一種用于識別寶石身份的方法及其識別系統與流程

本發明涉及寶石鑒定領域，具體的說是一種用于識別寶石身份的方法及其識別系統。

背景技術：

寶石是指經過琢磨和拋光后，可以達到珠寶要求的石料或礦物材料。寶石色澤美麗、硬度高、在大氣和化學藥品作用下不起變化。寶石是礦物中最美麗而貴重的一類石，它們顏色鮮艷，質地晶瑩，光澤燦爛，堅硬耐久，同時賦存稀少，是可以制作首飾等用途的天然礦物晶體，如鉆石、水晶、祖母綠、紅寶石、藍寶石和金綠寶石(變石、貓眼)、碧璽等；也有少數是天然單礦物集合體，如冰彩玉髓、歐泊。

由于寶石的稀缺以及價格的昂貴，寶石產生后絕大部分都是具備鑒定證書的，它由經過國家認證機構認證的專業檢測機構出具，是讓消費者放心消費的重要依據。

檢測機構根據珠寶首飾的不同品種，出具不同格式的鑒定證書，比如鉆石分級證書、鑲嵌鉆石分級證書、珠寶玉石鑒定證書、貴金屬飾品純度檢驗證書等，但是主要的內容大體都是相同的，一般均會標注檢測編號、飾品名稱、包括鑲嵌物和載體在內的總重量、飾品的照片、鑒定師姓名、鑒定日期及對不同品種飾品特性的一些定性或定量的描述，并在證書上標明鑒定機構名稱、獲準認證的標志以及珠寶玉石判別鑒定依據的標準。這樣的證書可以作為該飾品的身份證明，具有法律效力。

但是上述紙類證書容易遺失、甚至被仿造，并且當寶石在進行二次銷售時，對于寶石身份的識別僅靠此證書，相對來說很難具有信服力。

中國專利cn106525746a寶石測試儀及寶石鑒別方法，公開了一種利用天然鉆石和合成鉆石對紅外線反射程度的不同來區分天然鉆石和合成鉆石的設備及其鑒別方法，但是此裝置及方法僅是用于鑒別真假鉆石，卻不能對鉆石身份的唯一性做出準確判斷。

中國專利cn1264445c《寶石用激光劃痕系統及劃痕鑒別方法》公開了一種鉆石及刻面寶石的標注及其鑒別方法，主要依靠在鉆石或寶石表面某處(通常是腰部)用冷激光刻字符串、logo或標識(如附圖1和2所示)，使得鉆石及刻面寶石形成獨特的“指紋”，也是目前普遍采用的一種方法。但是，這樣的“指紋”易于被篡改或復制(克隆)，從而無法確定鉆石身份的唯一性。

技術實現要素：

根據上述現有技術中的不足之處，本發明提供一種用于識別寶石身份的方法及其識別系統，該方法及系統可以實現對寶石身份的唯一確認，避免仿制的寶石“以假亂真”。

為實現上述目的，本發明的技術方案在于：一種用于識別寶石身份的方法，包括如下幾個步驟：

(1)寶石加工完成后，對寶石進行測量，得到該寶石的重量參數及寶石的幾何結構特征參數，并將測得的上述參數信息以及寶石的類別保存至寶石身份識別數據庫中；

(2)測量待識別身份的寶石的重量參數及寶石的幾何結構特征參數；

(3)將得到待識別身份的寶石的上述參數，與寶石身份識別數據庫中的寶石的重量參數及寶石的幾何結構特征參數進行比對，若待識別身份的測量的寶石參數與寶石身份數據庫中預存的參數值一致，則可以唯一確認該待識別寶石的身份；若待識別身份的寶石測量參數之一與寶石身份數據庫中預存的參數值不一致，則可以停止對該待識別寶石的身份確認。

優選的是：幾何結構特征參數包括刻面寶石的幾何結構特征參數和素面寶石的結構特征參數；其中，刻面寶石的幾何結構特征參數包括寶石各個刻面的周長、各個刻面的面積、各個刻面與腰面的角度、寶石的腰部波形、寶石的琢型、寶石的長寬高以及寶石的3d模型；素面寶石的結構特征參數包括寶石表面的弧度、寶石的琢型、寶石的表面積、寶石的長寬高以及寶石的3d模型。

