它機(jī)器以及從本發(fā)明的分析部件中自動地輸入和輸出數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫位于本發(fā)明的裝置的遠(yuǎn)方，從而確保其內(nèi)容的安全性。本發(fā)明的另一個目的在于使得具有本地的和廣域的通信能力，以便傳送文本、視頻、圖形和音頻數(shù)據(jù)。這種能力用于集中數(shù)據(jù)處理，并監(jiān)視分布在遠(yuǎn)方的裝置的性能。通過結(jié)合附圖閱讀前面的綜述和下面的詳細(xì)說明的本發(fā)明的優(yōu)選實施例，可以更好地理解本發(fā)明，其中圖1是按照本發(fā)明的寶石分級系統(tǒng)的功能方塊圖；圖2表示圖1所示的寶石分級系統(tǒng)的成像裝置的正視圖；圖3表示圖1所示的寶石分級系統(tǒng)的成像裝置的內(nèi)部的正截面圖；圖4是圖1所示的成像裝置的頂視圖；圖5表示圖1所示的寶石分級系統(tǒng)的成像裝置的底部照明裝置的頂視圖；圖6是圖1所示的成像裝置的電氣控制電路的示意圖；圖7是成像裝置處于第一成像位置的側(cè)視圖；圖8是成像裝置處于第二成像位置的側(cè)視圖；圖9是成像裝置處于第三成像位置的側(cè)視圖；圖10是圖1的成像裝置的切口分析方法的邏輯流程圖；圖10A是圖10的邏輯流程圖的繼續(xù)，表示用于操作圖1的成像裝置的顏色分析方法；以及圖10B是圖10的邏輯流程圖的繼續(xù)，表示操作圖1的操作成像裝置光澤、光亮、瑕疵和光潔度分析方法的流程圖。提供一種自動寶石分級和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，其中寶石的藝術(shù)與/或貨幣價值相對于測量的照射到寶石上的光的光譜響應(yīng)被確定。寶石被多個光源照射，使得通過成像裝置的CCD相機(jī)拍攝寶石的光譜響應(yīng)，作為圖像數(shù)據(jù)，并對所述光譜響應(yīng)進(jìn)行測量、量化和記錄，供將來參考。更具體地說，本發(fā)明提供一種局部成像站，用于自動地評價寶石。局部成像站在操作上和分析站相連，以便把拍攝的入射光數(shù)據(jù)組傳遞給分析站。分析站使用數(shù)據(jù)處理器和模型數(shù)據(jù)庫，用于通過傳遞的象素數(shù)據(jù)組評價寶石的藝術(shù)和貨幣價值。寶石被置于成像裝置的多個入射光源下。寶石對入射光源的光譜響應(yīng)被相對于數(shù)據(jù)庫的模型象素數(shù)據(jù)組進(jìn)行量化，并被記錄在數(shù)據(jù)庫中供將來參考。用于標(biāo)準(zhǔn)化的寶石分級的方法和相關(guān)的裝置測量被置于成像裝置的多個入射光源下的寶石的光譜響應(yīng)。通過本地站的成像裝置的電荷耦合器件拍攝入射光的能量。成像裝置的操作被本地站控制數(shù)據(jù)處理器和指令組控制。本地站的控制數(shù)據(jù)處理器在操作上和分析站相連，所述分析站包括分析數(shù)據(jù)處理器和大容量存儲裝置。存儲裝置提供存儲空間，用于存儲分析數(shù)據(jù)處理器的指令組和數(shù)據(jù)庫記錄。分析站的數(shù)據(jù)處理器提供指令組用于幫助和成像裝置通信，分析傳遞的象素組，并產(chǎn)生分析功能的報告。指令組包括分析的和統(tǒng)計的圖像模型，其從圖像數(shù)據(jù)組中提取有關(guān)的主觀美感和價值屬性。參考值數(shù)據(jù)庫作為由成像裝置檢測的值得模仿的寶石的圖像數(shù)據(jù)組的模型。該數(shù)據(jù)庫提供參考值，用于比較被傳遞給分析站的入射光數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)，用于關(guān)聯(lián)、比較并按照成像裝置的照明協(xié)議識別具有未知質(zhì)量的寶石的光譜響應(yīng)。此外，分析站包括大容量存儲裝置，用于存儲參考值數(shù)據(jù)庫、分析指令組和可以包括文本以及視覺和聽覺數(shù)據(jù)的報告信息。借助于電信網(wǎng)絡(luò)，例如LAN(局域網(wǎng))和WAN(廣域網(wǎng))報告從遠(yuǎn)方的分析站被傳遞給成像裝置，通過相連的打印機(jī)在本地站再現(xiàn)。本地站包括成像裝置、控制處理器和打印機(jī)。本地站的控制數(shù)據(jù)處理器提供指令組用于自動地執(zhí)行為精確定位和啟動操作成像裝置所需的元件。數(shù)據(jù)處理器具有局域和廣域通信能力，用于通過通信端口和分析站的數(shù)據(jù)處理器通信。按照本發(fā)明的這種系統(tǒng)和方法的優(yōu)選實施例現(xiàn)在參照編號的附圖進(jìn)行說明。參見圖1，這種系統(tǒng)包括本地站8，其在操作上通過電信網(wǎng)絡(luò)15和分析站14相連。本地站8包括用標(biāo)號5表示的電子成像裝置，用于對寶石例如鉆石和珍珠成像。本地站8還包括控制數(shù)據(jù)處理器10，用于通過編程的指令組控制成像裝置5的操作，以及打印機(jī)19。數(shù)據(jù)處理器的功能最好由通用計算機(jī)完成，例如個人計算機(jī)，其包括微處理器，用于處理成像裝置的指令組。本地站8的控制數(shù)據(jù)處理器10按照一個或幾個合適的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編程，以便使其拍攝并和在操作上和其相連的分析站14交換圖像數(shù)據(jù)組。在優(yōu)選實施例中，通用計算機(jī)包括易失RAM(隨機(jī)存取存儲器)和非易失ROM(只讀存儲器)，用于加強(qiáng)現(xiàn)有的計算機(jī)操作環(huán)境例如Windows操作界面。通用計算機(jī)可以使用數(shù)據(jù)管理軟件程序，用于對從分析站14傳遞來的報告進(jìn)行分類、格式化和更新。接口軟件能夠使數(shù)據(jù)組報告和從分析站傳遞的評價報告進(jìn)行視覺顯示，并且能夠通過數(shù)據(jù)管理軟件向報告手動地輸入信息。在本地站8提供打印機(jī)19用于產(chǎn)生從分析站14傳遞來的報告。本地站8的成像裝置5包括(CCD)電荷耦合器件12，用于拍攝并向數(shù)據(jù)處理器10傳遞圖像數(shù)據(jù)組。