CN107796819A - 穹顶光源钻石测量仪及钻石测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及宝石检测领域，提供一种穹顶光源钻石测量仪及钻石测量方法。一种穹顶光源钻石测量仪，包括处理器、光源组件、图像采集装置及用于放置样品的样品台；所述光源组件包括发光元件及反射板，所述反射板位于发光元件与图像采集装置之间，反射板的中央开设有通孔；所述发光元件发射出不同角度的光线经反射板反射后形成照射在位于样品台上样品的入射光线；所述样品台的中心、发光元件的中心、反射板的中心及图像采集装置的中心位于同一中轴线上。该穹顶光源钻石测量仪能直接测定样品的光学参数，可以有效地、客观地评价钻石的光学效果。一种钻石测量方法，利用上述的穹顶光源钻石测量仪对样品进行光学参数的测量。

Description

穹顶光源钻石测量仪及钻石测量方法
技术领域
本发明涉及宝石检测领域，尤其涉及一种穹顶光源钻石测量仪及钻石测量方法。
背景技术
钻石璀璨是因其特殊的琢型而产生对入射光线的强烈反射，这些反射作用分为亮光、火彩和闪烁，合并称为明亮度(Brilliance)。为了评价钻石明亮度的好坏，传统上，通过钻石的切工参数(包括琢型的几何参数、对称程度、抛光程度)来评价。这些方法的基本原理建立在Marcel Tolkowsky对钻石光学的二维研究的基础上(《Diamond Design:A Study ofthe Reflection and Refraction of Light in a Diamond》)，也就是说，钻石光学效果的评价是通过间接的切工参数的评价来实现。
然而切工参数很难描述一粒具体钻石的光学效果，不能描述出钻石反射光线的图案，往往切工参数相同的不同钻石，具有不同的光学效果、具有不同的反光图案，因此根据切工参数难以准确判断出钻石光学效果的好坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种穹顶光源钻石测量仪及钻石测量方法，能直接测定样品的光学参数，可以有效地、客观地评价钻石的光学效果。
为解决上述技术问题，发明采用如下所述的技术方案。一种穹顶光源钻石测量仪，包括处理器、光源组件、图像采集装置及用于放置样品的样品台，所述光源组件提供照射在位于样品台上样品的入射光线，所述图像采集装置用于采集样品反射所述入射光线所形成的图像；所述图像采集装置与所述处理器相连，所述处理器用于接收由图像采集装置采集到的图像并利用该图像处理分析得到样品的光学参数；所述光源组件包括发光元件及反射板，所述反射板位于发光元件与图像采集装置之间，反射板的中央开设有通孔；所述发光元件发射出不同角度的光线经反射板反射后形成照射在位于样品台上样品的入射光线；所述样品台的中心、发光元件的中心、反射板的中心及图像采集装置的中心位于同一中轴线上。
优选地，所述发光元件包括呈同心圈分布的灯珠。
优选地，所述发光元件还包括一用于承载所述灯珠的承载件，所述承载件呈圆盘状，其外径为60-200mm，内径为20-60mm；所述反射板呈圆盘状，其外径为60-200mm，内径为20-60mm。
优选地，所述样品台包括与所述反光板相对设置的透明隔板，以及用于固定所述样品的光阑；所述透明隔板为圆形，其直径为9-40mm。
优选地，所述钻石测量仪还包括带有一机箱面板的机箱，所述样品台设置于机箱面板上，所述光源组件和图像采集装置设置于机箱内；所述机箱面板上设有机箱盖以及用于控制发光元件的控制开关。
优选地，所述处理器还包括显示装置。
一种钻石测量方法，利用上述的穹顶光源钻石测量仪对样品进行光学参数的测量。
优选地，所述钻石测量方法进一步包括将图像采集装置采集到的图像进行数字化信息处理得到图像数据并存贮，利用该图像数据进行分析计算得到样品的亮度和火彩强度。
