[发明专利]钻石身份特征鉴定方法及系统装置

说明书

技术领域

本发明涉及珠宝领域的钻石特征分析与身份鉴定，包括一种用空间频谱来作为钻石形态指纹特征分析的鉴定方法，以及基于该方法的钻石特征分析鉴定系统装置。

背景技术

钻石以其稀少、珍贵、坚硬的特质以及源远流长的钻石文化，被誉为“宝石之王”。目前国际国内钻石行业走私猖獗，假冒伪劣产品很多，钻石盗窃案件也频频发生，如何有效打击遏制这些违法犯罪，是一个迫切需要解决的问题。

目前，国内外对钻石进行分析鉴定的技术研究分为三个层次。第一个层次相对比较简单，包括钻石的观察反射光和生长点、硬度检验、进行导热性试验，以及进行化学成分测验等，是最早使用的分析方法。第二个层次是相对比较可靠的钻石鉴定识别技术，包括测量特征光谱、折射率、双折射特性等，今天还在广泛采用这些方法。第三个层次是比较先进的钻石分析鉴定技术，包括阴极发光技术、X射线衍射技术、拉曼光谱技术、中子活化分析技术等，可以实现对钻石物质成份的精确鉴定，相关测量仪器也比较昂贵。

上面介绍的这些钻石鉴定技术重点在分析钻石的物质特性，而对钻石几何结构特征的分析非常少，可以这样说，在几十万颗五彩斑斓的钻石中很难找出2颗钻石的空间几何结构特征是完全一样的。因此，钻石空间几何结构特征可以作为钻石身份鉴定的重要依据之一。目前国内外对钻石表面几何外型结构特征指纹的分析研究非常少。

平行激光束垂直照射在钻石台面上，表面反射光的空间频率谱与其表面几何特征一一对应，具有良好的特异性与空间不变性。将钻石的空间频谱图与其它信息(如拥有者、产地、出产年份、重量等)一起，录入专门的数据库，就可以作为钻石身份特征信息。当需要对钻石身份进行确认时，只要用检测仪器获得钻石的空间特征频谱，然后与数据库中记录的钻石身份特征信息进行对比，就可以对钻石的身份进行鉴定。因此，利用钻石空间几何结构特征频谱信息可以加强对钻石进出口的管理，有效打击钻石走私的不法行为。

发明内容

本发明提供了一种基于光学傅立叶变换的钻石身份特征指纹空间频谱分析方法，以及基于该方法的钻石身份特征指纹检测分析鉴定系统装置。

本发明的钻石身份特征指纹空间频谱分析方法采用平行光束照明钻石台面，通过一个透镜对钻石切割面的反射光进行光学傅立叶变换，在透镜的后焦面得到钻石切割面反射光的空间频谱，然后通过一个CCD成像系统收集钻石切割面反射光的空间频谱强度信号图像输入计算机进行存储管理，最后由计算机进行空间频谱强度图像比较，实现钻石身份特征指纹检测分析鉴定。

为了实现钻石身份特征指纹的空间频谱分析鉴定，本发明构建了一种钻石身份特征指纹空间频谱检测分析系统装置，包括光源照明系统、空间频谱生成系统、空间频谱图像采集系统、分析鉴定软件系统等四个部分；所述空间频谱生成系统至少包括有一光源和一使所述光源变成平行光的透镜；所述空间频谱生成系统至少包括一透镜或由多个透镜联合组成的透镜组和一接收屏，接收屏位于透镜或透镜组的后焦平面上，钻石表面的反射光经透镜或透镜组会聚在接收屏上，形成空间频谱图像；所述空间频谱图像采集系统至少包括一CCD探测器和一计算机；所述分析鉴定软件系统具有图像存储处理、图像分析比较、数据库信息管理等功能。在所述光源照明系统和所述空间频谱生成系统中，可以共用一个透镜或一个由多个透镜联合组成的透镜组或镜头，实现将光源准直成平行光，并将钻石切割面不同方向的反射光会聚在接收屏上，形成空间频谱图像。

在光源照明系统、空间频谱生成系统、空间频谱图像采集系统之间，可以采用同轴光学系统设计和非同轴光学系统设计两种布局形式。本发明介绍的系统装置实施示例包括2种同轴光学系统设计装置结构方案和1种非同轴光学系统设计装置结构方案。本发明介绍的同轴光学系统设计具有空间频谱平移不变性和旋转不变性，可以获得良好的钻石切割面反射光空间频谱图像，空间频谱图像不会出现畸变，有利于钻石身份特征指纹检测分析鉴定。非同轴或不完全同轴的光学系统设计获得的钻石切割面反射光空间频谱图像会出现一定的畸变，尤其是在边缘高频区域畸变较大，不利于钻石身份特征指纹检测分析鉴定。本发明介绍的非同轴光学系统设计装置结构方案采用一种反射镜增大视场角的方法来减少这种非同轴光学系统引起的边缘畸变，并通过软件校正进一步降低边缘畸变的影响，提高钻石身份特征指纹检测分析鉴定的准确性。

附图说明

图1为本发明设计的第一种同轴光学系统装置结构实施方法示意图

图2为本发明设计的第二种同轴光学系统装置结构实施方法示意图