CN118900999A - 用于一致的宝石成像的倾斜和聚焦调整 - Google Patents

Abstract

本文的系统和方法可以用于对载物台上的一个或多个样品宝石进行自动对准和聚焦调整，包括基于图像数据确定宝石样品倾斜，自动移动载物台以对准倾斜的样品，确定将相机的焦点与宝石重叠的焦平面，以及自动将载物台移动到焦平面。

Description

用于一致的宝石成像的倾斜和聚焦调整

相关申请的交叉引用

本申请要求2022年2月1日提交的美国临时申请第63/305,582号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

该领域包括改善数字图像质量、用于分析钻石或其他宝石的仪器的自动对准和/或数字图像分析的系统和方法。

背景技术

用于分析宝石的自动化技术依赖于机器视觉、视觉评估、图像处理和用于分析数字图像数据的其他技术，在某些情况下依赖于基于机器学习和/或深度学习的技术。例如，系统和方法可以用于捕获宝石样品的图像，这些图像被分析以对宝石样品进行分级、识别和认证。

不幸的是，为了进行准确分析，需要对宝石样品进行一致的成像。用于分析的图像也必须是高质量的(即具有高分辨率并捕获对焦的宝石)，以便清楚地示出识别或评估样品所需的所有特征。未能实现宝石样品的准确对准可能导致不一致的图像、失焦图像和模糊图像。这是因为来自刻面宝石的反射图案取决于样品的取向。如果没有用于分析的一致图像数据，则宝石分级、识别和认证可能主要取决于用于分析的图像的质量或人类分级员的主观意见，而不是宝石的特性。因此，如果没有使得用于分析的图像能够一致且准确地捕获所分析的每个宝石样品的特征的技术，就不可能实现针对宝石分析的可重复结果。对于对宝石分级，一致性和准确性两者都是不可或缺的。这意味着，即使是棘手的情况，例如样品厚度高于成像系统的景深，也应在样品的相同高度位置与焦平面一致地对准。

传统上，宝石样品被对准进行成像，并且相机聚焦由人类用户基于视觉评估手动调整。这样的人类用户使用他们自己的直觉在视觉上对准宝石样品并且针对相机聚焦宝石，并且基于数字图像预览调整对准和聚焦。然而，手动对准和聚焦是乏味的、耗时的、不一致的，而且不够敏感，无法捕获到肉眼可能难以看到的宝石的小特征。这些限制减缓了对准和聚焦调整过程，并消除了自动筛选效率。

用于调整倾斜的替代方法包括使用参考激光斑或圆形对准标记来促进视觉评估。虽然这些辅助工具可以改善手动对准方法，但它们难以使用，不能改善灵敏度，并且在没有确保对准标记始终位于同一位置的方法的情况下仍然可能不一致。刻面线框分析也可以用于倾斜调整，但这种方法慢，并且取决于宝石样品的切割。用于调整聚焦的替代方法包括依靠相机的自动聚焦功能和使用侧视相机(side viewing camera)(阴影图像)。然而，这些方法没有实现精细聚焦调整，该精细聚焦调整对于清晰地示出小的难以看到的特征来说通常是需要的，并且侧面阴影图像经常被将宝石样品稳定在载物台上的宝石保持器的阴影所模糊。

因此，需要一种自动化系统，其跨不同的捕获条件对各种宝石样品进行一致的成像。

发明内容

本公开的实施例可以包括一种将宝石与数码相机对准的方法，该方法包括通过具有处理器和存储器的计算机，与数码相机、安装在数码相机上的可调整光圈、光源和被配置为移动载物台的至少一个载物台马达通信。实施例还可以包括通过分析由数码相机拍摄的宝石的所捕获的数字图像来确定载物台上的宝石是否可以与数码相机对准。

在一些实施例中，至少一个载物台马达可以能够在偏航、俯仰和滚转方向上移动载物台，同时保持X、Y和Z方向固定，并在俯仰或滚转轴线上旋转载物台。实施例还可以包括，如果宝石可以未对准，则由计算机通过以下操作来将宝石与相机对准：向光源发送指令以生成源光束，该源光束可以通过分束器朝向宝石的表面引导。

实施例还可以包括打开可调整光圈以接收从宝石的表面反射的反射光束并且捕获宝石的初始图像。实施例还可以包括基于初始图像确定宝石的方位和倾斜。实施例还可以包括向马达发送指令，以在俯仰或滚转轴线中的至少一个上旋转载物台，以使宝石的倾斜与相机对准，使得宝石的台面(table)可以垂直于相机，并且台面反射可以在相机的视场中可见。实施例还可以包括向马达发送指令，以在偏航、俯仰和滚转方向中的至少一个方向上移动载物台，同时保持X、Y和Z方向固定，以使台面反射在相机的视场内居中。实施例还可以包括通过数码相机捕获包括台面反射的宝石的图像。