由寶石7在裝置5內(nèi)的處理拍攝的圖像數(shù)據(jù)組向分析站14傳遞入射光數(shù)據(jù)。本地站8的控制數(shù)據(jù)處理器10系位于遠(yuǎn)方的分析站14傳遞拍攝的圖像數(shù)據(jù)組。分析站14包括數(shù)據(jù)處理器21，非易失存儲裝置25和打印機(jī)27。分析站14在操作上借助于通信網(wǎng)絡(luò)15和本地站8相連。分析站14的數(shù)據(jù)處理器21操作分析和數(shù)據(jù)庫指令組，用于存儲、比較并分析拍攝的數(shù)據(jù)組。分析站14的數(shù)據(jù)庫可以利用本地站數(shù)據(jù)處理器10的軟件從遠(yuǎn)方被更新和訪問。打印機(jī)27被提供在分析站14，用于產(chǎn)生活動報告和評價報告等。分析站14的數(shù)據(jù)處理器的功能最好由通用計算機(jī)完成例如個人計算機(jī)或主幀計算機(jī)，其包括用于處理分析指令組和數(shù)據(jù)庫指令組的微處理器。分析站計算機(jī)利用一個或幾個合適的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編程，以便使其能夠獲得來自和其相連的本地站8的圖像數(shù)據(jù)組。在優(yōu)選實施例中，除去用于存儲產(chǎn)生的分析報告的大容量存儲裝置25之外，分析站14的通用計算機(jī)包括易失RAM(隨機(jī)存儲器)和非易失的ROM(只讀存儲器)，用于加強(qiáng)現(xiàn)有的計算機(jī)操作環(huán)境例如Windows操作界面。被處理的圖像數(shù)據(jù)組除去驗證每個寶石的真實性和質(zhì)量之外，還能夠可靠地對寶石進(jìn)行評價。分析站可以同樣使用數(shù)據(jù)管理軟件和按照合適的應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議進(jìn)行編碼的網(wǎng)絡(luò)通信。分析站14的存儲裝置25可以包括易失的和非易失形式的計算機(jī)存儲器。最好是，數(shù)據(jù)庫被存儲在非易失的存儲裝置例如硬盤驅(qū)動器中。數(shù)據(jù)組報告和評價結(jié)果的復(fù)制件可以提供便攜的存儲介質(zhì)例如軟盤、CDROM，DAT等傳送或者通過電信網(wǎng)絡(luò)和本地站8或其它遠(yuǎn)方備份地點進(jìn)行通信。在另一個實施例中，本地站8的數(shù)據(jù)處理器10的功能可以和成像裝置5集成在一起，使得只提供一個單個的成像與控制裝置。這種獨立的裝置把通用個人計算機(jī)的功能和成像裝置5的功能結(jié)合在一起，使得可以提供一個專用數(shù)據(jù)處理器用于和位于遠(yuǎn)方的分析站14通信，并用于控制裝置5的操作?，F(xiàn)在參看圖2，其中示出了成像裝置5。成像裝置5包括殼體2，顯示器9，狀態(tài)指示燈27，門29，濾光片陣列23，24和26，電源開關(guān)31，腿35a-d，電源指示器33和輸出端口16。整個裝置5置于殼體2中；殼體2可以容易地被除去，以便接近裝置5的內(nèi)部?？梢允褂盟芰虾徒饘僦圃鞖んw。殼體用于使裝置5的內(nèi)部密封隔離外部光源。殼體的內(nèi)部表面被涂以不反射光的吸收材料，以便限制在殼體內(nèi)部的多個發(fā)光元件的反射。具有減震吸收墊的4個水平腳用于把裝置墊平并減少振動。成像裝置5使用風(fēng)扇61和83，以便把空氣通過空氣濾光器吹入成像裝置，幫助空氣循環(huán)，使得灰塵不能進(jìn)入裝置5，空氣循環(huán)還保證環(huán)境溫度不會超過操作參數(shù)。顯示器9最好是LCD顯示器(液晶顯示器)，其提供寶石7在成像裝置5內(nèi)的放置的寶石的視覺表示，使得可以把表示放置在平臺的最佳位置上。在優(yōu)選實施例中，LCD9顯示來自計算機(jī)的指令和被分析的寶石的圖像。不過，在另一個實施例中，在操作上和個人計算機(jī)相連的監(jiān)視器可以完成這種功能。狀態(tài)指示燈是一個LED的陣列(發(fā)光二極管)，其中的每一個相應(yīng)于成像裝置的一種操作。合適的LED的發(fā)光有助于表示裝置的相應(yīng)功能的啟動，例如監(jiān)視故障的功能，而不用打開成像裝置5的殼體。成像裝置5由120VAC60HZ的通過開關(guān)31控制的電源供電。電源開關(guān)31使裝置5和電源相連，LED指示燈33在由開關(guān)31供電時發(fā)光。門29可滑動地和殼體2接合，使得能夠進(jìn)入成像裝置5的內(nèi)部，以便把寶石放在其中。濾光器陣列23，24和26可滑動地和成像裝置接合，它們的位置使得能夠固定濾光器元件，以便阻止預(yù)定頻率的光能被成像裝置的內(nèi)部CCD器件接收到。輸出端口16包括交流電源連接器37、RS-232儀器端口39，DB25COMP控制端口41，視頻端口45和SCSI端口43。交流電源連接器和電源相連，用于向裝置5的電氣元件供電。COMP端口用于按照本地站8的數(shù)據(jù)處理器10的指令組控制不同電氣元件的啟動。儀器端口用于提供和其它用于寶石分級的儀器的連接。視頻端口45用于把來自裝置5的CCD相機(jī)12的象素數(shù)據(jù)組發(fā)送給本地站8的數(shù)據(jù)處理器10。SCSI端口43用于使計算機(jī)外圍設(shè)備例如本地硬盤或外部裝置和裝置5相連?，F(xiàn)在參看圖3，其中示出了成像裝置5的截面圖。本地站的成像裝置5提供用于向分析站14傳輸?shù)南笏財?shù)據(jù)組。該數(shù)據(jù)組以圖形文件格式例如TIFF或JPG進(jìn)行通信。象素數(shù)據(jù)組是由成像裝置5的電荷耦合器件12拍攝的入射光的圖像，電荷耦合器件例如可以是由JVC制造的，其型號為#TK107OU，其上連附有合適的透鏡。入射到寶石7上的光能的象素數(shù)據(jù)組被分析站14處理，以便分析這些圖像，并提取相關(guān)的信息，從而形成關(guān)于寶石7的評價報告。CCD12的相機(jī)的前方是濾光片裝置26，其能夠保持用于阻擋所需光譜的光的多個濾光片。例如使用紅外光濾光片和紫外光濾光片阻擋紅外光和紫外光的頻率。