優選的是：寶石身份識別數據庫包括預存刻面寶石的重量參數及幾何結構特征參數信息的第一數據庫及預存素面寶石的重量參數及幾何結構特征參數信息的第二數據庫；

其中，第一數據庫包括：預存有關刻面寶石的長寬高信息的第一子數據庫、預存有關刻面寶石的重量信息的第二子數據庫、預存有關刻面寶石各個刻面的周長信息的第三子數據庫、預存有關刻面寶石各個刻面的面積信息的第四子數據庫、預存有關刻面寶石各個刻面與腰面的角度信息的第五子數據庫以及預存有關刻面寶石的腰部波形信息的第六子數據庫、預存有關刻面寶石類型的第七子數據庫和預存有關刻面寶石琢型的第八子數據庫；

第二數據庫包括：預存有關素面寶石的長寬高信息的第一子數據庫、預存有關素面寶石的重量信息的第二子數據庫、預存有關素面寶石的表面弧度信息的第三子數據庫以及預存有關素面寶石的表面積信息的第四子數據庫、預存有關素面寶石種類的第五子數據庫和預存有關素面寶石琢型的第六子數據庫。

優選的是：步驟(3)中進行數據比對時，首先判斷寶石的類別；其次依據不同寶石類別測量其對應的重量參數及幾何結構特征參數。

優選的是：步驟中，“首先判斷寶石的類別”，具體為確定寶石是刻面寶石還是素面寶石，當確定是素面寶石時，再進一步根據寶石的種類、寶石的琢型、寶石的長寬高、寶石的重量、寶石表面的弧度、寶石的表面積以及寶石的3d模型進行比對判斷，最終確定寶石的身份；當確定是刻面寶石時，再進一步根據寶石的種類、寶石的琢型、寶石的長寬高、寶石的重量、寶石各個刻面的周長、寶石各個刻面的面積、寶石各個刻面與腰面的角度、寶石的腰部波形以及寶石的3d模型進行比對判斷，最終確定寶石的身份。

優選的是：當確認待識別身份的寶石的類別后，通過測量儀測量該寶石的重量及幾何結構特征，并在數據庫中對應選擇適合寶石類別的第一數據庫或是第二數據庫，并將測得的該寶石的重量及幾何結構特征與選定的第一或是第二數據庫中的各個子數據庫中的參數信息進行比對分析。

優選的是：當確定寶石類別后，對應選擇待識別身份的寶石的若干項寶石參數，將該若干項寶石參數與寶石身份識別數據庫中預存的對應的參數信息進行對比計算，當在寶石身份識別數據庫中找到唯一對應的寶石數據時，停止計算，得到待識別身份的寶石的身份；當在數據庫中不能找到唯一對應的寶石數據時，得到包含有待識別身份的寶石的子數據庫ⅰ，再次選擇待識別身份的若干項寶石參數，在所述子數據庫ⅰ中進行對比計算，當在所述子數據庫ⅰ中找到唯一對應的寶石數據時，停止計算，得到待識別身份的寶石的身份；當在子數據庫中ⅰ中不能找到唯一對應的寶石數據時，得到包含有待識別身份的寶石的子數據庫ⅱ，再次選擇待識別身份的若干項寶石數據，在所述子數據庫ⅱ中進行對比計算；重復上述過程，直至在子數據庫n中找到唯一對應的寶石數據時，停止計算，得到待識別身份的寶石的身份；當未能找到唯一對應的寶石數據時，停止計算，未能得到待識別身份的寶石的身份。