在一些实施例中，该方法还包括基于台面反射对宝石执行表面抛光和瑕疵分析。在一些实施例中，基于初始图像确定宝石的倾斜可以包括生成饱和像素的分布。实施例还可以包括确定分布中与宝石的台面反射相对应的饱和像素区域的中心像素。实施例还可以包括确定等于饱和像素区域的中心像素和相机的视场的中心之间的像素数量的像素偏移。实施例还可以包括将像素偏移转换为倾斜度数。

在一些实施例中，该方法还包括减小可调整光圈以将反射光束限制到相机的视场的较小部分并且捕获宝石的第二图像。实施例还可以包括基于第二图像确定针对宝石的倾斜的精细调整。实施例还可以包括向马达发送指令，以基于精细调整在俯仰或滚转轴线中的至少一个上旋转载物台，以将宝石的倾斜与相机对准。

在一些实施例中，该方法还包括通过分析由数码相机拍摄的载物台上的镜子的所捕获的数字图像来确定载物台是否可以与数码相机对准。实施例还可以包括，如果载物台可能未对准，则通过计算机基于从载物台上的表面反射的反射光束产生的束斑的图像将载物台与相机对准。

在一些实施例中，将载物台与数码相机对准可以包括向光源发送指令以生成源光束，该源光束可以通过分束器朝向镜子的表面引导。实施例还可以包括打开可调整光圈以接收束斑并且捕获镜子的初始图像。实施例还可以包括基于初始图像确定载物台的方位和倾斜。

实施例还可以包括向马达发送指令，以在俯仰或滚转轴线中的至少一个上旋转载物台，以使载物台的倾斜与相机对准，使得载物台的表面可以垂直于相机，并且束斑可以在相机的视场中可见。实施例还可以包括向马达发送指令，以在偏航、俯仰和滚转中的至少一个上移动载物台，同时保持X、Y和Z方向固定，以使束斑在相机的视场内居中。实施例还可以包括将居中的束斑定义为校准的参考点。

在一些实施例中，将载物台与数码相机对准还可以包括减小可调整光圈，以将束斑限制到相机的视场的较小部分，并且捕获受限制的束斑的图像。实施例还可以包括基于受限制的束斑的图像确定针对载物台的倾斜的精细调整。实施例还可以包括向马达发送指令，以基于精细调整在俯仰或滚转轴线中的至少一个上旋转载物台，以使载物台的倾斜与相机对准。

在一些实施例中，该方法还包括通过分析由数码相机拍摄的宝石的所捕获的数字图像来确定载物台上的宝石是否可以针对数码相机对焦。实施例还可以包括，如果宝石可能未对焦，则通过计算机通过确定针对相机聚焦宝石所需的Z高度调整来针对相机聚焦宝石。实施例还可以包括向马达发送指令，以在与Z高度调整相对应的Z方向上移动载物台。

在一些实施例中，确定Z高度调整还可以包括通过数码相机捕获载物台上的宝石的像素化图像。实施例还可以包括通过计算机基于宝石的所捕获的像素化图像来确定宝石的直径。实施例还可以包括基于直径来估计将数码相机的焦点与宝石重叠的焦平面。实施例还可以包括基于将数码相机移动到焦平面所需的距离来确定Z高度调整。

在一些实施例中，确定宝石的直径还可以包括在包括宝石的图像部分上生成像素化掩蔽物。实施例还可以包括基于像素化掩蔽物确定宝石的以像素为单位的宽度。实施例还可以包括基于图像的像素大小和相机的放大倍数将宝石的以像素为单位的宽度转换为宝石的直径。

在一些实施例中，确定Z高度调整还可以包括接收针对宝石的线框数据。实施例还可以包括基于线框数据确定宝石的总深度和冠部高度。实施例还可以包括基于总深度和冠部高度来估计将数码相机的焦点与宝石重叠的焦平面。实施例还可以包括基于将数码相机移动到焦平面所需的距离来确定Z高度调整。

在一些实施例中，确定Z高度调整还可以包括通过与光源相反放置的相机捕获载物台上的宝石的侧面图像。在一些实施例中，侧面图像可以是包括宝石的轮廓和亮背景的暗图像。实施例还可以包括基于暗图像来确定将数码相机的焦点与宝石重叠的焦平面。实施例还可以包括基于将数码相机移动到焦平面所需的距离来确定Z高度调整。

在一些实施例中，基于暗图像确定焦平面还可以包括将宝石的台面和腰之间的区域识别为聚焦点。实施例还可以包括确定聚焦点和载物台之间的像素数量。实施例还可以包括基于暗图像的像素大小和相机的放大倍数将像素数量转换为距离。实施例还可以包括基于距离来确定焦平面。

本公开的实施例还可以包括一种将数码相机聚焦在宝石上的方法，该方法包括通过具有处理器和存储器的计算机，与数码相机、侧相机和被配置为移动载物台的至少一个载物台马达通信。实施例还可以包括通过分析由数码相机拍摄的宝石的所捕获的数字图像来确定载物台上的宝石是否针对数码相机对焦。