优选地，所述亮度的分析计算为：读出采集到的图像的每一象素的灰度值，并与预设的灰度阈值比较，大于该灰度阈值的为反光的明亮区，该明亮区象素点的灰度值之和即为样品的亮度值。
优选地，所述火彩强度的分析计算为：读出采集到图像的每一象素点的R、G、B值，并计算出色相值、饱和度和亮度(HSL)，饱和度与亮度大于预设阈值的象素点为彩色点，并计为彩度值；彩色点的彩度值之和为火彩强度值。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种穹顶光源钻石测量仪，通过提供入射光线，并采集样品反射入射光线所形成的图像，利用所采集的图像处理分析得到样品的光学参数；相对于现有技术中通过切工参数间接地评价钻石的光学效果，该穹顶光源钻石测量仪能直接测定样品的光学参数，可以有效地、客观地评价钻石的光学效果。并且，发光元件发射出不同角度的光线经反射板反射后形成照射在位于样品台上样品的入射光线，这样所形成的入射光线类似于穹顶光源所发出的光线，能更好的测定钻石的发光效果；该发光组件还具有结构简单，易于制造的优点。该穹顶光源钻石测量仪应用前景好，可以用于钻石加工质量评价，能有效提高加工过程中钻石切磨的质量、钻石的成品率；该穹顶光源钻石测量仪还可用于钻石成品的质量检验，有助于钻石首饰的质量控制。
本发明还提供了一种钻石测量方法，采用上述的穹顶光源钻石测量仪对样品进行光学参数的测量，能直接测定样品的光学参数，可以有效地、客观地评价钻石的光学效果。并且该钻石测量方法具有操作方便、测试结果准确的优点。该钻石测量方法应用前景好，可以用于钻石加工质量评价，能有效提高加工过程中钻石切磨的质量、钻石的成品率；该钻石测量方法还可用于钻石成品的质量检验，有助于钻石首饰的质量控制。
附图说明
图1是本发明所提供的穹顶光源钻石测量仪的结构示意图。
图2是本发明所提供的穹顶光源钻石测量仪中发光元件的结构示意图。
图3是本发明所提供的钻石测量方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对发明做进一步的阐述。
实施例一
如图1所示，一种穹顶光源钻石测量仪，包括处理器14、光源组件、图像采集装置4及用于放置样品13的样品台1，所述光源组件提供照射在位于样品台1上样品13的入射光线，所述图像采集装置4用于采集样品13反射所述入射光线所形成的图像；所述图像采集装置4与所述处理器14相连，所述处理器14用于接收由图像采集装置采集到的图像并利用该图像处理分析得到样品13的光学参数；所述光源组件包括发光元件2及反射板3，所述反射板3位于发光元件2与图像采集装置4之间，反射板3的中央开设有通孔；所述发光元件2发射出不同角度的光线经反射板3反射后形成照射在位于样品台13上样品1的入射光线。
本发明所提供的穹顶光源钻石测量仪，通过提供入射光线，并采集样品反射入射光线所形成的图像，利用所采集的图像处理分析得到样品的光学参数；相对于现有技术中通过切工参数间接地评价钻石的光学效果，该穹顶光源钻石测量仪能直接测定样品的光学参数，可以有效地、客观地评价钻石的光学效果。并且，发光元件发射出不同角度的光线经反射板反射后形成照射在位于样品台上样品的入射光线，这样所形成的入射光线类似于穹顶光源所发出的光线，能更好的测定钻石的发光效果；该发光组件还具有结构简单，易于制造的优点。
所述样品台1的中心、发光元件2的中心、反射板3的中心及图像采集装置4的中心位于同一中轴线8上。这样设置能更好的保证入射光线照在样品13上，并且能很好的采集样品13反射的图像。
在这里，针对穹顶光源做进一步解释，所谓的穹顶光源是天空无阻挡的漫射光线，例如无阳光直射的广场环境的照明条件，在这种光源下，入射到样品(即钻石)的光线充满180度的立体角，并且每个方向的光线的强度几乎一致，遵循天顶最强(0度)，向地平线方向(90度)逐渐减弱的规律，光线强度I可以用公式(1)表示：
I＝Io*COS(k*α) (1)
式中K为小于1的系数，α为光线的入射角，Io为光线的初始强度。