本發明還提供一種用于識別寶石身份的系統，至少包括：

用于測定寶石重量的高精度天平；

用于測定寶石幾何結構特征的測量儀；

以及用于將測得待確定身份的寶石的重量參數及幾何結構特征參數與寶石身份識別數據庫中的預存的寶石重量參數及幾何結構特征參數信息進行比對，得出寶石身份的處理系統；

其中，處理系統包括：

控制模塊，用于控制本系統進行運作；

判斷分析模塊，與控制模塊通信連接，用于將待識別身份的寶石數據與寶石身份識別數據庫中的寶石數據進行比對；

緩存模塊，與控制模塊通信連接，用于暫時存放測得的待確定身份的寶石數據以及比對后得出的結果；

存儲模塊，與控制模塊通信連接，用于存儲待確定身份的寶石數據與寶石數據庫中的數據進行比對的記錄；

通信模塊，與控制模塊通信連接，用于調取寶石身份識別數據庫中的寶石數據；

輸入模塊，與控制模塊通信連接，用于選擇性輸入待確定身份的寶石數據、選擇所要查找的數據庫以及對判斷分析模塊做設定；

顯示模塊，與控制模塊通信連接，用于顯示數據。

優選的是：寶石數據庫中的數據存放在本地存儲設備中，本地存儲設備與判斷分析模塊通信連接，本地存儲設備設有與互聯網上的寶石數據庫進行更新的通信模塊。

優選的是：寶石數據庫中的寶石數據存放在云計算中，并與互聯網實現交互，所述的判斷分析模塊設有與互聯網實現交互的通信模塊。

本發明的有益效果在于：通過在寶石加工完成時建立數據庫，并在需要對寶石身份進行鑒定時測定寶石的重量及其幾何結構特征，通過計算，與寶石數據庫中的數據進行比對，得到寶石的唯一身份的識別結果。本方法不會對寶石造成損壞，極好的保護了寶石，同時可以非常方便的得到寶石的真實唯一的身份，在寶石鑒賞、交易等其他活動中具有非常重要的意義。

附圖說明

圖1是背景技術附圖一；

圖2是背景技術附圖二；

圖3是本發明應用實施例中鉆石的冠部刻面示意圖；

圖4是本發明應用實施例中鉆石的亭部刻面示意圖；

圖5是本發明所采用的周視多自由度定位刀具角度測量顯微鏡的照片；

圖6是本發明應用實施例中測得的刻面的數據示意圖一；

圖7是本發明應用實施例中測得的刻面的數據示意圖二；

圖8是本發明應用實施例中測得的腰部波形的示意圖；

圖9是發明的流程圖；

圖10是本發明的數據比對的流程圖。

圖11是本發明的寶石的3d模型一；

圖12是本發明的寶石的3d模型二；

圖13是本發明的處理系統的結構示意圖。

圖中，1-通信模塊；2-判斷分析模塊；3-顯示模塊；4-輸入模塊；5-存儲模塊；6-緩存模塊；7-控制模塊。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。

本發明涉及一種用于識別寶石身份的方法，如圖9所示，包括如下幾個步驟：

一種用于識別寶石身份的方法，包括如下幾個步驟：

(1)寶石加工完成后，對寶石進行測量，得到該寶石的重量參數及寶石的幾何結構特征參數，并將測得的上述參數信息以及寶石的類別保存至寶石身份識別數據庫中；

(2)測量待識別身份的寶石的重量參數及寶石的幾何結構特征參數；

(3)將得到待識別身份的寶石的上述參數，與寶石身份識別數據庫中的寶石的重量參數及寶石的幾何結構特征參數進行比對，若待識別身份的測量的寶石參數與寶石身份數據庫中預存的參數值一致，則可以唯一確認該待識別寶石的身份；若待識別身份的寶石測量參數之一與寶石身份數據庫中預存的參數值不一致，則可以停止對該待識別寶石的身份確認。

進一步的，幾何結構特征參數包括刻面寶石的幾何結構特征參數和素面寶石的結構特征參數；其中，刻面寶石的幾何結構特征參數包括寶石各個刻面的周長、各個刻面的面積、各個刻面與腰面的角度、寶石的腰部波形、寶石的琢型、寶石的長寬高以及寶石的3d模型；素面寶石的結構特征參數包括寶石表面的弧度、寶石的表面積、寶石的琢型、寶石的長寬高以及寶石的3d模型。