在一些实施例中，至少一个载物台马达可以能够在Z方向上移动载物台。实施例还可以包括，如果宝石可能未对焦，则通过计算机通过确定针对相机聚焦宝石所需的Z高度调整来针对相机聚焦宝石。实施例还可以包括向马达发送指令，以在与Z高度调整相对应的Z方向上移动载物台。实施例还可以包括通过数码相机捕获关于数码相机对焦的宝石的图像。

本公开的实施例还可以包括一种用于对准宝石的系统，该系统包括与数码相机通信的具有处理器和存储器的计算机。实施例还可以包括被配置为移动载物台的至少一个马达、光源和安装到光源的可调整光圈。在一些实施例中，该载物台被配置为接收宝石以供分析。在一些实施例中，数码相机被安装为具有覆盖在其处可以接收宝石的载物台的至少一部分的视场。

在一些实施例中，光源被配置为生成源光束，该源光束可以通过分束器朝向宝石的表面引导。在一些实施例中，可调整光圈被配置为接收从宝石的表面反射的反射光束。在一些实施例中，计算机可以被配置为基于数码相机捕获的初始图像来确定宝石的方位和倾斜。

实施例还可以包括向至少一个马达发送指令，以在俯仰或滚转轴线中的至少一个上旋转载物台，以使宝石的倾斜与相机对准，使得宝石的台面可以垂直于相机，并且台面反射可以在相机的视场中可见。实施例还可以包括向至少一个马达发送指令，以在偏航、俯仰和/或滚转中的至少一个上移动载物台，同时保持X、Y和Z方向固定，以使台面反射在相机的视场内居中。

在一些实施例中，数码相机还可以被配置为捕获包括台面反射的宝石的图像。在一些实施例中，计算机还可以被配置为基于台面反射对宝石执行表面抛光和瑕疵分析。在一些实施例中，可调整光圈可以被配置为在大小方面减小，以将反射光束限制到数码相机的视场的较小部分。在一些实施例中，数码相机还可以被配置为捕获宝石的第二图像，该第二图像包括相机的视场的一部分中的受限制的反射光束。在一些实施例中，计算机还可以被配置为基于第二图像确定针对宝石的倾斜的精细调整。实施例还可以包括向马达发送指令，以基于精细调整在俯仰或滚转轴线中的至少一个上旋转载物台，以将宝石的倾斜与相机对准。

在一些实施例中，计算机还可以被配置为通过分析由数码相机拍摄的宝石的所捕获的数字图像来确定载物台上的宝石是否可以针对数码相机对焦。实施例还可以包括，如果宝石可能未对焦，则通过计算机通过确定针对相机聚焦宝石所需的Z高度调整来针对相机聚焦宝石。实施例还可以包括向至少一个马达发送指令，以在与Z高度调整相对应的Z方向上移动载物台。在一些实施例中，光源包括被布置为照亮载物台的一个或多个发光二极管(LED)。在一些实施例中，LED可以被配置为发射白光。

附图说明

为了更好地理解本申请中描述的实施例，应结合以下附图参考下面的具体实施方式，其中相同的附图标记在整个附图中指代对应的部分。

图1A和图1B是根据本文所述的某些方面的示例成像系统的图示；

图2A是示出根据本文所述的某些方面的第一组倾斜对准示例的示例图；

图2B是示出根据本文所述的某些方面的第二组倾斜对准示例的示例图；

图2C是根据本文所述的某些方面的示例校准图；

图3是示出根据本文所述的某些方面的具有不同倾斜量的对准示例的示例图表；

图4A和图4B是示出使用本文所述的系统可以采用的方法步骤的样品的示例流程图；

图5是根据本文所述的某些方面的用于聚焦调整的示例直径计算步骤的图示；

图6是解释根据本文所述的某些方面的示例焦平面计算的示例图；

图7是使用本文所述的系统可以查看的表面特征的图示；

图8是本文所述的任何系统中的相机自动聚焦的图示；

图9是根据本文所述的某些方面的用于识别亮斑的多个位置的图示；

图10是根据本文所述的某些方面的示例联网系统的图；并且

图11是根据本文所述的某些方面的示例计算机系统的图。

具体实施方式

现在将详细参考实施例，其示例在附图中图示。在以下详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对本文所呈现主题的充分理解。但是，本领域普通技术人员将明白，可以在没有这些具体细节的情况下实践该主题。此外，本文所述的特定实施例仅作为示例提供，并且不应该用于限制特定实施例的范围。在其他情况下，没有详细描述公知的数据结构、时序协议、软件操作、程序和部件，以免不必要地模糊本文实施例的方面。

概述

本文描述的系统和方法可以用于将一个或多个宝石样品与载物台上的成像和/或光照系统对准，载物台布置有与计算机系统通信的自动马达，如所描述的。由于这种对准可以基于成像系统以及(一个或多个)图像处理算法，因此整个系统可以被封闭以满足任何类型的人类安全要求，确保任何所需的无菌和清洁条件，并且还为样品宝石的自动对准提供解决方案，以用于准确和快速的分析。

