一种用于识别宝石身份的方法及其识别系统与流程

本发明涉及宝石鉴定领域，具体的说是一种用于识别宝石身份的方法及其识别系统。

背景技术：

宝石是指经过琢磨和抛光后，可以达到珠宝要求的石料或矿物材料。宝石色泽美丽、硬度高、在大气和化学药品作用下不起变化。宝石是矿物中最美丽而贵重的一类石，它们颜色鲜艳，质地晶莹，光泽灿烂，坚硬耐久，同时赋存稀少，是可以制作首饰等用途的天然矿物晶体，如钻石、水晶、祖母绿、红宝石、蓝宝石和金绿宝石(变石、猫眼)、碧玺等；也有少数是天然单矿物集合体，如冰彩玉髓、欧泊。

由于宝石的稀缺以及价格的昂贵，宝石产生后绝大部分都是具备鉴定证书的，它由经过国家认证机构认证的专业检测机构出具，是让消费者放心消费的重要依据。

检测机构根据珠宝首饰的不同品种，出具不同格式的鉴定证书，比如钻石分级证书、镶嵌钻石分级证书、珠宝玉石鉴定证书、贵金属饰品纯度检验证书等，但是主要的内容大体都是相同的，一般均会标注检测编号、饰品名称、包括镶嵌物和载体在内的总重量、饰品的照片、鉴定师姓名、鉴定日期及对不同品种饰品特性的一些定性或定量的描述，并在证书上标明鉴定机构名称、获准认证的标志以及珠宝玉石判别鉴定依据的标准。这样的证书可以作为该饰品的身份证明，具有法律效力。

但是上述纸类证书容易遗失、甚至被仿造，并且当宝石在进行二次销售时，对于宝石身份的识别仅靠此证书，相对来说很难具有信服力。

中国专利cn106525746a宝石测试仪及宝石鉴别方法，公开了一种利用天然钻石和合成钻石对红外线反射程度的不同来区分天然钻石和合成钻石的设备及其鉴别方法，但是此装置及方法仅是用于鉴别真假钻石，却不能对钻石身份的唯一性做出准确判断。

中国专利cn1264445c《宝石用激光划痕系统及划痕鉴别方法》公开了一种钻石及刻面宝石的标注及其鉴别方法，主要依靠在钻石或宝石表面某处(通常是腰部)用冷激光刻字符串、logo或标识(如附图1和2所示)，使得钻石及刻面宝石形成独特的“指纹”，也是目前普遍采用的一种方法。但是，这样的“指纹”易于被篡改或复制(克隆)，从而无法确定钻石身份的唯一性。

技术实现要素：

根据上述现有技术中的不足之处，本发明提供一种用于识别宝石身份的方法及其识别系统，该方法及系统可以实现对宝石身份的唯一确认，避免仿制的宝石“以假乱真”。

为实现上述目的，本发明的技术方案在于：一种用于识别宝石身份的方法，包括如下几个步骤：

(1)宝石加工完成后，对宝石进行测量，得到该宝石的重量参数及宝石的几何结构特征参数，并将测得的上述参数信息以及宝石的类别保存至宝石身份识别数据库中；

(2)测量待识别身份的宝石的重量参数及宝石的几何结构特征参数；

(3)将得到待识别身份的宝石的上述参数，与宝石身份识别数据库中的宝石的重量参数及宝石的几何结构特征参数进行比对，若待识别身份的测量的宝石参数与宝石身份数据库中预存的参数值一致，则可以唯一确认该待识别宝石的身份；若待识别身份的宝石测量参数之一与宝石身份数据库中预存的参数值不一致，则可以停止对该待识别宝石的身份确认。

优选的是：几何结构特征参数包括刻面宝石的几何结构特征参数和素面宝石的结构特征参数；其中，刻面宝石的几何结构特征参数包括宝石各个刻面的周长、各个刻面的面积、各个刻面与腰面的角度、宝石的腰部波形、宝石的琢型、宝石的长宽高以及宝石的3d模型；素面宝石的结构特征参数包括宝石表面的弧度、宝石的琢型、宝石的表面积、宝石的长宽高以及宝石的3d模型。

优选的是：宝石身份识别数据库包括预存刻面宝石的重量参数及几何结构特征参数信息的第一数据库及预存素面宝石的重量参数及几何结构特征参数信息的第二数据库；

其中，第一数据库包括：预存有关刻面宝石的长宽高信息的第一子数据库、预存有关刻面宝石的重量信息的第二子数据库、预存有关刻面宝石各个刻面的周长信息的第三子数据库、预存有关刻面宝石各个刻面的面积信息的第四子数据库、预存有关刻面宝石各个刻面与腰面的角度信息的第五子数据库以及预存有关刻面宝石的腰部波形信息的第六子数据库、预存有关刻面宝石类型的第七子数据库和预存有关刻面宝石琢型的第八子数据库；