這種濾光片主要用于顏色和熒光分析，因為紅外光和紫外光是人眼不可見的，但卻影響CCD相機(jī)12得到的數(shù)據(jù)。例如，可以使用衍射柵格獲得通過寶石7發(fā)送的或從寶石7反射的光譜，用于辨別真?zhèn)巍ｎ愃频?，切爾?chesea)濾光片可以用于識別祖母綠。濾光裝置26具有一個環(huán)光源77，用于從第一方向照射寶石。光源77被用于檢測表面擦痕、平面結(jié)構(gòu)，并用于進(jìn)行暗色寶石的顏色分析。提供紫外光64，其具有短的和長的波長，或黑色UV照射，用于熒光分析，以便識別寶石7，檢測處理過的寶石，測量熒光，并識別真?zhèn)巍，F(xiàn)在參看圖3-4，CCD相機(jī)12的位置可在第一位置A和第二位置B之間移動。點A和點B相應(yīng)于沿著焦軸80(即x軸)移動的直線定位器49的第一和第二位置。直線定位器49被控制電路110(圖6)的伺服電機(jī)86驅(qū)動。直線定位器被啟動以便按照本地站8的數(shù)據(jù)處理器10的指令帶動相機(jī)12在點A和點B之間運動。數(shù)據(jù)處理器的指令組命令啟動直線定位器49，以便補(bǔ)償寶石7離開焦軸的垂直運動。點A和點B之間的距離是預(yù)先選定的，其相應(yīng)于當(dāng)寶石位于焦軸80的上方或下方時，寶石垂直移動的距離。因而，相機(jī)通過改變其水平位置被重新聚焦在寶石的圖像上，不過，應(yīng)當(dāng)理解，具有在操作上和本地站8的數(shù)據(jù)處理器10相連的自動透鏡裝置的相機(jī)也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。直線定位器49代替了昂貴的自動聚焦系統(tǒng)。作為一個整體的平臺59沿著處理軸105運動，其中通過3個位置，即上、中、下。該平臺部分地被平臺隔離物85屏蔽。平臺隔離物85的一部分呈矩形殼體狀，其跨過在處理軸線105的上中下之間的整個垂直長度。隔離物85隔離反射光，而沿著特定的入射角使光通過。隔離物殼體在垂直于處理軸線的端部具有開口，其允許光從頂部和底部光源進(jìn)入殼體。同樣，該殼體具有其自身的被除去的面向相機(jī)的表面，以便允許光數(shù)據(jù)在3個平臺位置的任何一個通過相機(jī)12。在中位置，面向門29的殼體表面是打開的，從而允許插入寶石7，還具有面向光源102的表面。整體平臺59包括光導(dǎo)向裝置55和57，由電路裝置110的伺服電機(jī)85啟動的帶有電動機(jī)的Y軸直線定位器87，可轉(zhuǎn)動的平臺53，半透明的平臺部分51和平臺光源73。整體平臺59的位置由平臺53沿著Y軸的上中下位置和焦軸80對齊來確定。中位置被確定為和焦軸80對齊的位置。光導(dǎo)向裝置55和57被提供用于當(dāng)平臺53位于焦軸80的上方或下方時把寶石7的圖像引向相機(jī)12。光導(dǎo)向裝置55和57可以是特定方向的束分裂器、透鏡與/或反射鏡。在優(yōu)選實施例中，光導(dǎo)向裝置55和57是分裂器和反射鏡的組合。光導(dǎo)向裝置包括反射鏡和在其正面上的束分裂部分，使得可以選擇每種方法把圖像引導(dǎo)到相機(jī)7上。要被分析的寶石放在平臺59內(nèi)，使其臺面一側(cè)面向平臺53。通過電動操作的Y軸直線定位器87使平臺沿著處理軸線105在上中下位置之間作垂直運動。平臺的優(yōu)選實施例使得容易利用多個位置的光源獲得寶石7的正面、背面、頂面和底面的圖像。平臺具有可以由電路裝置110的伺服電機(jī)120轉(zhuǎn)動的平臺53。平臺53被轉(zhuǎn)動預(yù)定的距離以便幫助形成整個寶石表面的圖像。可轉(zhuǎn)動的平臺53的中心具有透明的窗口51，在其上放置寶石7。透明窗51具有透明的表面積邊界，其被設(shè)計用于限定放置在其上的寶石7的邊界。可以采用一個保持裝置用于固定寶石，并且在可轉(zhuǎn)動的平臺53被高速轉(zhuǎn)動時保持寶石固定不動。平臺的邊界由平臺光源73限定。平臺光源73可以是環(huán)光源或者是發(fā)光二極管陣列，用于照射寶石7的下方。位于可轉(zhuǎn)動的平臺53的下方的是第二濾光器裝置24，其具有一個膜片，用于調(diào)節(jié)從下方到達(dá)透明窗51的光。此外，該裝置還包括濾光器或掩膜，供在折射率和瑕疵分析方法中使用。在濾光器裝置24的下方光導(dǎo)向裝置57，其和水平方向呈45度角，處理軸線105通過光導(dǎo)向裝置的中心點，其和透明窗51的中心點對準(zhǔn)。當(dāng)整體平臺53處于中位置時，沿著聚焦軸80入射到寶石7上的光數(shù)據(jù)被CCD相機(jī)12拍攝。當(dāng)整體平臺59移動到上位置并且光導(dǎo)向裝置57的中心點和聚焦軸80對準(zhǔn)時，光被導(dǎo)向裝置57沿著聚焦軸80引導(dǎo)進(jìn)入相機(jī)12的透鏡。這種結(jié)構(gòu)使得可以觀看寶石7的底部或側(cè)部。光導(dǎo)向裝置55位于平臺的上方，和水平呈45度角，其中心點沿著處理軸線105。這種結(jié)構(gòu)使得來自窗口51的寶石一側(cè)的光可以照射到寶石7。當(dāng)平臺被移動到下位置時，光導(dǎo)向裝置55的反射光被重新引向相機(jī)12的透鏡，光導(dǎo)向裝置55的中心點和焦軸80對準(zhǔn)。這種結(jié)構(gòu)可以看到寶石的頂部。當(dāng)平臺59位于其正常位置并通過轉(zhuǎn)動平臺53時，可以拍攝寶石7的輪廓、前方和后方的多個圖像。在平臺59的相機(jī)側(cè)的對面，漫射光源102提供用于形成寶石7的影子的背景光，用于在對周邊成像時提取離開寶石7的中心的坐標(biāo)值。例如，利用處在中位置的平臺拍攝側(cè)面圖像，并分別通過光導(dǎo)向裝置55和57在平臺59的下位置和上位置獲得頂部和底部的投影圖像。尤其從圖5可見，底部照明裝置包括環(huán)形光源90，底部光源94和激光光源92。環(huán)形光源90是一種D55環(huán)形光源，其具有顏色再現(xiàn)分量和溫度在5500°K的非常類似于北方日光(North-Daylight)紫外線成分。使用能夠確保光均勻地照到寶石7的周邊的環(huán)形結(jié)構(gòu)。使用環(huán)形光源90進(jìn)行顏色、光澤、光亮分析，并且其以這樣的方式設(shè)置，使得產(chǎn)生暗的區(qū)域照明(即相對于來自寶石的相機(jī)投影產(chǎn)生暗的背景)。