数字图像分析是识别和评估诸如宝石的材料的有效方法。例如，一种应用可以是基于宝石的大小、切割、净度、颜色和真实性来评估宝石的质量。其他分析可以包括确定是否在宝石上使用了净度增强技术，诸如填料、油、树脂或其他化合物或化学物质，诸如用于帮助祖母绿的那些。计算机视觉技术可以处理宝石刻面的图像，以确定定量指标，这些指标可以用于使宝石评估过程相对于手动分析更准确和一致。从数字图像中提取的特征也可以用于区分由天然材料组成的宝石和由合成化合物制成的样品，并且从其他相似外观的样品中识别出特定分级的宝石。

用于数字图像分析的这些技术的准确性和可重复性可以取决于用于分析的图像的质量。为了捕获高质量图像，这些图像清晰地捕获宝石样品的特征并且具有足够的分辨率和对比度来查看台面反射和其他难以看到的特征，每个样品必须与捕获样品的图像的一个或多个相机对准。例如，样品必须对焦(即位于相机的焦点处)并且具有与一个或多个相机对准的取向。以前，在本文描述的系统和方法之前，成像系统在样品上的应用限于手动调整相机和样品。

本文描述的系统和方法可以用于针对许多多个大小和形状的宝石的样品(包括那些放在样品保持器中或安装在首饰或另外可能难以分析的其他安装件中的宝石样品)生成一致的图像。在一些示例中，在首饰的安装工件中只能看到宝石的一部分，并且其他部分被阻挡。此外，宝石在安装或放置在保持器中时可能自然倾斜。倾斜取决于宝石的形状和安装件或保持器的类型，因此可能需要对每个样品进行不同的调整，以针对不同倾斜量和方向校正对准。倾斜调整的量可能不容易从俯瞰图像中确定，因此本文所述的倾斜调整机构可以依赖于反射光和其他特征来确定对准样品所需的位置改变。

本文所述的系统和方法可以用于将一个或多个相机聚焦在各种安装和未安装的宝石样品上。焦平面可以取决于宝石的深度，因此可以调整聚焦以考虑每个样品的独特大小。自动聚焦的传统功能依赖于样品中的清晰的(即参考)特征来确定焦平面。宝石样品在表面上没有清晰的特征，因此使用俯瞰图像确定焦平面可能有问题。此外，理想的焦平面可以位于宝石的台面和腰之间，因此样品的清晰的边缘不能用作用于聚焦的参考。基于侧面图像确定焦平面也可能困难，因为捕获样品的侧面的阴影图像可能被安装件或保持器阻挡。因此，本文所述的聚焦技术可以依赖于样品的不仅存在于表面上并且还可以从俯瞰图像中确定的特征。

本文所述的用于倾斜对准和聚焦调整的系统可以用于生成具有许多多个大小和形状的安装和未安装的宝石的一致图像。该系统移除了从安装件卸下宝石以对其进行正确分析的要求。这节省了在安装条件下分析许多多个宝石的时间、金钱、潜在损害和精力，无需移除，而是在普通状态下进行。此外，载物台上的样品的自动移动可以实现精细调整，该精细调整改善对小特征和台面反射成像的再现性。这种精细调整是繁琐的，甚至不可能手动完成，但对于足够详细地捕获宝石以便实现表面抛光和瑕疵分析来说是需要的。

在一些示例中，附加地或替代地，相机可以被安装成使得视场向下到可以放置样品的载物台上，其中相机可以用于捕获用于定位载物台的图像。在一些示例中，附加地或替代地，相机可以具有可调整光圈，该光圈可以被调整以限制从载物台上的样品的表面反射的光的方向。在一些示例中，附加地或替代地，一个或多个相机可以被安装成使得视场跨样品所在的载物台，以捕获载物台或样品的侧表面。相机图像可以用于确认样品在载物台上的定位，并查看样品，同时计算机可以进行调整样品和/或相机所需的图像分析，以改善图像的质量。

附加地或替代地，可以使用本文所述的系统和方法配置样品载物台的自动移动，以确保使用硬件框架元件上的马达正确对准样品和相机。在一些示例中，图像分析的反馈回路可以致使计算机系统自动调整相机和/或载物台的位置以便获得期望图像。

示例对准和聚焦调整

本文的系统和方法可以用于定位宝石样品的位置，并计算水平、竖直和角度方向上的实际距离，以及或可替代地，需要移动的偏航、俯仰和/或滚转角度，以便对准样品用于一致的成像。成像系统可以包括一个或多个相机，这些相机执行三个主要功能：对准样品的倾斜以清楚地捕获样品的台面(即顶表面)，在水平面上定位样品位置，以及确认样品的竖直位置与俯瞰相机的焦点重叠。由于大多数相机具有有限的景深(在该范围内产生清晰的图像)，并且样品可能比相机景深更厚，因此可以使用这种方法来一致地对准样品的相同竖直位置，以与相机的焦平面重叠。