第二数据库包括：预存有关素面宝石的长宽高信息的第一子数据库、预存有关素面宝石的重量信息的第二子数据库、预存有关素面宝石的表面弧度信息的第三子数据库以及预存有关素面宝石的表面积信息的第四子数据库、预存有关素面宝石种类的第五子数据库和预存有关素面宝石琢型的第六子数据库。

优选的是：步骤(3)中进行数据比对时，首先判断宝石的类别；其次依据不同宝石类别测量其对应的重量参数及几何结构特征参数。

优选的是：步骤中，“首先判断宝石的类别”，具体为确定宝石是刻面宝石还是素面宝石，当确定是素面宝石时，再进一步根据宝石的种类、宝石的琢型、宝石的长宽高、宝石的重量、宝石表面的弧度、宝石的表面积以及宝石的3d模型进行比对判断，最终确定宝石的身份；当确定是刻面宝石时，再进一步根据宝石的种类、宝石的琢型、宝石的长宽高、宝石的重量、宝石各个刻面的周长、宝石各个刻面的面积、宝石各个刻面与腰面的角度、宝石的腰部波形以及宝石的3d模型进行比对判断，最终确定宝石的身份。

优选的是：当确认待识别身份的宝石的类别后，通过测量仪测量该宝石的重量及几何结构特征，并在数据库中对应选择适合宝石类别的第一数据库或是第二数据库，并将测得的该宝石的重量及几何结构特征与选定的第一或是第二数据库中的各个子数据库中的参数信息进行比对分析。

优选的是：当确定宝石类别后，对应选择待识别身份的宝石的若干项宝石参数，将该若干项宝石参数与宝石身份识别数据库中预存的对应的参数信息进行对比计算，当在宝石身份识别数据库中找到唯一对应的宝石数据时，停止计算，得到待识别身份的宝石的身份；当在数据库中不能找到唯一对应的宝石数据时，得到包含有待识别身份的宝石的子数据库ⅰ，再次选择待识别身份的若干项宝石参数，在所述子数据库ⅰ中进行对比计算，当在所述子数据库ⅰ中找到唯一对应的宝石数据时，停止计算，得到待识别身份的宝石的身份；当在子数据库中ⅰ中不能找到唯一对应的宝石数据时，得到包含有待识别身份的宝石的子数据库ⅱ，再次选择待识别身份的若干项宝石数据，在所述子数据库ⅱ中进行对比计算；重复上述过程，直至在子数据库n中找到唯一对应的宝石数据时，停止计算，得到待识别身份的宝石的身份；当未能找到唯一对应的宝石数据时，停止计算，未能得到待识别身份的宝石的身份。

本发明还提供一种用于识别宝石身份的系统，至少包括：

用于测定宝石重量的高精度天平；

用于测定宝石几何结构特征的测量仪；

以及用于将测得待确定身份的宝石的重量参数及几何结构特征参数与宝石身份识别数据库中的预存的宝石重量参数及几何结构特征参数信息进行比对，得出宝石身份的处理系统；

其中，处理系统包括：

控制模块，用于控制本系统进行运作；

判断分析模块，与控制模块通信连接，用于将待识别身份的宝石数据与宝石身份识别数据库中的宝石数据进行比对；

缓存模块，与控制模块通信连接，用于暂时存放测得的待确定身份的宝石数据以及比对后得出的结果；

存储模块，与控制模块通信连接，用于存储待确定身份的宝石数据与宝石数据库中的数据进行比对的记录；

通信模块，与控制模块通信连接，用于调取宝石身份识别数据库中的宝石数据；

输入模块，与控制模块通信连接，用于选择性输入待确定身份的宝石数据、选择所要查找的数据库以及对判断分析模块做设定；

显示模块，与控制模块通信连接，用于显示数据。

优选的是：宝石数据库中的数据存放在本地存储设备中，本地存储设备与判断分析模块通信连接，本地存储设备设有与互联网上的宝石数据库进行更新的通信模块。

优选的是：宝石数据库中的宝石数据存放在云计算中，并与互联网实现交互，所述的判断分析模块设有与互联网实现交互的通信模块。

本发明的有益效果在于：通过在宝石加工完成时建立数据库，并在需要对宝石身份进行鉴定时测定宝石的重量及其几何结构特征，通过计算，与宝石数据库中的数据进行比对，得到宝石的唯一身份的识别结果。本方法不会对宝石造成损坏，极好的保护了宝石，同时可以非常方便的得到宝石的真实唯一的身份，在宝石鉴赏、交易等其他活动中具有非常重要的意义。