底部光源94是任何可變暗并可漫射的光源，在優(yōu)選實施例中是鹵燈。底部光源94和光源93用于清澈度分析。漫射光源93被放置在離開處理軸線105的一側(cè)，并和光源94結(jié)合使用，以便得到具有相機(jī)12的臺面的反射。此外，底部光源94和光源93用于拍攝寶石7的臺面的結(jié)構(gòu)，用于切口分析，臺面的圖像也用于精確地測量臺面的拋光程度，臺面的表面特征，并通過其獨特的順序或側(cè)視圖像和寶石7匹配。激光光源92用于通過LCD顯示9對準(zhǔn)玻璃窗口上的寶石7，獲得激光漫射，并用于測量折射。光源74位于平臺59的上方，用于提供對寶石7的直射照明，以便觀察其頂部。光源74可以是任何可變暗的漫射光源。在優(yōu)選實施例中，利用鹵光源或LED光源74。光源74用于清澈度分析，表面缺陷檢測，底面分析，暗的寶石和珍珠的顏色分析以及珍珠的光澤分析。在光源74的上方是另一個過濾裝置23，其可以具有一個漫射器或一個或幾個濾光器，用于阻止預(yù)先選定的頻率的光。在濾光器23的上方是光源71，用于檢測寶石的邊緣，匹配并計算寶石7的圓度，測量總的表面積，并用于清澈度分析。在鹵光源71的上方的光源是天篷(未示出)，其使暖空氣流出而要不讓外部光進(jìn)入裝置5的內(nèi)部。現(xiàn)在參看圖6，控制與數(shù)據(jù)獲取電路110控制內(nèi)部電機(jī)和裝置5的光源的啟動。直流電源對通過開關(guān)31提供的交流線電流整流，用于對需要直流電的控制與數(shù)據(jù)獲取電路110的元件供電?？刂婆c數(shù)據(jù)獲取電路110包括繼電器K1-K13，伺服控制器83，伺服電機(jī)86,87和120,LCD和LED啟動電路125，揚(yáng)聲器140，直流風(fēng)扇61和交流風(fēng)扇130。繼電器K1-K13被選擇地啟動，從而接通通過數(shù)據(jù)端口16和其相連的電機(jī)和燈。伺服電機(jī)被伺服控制單元83驅(qū)動。由本地站8的數(shù)據(jù)處理器15通過數(shù)據(jù)端口16的接口最好是DB-25COMP端口41提供電機(jī)和燈的啟動。例如在收到來自裝置5的用于光源102的數(shù)據(jù)處理器的啟動信號時，數(shù)據(jù)端口16觸發(fā)繼電器16，從而接通光源102。揚(yáng)聲器140提供由裝置5執(zhí)行指令的聽覺表示。該聽覺表示可以是預(yù)先記錄的說明性的語句，例如“顏色”、“清澈度”和“光亮度”?，F(xiàn)在參看圖7，其中示出了用于拍攝第一組圖像即圖像A1-A19的第一圖像拍攝結(jié)構(gòu)。不過應(yīng)當(dāng)注意，這種圖像拍攝步驟、燈和電機(jī)的啟動順序可以改變或省略，以便適應(yīng)于特定的寶石7，例如珍珠，其可能不進(jìn)行全部的質(zhì)量范圍的處理，例如臺面尺寸、清澈度、光澤等。裝置5的光源和電機(jī)由本地站8控制，具體地說，裝置5通過本地站8的數(shù)據(jù)處理器15的指令組控制。下面說明用于分析鉆石7的光源和/或電機(jī)的優(yōu)選的啟動順序的持續(xù)時間。在啟動時，裝置5通過關(guān)閉電源開關(guān)31被初始化。由本地站8的數(shù)據(jù)處理器15完成裝置5的光源和電機(jī)的診斷分析，其中包括把可變暗的光源校準(zhǔn)到所需的強(qiáng)度，當(dāng)這一測試滿意時，按照功能指示所有的器件，在LCD顯示器9或監(jiān)視器(未示出)上顯示指令組序列。在啟動時，激光燈92被選通使得可見光束對準(zhǔn)處理軸線105，以便幫助把寶石7放置在可轉(zhuǎn)動的平臺53上。整體平臺59在中位置被啟動，以便使可轉(zhuǎn)動的平臺53和聚焦軸80對準(zhǔn)。相機(jī)12通過x軸直線定位器49被設(shè)置在沿著聚焦軸80的“A”位置。對寶石7作分析前的準(zhǔn)備，對其涂覆清潔液例如酒精以便除去可能影向成像處理的顆粒與雜質(zhì)。裝置5的滑動門29被打開，并借助于激光92的引導(dǎo)把寶石7放置在平臺53的半透明窗51的中心?；瑒娱T29被關(guān)閉，此時寶石7被定位以便由裝置5分析。通過切斷激光燈92開始成像。通過選通D55光源90和光源102獲得寶石7的側(cè)面圖像(A1)，可轉(zhuǎn)動的平臺53被轉(zhuǎn)動以便獲得寶石的斜面的輪廓，并且圖像(A1)被裝置5的相機(jī)12拍攝。輪廓圖像(A1)從裝置5被傳遞給本地站8的數(shù)據(jù)處理器15由分析站14作進(jìn)一步處理。通過切斷光源102而光源90保持選通獲得第二圖像(A2)用于顏色分析。利用相機(jī)12拍攝寶石7形成的圖像。類似地，第二圖像(A2)被傳遞以便由分析站14進(jìn)一步處理。獲得的輪廓和顏色圖像(A1)和(A2)的處理根據(jù)由本地站8的數(shù)據(jù)處理器10確定的鉆石的切口被重復(fù)進(jìn)行。例如，通過把平臺53轉(zhuǎn)動一個預(yù)置的量而獲得第三圖像，由數(shù)據(jù)處理器15的指令組確定轉(zhuǎn)動大小，啟動光源102，光源90仍保持啟動，從而由相機(jī)12拍攝另一個圖像(A3)。類似地，通過再次切斷光源102，光源90保持接通拍攝第四圖像(A4)。該圖像由相機(jī)12拍攝用于顏色分析。對于圓形的鉆石，第一和第二圖像(A1,A2)由通過平臺53的預(yù)定的轉(zhuǎn)動量確定的8個位置被拍攝。從而得到16個單獨的輪廓和顏色圖像(A1-A16)。這些圖像用于切口分析和顏色測量。在完成輪廓和顏色成像之后，光源102被切斷，熒光光源64被選通，從而獲得熒光圖像A17，其和圖像組(A1-A16)的最后拍攝的顏色和輪廓圖像一道用于檢查熒光等級，根據(jù)鉆石的切口這些圖像的范圍可以從(A1)和(A2)到(A15)和(A16)。可以看到，圖像(A17)只對具有熒光質(zhì)量的寶石攝取。通過切斷所有光源并接通前光源77對寶石7的前方成像來拍攝圖像(A18)，圖像(A18)由相機(jī)12拍攝。使平臺53轉(zhuǎn)動180度拍攝另一個圖像(A19)。圖像(A18)和(A19)用于測量在鉆石的側(cè)面上的外表面瑕疵、表面和表面邊緣的質(zhì)量。