的灰度等級；并且獲得有關(guān)每個缺陷的容納物（content) 的統(tǒng)計尺寸。相對于由寶石的后刻面的背投影所形成的繪圖確定像素的灰度等級。可以通 過所述統(tǒng)計尺寸確定夾雜物的參數(shù)。
[0028] 上面所描述的這些方法可以結(jié)合。這些方法中的任何一個都可以進一步包括識別 夾雜物的類型、形狀、尺寸、和/或密度；并且基于所識別的夾雜物的的類型、形狀、尺寸、和 /或密度分配凈度值。
[0029] 寶石可以是拋光過的寶石.
[0030] 本發(fā)明還提供了一種用于實現(xiàn)上面所描述的任一種方法的裝置，以及一種用于實 現(xiàn)所描述的分析中的任何一個的計算機程序。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種用于形成寶石的3D模型的設(shè)備。所述設(shè)備 包括用于安裝寶石的安裝臺，所述安裝臺能夠以系列離散增量旋轉(zhuǎn)。至少一個照相機方向 朝向所述安裝臺，用于記錄在每個旋轉(zhuǎn)增量位置寶石的圖像。提供準直光源用于用準直光 照射鉆石，并且，提供至少一個漫射光源用于用漫射光照射寶石?？刂葡到y(tǒng)協(xié)調(diào)安裝臺的旋 轉(zhuǎn)、光源的運行、以及所述至少一個照相機的運行，使得在寶石的每個旋轉(zhuǎn)位置執(zhí)行如下步 驟：（a)通過照相機記錄由準直光照射的寶石的輪廓圖像；以及（b)通過照相機記錄由漫射 光照射的寶石的漫射圖像。處理系統(tǒng)被配置為分析輪廓圖像和漫射圖像以獲得寶石表面的 3D模型。該處理系統(tǒng)可以進一步被配置為從輪廓圖像獲得初始3D模型，并且利用漫射圖像 精化初始3D模型。
[0032] 該裝置還可以用來識別寶石中的夾雜物。所述處理系統(tǒng)進一步被配置為：在漫射 圖像識別特征；在后續(xù)的漫射圖像之間追蹤特征；考慮光射線被寶石的反射和折射，相對 于寶石的3D模型定位所述特征；以及，將部分或全部被定位的特征識別為夾雜物。處理系 統(tǒng)可以被配置為在夾雜物的識別中使用（僅從輪廓圖像中生成的）初始3D模型。
[0033] 該裝置還可以包括用于旋轉(zhuǎn)所述安裝臺的步進電機。在相對于安裝系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸 線的不同位置可以設(shè)置兩個或以上照相機。該照相機可以包括指向被安裝在安裝臺上的寶 石的腰棱的腰棱照相機，所述腰棱照相機被配置成使得輪廓圖像由所述腰棱照相機記錄； 和，指向被安裝在安裝臺上的寶石的亭部的亭部照相機。
[0034] 因此，在至少一個優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的裝置被設(shè)計為在若干精細地控制的照 射條件下旋轉(zhuǎn)拋光過的寶石，并且在圍繞高度穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)軸線的規(guī)則的、精確地確定的角 度增量拍攝圖像。通過在寶石的旋轉(zhuǎn)軸線的不同姿勢處的兩臺照相機拍攝圖像。所拍攝的 圖像序列被處理以獲得鉆石的準確的實體模型，并且可選地用以追蹤鉆石內(nèi)的缺陷。蹤跡 和實體模型接著被一起用來將缺陷定位在寶石模型實體內(nèi)的三維位置處。這些位置還被用 來以在剛度和對寶石的質(zhì)量等級影響方面將具體的被識別的缺陷進行分類為目的更加精 密地檢查圖像。
【附圖說明】
[0035] 現(xiàn)在僅以實例的方式并參考附圖描述本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例，其中：
[0036] 圖1是一種用于照射鉆石并且在不同旋轉(zhuǎn)位置范圍獲得圖像的設(shè)備的俯視示意 圖；
[0037] 圖2是圖1的設(shè)備的示意側(cè)視圖；
[0038] 圖3示出增輝切削（brilliant cut)的寶石被照射通過亭部時通過寶石的光路；
[0039] 圖4是根據(jù)不同方案照射的鉆石的系列照片；
[0040] 圖5圖示出校準目標；
[0041] 圖6圖示出機械校準的原理；
[0042] 圖7為示出凸形外形（convex hull)的鉆石圖片；
[0043] 圖8示出為增輝切削的鉆石的主要刻面；
[0044] 圖9圖示出鉆石底面坡度（culet gradient)和亭部點角度如何隨著旋轉(zhuǎn)位置變 化；
[0045] 圖10圖示出漫射圖像中的邊緣；
[0046] 圖11圖示出與控制點相比的被測量點的校正；
[0047] 圖12顯示出鉆石的照片中被提取的角部特征和角部特征的蹤跡；
