[發明專利]一種紅寶石的顏色分級方法

有效

• 申請號: 202011124418.5
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112330605B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 雷自力;顧浩;趙麗
• 申請（專利權）人: 湖北愛默思智能檢測裝備有限公司;華中科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/136;G06T5/00;G06T7/90;G01N21/01;G01N21/87;G06N3/048;G06N3/084
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

1.一種紅寶石的顏色分級方法，其特征在于，所述顏色分級方法包括以下步驟：

步驟一，采用紅寶石的圖像采集系統采集紅寶石的透射圖像；

步驟二，對紅寶石的透射圖像進行大津法二值化和中值濾波預處理；

步驟三，采用輪廓檢測算法提取紅寶石的二值化圖像中紅寶石的輪廓線；

步驟四，確定紅寶石透射圖像中在紅寶石輪廓線范圍內的像素點集合；

步驟五，在Lab顏色空間中，提取像素點集合內像素點三通道的強度值p_ij，并計算每個通道強度的平均值E_i和方差T_i；

其中，i表示第i個通道，i＝1,2,3；p_ij表示第i個通道第j個像素點的強度值；N表示像素點集合中像素點的總數目；

步驟六，將E₁,E₂,E₃,T₁,T₂,T₃合成矩陣[E₁,E₂,E₃,T₁,T₂,T₃]，以作為紅寶石樣品的顏色特征矩陣；

步驟七，采用不同顏色的紅寶石樣品重復步驟一到步驟六，獲得每顆紅寶石樣品的顏色特征矩陣和顏色類別矩陣，由這兩個矩陣構成每顆紅寶石樣品的顏色素材數據，進而建立紅寶石樣品顏色素材數據庫；

步驟八，通過BP神經網絡訓練顏色素材數據庫，以得到顏色分級模型；

步驟九，對于待測紅寶石樣品，按照步驟一到步驟五得到顏色特征矩陣[E₁,E₂,E₃,T₁,T₂,T₃]，進而采用所述顏色分級模型對待測紅寶石進行顏色分級，以實現紅寶石顏色分級；

所述圖像采集系統包括工業相機、遠心鏡頭、漫反射板、墊片、光闌、光闌座、積分球、漫反射平板、光纖及光源，所述光纖的兩端分別連接所述積分球的輸入口及所述光源的出口；所述漫反射平板設置在所述積分球內，其與所述積分球的輸入口正對；所述積分球的上端形成有出射孔，所述墊片呈階梯狀，其覆蓋在所述出射孔上；所述光闌及所述光闌座均設置在所述墊片的臺階面上，且所述光闌設置在所述光闌座內；所述遠心鏡頭設置在所述光闌的上方，且所述工業相機與所述遠心鏡頭相連接；所述墊片與所述光闌的縮放光圈之間安裝有所述漫反射板；所述光闌的通孔中心軸與所述出射孔的中心軸重合，所述光闌用于承載待觀測紅寶石樣品。

2.如權利要求1所述的紅寶石的顏色分級方法，其特征在于：所述顏色分級模型的數學表達式為：

Y＝XW₁+B₁????(3)

Z＝f₁(Y)W₂+B₂????(4)

式中，從紅寶石樣品的顏色素材數據庫中抽取一個樣品的顏色特征矩陣X，作為BP神經網絡的輸入，抽取該樣品的顏色類別矩陣C，作為BP神經網絡的預期輸出；W₁、W₂、B₁、B₂均為自定義的矩陣；W₁為6×K的權重矩陣，K是一個中間參數，KM；W₂為K×M的權重矩陣；B₁為1×K的偏置矩陣；B₂為1×M的偏置矩陣；f₁、f₂為激活函數；Y為1×K的矩陣；Z為1×M的矩陣；ΔZ表示C與實際輸出f₂(Z)之間的誤差。