第一功能可以使用二向色分束器将来自光源的光朝向宝石样品引导。在一些示例中，附加地或替代地，光源可以产生在平坦表面上反射时对倾斜和滚转敏感的光。例如，光源可以是没有准直的发光二极管(LED)、激光器或具有扩展光束的激光器。可调整光圈可以用于限制进入相机镜头的反射光的量。在一些示例中，附加地或替代地，可调整光圈的范围可以从f/1.4的最宽光圈到f/32的最小光圈，其中f是相机镜头的焦距。例如，对于具有20mm的焦距的相机镜头，最宽光圈的直径可以是14.3mm，并且最小光圈的直径可以是0.63mm。在一些示例中，附加地或替代地，可调整光圈可以是机动的以连续调整光圈的大小。例如，可调整光圈可以从最宽光圈大小(例如f/1.4)开始，并连续变小，以增加相机系统对样品的倾斜的改变的灵敏度。

在本文的非限制性示例中，最大相机光圈为～f/5.6，并且最小光圈为～f/22。在这些示例中，相机的工作距离可以是203mm。

对准样品所需的角移动可以通过计算机系统使用在不同光圈大小下收集的图像来计算。在这些示例中，角移动参数可以被发送到机动平移载物台及其相关联的马达，以移动、旋转或以其他方式调整样品以进行对准。

第二功能可以使用广角成像透镜，其具有足够的视场来覆盖一个或多个样品。在一些示例中，附加地或替代地，视场可以设置为30mm乘25mm，其可以足够宽以覆盖典型载物台上的大多数样品。用于筛选/扫描应用的一个示例视场可以至少覆盖约20mm的视场，当使用2/3英寸帧大小的相机时，其放大倍数小于0.45X。在另一个非限制性示例中，本文的系统可以包括使用0.563X和2/3英寸相机。可以使用任何范围的相机设置，并且这些示例并不旨在限制。

这样的示例成像系统跨整个视场可以具有低图像扭曲或没有图像扭曲。可以使用载物台测微器计算成像系统中的像素大小与图像平面中的实际距离之间的转换因子。载物台测微器可以是具有测微器图案的一块玻璃，类似于尺子，其可以用于成像系统校准。

在这些示例中，大多数样品宝石可以比相机的景深更深，因此，系统可以试图不断地将相同的竖直位置与相机焦平面重叠。该系统可以基于样品的图像来估计理想焦平面。由于大多数宝石(诸如钻石，特别是圆形明亮式切割钻石)是基于相似的纵横比切割的，因此使用钻石的直径可以定义相机要聚焦的特定竖直位置。

直径信息可以通过将像素大小和相机放大倍数相除来计算。例如，在一个非限制性示例中，一个图像像素为3.450/0.563＝6.128μm。对于不同的相机放大倍数，这可以有所不同，并且可以按照所描述的进行计算。在各种非限制性示例中，成像系统可以是一个相机或具有不同放大倍数的多个相机。

水平移动可以通过计算机系统使用从宽视场相机收集的图像来计算，以将测试样品与相机光圈对准。在这些示例中，水平移动参数可以被发送到机动平移载物台，以移动样品进行对准。在初始水平对准之后，计算机系统可以使用来自相机的图像来计算竖直轴线移动，以将宝石样品与相机的焦平面重叠。聚焦对准过程可以跨样品扫描成像系统并捕获一个或多个图像，以计算样品的直径或其他大小测量值。然后，可以基于大小测量值来确定聚焦的竖直位置。然后可以移动载物台，以将样品定位在对焦竖直位置。在竖直定位之后，可以使用另一个倾斜对准、水平对准或前后水平和竖直对准。在一些示例中，附加地或替代地，可以使用一个相机而不是两个。

一旦宝石关于相机对准并且对焦，成像系统可以捕获用于分析的样品的数字图像。对于每个个体样品，可以重复从对准到聚焦调整再到成像的过程。

硬件设置示例

图1示出了可以用于采用本文所述的方法的装备的示例硬件设置。如图1所示，相机115的视场内的反射光束130可以允许布置在载物台104中/上的(一个或多个)宝石106的对准。在一些示例中，附加地或替代地，相机115可以包括镜头119。在一些示例中，附加地或替代地，如上所讨论的，相机115透镜119可以是成像透镜，例如但不限于以任何组合的固定放大倍数成像透镜、微距透镜(用于减少畸变)、远心透镜(用于长工作距离)和/或手动或机动可调整放大倍数的成像透镜(用于改变视场)。成像透镜119还可以包括手动或机动聚焦，诸如但不限于数字单镜头反光相机(DSLR)。

在一些示例中，附加地或替代地，可调整光圈120可以调整相机115镜头119的可以接收光的部分。在一些示例中，该光圈可以是机动的和/或与计算机系统通信的自动可调整的，如所描述的。例如，可调整光圈120可以是机动的，以连续调整相机115透镜119的接收光的区域的大小。可调整光圈120可以集成到相机115镜头119中。可调整光圈也可以是安装到相机115镜头119的单独部件。

