Способ идентификации необработанных алмазов, бриллиантов и других драгоценных камней

Изобретение может быть использовано в промышленности, криминалистике, при проведении поисковых работ и для определения географической привязки происхождения драгоценных камней. Согласно способу получают цифровые фотоизображения драгоценного камня при освещении источником света в видимой области спектра, и люминесцентного при ультрафиолетовом облучении изображения. Проводят математическую обработку полученных цифровых фотоизображений. В результате обработки получают графическое представление гистограммы распределения совокупности пикселей по взаимному соотношению компонент R, G и В, используемых для формирования пикселя, и цифровой код на основе коэффициентов полинома, аппроксимирующего гистограмму. Технический результат - надежный контроль драгоценных камней, возможность устанавливать природное или искусственное происхождение кристалла, возможность отличия драгоценного камня от подделки, упрощение и повышение эффективности процесса сепарации при обогащении сырья.

 

Заявленный способ может быть использован в промышленности при обогащении алмазосодержащего сырья для извлечения алмазов и их огранке, так и в криминалистике и других сферах обращения алмазов, бриллиантов и изделий из них, а так же при проведении поисковых работ и для определения географической привязки происхождения.

Из уровня техники известен способ (1) проверки драгоценных камней по патенту РФ №2267774, служащий для определения факта, является ли полированный драгоценный камень необработанным, природным алмазом. В общем виде известный способ содержит следующие этапы: облучение камня излучением лазера с измерением спектров фотолюминесценции, излучаемых камнем, и отображение на дисплее информации, относящейся к исследуемому камню.

К недостаткам известного способа (1) можно отнести его узкую направленность как способа выявления необработанных синтетических алмазов, а также природных или синтетических алмазов, обработанных под высоким давлением и при высокой температуре. Кроме того, он служит для предварительной оценки или сортировки алмазов, являясь предварительным этапом для более сложных исследований, а для его реализации требуется достаточно сложное и дорогостоящее оборудование, например, теплоизолированный контейнер с жидким азотом для охлаждения образца.

Из уровня техники известно также решение по патенту США №6980283, раскрывающее способ стандартизированной классификации драгоценных камней посредством измерения спектральной характеристики драгоценного камня, подвергнутого воздействию множества источников падающего света устройства для получения изображения. Энергия падающего света регистрируется прибором с зарядовой связью устройства для получения изображения образца. Работа устройства для получения изображения контролируется управляющим процессором для обработки данных локальной станции и набором команд. Управляющий процессор для обработки данных локальной станции функционально связан с анализирующей станцией, станция включает процессор обработки результатов анализа и запоминающее устройство (ЗУ) большой емкости. ЗУ предоставляет пространство для хранения набора команд (для) процессора обработки результатов анализа, а также базы данных.

К недостаткам известного способа (2) следует также отнести сложность его реализации, предусматривающую получение большого количества изображений и зависимость получения таких изображений от четкого положения образца. Известный способ не дает возможности идентифицировать образец после обработки или разрушения, а также идентифицировать образец по принадлежности к той или иной формации.

Задача, решаемая заявленным способом, состоит в осуществлении возможности идентификации как необработанных, так и обработанных (на любой стадии) драгоценных камней на основе математической обработки цифрового фотоизображения люминесценции как с графическим представлением гистограммы распределения совокупности пикселей, характеристиками которых являются значения RGB попарно (RG, RB, GB), так и с получением числового идентификационного кода на основе коэффициентов полинома, аппроксимирующего гистограмму, что позволит идентифицировать анализируемый кристалл и/или любые его части на различных стадиях обработки и любого последующего перемещения, в том числе и в форме ювелирного изделия, а также определять характерные особенности, обуславливающие принадлежность кристалла к совокупности добываемых камней конкретного месторождения.

Достигаемый при решении поставленной задачи технический результат состоит в обеспечении возможности надежного контроля за передаваемыми на обработку драгоценными камнями, в том числе - в последующей возможности надежного таможенного контроля ввозимых и вывозимых драгоценных камней, в торговле ювелирными изделиями, криминалистике, залоговых операциях. Использование заявленного способа идентификации при проведении регулярных измерений добываемой продукции на предприятиях, на основе индивидуальных характеристик кристаллов, совокупности значений их индивидуальных кодов, объединенных в единую базу данных, позволит выявлять средние значения и дисперсию идентификационных характеристик для отдельных рудных блоков, участков и месторождений в целом, а также временных периодов их отработки с целью решения технологических задач и возможности последующего определения места добычи для каждого камня. Кроме того, использование заявленного способа позволит устанавливать природное или искусственное происхождение анализируемого кристалла, в том числе факт искусственного облагораживания природных камней, упростить и повысить эффективность процесса сепарации при обогащении сырья за счет выбора оптимальных параметров разделительного признака методом люминесцентной сепарации, выявлять оборудование, наносящее повреждения камням (повысить сохранность камней), обеспечить возможность надежного отличия обработанного и/или необработанного драгоценного камня от подделки.

Для достижения поставленного результата предлагается способ идентификации драгоценного камня, включающий получение цифрового фотоизображения образца, полученного при освещении источником света в видимом диапазоне, и люминесцентного при ультрафиолетовом облучении, и последующую математическую обработку полученных цифровых фотоизображений с графическим представлением гистограммы распределения совокупности пикселей и преобразованием полученных данных в цифровой код, на основе коэффициентов полинома, аппроксимирующего гистограмму, по которому в дальнейшем осуществляют идентификацию, при этом математическую обработку цифровых фотоизображений ведут на основе распределения составляющих его пикселей по попарному взаимному соотношению компонент RG, RB, GB, используемых для формирования пикселя в цифровом фотоизображении и созданием на основе полученных данных визуализированного графического образа фотоизображений образца при освещении в видимой и ультрафиолетовой части спектра.