現(xiàn)在參看圖9，其中示出了用于拍攝第二組圖像即圖像A21-A24的第二圖像拍攝結(jié)構(gòu)。通過由y軸直線定位器87向上沿著處理軸線105移動臺子59完成第二臺子設(shè)置。使臺子59向上運動，使光導(dǎo)向裝置57的中心和聚焦軸80對準(zhǔn)，并使平臺53處于上位置。由直線定位器49使相機(jī)12從位置“A”沿著聚焦軸80移動到位置“B”。通過接通D55光源90獲得光澤和光亮圖像(A21)。圖像(A21)用于光澤和光亮以及匹配分析，該圖像由相機(jī)12拍攝。通過斷開光源90并接通光源71由相機(jī)12拍攝邊緣圖像(A22)，以便拍攝用于邊緣(girdle)測量的圖像(A22)。通過斷開光源71并接通光源92和93由相機(jī)12拍攝平面(table)和光彩(luster)圖像(A23)。拍攝圖像(A23)用于光彩分析，并確定平面的形狀和尺寸用于切口和匹配分析。通過斷開光源92和93并接通光源94拍攝激光漫射圖像(A24)，從而拍攝圖像(A24)中的內(nèi)部激光漫射。這是為了復(fù)制由寶石印刷(GemPrint)使用的圖像拍攝，寶石印刷是一種專用的系統(tǒng)，用于擴(kuò)展支持業(yè)務(wù)，這對本發(fā)明不是重要的。寶石印刷使用激光散射圖形使寶石7和現(xiàn)有的象素數(shù)據(jù)庫中的寶石相匹配。在開始第三級設(shè)置之前，所有的光源都被切斷?，F(xiàn)在參看圖8，其中示出了用于拍攝第三組圖像即圖像(A25和A26)所用的第三圖像拍攝結(jié)構(gòu)。在第三級設(shè)置中，臺子59通過y軸直線定位器87沿處理軸線105被向下運動。臺子59向下運動使得光導(dǎo)向裝置55的中心和聚焦軸80對準(zhǔn)，并且平臺53處于下位置。相機(jī)12保持在沿著聚焦軸的“B”的位置。幾個光源的組合，即74,71和73被接通，以便得到最好的圖像(A25)，其被用于檢查底面、臺面和表面特征。此時，寶石7被從平臺53取走，所有光源被關(guān)閉。在進(jìn)行瑕疵分析之前，寶石7被從裝置5中取出并被徹底清洗。為了進(jìn)行瑕疵分析，可以使用圖像(A26)和兩個優(yōu)選方法之一。在第一個方法中，寶石7被放置在玻璃板上，使其被腐蝕的下側(cè)面對著漫射光，少量的高粘度浸漬油被施加于板的中心，把寶石7放在板上和油接觸。玻璃板被放在半透明窗口51的上方，并把光源92,93和73接通，以便拍攝用于內(nèi)部瑕疵分析的圖像(A26)。另一種方法是把鉆石全部浸在具有漫射底和壁的小的坩堝中。坩堝被放在平臺53上以便用相機(jī)12拍攝圖像(A26)。這種方法產(chǎn)生較好的圖像質(zhì)量。對于小的瑕疵，5微米或者較大，相機(jī)12的透鏡被設(shè)置為具有較高的放大倍數(shù)，并且通過對寶石7進(jìn)行掃描拍攝多個圖像。這便完成了拍攝在寶石分級中使用的圖像的步驟。應(yīng)當(dāng)注意，由上述可見，裝置5可以用于獲得其它的圖像?，F(xiàn)在參看圖10A-10C，其中示出了得到并組織由成像裝置拍攝的圖像的方法的例子，更具體地說，說明在寶石分級和寶石識別中利用入射光數(shù)據(jù)的方式。在開始，在步200，處理參數(shù)、常數(shù)和本地處理器10的計數(shù)器被初始化，并且成像裝置的發(fā)光元件被校準(zhǔn)以便確保在分光量上的一致性。被該裝置分析的每個寶石按照本發(fā)明產(chǎn)生一組象素數(shù)據(jù)圖像。被分析的每個寶石的圖像被存儲在本地站8的存儲器中的唯一的分析文件夾中。文件夾把象素數(shù)據(jù)圖像連同文本文件一道組織成由裝置5拍攝的文件，其中文本文件含有關(guān)于所有權(quán)、分析的最終結(jié)果、評價報告和其它相關(guān)的信息。文本文件可以通過由裝置5的合適的用戶接口手動地輸入信息而產(chǎn)生。本地站8的文件夾中的圖像數(shù)據(jù)被分析站14的數(shù)據(jù)處理器21分析。在優(yōu)選實施例中，文件夾或圖像與文本數(shù)據(jù)組被發(fā)送給分析站14用于處理并在分析站數(shù)據(jù)庫中匯編。文件夾及其內(nèi)容被復(fù)制以利安全，此后，文件夾的內(nèi)容被分析，以便根據(jù)被傳遞的分析的寶石的象素圖像制備評價報告?，F(xiàn)在參看圖10A，在步202本地站8產(chǎn)生唯一的文件夾，用于存儲寶石評價數(shù)據(jù)。其中所示的方法利用的寶石是鉆石。從步204開始通過確定寶石周邊上的一點確定寶石的切口。鉆石的輪廓是一個對于顏色較亮的背景象素灰度值低的凸形的象素組。從亮的到較暗的象素的改變用于識別在邊界上的象素。利用已知的鉆石的形狀和象素灰度值識別拐角點。這樣，在以鉆石為例的分析中，這些點確定了臺面、邊緣和底面(table,girdle,culet)的最大尺寸。每毫米的象素值是已知的，每立方毫米的克拉數(shù)被交互地粗略確定為.00173801。這樣，通過根據(jù)確定的含量和獲得的鉆石的坐標(biāo)進(jìn)行多種寶石的計算，由本地站8的處理器10確定寶石的尺寸。處理進(jìn)行步206，第一切口分析通過輪廓圖像(A1)提取拐角的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。寶石的尺寸坐標(biāo)被存儲在文件夾的文件中。接著，在步208，通過利用獲得的坐標(biāo)點通過寶石尺寸計算確定寶石尺寸比例。在步210和212，計數(shù)器重復(fù)這一處理以便獲得用于分析精制的切口的寶石所需的圖像，對于圓形精制切口的寶石多達(dá)最大8個這種圖像。重復(fù)這種處理，直到所有的輪廓圖像都被處理。在步214，通過確定寶石周邊的最大的邊緣點繼續(xù)進(jìn)行切口分析，在步216存儲坐標(biāo)，在步218計算邊緣尺寸和周長。現(xiàn)在參看圖10B，最后的切口分析包括用于確定臺面坐標(biāo)的步驟220。由于圓形光澤切口的臺面結(jié)構(gòu)一般呈八邊形，所以使用結(jié)構(gòu)算法求得拐角點。對于某些精制的切口以及在必要時使用光標(biāo)手動地掩蓋臺面的拐角點。步222允許操作者通過步224手動地輸入這一數(shù)據(jù)。臺面坐標(biāo)被存儲在在本地站8的存儲器內(nèi)存儲的文件夾的文件內(nèi)。