本发明中的光源组件所提供的入射光线，也即由发光元件2发光并经反射板3反射形成的入射光线，其路径可用公式(2)描述
L＝2*H*COSθ (2)
式中L为光程，光线从发光元件照到钻石样品所经过的路径长度；H为反射板到发光元件的距离，θ为光线入射钻石的入射角。
由于样品接收到光照的强度与光源的距离成正比，光源离得越远，样品照射到的光强越低。公式(2)表明，入射到钻石的光线的光源的距离随着入射角的增大，钻石照射到的光强减小，所以公式(2)与公式(1)等价。说明本发明的光源组件满足穹顶光源的条件。
请一并参阅图2，优选地，所述发光元件2包括呈同心圈分布的灯珠21，这样不同圈环的灯珠21提供了不同角度的光线。如图2中所示，所述发光元件2还包括一用于承载所述灯珠21的承载件22，所述承载件22呈圆盘状，其外径为60-200mm，内径为20-60mm。如图中所示，所述承载件22上可以均匀分布有5圈灯珠21。优选地，所述反射板3呈圆盘状，其外径为60-200mm，内径为20-60mm。具体的，灯珠21为白光灯珠，反射板3为白色反射板。
在一些具体的实施例中，所述承载件22的外径为100mm，内径为32mm，在承载件22上分布有4圈灯珠21，4圈灯珠21的直径分别为65mm，55mm，45mm和35mm。灯珠21与反射板3之间的距离为60mm。使用时，若干所述灯珠21同时点亮，灯珠21发射的光线经反射板3反射后形成入射角为8-45度的均匀的入射光线。
请参阅图1，优选地，所述样品台1包括与所述反光板3相对设置的透明隔板11，以及用于固定所述样品13的光阑12。通过光阑12对样品13进行固定，能保证样品13一直位于样品台1的中心，有效提高测量的稳定性和准确性。更好的是，所述透明隔板11为圆形，其直径为9-40mm。所述光阑12可以是手动的，也可以是自动的，在一些具体实施例中，所述光阑12为手动光阑。
在一些实施例中，所述穹顶光源钻石测量仪还包括带有一机箱面板6的机箱5，所述样品台1设置于机箱面板6上，所述光源组件和图像采集装置4设置于机箱5内。具体的如图1中所示，所述样品台1位于机箱5外侧，所述发光元件2位于机箱面板6内侧。优选地，在机箱5内设置支架板7，在支架板7上设置或安装所述图像采集装置4。优选地，所述机箱面板6上设有机箱盖10，能起到遮光罩的作用。优选地，所述机箱面板6上设有用于控制发光元件2的控制开关9，便于控制发光元件2。在一些实施例中，也可以是所述处理器14用于控制所述发光元件2，或者是所述处理器14通过控制开关9来控制发光元件2。
在一些优选的实施例中，所述处理器14还包括显示装置，可以显示图像采集装置4采集到的图像，这些图像的再现提供了直接观察样品光学效果的方法，使得钻石的明亮度可以更为直观展示与认识，有利于展示钻石的魅力以及商业推广。例如所述处理器14为计算机，计算机的屏幕即为显示装置。
实施例二
一种钻石测量方法，利用实施例一种所提供的穹顶光源钻石测量仪对样品进行光学参数的测量。采用上述的穹顶光源钻石测量仪对样品进行光学参数的测量，能直接测定样品的光学参数，可以有效地、客观地评价钻石的光学效果。并且该钻石测量方法具有操作方便、测试结果准确的优点。该钻石测量方法应用前景好，可以用于钻石加工质量评价，能有效提高加工过程中钻石切磨的质量、钻石的成品率；该钻石测量方法还可用于钻石成品的质量检验，钻石首饰的明亮度的展示，有助于钻石首饰的质量控制和商业推广。
请一并参阅图1和图3所示，依据实施例一中该穹顶光源钻石测量仪的说明，可以理解，所述钻石测量方法包括：
步骤S1：启动所述穹顶光源钻石测量仪，采集到样品13反射所述入射光线所形成的图像；具体为，点亮发光元件2，即点亮所有的灯珠21，灯珠21发出的光线经反射板3射后形成照射在位于样品台1上样品13的入射光线，所述图像采集装置4用于采集样品13反射所述入射光线所形成的图像；