[0048] 圖13圖示出鉆石的3D模型中的被追蹤特征的位置估計；
[0049] 圖14圖示出鉆石的背投射的刻面邊緣；
[0050] 圖15圖示出鉆石的3D模型中的被聚類的蹤跡；
[0051] 圖16圖示出鉆石的圖像中缺陷的包圍體的投影。
【具體實施方式】
[0052] 圖1和2分別為用于確定諸如鉆石的拋光過的寶石的凈度的設(shè)備101的頂視圖和 側(cè)視圖。設(shè)備包括吸氣嘴102,鉆石或者其它物體可以被放置在吸氣嘴102上。步進電機 104用來旋轉(zhuǎn)鉆石103精確地通過任何特定角度。
[0053] 使用兩臺照相機105、106,諸如例如具有分辨率1280x 960像素的IEEE1394-界面 數(shù)碼照相機、單1/2" (8_斜率）CCD，在每個角間隔拍攝鉆石103的圖像。照相機被設(shè)置成 使得它們中的一個（"腰棱照相機"105)方向朝向鉆石103的腰棱（即，側(cè)向），而另一個 照相機（"亭部照相機"106)直接觀察典型的切割的鉆石的亭部刻面。由于鉆石操縱光的 方式，到達照相機的光線會穿過寶石體積的大部分，并且這種檢查給出了將所有缺陷或者 夾雜物呈現(xiàn)在由照相機記錄的圖像中的最大可能。這可以參考圖3進行理解，圖3顯示了 光302如何穿過鉆石103和如何被反射302朝向照相機。所采用的照相機光學器件是焦闌 的，即，它們僅收集由它們的數(shù)值孔徑所確定的角度范圍之內(nèi)的與它們的光軸平行的入射 光。來自照相機的圖像被輸出至處理系統(tǒng)并且被儲存在存儲裝置中（圖1中未示出）。這 些用于圖像的后續(xù)分析。
[0054] 可以通過漫射光、或準直光、或者兩者照射鉆石。通過在本案例中為LED面板的三 個平面漫射源107、108、109提供漫射照射。兩個較大的面板107、108以充分間隔彼此相對 地放置以允許懸置于吸氣嘴上的鉆石被放置在它們之間。第三個小面板109的強度為大面 板的兩倍。其處于光束分裂器后面，該光束分裂器用于引入準直光或者漫射光，如圖1中所 示的。通過另外的LED 111以及相關(guān)的光學器件112提供準直光。
[0055] 設(shè)備被設(shè)計以產(chǎn)生四種不同的光照射方案。不同光源的光學和機械配置允許在不 損傷其他光照射條件的情況下產(chǎn)生每種光照射條件。四種光照射類型為準直的、漫射的、半 漫射的、以及反射的（specular)，使用這四種方案的鉆石圖像在圖4中示出。（由LED 111 和光學器件112提供的）準直光照射允許以側(cè)面影象或輪廓（圖像401)的形式完整地看 到鉆石；（接近4JI立體弧度（steradian)的白光）漫射光照射使得可以看到鉆石上和鉆 石內(nèi)部的缺陷（正如圖像402中所示的）。半漫射照射就是從后方以及一側(cè)或者僅一側(cè)照 射鉆石的情形，并且可以被用來高亮鉆石的刻面結(jié)構(gòu)（如圖像403中所示的）。第四種光照 射條件為反射光照射，并且這允許前刻面被單獨地高亮（圖像404)。這種條件還高亮了鉆 石的刻面結(jié)構(gòu)，并且可以被用來取代半漫射照射精化鉆石模型。
[0056] 為了通過圖像進行精確的測量，了解照相機相對于彼此的位置以及相對于目標 (鉆石）的旋轉(zhuǎn)軸的位置是非常重要的。在每次圖像拍攝之間了解圍繞軸線的精確的旋轉(zhuǎn) 角度也是重要的，因為用來旋轉(zhuǎn)吸氣嘴的任何馬達電機不可能具有精確的角度準確度。
[0057] 通過取代鉆石將目標物安放在吸氣嘴上實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸的性能表征，其中所述安裝是 與旋轉(zhuǎn)軸偏心的。這在圖5中示出。在此示例中，目標物為滾珠503。用兩臺照相機圍繞幾 個完整的旋轉(zhuǎn)來獲得目標物的輪廓形式的圖像。在滾珠在圍繞旋轉(zhuǎn)軸相差大約90度的至 少兩個起始位置的條件下重復這些操作。
[0058] 從輪廓圖像可以非常精確地確定滾珠的中心位置。通過觀察滾珠中心的路徑，可 以確定相對于照相機的旋轉(zhuǎn)軸線。圖像之間所測量的中心之間的間隔可以用來繪制被繪圖 的電機的角增量的繪圖，如圖6中所示的。圖6示出了滾珠503在圍繞旋轉(zhuǎn)軸603的規(guī)則 的角增量602條件下的軌跡601。
[0059] -旦該設(shè)備被機械校準，鉆石或者其它寶石被安裝在吸氣嘴上，并且執(zhí)行測量。該 測量具有幾個階段：
[0060] 1.圖像的連續(xù)拍攝。
[0061] 2.使用輪廓圖像的高度準確的形狀測量以及寶石模型的生成，它們進一步用反射 圖像和/或散射/半散射圖像精化。
[0062] 3.缺陷