坐標(biāo)數(shù)據(jù)按照步230和232的流程圖被進(jìn)一步分析，以便計算本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的邊緣的尺寸、臺面的寬度、臺面的高度、底面的高度、亭角、臺面角、邊緣厚度和與切口分析以及寶石評價相關(guān)的各種比例。分類分析根據(jù)寶石的接近度把寶石的切口等級分配為在多維空間內(nèi)的一個切口等級。寶石的顏色分析在步234開始，其中由被邊緣和臺面描繪的圖像象素區(qū)域中的顏色圖像(A2,A3,A6…)獲得R、G、B(紅綠藍(lán))的平均值，通過采樣一個較小區(qū)域的顏色，獲得更可預(yù)測的精確的顏色讀數(shù)。步236和238提供手動輸入R、G、B值的選擇。在步240，R、G、B圖像組被存儲在寶石分析文件夾的文件內(nèi)。所取的R、G、B圖像數(shù)由計數(shù)器在步242和244中確定。由作為寶石的鉆石引起的光的折射使寶石本身的顏色產(chǎn)生誤差而使紅綠藍(lán)顏色讀數(shù)產(chǎn)生誤差。此外，光能被折射而成為空間分量而增加紅綠藍(lán)平均值中的標(biāo)準(zhǔn)誤差。分析站14的數(shù)據(jù)處理器21的軟件通過從統(tǒng)計的分析中除去個別值補(bǔ)償這個誤差。此后，在步246計算紅綠藍(lán)象素強(qiáng)度值的平均值。現(xiàn)在參看圖10C，在步248，平均的紅綠藍(lán)值由在紫外線照射下的寶石顏色圖像(A17)獲得。在步250，沒有紫外線照射時的平均的紅綠藍(lán)值和有紫外線照射時的值之間的差被用于確定熒光的存在。熒光降低鉆石的價值。使用統(tǒng)計模型進(jìn)行這一分析。同樣，由顏色圖像得到的紅綠藍(lán)值被轉(zhuǎn)換成C.I.E.,L.A.B和L.U.V.坐標(biāo)。在分配顏色等級之前，在步252進(jìn)行瑕疵分析。可以手動地進(jìn)行瑕疵識別，如步254和256所示。使用一種處理算法進(jìn)行瑕疵分析。使用門限值和濾光片的組合突出內(nèi)部瑕疵、雜質(zhì)、針點等。測量這些瑕疵的尺寸和位置。通過所述算法識別內(nèi)部瑕疵并被保留在文件(A27)中。根據(jù)瑕疵的尺寸和按照位置確定的寶石面的總面積的比較分配清澈度的等級；靠近臺面和在臺面內(nèi)部的瑕疵比遠(yuǎn)離表面和靠近邊緣區(qū)域的瑕疵更降低寶石的價值。在步258，瑕疵數(shù)據(jù)被存儲在分析文件夾的文件內(nèi)。瑕疵被識別并被標(biāo)記，在步262產(chǎn)生寶石圖像文件(A28)。在步260分析圖像(A9),(A10),(A25)和(A26)，以便確定寶石的光澤、光亮并進(jìn)行光亮分析。采取這種方法以便得到盡可能多的信息，以便確定該系統(tǒng)是否分析過同一個寶石。為了進(jìn)行光澤分析，使用一種處理算法從光澤圖像中提取平均的紅綠藍(lán)值。計算C.I.E.、標(biāo)準(zhǔn)的L.A.B.和L.U.V.三色坐標(biāo)，用于調(diào)節(jié)光的強(qiáng)度。使用平均灰度值和標(biāo)準(zhǔn)值的比計算光澤。通過使圖像通過第一門限然后計算在門限值之上的具有平均灰度值的象素的總數(shù)測量拋光度。由這些象素除以在寶石表面上的象素的總數(shù)所得之商被用于測量光亮度。所述數(shù)量越大，拋光度值越大。通過從臺面圖像A23提取平均的紅綠藍(lán)值確定臺面的拋光度。對于入射光調(diào)整平均的紅綠藍(lán)值。通過比較被調(diào)整的紅綠藍(lán)值和標(biāo)準(zhǔn)值分配臺面的拋光度等級。一旦瑕疵、光澤、光亮和拋光度分析被完成，則進(jìn)行檢索分析站14的數(shù)據(jù)庫，以便確定是否存在代表以前進(jìn)行的該寶石的分析記錄，或者確定被分析的寶石是否被包括在數(shù)據(jù)庫中用于匹配的丟失的寶石的記錄中。在步264和266使用分級檢索技術(shù)以便減少檢索時間。如果有一個以上的寶石要被識別，則由數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行比較，以便進(jìn)行完好地匹配。理論上，只有在這一步完成之后，才在步268使用分類或線性識別模型根據(jù)三色坐標(biāo)、鉆石的重量、瑕疵和熒光分配顏色。對于新切割的鉆石，顯然不需要檢索數(shù)據(jù)庫。分析結(jié)果被保留并打印出報告發(fā)送給請求分析的本地站8。除去評價寶石之外，分析站14還對被分析的寶石7的特性和以前由裝置5分析的并被存儲在數(shù)據(jù)庫中的寶石的特性相匹配。此外，數(shù)據(jù)庫可以被查詢以便對寶石7的某些特性和/或價格范圍進(jìn)行登記，作為數(shù)據(jù)庫中保存的當(dāng)前市場價格信息，并用于評價寶石。分析站14可以用于分級、匹配、識別、分類以及評價，并把報告通過多種媒體傳遞給本地終端。本文使用的術(shù)語和表達(dá)只用于說明而不構(gòu)成限制。這些術(shù)語和表達(dá)并非唯一的，因而應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的構(gòu)思內(nèi)可以作出各種改變和改型。權(quán)利要求1．一種用于寶石分級和識別的裝置，包括殼體；被設(shè)置在所述殼體中用于支撐寶石的平臺；被設(shè)置在所述殼體內(nèi)用于對由所述平臺支撐的寶石提供照明的第一裝置；用于使所述平臺在所述殼體內(nèi)移動的裝置；被設(shè)置在所述殼體內(nèi)的電子相機(jī)，用于觀測所述平臺上的寶石，所述相機(jī)適應(yīng)于產(chǎn)生相應(yīng)于寶石的物理特征的電子圖像信號；電子數(shù)據(jù)處理器，其在操作上和所述移動裝置以及所述電子相機(jī)相連，所述電子數(shù)據(jù)處理器利用指令組編程，用于控制所述移動裝置和所述電子相機(jī)，并用于接收和存儲電子圖像信號。2．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述平臺被固定在一個軸線上，并且所述移動裝置包括用于使所述平臺沿著其軸線運動的裝置；以及用于使所述平臺圍繞所述軸線轉(zhuǎn)動的裝置。3．