在一些示例中，可能需要将宝石样品以台面向上位置进行放置。在这类示例中，操作员可以简单地将任意数量的处于保持器中或没有保持器的样品宝石106放置在载物台104上进行分析，以将它们台面向上对准，并且然后移动载物台104和/或相机115来定位宝石106以进行成像和分析。图1中的布置可以允许许多多个样品的自动对准，并且大大简化了操作员的过程，否则操作员将不得不一次装载一个新的宝石106进行分析，并为每个不同的石头样品手动对准宝石106。

在该示例中，许多多个组成部分可以被包括在一个整体成像单元100中。该单元100可以包括相机布置(例如，相机115、透镜119和可调整光圈120)、光源122、二向色分束器124和带有伴随马达110的宝石载物台104。成像单元100可以被存储在盒子或其他容器102中，例如，保护宝石106免受环境光影响的灯盒。在一些示例中，附加地或替代地，马达110可以是伺服和/或步进马达、伺服马达、AC伺服马达、AC感应马达、压电马达、音圈马达和/或致动器，或者能够在X、Y和/或Z维度132上移动载物台和/或围绕一个或多个轴线旋转134载物台的任何其他类型的电动或其他马达。在一些示例中，附加地或替代地，这些组成部分中的每一个可以通过可移动和/或可调整和/或机动安装支架和接头安装到整个系统框架(未示出)。以这种方式，每个组成部分(相机115和/或载物台104等)的X、Y和Z位置和/或倾斜角度(例如，俯仰、滚转和偏航)可以根据需要彼此独立地移动和/或旋转，以对准、聚焦和/或以其他方式定位样品106进行成像。

在这些示例中，这些组成部分中的每一个(相机115、可调整光圈120、载物台104、分束器124、光源122、马达110等)可以与计算机或计算机系统通信，诸如图11中所述(但图1中未示出)。以这种方式，单个系统可以容纳相机布置和可移动载物台104，如本文所述，这可以用于对宝石106进行成像。

相机115可以捕获图像数字数据，该数据可以由也与载物台104上的马达110通信的计算设备处理，以调整(一个或多个)样品在X、Y和/或Z位置的对准和/或调整俯仰、滚转和/或偏航的倾斜对准，如本文所述。在一些示例中，附加地或替代地，这种马达可以与计算系统通信，以创建反馈回路，用于使用图像分析自动对准样品和自动聚焦相机。在这些示例中，每个马达110被配置为使载物台104围绕X、Y和/或Z轴线倾斜和/或旋转。由于马达110可以是电动马达，因此每次转动或旋转的量确定偏航、俯仰和/或滚转发生的距离。当计算机如本文所述向马达发送命令以移动载物台104并由此移动样品宝石时，计算机计算并使用旋转距离和马达移动的这种转换。这样的图像捕获信息可以被发送到计算系统(未示出)进行分析，如本文所述。此外，这种图像数据可以用于通过马达110使用载物台104的Z移动来聚焦图像。

在一些示例中，附加地或替代地，载物台104可以能够使用平移步进马达和/或伺服马达移动，使得相机115被固定。在一些示例中，附加地或替代地，相机115可以聚焦在载物台104和/或样品106上，以确保捕获的图像清晰。这种布置可以允许系统预先对准焦平面，并且然后可以定位用于分析的其他仪器(例如拉曼探针、其他光谱仪或其他传感器)，使得载物台104上的所有东西都对焦，如本文所述。(附加或替代聚焦步骤见图8-图9。)

在一些示例中，附加地或替代地，相机115可以固定到将相机定位在载物台104上方的相机安装件112。相机安装件112可以包括一个或多个马达111，其可以调整相机115的X、Y和Z距离和/或倾斜角度(例如，俯仰、滚转和偏航)。例如，相机115相对于载物台104和/或样品106的X、Y和/或Z距离和/或俯仰、滚转和/或偏航角度可以通过用于载物台104和/或相机115安装件的伺服和/或步进马达进行调整。在一些示例中，附加地或替代地，这种调整可以由与马达110和/或111通信的计算机系统进行，如本文所述。在一些示例中，附加地或替代地，与分析相机数据的计算机系统通信的这种马达可以提供反馈回路，该反馈回路使用图像分析来定位相机115和载物台104，如图2和图4中更详细地描述的。

然后，该相机115可以数字地捕获(一个或多个)宝石106的图像，以便进行对准，如本文所述。这样的图像可以包括表示宝石图像的像素化数据，如本文所述。相机115可以包括计算机部件，并且还可以与本文所述的其他计算机部件通信，用于处理像素化数字图像，用于保存、存储、发送或以其他方式对准或操纵宝石台面的像素化数字图像。