附图说明

图1是背景技术附图一；

图2是背景技术附图二；

图3是本发明应用实施例中钻石的冠部刻面示意图；

图4是本发明应用实施例中钻石的亭部刻面示意图；

图5是本发明所采用的周视多自由度定位刀具角度测量显微镜的照片；

图6是本发明应用实施例中测得的刻面的数据示意图一；

图7是本发明应用实施例中测得的刻面的数据示意图二；

图8是本发明应用实施例中测得的腰部波形的示意图；

图9是发明的流程图；

图10是本发明的数据比对的流程图。

图11是本发明的宝石的3d模型一；

图12是本发明的宝石的3d模型二；

图13是本发明的处理系统的结构示意图。

图中，1-通信模块；2-判断分析模块；3-显示模块；4-输入模块；5-存储模块；6-缓存模块；7-控制模块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

本发明涉及一种用于识别宝石身份的方法，如图9所示，包括如下几个步骤：

一种用于识别宝石身份的方法，包括如下几个步骤：

(1)宝石加工完成后，对宝石进行测量，得到该宝石的重量参数及宝石的几何结构特征参数，并将测得的上述参数信息以及宝石的类别保存至宝石身份识别数据库中；

(2)测量待识别身份的宝石的重量参数及宝石的几何结构特征参数；

(3)将得到待识别身份的宝石的上述参数，与宝石身份识别数据库中的宝石的重量参数及宝石的几何结构特征参数进行比对，若待识别身份的测量的宝石参数与宝石身份数据库中预存的参数值一致，则可以唯一确认该待识别宝石的身份；若待识别身份的宝石测量参数之一与宝石身份数据库中预存的参数值不一致，则可以停止对该待识别宝石的身份确认。

进一步的，几何结构特征参数包括刻面宝石的几何结构特征参数和素面宝石的结构特征参数；其中，刻面宝石的几何结构特征参数包括宝石各个刻面的周长、各个刻面的面积、各个刻面与腰面的角度、宝石的腰部波形、宝石的琢型、宝石的长宽高以及宝石的3d模型；素面宝石的结构特征参数包括宝石表面的弧度、宝石的表面积、宝石的琢型、宝石的长宽高以及宝石的3d模型。

本方法中涉及的处理系统还可以根据测得的几何结构特征计算得到宝石的体积，或者直接通过测量仪器得到宝石的体积。

进一步的，宝石身份识别数据库包括预存刻面宝石的重量参数及几何结构特征参数信息的第一数据库及预存素面宝石的重量参数及几何结构特征参数信息的第二数据库；

其中，第一数据库包括：预存有关刻面宝石的长宽高信息的第一子数据库、预存有关刻面宝石的重量信息的第二子数据库、预存有关刻面宝石各个刻面的周长信息的第三子数据库、预存有关刻面宝石各个刻面的面积信息的第四子数据库、预存有关刻面宝石各个刻面与腰面的角度信息的第五子数据库以及预存有关刻面宝石的腰部波形信息的第六子数据库、预存有关刻面宝石类型的第七子数据库和预存有关刻面宝石琢型的第八子数据库；

第二数据库包括：预存有关素面宝石的长宽高信息的第一子数据库、预存有关素面宝石的重量信息的第二子数据库、预存有关素面宝石的表面弧度信息的第三子数据库以及预存有关素面宝石的表面积信息的第四子数据库、预存有关素面宝石种类的第五子数据库和预存有关素面宝石琢型的第六子数据库。

进一步的，步骤(3)中进行数据比对时，首先判断宝石的类别；其次依据不同宝石类别测量其对应的重量参数及几何结构特征参数。

进一步的，步骤中，“首先判断宝石的类别”，具体为确定宝石是刻面宝石还是素面宝石，当确定是素面宝石时，再进一步根据宝石的长宽高、宝石的重量、宝石表面的弧度、宝石的琢型、宝石的表面积以及宝石的3d模型进行比对判断，最终确定宝石的身份；当确定是刻面宝石时，再进一步根据宝石的长宽高、宝石的琢型、宝石的重量、宝石各个刻面的周长、宝石各个刻面的面积、宝石各个刻面与腰面的角度、宝石的腰部波形以及宝石的3d模型进行比对判断，最终确定宝石的身份。

进一步的，当确认待识别身份的宝石的类别后，通过测量仪测量该宝石的重量及几何结构特征，并在数据库中对应选择适合宝石类别的第一数据库或是第二数据库，并将测得的该宝石的重量及几何结构特征与选定的第一或是第二数据库中的各个子数据库中的参数信息进行比对分析。