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一照明裝置包括被設(shè)置在所述平臺下方的第一光源；以及被設(shè)置在所述平臺上方的第二光源。4．如權(quán)利要求3所述的裝置，還包括被設(shè)置在所述第一光源和所述平臺之間的第一光導(dǎo)向裝置；以及被設(shè)置在所述第二光源和所述平臺之間的第二光導(dǎo)向裝置。5．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述平臺包括用于支撐寶石的透明的部分，借以使所述照明裝置發(fā)出的光照射到寶石上。6．如權(quán)利要求1所述的裝置，包括顯示裝置，其在操作上和所述電子數(shù)據(jù)處理器相連用于根據(jù)電子圖像信號顯示寶石的圖像。7．如權(quán)利要求1所述的裝置，包括用于沿著垂直于所述平臺的軸線的軸線使所述相機(jī)移動的裝置。8．如權(quán)利要求1所述的裝置，包括光濾光片；以及被設(shè)置在所述相機(jī)和所述平臺之間的用于支撐所述光濾光片的濾光片支撐裝置。9．如權(quán)利要求8所述的裝置，還包括用于插入和移出所述光濾光片的濾光片移動裝置。10．如權(quán)利要求1所述的裝置，包括電動機(jī)驅(qū)動的風(fēng)扇用于在所述殼體內(nèi)部循環(huán)空氣。11．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述殼體包括一個開口，并在所述開口中設(shè)置灰塵濾光片。12．如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括被設(shè)置在所述殼體中的紫外線光源，用于以紫外光照射寶石。13．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述電子數(shù)據(jù)處理器根據(jù)電子圖像信號產(chǎn)生包含有關(guān)于寶石的物理特征信息的數(shù)據(jù)文件，并且電子數(shù)據(jù)處理器包括用于存儲數(shù)據(jù)文件供以后檢索的數(shù)據(jù)存儲裝置。14．如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述電子數(shù)據(jù)處理器包括用于從數(shù)據(jù)存儲裝置中檢索數(shù)據(jù)文件并把所述數(shù)據(jù)文件傳遞給第二數(shù)據(jù)處理器，借以使第二數(shù)據(jù)處理器產(chǎn)生關(guān)于寶石的評價報告的裝置。15．如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括被設(shè)置在所述殼體內(nèi)部用于對所述平臺上的寶石相對于所述電子相機(jī)提供背后照明的第二照明裝置。16．如權(quán)利要求15所述的裝置，包括被設(shè)置在所述殼體內(nèi)部用于對所述平臺上的寶石相對于所述電子相機(jī)提供前方照明的第三照明裝置。17．一種用于產(chǎn)生、保持和檢索關(guān)于寶石的特征信息的系統(tǒng)，包括電子相機(jī)，用于觀測寶石，并適應(yīng)于產(chǎn)生相應(yīng)于寶石的物理特征的電子圖像信號；電子數(shù)據(jù)處理器，其在操作上和所述電子相機(jī)相連，所述電子數(shù)據(jù)處理器利用指令組編程，用于控制所述電子相機(jī)并處理電子信號從而提供含有用于識別寶石的物理特征的數(shù)據(jù)文件；中央處理裝置，其包括中央數(shù)據(jù)處理器和中央數(shù)據(jù)存儲裝置；以及通信裝置，用于在所述電子數(shù)據(jù)處理器和所述中央數(shù)據(jù)處理器之間提供數(shù)據(jù)通信鏈路，借以使含有用于識別寶石的物理特征的信息的數(shù)據(jù)文件可以在所述電子數(shù)據(jù)處理器和所述中央數(shù)據(jù)處理器之間傳遞。18．如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述中央處理裝置含有用于識別多個寶石的信息的數(shù)據(jù)庫，并且中央數(shù)據(jù)處理器被編程用于從所述數(shù)據(jù)庫中檢索用于按照物理特征識別寶石的信息。19．如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述中央數(shù)據(jù)處理器被編程用于比較所述數(shù)據(jù)庫中的寶石識別信息和由所述電子數(shù)據(jù)處理器接收的寶石識別信息，借以使被所述電子相機(jī)觀測的寶石被精確地識別。20．一種按照寶石的紫外線顏色輪廓對寶石的價值分級的方法，包括以下步驟把寶石放置在一個基本上沒有光的區(qū)域內(nèi)；利用紫外光和漫射光同時照射寶石；利用CCD相機(jī)拍攝入射到寶石上的光，并將其作為圖像數(shù)據(jù)組存儲在存儲裝置中；終止由紫外光對寶石的照射，并繼續(xù)由漫射光照射；利用CCD相機(jī)拍攝由繼續(xù)照明而產(chǎn)生的入射到寶石上的光，并將其作為第二圖像數(shù)據(jù)組存儲在存儲裝置中；比較拍攝的第一和第二數(shù)據(jù)組；以及通過拍攝的數(shù)據(jù)的比較確定寶石的熒光值。21．一種用于寶石分級的分析入射光數(shù)據(jù)和反射光數(shù)據(jù)的方法，包括以下步驟把寶石放置在一個基本上無光的區(qū)域內(nèi)的第一位置的平臺上，在所述平臺內(nèi)提供限定寶石邊界的半透明部分；設(shè)置CCD的數(shù)據(jù)響應(yīng)元件，使其聚焦軸和平臺的所述第一位置對準(zhǔn)，將CCD相機(jī)和用于操作一個指令組的數(shù)據(jù)處理器相連；通過半透明的平臺部分從平臺的下方對寶石的底部提供照明；沿著相機(jī)的光響應(yīng)元件的方向?qū)毷臋M側(cè)面提供照明；按照所述數(shù)據(jù)處理器指令組圍繞平臺的中心軸線使平臺轉(zhuǎn)動；以及利用CCD相機(jī)拍攝入射光數(shù)據(jù)并將其作為圖像數(shù)據(jù)組存儲在所述存儲器中。22．