本方法中涉及的處理系統還可以根據測得的幾何結構特征計算得到寶石的體積，或者直接通過測量儀器得到寶石的體積。

進一步的，寶石身份識別數據庫包括預存刻面寶石的重量參數及幾何結構特征參數信息的第一數據庫及預存素面寶石的重量參數及幾何結構特征參數信息的第二數據庫；

其中，第一數據庫包括：預存有關刻面寶石的長寬高信息的第一子數據庫、預存有關刻面寶石的重量信息的第二子數據庫、預存有關刻面寶石各個刻面的周長信息的第三子數據庫、預存有關刻面寶石各個刻面的面積信息的第四子數據庫、預存有關刻面寶石各個刻面與腰面的角度信息的第五子數據庫以及預存有關刻面寶石的腰部波形信息的第六子數據庫、預存有關刻面寶石類型的第七子數據庫和預存有關刻面寶石琢型的第八子數據庫；

第二數據庫包括：預存有關素面寶石的長寬高信息的第一子數據庫、預存有關素面寶石的重量信息的第二子數據庫、預存有關素面寶石的表面弧度信息的第三子數據庫以及預存有關素面寶石的表面積信息的第四子數據庫、預存有關素面寶石種類的第五子數據庫和預存有關素面寶石琢型的第六子數據庫。

進一步的，步驟(3)中進行數據比對時，首先判斷寶石的類別；其次依據不同寶石類別測量其對應的重量參數及幾何結構特征參數。

進一步的，步驟中，“首先判斷寶石的類別”，具體為確定寶石是刻面寶石還是素面寶石，當確定是素面寶石時，再進一步根據寶石的長寬高、寶石的重量、寶石表面的弧度、寶石的琢型、寶石的表面積以及寶石的3d模型進行比對判斷，最終確定寶石的身份；當確定是刻面寶石時，再進一步根據寶石的長寬高、寶石的琢型、寶石的重量、寶石各個刻面的周長、寶石各個刻面的面積、寶石各個刻面與腰面的角度、寶石的腰部波形以及寶石的3d模型進行比對判斷，最終確定寶石的身份。

進一步的，當確認待識別身份的寶石的類別后，通過測量儀測量該寶石的重量及幾何結構特征，并在數據庫中對應選擇適合寶石類別的第一數據庫或是第二數據庫，并將測得的該寶石的重量及幾何結構特征與選定的第一或是第二數據庫中的各個子數據庫中的參數信息進行比對分析。

進一步的，如圖10所示，當確定寶石類別后，對應選擇待識別身份的寶石的若干項寶石參數，將該若干項寶石參數與寶石身份識別數據庫中預存的對應的參數信息進行對比計算，當在寶石身份識別數據庫中找到唯一對應的寶石數據時，停止計算，得到待識別身份的寶石的身份；當在數據庫中不能找到唯一對應的寶石數據時，得到包含有待識別身份的寶石的子數據庫ⅰ，再次選擇待識別身份的若干項寶石參數，在所述子數據庫ⅰ中進行對比計算，當在所述子數據庫ⅰ中找到唯一對應的寶石數據時，停止計算，得到待識別身份的寶石的身份；當在子數據庫中ⅰ中不能找到唯一對應的寶石數據時，得到包含有待識別身份的寶石的子數據庫ⅱ，再次選擇待識別身份的若干項寶石數據，在所述子數據庫ⅱ中進行對比計算；重復上述過程，直至在子數據庫n中找到唯一對應的寶石數據時，停止計算，得到待識別身份的寶石的身份；當未能找到唯一對應的寶石數據時，停止計算，未能得到待識別身份的寶石的身份。