进一步的，如图10所示，当确定宝石类别后，对应选择待识别身份的宝石的若干项宝石参数，将该若干项宝石参数与宝石身份识别数据库中预存的对应的参数信息进行对比计算，当在宝石身份识别数据库中找到唯一对应的宝石数据时，停止计算，得到待识别身份的宝石的身份；当在数据库中不能找到唯一对应的宝石数据时，得到包含有待识别身份的宝石的子数据库ⅰ，再次选择待识别身份的若干项宝石参数，在所述子数据库ⅰ中进行对比计算，当在所述子数据库ⅰ中找到唯一对应的宝石数据时，停止计算，得到待识别身份的宝石的身份；当在子数据库中ⅰ中不能找到唯一对应的宝石数据时，得到包含有待识别身份的宝石的子数据库ⅱ，再次选择待识别身份的若干项宝石数据，在所述子数据库ⅱ中进行对比计算；重复上述过程，直至在子数据库n中找到唯一对应的宝石数据时，停止计算，得到待识别身份的宝石的身份；当未能找到唯一对应的宝石数据时，停止计算，未能得到待识别身份的宝石的身份。

本发明还提供一种用于识别宝石身份的系统，至少包括：

用于测定宝石重量的高精度天平；

用于测定宝石几何结构特征的测量仪；

以及用于将测得待确定身份的宝石的重量参数及几何结构特征参数与宝石身份识别数据库中的预存的宝石重量参数及几何结构特征参数信息进行比对，得出宝石身份的处理系统；

其中，如图13所示的处理系统包括：

控制模块，用于控制本系统进行运作；

判断分析模块，与控制模块通信连接，用于将待识别身份的宝石数据与宝石身份识别数据库中的宝石数据进行比对；

缓存模块，与控制模块通信连接，用于暂时存放测得的待确定身份的宝石数据以及比对后得出的结果；

存储模块，与控制模块通信连接，用于存储待确定身份的宝石数据与宝石数据库中的数据进行比对的记录；

通信模块，与控制模块通信连接，用于调取宝石身份识别数据库中的宝石数据；

输入模块，与控制模块通信连接，用于选择性输入待确定身份的宝石数据、选择所要查找的数据库以及对判断分析模块做设定；

显示模块，与控制模块通信连接，用于显示数据。

进一步的，宝石数据库中的数据存放在本地存储设备中，本地存储设备与判断分析模块通信连接，本地存储设备设有与互联网上的宝石数据库进行更新的通信模块。

进一步的，宝石数据库中的宝石数据存放在云计算中，并与互联网实现交互，所述的判断分析模块设有与互联网实现交互的通信模块。

其中，处理系统可以与测量仪器进行集成，也可以通过数据传输设备将测量仪器测得的数据传输至设置有处理系统的处理设备中。

由于目前还没有专门用于测定宝石几何结构特征的测量仪，因此，本发明中的测量仪可采用周视多自由度定位刀具角度测量显微镜(如图5所示)或其他类似仪器，只要可以获取宝石几何结构特征的数据即可。例如，刻面宝石包含很多个刻面，如图3-4所示。其中，周视多自由度定位刀具角度测量显微镜可以用来测量刻面宝石的每个刻面的周长、每个刻面的面积、刻面与腰面之间的角度以及腰部波形，如图6-8所示另外，宝石的长宽高可以采用游标卡尺或其他工具进行测量。另外，通3d扫描的形式，可以得到宝石的3d模型，例如图11-12所示，其中，图12所示的刻面宝石的直径为4.780mm，高为2.987mm，其中，冠部高度为0.761mm，腰部厚度为0.162mm，亭部高度为2.064mm。

实际操作过程中，可以先确定宝石是刻面宝石还是素面宝石，确定后再确定其他参数。当本领域技术人员通过目测可以确定宝石的种类和宝石的形状的，通过输入设备，进行选择。当不能确定宝石的种类时，则不选定宝石种类；当不能确定宝石的形状时，则不选定宝石的形状；当这两者均不能确定的，则均不选择。

通过输入设备输入若干项区别度较高、且较易判断的指标，例如宝石的长宽高、宝石的重量和宝石的总体积，此为一个子数据库ⅰ，当通过与此子数据库一中的宝石数据进行比对，能够找到唯一对应的宝石数据时，停止计算，得到待识别身份的宝石的身份。当在数据库中不能找到唯一对应的宝石数据时，再输入其他宝石的参数，例如刻面的数量或者某一项或两项刻面的周长或面积或者某个刻面与腰面的角度，再次进行比对。逐步缩小数据库的范围，最终找到子数据库n中与待鉴定钻石数据相同的一条数据，直至找到唯一对应的宝石数据，则宝石身份识别工作完成。