一種用于寶石分級的分析入射光數(shù)據(jù)和反射光數(shù)據(jù)的方法，包括以下步驟把寶石放置在一個基本上無光的區(qū)域內(nèi)的第一位置的平臺上，對所述平臺提供一個貫通的位于所述寶石下方的限定寶石邊界的半透明部分；設(shè)置CCD的數(shù)據(jù)響應(yīng)元件，使其聚焦軸和平臺的所述第一位置對準(zhǔn)，CCD相機(jī)在操作上和用于操作一個指令組的數(shù)據(jù)處理器相連，數(shù)據(jù)處理器把拍攝的光數(shù)據(jù)存儲在存儲裝置中；利用紫外光源照射寶石；利用D55光源從所述平臺半透明部分的下方照射寶石；以及利用CCD相機(jī)拍攝入射光數(shù)據(jù)并將其作為圖像數(shù)據(jù)組存儲在所述存儲器中。23．如權(quán)利要求22所述的方法，其中D55光源是圓形的環(huán)光源。24．如權(quán)利要求22所述的方法，包括使CCD相機(jī)沿著聚焦軸移動到由數(shù)據(jù)處理器的指令組限定的位置的步驟。25．一種用于寶石分級的分析入射光數(shù)據(jù)和反射光數(shù)據(jù)的方法，包括以下步驟把寶石放置在一個基本上無光的區(qū)域內(nèi)的第一位置的平臺上，在所述平臺內(nèi)提供一個半透明部分用于支撐寶石并用于限定寶石的邊界；設(shè)置CCD的數(shù)據(jù)響應(yīng)元件，使其聚焦軸和平臺的所述第一位置對準(zhǔn)，CCD相機(jī)在操作上和用于操作一個指令組的數(shù)據(jù)處理器相連，并適應(yīng)于沿著聚焦軸從第一位置移動到第二位置，數(shù)據(jù)處理器把拍攝的光數(shù)據(jù)存儲在存儲裝置中；相對于聚焦軸向上移動平臺；設(shè)置一個折射元件，其具有一個和聚焦軸對準(zhǔn)的折射角；沿著聚焦軸使相機(jī)朝向折射元件移動到第二位置；從所述平臺半透明部分的下方的一個位置照射寶石；以及利用CCD相機(jī)拍攝由折射元件重新導(dǎo)向的入射光數(shù)據(jù)并將其作為圖像數(shù)據(jù)組存儲在所述存儲器中。26．如權(quán)利要求25所述的方法其中在聚焦軸上第一和第二相機(jī)位置之間的距離等效于平臺學(xué)聚焦軸向上移動的距離。27．一種用于寶石分級的分析入射光數(shù)據(jù)和反射光數(shù)據(jù)的方法，包括以下步驟把寶石放置在一個基本上無光的區(qū)域內(nèi)的第一位置的在其上具有半透明部分的平臺上，所述平臺的半透明部分用于限定寶石的邊界；設(shè)置CCD的數(shù)據(jù)響應(yīng)元件，使其聚焦軸和平臺的所述第一位置對準(zhǔn)，CCD相機(jī)在操作上和用于操作一個指令組的數(shù)據(jù)處理器相連，并適應(yīng)于沿著聚焦軸從第一位置移動到第二位置，數(shù)據(jù)處理器把拍攝的光數(shù)據(jù)存儲在存儲裝置中；相對于聚焦軸向上移動平臺；設(shè)置一個折射元件，其具有一個和聚焦軸對準(zhǔn)的折射角；沿著聚焦軸使相機(jī)朝向折射元件移動到第二位置；從所述平臺的下方的一個位置照射寶石；利用CCD相機(jī)拍攝由折射元件重新導(dǎo)向的入射光數(shù)據(jù)并將其作為圖像數(shù)據(jù)組存儲在所述存儲器中；關(guān)閉平臺下方的照明；從平臺的上方照射寶石；利用CCD相機(jī)拍攝由折射元件重新導(dǎo)向的入射光數(shù)據(jù)并將其作為圖像組存儲在所述存儲器中；關(guān)閉從平臺下方的照明；由第二個光源從平臺下方照射寶石；以及利用CCD相機(jī)拍攝由折射元件重新導(dǎo)向的入射光數(shù)據(jù)并將其作為圖像數(shù)據(jù)組存儲在所述存儲器中。28．一種用于寶石分級的分析入射光數(shù)據(jù)和反射光數(shù)據(jù)的方法，包括以下步驟把寶石放置在一個基本上無光的區(qū)域內(nèi)的第一位置的平臺上，所述平臺上具有一個半透明部分，用于限定寶石的邊界；設(shè)置CCD的數(shù)據(jù)響應(yīng)元件，使其聚焦軸和平臺的所述第一位置對準(zhǔn)，CCD相機(jī)在操作上和用于操作一個指令組的數(shù)據(jù)處理器相連，并適應(yīng)于沿著聚焦軸從第一位置移動到第二位置，數(shù)據(jù)處理器把拍攝的光數(shù)據(jù)存儲在存儲裝置中；相對于聚焦軸向下移動平臺；設(shè)置一個光重新導(dǎo)向元件，其具有一個和聚焦軸對準(zhǔn)的重新導(dǎo)向角；沿著聚焦軸使相機(jī)朝向折射元件移動到第二位置；從所述平臺的上方利用兩個光源同時地照射寶石；從正對著相機(jī)的數(shù)據(jù)響應(yīng)元件的側(cè)向位照射寶石；以及利用CCD相機(jī)拍攝由光重新導(dǎo)向元件導(dǎo)向的入射光數(shù)據(jù)并將其作為圖像數(shù)據(jù)組存儲在所述存儲器中。29．如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述把寶石放置在平臺半透明部分上的步驟還包括使位于半透明部分上的寶石的中心和通過所述半透明部分的中心的激光光源的中心對準(zhǔn)的步驟。全文摘要一種用于對寶石標(biāo)準(zhǔn)分級的方法和裝置。該系統(tǒng)測量在成像裝置內(nèi)多個入射光下寶石的光譜響應(yīng)。成像裝置由本地站控制數(shù)據(jù)處理器的指令組控制。通過本地站成像裝置的電荷耦合器件以象素數(shù)據(jù)組形式拍攝光能數(shù)據(jù)。本地站的控制數(shù)據(jù)處理器和分析站相連,分析站包括分析數(shù)據(jù)處理器和大容量存儲裝置。存儲裝置為分析數(shù)據(jù)處理器的指令組和數(shù)據(jù)庫記錄提供存儲空間。分析站使用數(shù)據(jù)處理器和模型數(shù)據(jù)庫通過傳遞圖像數(shù)據(jù)組確定寶石的美學(xué)與/或價值。通過成像裝置的多個光源分析寶石質(zhì)量,相對于數(shù)據(jù)庫的模型象素數(shù)據(jù)組對寶石的質(zhì)量進(jìn)行定量分析,記錄寶石的質(zhì)量用于參考。文檔編號G01N21/64GK1304035SQ9912780公開日2001年7月18日申請日期1999年11月25日優(yōu)先權(quán)日1999年11月25日發(fā)明者L·K·阿加瓦爾申請人:圖像統(tǒng)計公司