步骤S2：所述处理器14接收由图像采集装置4采集到的图像并利用该图像处理分析得到样品13的光学参数。优选地，将图像采集装置4采集到的图像进行数字化信息处理得到图像数据并存贮；经数字化信息处理后更便于数据传输的准确性、快速性，即时存贮能对数据进行有效保存，便于查看。所述的光学参数为亮度和火彩强度。因此，在一些优选的实施例中，所述钻石测量方法进一步包括将图像采集装置4采集到的图像进行数字化信息处理得到图像数据并存贮，利用该图像数据进行分析计算得到样品13的亮度和火彩强度。
进一步的是，所述亮度的分析计算为：读出采集到的图像的每一象素的灰度值，并与预设的灰度阈值比较，大于该灰度阈值的为反光的明亮区，该明亮区象素点的灰度值之和即为样品的亮度值。亮度的计算公式为：
式中Lz为钻石样品的亮度，Li为图像中第i象素点的亮度值，m为图像的象素总数。
进一步的是，所述火彩强度的分析计算为：读出采集到图像的每一象素点的R、G、B值，并计算出色相值、饱和度和亮度(HSL)，饱和度与亮度大于预设阈值的象素点为彩色点，并计为彩度值；彩色点的彩度值之和为火彩强度值。火彩强度的计算公式为：
式中Lc为钻石样品的火彩强度，Lci为图像中第i象素点的彩度值，m为图像的象素总数。

Claims (10)

1.一种穹顶光源钻石测量仪，包括处理器、光源组件、图像采集装置及用于放置样品的样品台，所述光源组件提供照射在位于样品台上样品的入射光线，所述图像采集装置用于采集样品反射所述入射光线所形成的图像；所述图像采集装置与所述处理器相连，所述处理器用于接收由图像采集装置采集到的图像并利用该图像处理分析得到样品的光学参数；其特征在于：
所述光源组件包括发光元件及反射板，所述反射板位于发光元件与图像采集装置之间，反射板的中央开设有通孔；所述发光元件发射出不同角度的光线经反射板反射后形成照射在位于样品台上样品的入射光线；
所述样品台的中心、发光元件的中心、反射板的中心及图像采集装置的中心位于同一中轴线上。
2.如权利要求1所述的穹顶光源钻石测量仪，其特征在于：所述发光元件包括呈同心圈分布的灯珠。
3.如权利要求2所述的穹顶光源钻石测量仪，其特征在于：所述发光元件还包括一用于承载所述灯珠的承载件，所述承载件呈圆盘状，其外径为60-200mm，内径为20-60mm；所述反射板呈圆盘状，其外径为60-200mm，内径为20-60mm。
4.如权利要求1所述的穹顶光源钻石测量仪，其特征在于：所述样品台包括与所述反光板相对设置的透明隔板，以及用于固定所述样品的光阑；所述透明隔板为圆形，其直径为9-40mm。
5.如权利要求1所述的穹顶光源钻石测量仪，其特征在于：还包括带有一机箱面板的机箱，所述样品台设置于机箱面板上，所述光源组件和图像采集装置设置于机箱内；所述机箱面板上设有机箱盖以及用于控制发光元件的控制开关。
6.如权利要求1-5任一项中所述的穹顶光源钻石测量仪，其特征在于：所述处理器还包括显示装置。
7.一种钻石测量方法，其特征在于：利用如权利要求1所述的穹顶光源钻石测量仪对样品进行光学参数的测量。
8.如权利要求7所述的钻石测量方法，其特征在于：所述钻石测量方法进一步包括将图像采集装置采集到的图像进行数字化信息处理得到图像数据并存贮，利用该图像数据进行分析计算得到样品的亮度和火彩强度。
9.如权利要求7或8所述的钻石测量方法，其特征在于：所述亮度的分析计算为：读出采集到的图像的每一象素的灰度值，并与预设的灰度阈值比较，大于该灰度阈值的为反光的明亮区，该明亮区象素点的灰度值之和即为样品的亮度值。
10.如权利要求7或8所述的钻石测量方法，其特征在于：所述火彩强度的分析计算为：读出采集到图像的每一象素点的R、G、B值，并计算出色相值、饱和度和亮度(HSL)，饱和度与亮度大于预设阈值的象素点为彩色点，并计为彩度值；彩色点的彩度值之和为火彩值。
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