当然，也可以直接将得到的宝石数据与数据库中的数据进行直接比对。

为了加速数据的寻找和比对的过程，提高对比计算的速率，可以先行将宝石根据形状、重量、种类和总体积等进行分类，再从子数据库中调取数据进行比对，节省了计算的时间。具体的说，数据库中宝石的数据可以分为刻面宝石数据库和素面宝石数据库。

其中，刻面宝石数据库可以包括以下几个子数据库：外部尺寸数据库(包括宝石的长宽高)、形状分类数据库、重量分类数据库、宝石种类分类数据库和宝石总体积分类数据库。由于刻面的周长及刻面的面积数据量特别大，例如58个刻面的钻石，其有58个刻面的数据，因此不适宜再分数据库，但是可以分为刻面数量分类数据库，例如58个、81个、101个、111个等刻面数据库。宝石的腰部波形相对来说也暂时很难分类。

素面宝石数据库可以包括以下几个子数据库：外部尺寸数据库(包括宝石的长宽高)、形状分类数据库、重量分类数据库、宝石种类分类数据库和宝石总体积分类数据库。当然，宝石表面的弧度、宝石的表面积也可以形成分类数据库。

其中，形状分类数据库可以根据宝石的形状进行再次分类，例如圆形、方形、椭圆形、心形、水滴形、马眼形等。

重量分类数据库可以根据宝石的重量级别进行再次分类，例如对于钻石来说，可以依照钻石界的习气划分，0.05ct以下的碎钻级别，0.05ct-0.22ct的小钻级别，0.23ct-1ct的中钻级别，1ct以上的大钻级别，10.8ct-50ct的特大钻级别，50ct以上的记名钻级别。其他宝石也可以根据其他重量等级进行分类。

宝石种类分类数据库可以根据宝石的种类进行再次分类，例如钻石、红宝石、蓝宝石、祖母绿、海蓝宝石、尖晶石等。

宝石总体积分类数据库可以根据宝石的总体积进行再次分类，可以参照重量分类进行。

应用实施例

以钻石为例加以说明，如图3-图4所示，标准切工圆形的钻石一共有58个刻面，如果没有底尖的小刻面，就是57个刻面，这58或57个刻面共有7个形状。理论上讲，它们的位置、角度都是固定的，但是在实际加工过程中，由于钻石毛坯原料的形状、钻石毛坯原料的结构、加工时操作人员的手法等因素的影响，每个刻面的大小(边长)、表面积、空间角度都会有一定程度偏离理想状态，从而形成个体差异特征。对于素面宝石来说，宝石表面的弧度结合其他几何结构特征，也存在个体差异特性。这也就是本发明通过宝石本身的特征来确定宝石身份唯一性的理论依据。

将一待鉴定的钻石置于周视多自由度定位刀具角度测量显微镜(如图5所示)中，经周视多自由度定位刀具角度测量显微镜测定钻石各个刻面的周长、各个刻面的面积、各个刻面与腰面的角度以及腰部波形(如图6-8所示)。本待测钻石的某个刻面的面积为1.3244mm²，其周长为4.7388mm；另一刻面的面积为1.4350mm²，其周长为7.3539mm。由于精确度很好，精确度小数点后四位，可以提高对于钻石唯一性判断的准确性。

通过高精度天平得到此钻石的重量。通过游标卡尺得到宝石的长宽高。通过其他设备可以获得宝石的表面弧度。

将测量装置与控制器相连，将测得的数据直接传输至控制器上，也可以手动将测得的数据输入控制器内。

通过目测判断宝石的为刻面宝石，宝石种类是钻石，宝石形状为圆形，根据测得的宝石的重量，或者还可以增加一个钻石的体积，先行通过上述5个子数据库的交集得到一个子数据库ⅰ。再输入其他宝石数据，例如某个刻面的周长或面积或刻面与腰部的角度，进行计算比对。

由于钻石的腰部波形很难建立子数据库，因此，可以直接将腰部波形作为一项参数进行比对。但是由于腰部波形的形状在比对的过程中难度较大，因此，此项可以放在后面的进行选择。

实际过程中，还可以根据子数据库一中的数据量，数据量大的话多输入几项宝石的数据，数据量小的话可以少输入一两项数据。

通过测得的宝石数据与数据库中的数据进对比，得到宝石的真实身份，此方法稳定、可靠，没有对宝石产生破坏，不会影响宝石的价值，且方法简单，操作方便。