在一些示例中，附加地或替代地，相机布置115可以是可调整的以调整焦距，它可以是固定的或可移除的。在一些示例中，附加地或替代地，光源122(诸如装配有和/或以其他方式包括发光二极管(LED)的面板)可以围绕、部分围绕、接近或靠近载物台104，以帮助照亮宝石106，并帮助相机115进行图像捕获以进行对准。在一些示例中，同轴漫射光可以用于倾斜调整，如本文所述。用于自动聚焦的光源122可以是与用于成像的光源相同的光源，即样品载物台104下方的暗场光源。

在这些示例中，载物台104上的光照环境可以帮助强调宝石样品106的任何色差。均匀、漫射的白光可以有助于减少所捕获的图像中的宝石内部的任何暗区域。因此，附加地或替代地，这里的示例包括装配有和/或包括LED和暗场灯136的侧面板的不同配置，如本文所述。该示例中的暗场灯可以包括围绕PCB板的LED，在一些示例中，它可以是六个LED，它们以大入射角照亮宝石样品。在一些示例中，可以以环形形式使用不同数量的LED。可以在样品下方放置遮光器，以遮挡具有小入射角的任何入射光照亮钻石。这种暗场灯可以揭示宝石样品的轮廓，同时强调宝石内部的夹杂物。为了聚焦目的，替代光照环境可以是背光或任何同轴漫射光，只要光照环境可以揭示宝石的轮廓。这种反射器可以是由光反射材料制成和/或涂覆有光反射材料的任何数量的面板，该材料诸如但不限于金属，诸如铝、钢、铜、铬、镍和/或金属的任何其他组合。在这些示例中，玻璃镜子可以用作反射器。可以使用被配置为反射光(诸如来自光源122的光)的反射材料的任何组合。这些照明布置可以允许对样品106进行尽可能精确的颜色测量。在一些示例中，漫射器可以放置在光源前方以漫射光。

在一些示例中，反射器138可以位于载物台104的上方和/或下方136。在反射器138位于载物台104上方的示例中，可以在反射器中制作孔或其他开口，以便相机115观察载物台102和样品106。在这些示例中，(一个或多个)反射器138、136可以由任何光反射材料制成，并且可以被定位为使得来自光源122的光朝向载物台104和样品106反射。光源122和/或反射器的任何组合可以用于照亮载物台104和样品106。在这些示例中，具有一个侧面LED面板、一个底部LED环以及顶部和底部反射器的光照环境可以最小化暗区域并强调样品中的色差。

分束器124可以用于创建轴上漫射光照条件。来自LED光源122的漫射光126可以部分地朝向样品128反射。由于126足够强，因此可以使用90％透射10％反射分束器作为示例。反射光128可以再次被宝石106的台面108反射。然后，反射图像130可以穿过分束器，并由成像系统在同轴光照和图像捕获布置中捕获。

应当注意，LED灯的示例仅是示例，并不意图以任何方式进行限制。LED只是一个示例，任何数量的光布置都可以单独或组合用于在载物台和样品上提供照明，诸如卤素灯、荧光灯、白炽灯和/或任何数量的任何其他种类或类型。

图1B示出了本文使用的示例暗场光源190，其中示出了LED灯192的环，以及位于光源设置顶部的反射器设置194。图1B还示出了光源布置196的剖视图。

倾斜校准示例

为了为摄影、视觉评估、机器视觉和图像处理的图像生成一致的宝石倾斜，将宝石样品与对样品成像的相机对准是重要的。例如，在X、Y和/或Z方向上对准宝石样品以确保样品在相机的视场内可以是重要的。对准宝石样品使得被成像的宝石的台面或其他表面尽可能接近垂直于相机的视场也可以是重要的。通过沿一个或多个旋转角度(例如，俯仰、滚转和/或偏航旋转轴线)调整宝石样品，可以实现将宝石样品定位为垂直于相机。可以计算将宝石的表面定位为垂直于相机所需的倾斜对准以获得图像，该图像具有可接受的宝石表面的净度并且捕获评估表面抛光、执行瑕疵分析并且对宝石样品的一个或多个特性进行其他评估所需的小特征和反射。为了确定什么是样品的可接受倾斜对准，可以进行观察，并且然后利用观察以便以滚转和/或俯仰角度(例如，待分析的样品的部分与相机之间的相对角度或滚转或俯仰角度)旋转载物台。

图2A示出该系统对倾斜敏感。为了对反射光进行部分反射，初始倾斜可以需要小于1.2度。图2示出了1.2度的倾斜202、居中的图像204和负1.2度的倾斜206的示例。这可以以超过90％的成功率来实现。在这些示例中，可以需要具有适当开口的样品保持器，并且可以需要通过样品台面大小和相机工作距离来确定可接受的范围。

校准示例

对于倾斜调整示例，X、Y、Z坐标应被固定，因为X、Y和Z也将改变相机的视场中的束斑位置。校准的目的是通过调整滚转和俯仰(旋转)来将光束的中心与相机的中心对准，并且将其定义为垂直或几乎垂直。可以将光束中心反射回相同位置的任何其他样品表面可以被视为该表面也垂直于相机。