本發明還提供一種用于識別寶石身份的系統，至少包括：

用于測定寶石重量的高精度天平；

用于測定寶石幾何結構特征的測量儀；

以及用于將測得待確定身份的寶石的重量參數及幾何結構特征參數與寶石身份識別數據庫中的預存的寶石重量參數及幾何結構特征參數信息進行比對，得出寶石身份的處理系統；

其中，如圖13所示的處理系統包括：

控制模塊，用于控制本系統進行運作；

判斷分析模塊，與控制模塊通信連接，用于將待識別身份的寶石數據與寶石身份識別數據庫中的寶石數據進行比對；

緩存模塊，與控制模塊通信連接，用于暫時存放測得的待確定身份的寶石數據以及比對后得出的結果；

存儲模塊，與控制模塊通信連接，用于存儲待確定身份的寶石數據與寶石數據庫中的數據進行比對的記錄；

通信模塊，與控制模塊通信連接，用于調取寶石身份識別數據庫中的寶石數據；

輸入模塊，與控制模塊通信連接，用于選擇性輸入待確定身份的寶石數據、選擇所要查找的數據庫以及對判斷分析模塊做設定；

顯示模塊，與控制模塊通信連接，用于顯示數據。

進一步的，寶石數據庫中的數據存放在本地存儲設備中，本地存儲設備與判斷分析模塊通信連接，本地存儲設備設有與互聯網上的寶石數據庫進行更新的通信模塊。

進一步的，寶石數據庫中的寶石數據存放在云計算中，并與互聯網實現交互，所述的判斷分析模塊設有與互聯網實現交互的通信模塊。

其中，處理系統可以與測量儀器進行集成，也可以通過數據傳輸設備將測量儀器測得的數據傳輸至設置有處理系統的處理設備中。

由于目前還沒有專門用于測定寶石幾何結構特征的測量儀，因此，本發明中的測量儀可采用周視多自由度定位刀具角度測量顯微鏡(如圖5所示)或其他類似儀器，只要可以獲取寶石幾何結構特征的數據即可。例如，刻面寶石包含很多個刻面，如圖3-4所示。其中，周視多自由度定位刀具角度測量顯微鏡可以用來測量刻面寶石的每個刻面的周長、每個刻面的面積、刻面與腰面之間的角度以及腰部波形，如圖6-8所示另外，寶石的長寬高可以采用游標卡尺或其他工具進行測量。另外，通3d掃描的形式，可以得到寶石的3d模型，例如圖11-12所示，其中，圖12所示的刻面寶石的直徑為4.780mm，高為2.987mm，其中，冠部高度為0.761mm，腰部厚度為0.162mm，亭部高度為2.064mm。

實際操作過程中，可以先確定寶石是刻面寶石還是素面寶石，確定后再確定其他參數。當本領域技術人員通過目測可以確定寶石的種類和寶石的形狀的，通過輸入設備，進行選擇。當不能確定寶石的種類時，則不選定寶石種類；當不能確定寶石的形狀時，則不選定寶石的形狀；當這兩者均不能確定的，則均不選擇。

通過輸入設備輸入若干項區別度較高、且較易判斷的指標，例如寶石的長寬高、寶石的重量和寶石的總體積，此為一個子數據庫ⅰ，當通過與此子數據庫一中的寶石數據進行比對，能夠找到唯一對應的寶石數據時，停止計算，得到待識別身份的寶石的身份。當在數據庫中不能找到唯一對應的寶石數據時，再輸入其他寶石的參數，例如刻面的數量或者某一項或兩項刻面的周長或面積或者某個刻面與腰面的角度，再次進行比對。逐步縮小數據庫的范圍，最終找到子數據庫n中與待鑒定鉆石數據相同的一條數據，直至找到唯一對應的寶石數據，則寶石身份識別工作完成。

當然，也可以直接將得到的寶石數據與數據庫中的數據進行直接比對。

為了加速數據的尋找和比對的過程，提高對比計算的速率，可以先行將寶石根據形狀、重量、種類和總體積等進行分類，再從子數據庫中調取數據進行比對，節省了計算的時間。具體的說，數據庫中寶石的數據可以分為刻面寶石數據庫和素面寶石數據庫。