Полученный описанным путем комплекс визуализированных образов цифрового изображения с помощью программного обеспечения описывается в виде нескольких функций, к которым могут быть заданы различные коэффициенты дисперсии, что позволяет фиксировать уникальные особенности изображения как конкретного образца, так и групп различных образцов из различных формаций, и представляются в виде уникального числового идентификационного кода, заносимого в базу данных в цифровом и графическом виде и впоследствии используемых для идентификации как образца, так и различных его частей, полученных в результате обработки или разрушения.

Возможность достижения поставленного результата обусловлена в экспериментально установленном явлении, присущем каждому драгоценному камню, в частности алмазу и, соответственно, полученному из него бриллианту, и состоящем в исключительной индивидуальности его спектрально-кинетических характеристик в видимой части спектра (в частности, полос спектра оптически активных центров люминесценции), изображение которых фиксируют цифровой фотокамерой и подвергают последующей математической обработке. Люминесценция, являясь абсолютно надежным параметром, отражает уникальные физические свойства кристалла и несет в себе информацию не только об отраженном от поверхности свете, но формируется всем объемом кристалла. С помощью соответствующего программного обеспечения, математически обработанное цифровое изображение люминесценции выражают в нескольких функциях, благодаря чему единовременное первоначальное получение соответствующих данных позволяет в последующем безошибочно определять происхождение драгоценного камня (месторождение, обогатительное предприятие, место огранки и т.п.), соответствие не ограненного и ограненного камня и пр.

Заявленный способ идентификации представляет собой комплекс измерений, позволяющий определить методом измерения фотолюминесцентных свойств идентифицируемого образца, совокупность параметров - интенсивности фотолюминесценции основных оптически активных центров на основании математической обработки цифрового фотоизображения образца (спектра) и математически обработанного цифрового фотоизображения кристалла при освещении источником света (светодиодами видимой части спектра) в видимой части спектра. Возбуждение фотолюминесценции осуществляется излучением ультрафиолетового источника (ксеноновая или ртутная лампы, ультрафиолетовый лазер, светодиоды ультрафиолетовой части спектра). Регистрируемые параметры фотолюминесценции находятся в оптическом диапазоне электромагнитного излучения. Принцип обработки цифрового фотоизображения люминесценции и видимого фотоизображения заключается в определении распределения составляющих его пикселей, по взаимному соотношению компонент R, G и В, использующихся для формирования пикселя в цифровом фотоизображении. Последовательное соотношение распределения компонент RG, GB, BR формирует уникальное визуализированное графическое четырехмерное изображение фотографического изображения люминесценции, и с помощью программного обеспечения функционально описывается и заносится в базу данных в цифровом и графическом виде. Идентификация образцов осуществляется автоматически путем сравнения обработанных результатов измерения с информацией в базе данных. Полученные данные после математической обработки используют для идентификации алмаза как графическими, так и цифровыми методами, путем преобразования в числовой ряд, являющийся уникальным идентификационным кодом, который наряду с графическим изображением результата математической обработки цифровых фотоизображений в видимой части спектра и люминесценции идентифицируемого алмаза заносится в базу данных для каждого конкретного образца. Программа логико-математической обработки полученных цифровых фотоизображений люминесценции и в видимой части спектра предусматривает для получения уникального идентификационного кода использование определенных значений различных регистрируемых параметров, а также их соотношений, что позволяет уверенно идентифицировать кристалл в случае изменения его размера при механической обработке, а также по минимальному осколку, в случае его разрушения, основываясь на базе данных. Измерения производятся на аппаратурном комплексе, включающем в себя: источник УФ-излучения, источник света в видимой части спектра, бинолупу, сопряженную с цифровой фотокамерой, или другое устройство, позволяющее регистрировать люминесценцию и изображение кристалла при освещении источником света в видимой части спектра, эталонный образец для регулярной поверки оборудования, процессор для обработки результатов измерений и программное обеспечение, позволяющее преобразовать их в уникальный идентификационный код. Кроме того, программное обеспечение позволяет через системы удаленного доступа осуществлять контроль, регулировку, диагностику и управление аппаратурным комплексом. В указанном идентификационном аппаратурном комплексе предусмотрена возможность подключения сортировочного устройства для автоматического разделения идентифицированных по индивидуальному коду кристаллов при значительных объемах обрабатываемых образцов.

На практике способ может быть осуществлен следующим образом. Образцы подаются в зону (освещения и) облучения, в которой предусмотрена техническая возможность с помощью сопряженной с бинолупой цифровой фотокамеры фиксировать фотоизображения люминесценции и изображения образца при освещении источником в видимой части спектра при различных его положениях. Полученные фотоизображения посредством разработанного программного обеспечения преобразуются в уникальный идентификационный код.

Способ идентификации драгоценного камня, включающий получение его цифровых фотоизображений при освещении источником света в видимой области спектра и люминесцентного при ультрафиолетовом облучении, математическую обработку полученных цифровых фотоизображений, как с графическим представлением гистограммы распределения совокупности пикселей по взаимному соотношению компонент R, G и В, используемых для формирования пикселя, и создания на основе полученных данных визуализированного графического образа, так и с преобразованием полученных значений в цифровой код, на основе коэффициентов полинома, аппроксимирующего гистограмму, который сохраняется в базе данных.