其中，刻面寶石數據庫可以包括以下幾個子數據庫：外部尺寸數據庫(包括寶石的長寬高)、形狀分類數據庫、重量分類數據庫、寶石種類分類數據庫和寶石總體積分類數據庫。由于刻面的周長及刻面的面積數據量特別大，例如58個刻面的鉆石，其有58個刻面的數據，因此不適宜再分數據庫，但是可以分為刻面數量分類數據庫，例如58個、81個、101個、111個等刻面數據庫。寶石的腰部波形相對來說也暫時很難分類。

素面寶石數據庫可以包括以下幾個子數據庫：外部尺寸數據庫(包括寶石的長寬高)、形狀分類數據庫、重量分類數據庫、寶石種類分類數據庫和寶石總體積分類數據庫。當然，寶石表面的弧度、寶石的表面積也可以形成分類數據庫。

其中，形狀分類數據庫可以根據寶石的形狀進行再次分類，例如圓形、方形、橢圓形、心形、水滴形、馬眼形等。

重量分類數據庫可以根據寶石的重量級別進行再次分類，例如對于鉆石來說，可以依照鉆石界的習氣劃分，0.05ct以下的碎鉆級別，0.05ct-0.22ct的小鉆級別，0.23ct-1ct的中鉆級別，1ct以上的大鉆級別，10.8ct-50ct的特大鉆級別，50ct以上的記名鉆級別。其他寶石也可以根據其他重量等級進行分類。

寶石種類分類數據庫可以根據寶石的種類進行再次分類，例如鉆石、紅寶石、藍寶石、祖母綠、海藍寶石、尖晶石等。

寶石總體積分類數據庫可以根據寶石的總體積進行再次分類，可以參照重量分類進行。

應用實施例

以鉆石為例加以說明，如圖3-圖4所示，標準切工圓形的鉆石一共有58個刻面，如果沒有底尖的小刻面，就是57個刻面，這58或57個刻面共有7個形狀。理論上講，它們的位置、角度都是固定的，但是在實際加工過程中，由于鉆石毛坯原料的形狀、鉆石毛坯原料的結構、加工時操作人員的手法等因素的影響，每個刻面的大小(邊長)、表面積、空間角度都會有一定程度偏離理想狀態，從而形成個體差異特征。對于素面寶石來說，寶石表面的弧度結合其他幾何結構特征，也存在個體差異特性。這也就是本發明通過寶石本身的特征來確定寶石身份唯一性的理論依據。

將一待鑒定的鉆石置于周視多自由度定位刀具角度測量顯微鏡(如圖5所示)中，經周視多自由度定位刀具角度測量顯微鏡測定鉆石各個刻面的周長、各個刻面的面積、各個刻面與腰面的角度以及腰部波形(如圖6-8所示)。本待測鉆石的某個刻面的面積為1.3244mm²，其周長為4.7388mm；另一刻面的面積為1.4350mm²，其周長為7.3539mm。由于精確度很好，精確度小數點后四位，可以提高對于鉆石唯一性判斷的準確性。

通過高精度天平得到此鉆石的重量。通過游標卡尺得到寶石的長寬高。通過其他設備可以獲得寶石的表面弧度。

將測量裝置與控制器相連，將測得的數據直接傳輸至控制器上，也可以手動將測得的數據輸入控制器內。

通過目測判斷寶石的為刻面寶石，寶石種類是鉆石，寶石形狀為圓形，根據測得的寶石的重量，或者還可以增加一個鉆石的體積，先行通過上述5個子數據庫的交集得到一個子數據庫ⅰ。再輸入其他寶石數據，例如某個刻面的周長或面積或刻面與腰部的角度，進行計算比對。

由于鉆石的腰部波形很難建立子數據庫，因此，可以直接將腰部波形作為一項參數進行比對。但是由于腰部波形的形狀在比對的過程中難度較大，因此，此項可以放在后面的進行選擇。

實際過程中，還可以根據子數據庫一中的數據量，數據量大的話多輸入幾項寶石的數據，數據量小的話可以少輸入一兩項數據。

通過測得的寶石數據與數據庫中的數據進對比，得到寶石的真實身份，此方法穩定、可靠，沒有對寶石產生破壞，不會影響寶石的價值，且方法簡單，操作方便。