在一些情况下，在第一步骤处，可以确定是否可以看到亮斑。如果可以看到亮斑，则可以计算出下一个理想位置。如果看不到亮斑，则可以通过马达移动进行倾斜调整来搜索第一亮斑。

图2B是示出根据本文所述的某些方面的一组倾斜对准示例的示例图。例如，如图2B所示，第一描绘230示出了通过图像分析识别的亮斑。取决于该亮斑出现在台面上的位置，计算机图像分析可以确定移动马达的方向，以倾斜宝石，从而正确对准宝石台面。此外，在第二描绘232中，亮斑被计算机成像和分析系统掩蔽。在第三描绘234中，计算机图像分析可以遮挡该区域，在这个示例中，使用最适合图像上亮斑的所识别或掩蔽的区域的矩形形状。矩形可以用于识别亮斑区域的角度和宝石台面需要移动的方向，以便将亮斑放置在宝石台面的中心。234中的绿色箭头指示计算机已确定的需要接收反射光以将亮斑朝向宝石台面的中心移动的方向。在使用所掩蔽的区域和方向找到区域和角度后，可以计算出下一个理想位置，以将亮斑最好地放置在宝石台面的中心。计算机可以命令支撑载物台的马达移动计算出的转数，从而根据期望和如计算机系统计算的那样移动载物台。

在一些情况下，如果看不到亮斑，则可以在不同位置之间移动马达。图9是马达在不同位置之间移动的图示。例如，马达可以在24个不同位置之间移动(例如，从中心902到第一位置904)。例如，如果检测到亮斑，则可以重复如关于图2B所述的过程。

图2C示出了本文的系统和方法的校准的示例。在一些示例中，附加地或替代地，可以校准相机以定义针对相机的垂直平面。为了针对倾斜校准相机，可以在载物台上放置平坦的镜子。基于从图像的横截面计算出的束斑的中心，可以找到垂直的定义。图2C示出了用于对准目的的打开的光圈210和F/16 212以及接收到的图像光220、222的相关联的水平和竖直横截面。校准可以定义束斑的中心，该中心应该与图像中的某个预定像素重叠。在示例中，在图2C中，中心在水平和竖直横截面220、222中被定义为(840,800)。对于对准的宝石204，八角形台面的台面反射清晰可见，但台面反射在倾斜的宝石202、206中完全被阻挡。

穿过可调整光圈的反射光可以被相机接收，并且可以在相机的视场内定义束斑。当光圈完全打开时，镜子的倾斜(即滚转和俯仰角度)可以通过计算机命令进行调整，直到束斑出现在相机的视场内。为了进行这种初始调整，载物台或相机可以自动旋转到一个或多个不同的预定义滚转和俯仰角度，并且相机可以在每个位置捕获图像，直到在相机的视场内检测到束斑(例如，作为饱和像素的区域)。可以基于束斑在图像内的方位来确定将束斑定位在视场的中心内所需的滚转、俯仰和/或偏航角度的旋转移动。然后，可以基于所确定的方向和/或角度来移动和/或旋转载物台和/或相机。图9包括初始寻找亮斑的附加或替代策略。

在一些示例中，附加地或替代地，可以进行精细调整以完成校准步骤。可调整光圈可以减小光圈大小，从而将束斑限制到相机的视场的较小区域。在一些示例中，附加地或替代地，可调整光圈120可以连续调整以将光圈减小到例如f/1.4、f/5.6、f/8、f/16 212和诸如此类的大小，以便将反射光产生的束斑限制到相机的视场内的较小区域。相机可以在每个光圈大小和固定的X、Y和/或Z方向上捕获图像，并且可以基于每个图像内的束斑的方位来确定将束斑定位在视场的中心内所需的滚转、俯仰和/或偏航角度的移动。然后，可以基于所确定的方向和/或角度来移动和/或旋转载物台和/或相机，以进行精细调整。然后，可以将在具有减小的光圈的相机的视场中居中的束斑定义为针对垂直平面的参考点。然后，可以将参考点处的载物台和/或相机的固定X、Y、和/或Z位置以及可移动的俯仰、偏航和/或滚转角度保存为校准设置。在一些示例中，附加地或替代地，校准设置可以保存在存储在计算机系统上的校准文件中。在对每个宝石样品成像之前，计算机系统可以读取校准文件，并且将载物台和/或相机移动到校准设置中包括的位置和角度。在一些示例中，附加地或替代地，可以针对每个新样品重新计算载物台和/或相机的初始校准位置的俯仰、偏航和/或滚转角度。

倾斜对准示例

在一些示例中，附加地或替代地，样品的倾斜调整可以包括粗略调整和精细调整。精细倾斜调整的目标是将束斑的中心与预定义中心像素重叠(如图2C所示为(840,800))。针对粗略对准，目标是确保平坦表面可以反映出最大数量的亮区域。粗略调整可以用于减小光圈大小，并且然后在图2C中以越来越精细的增量212将束斑的中心与定义的中心重叠。

为了执行粗略调整，可调整光圈210可以完全打开。为了进行这种粗略调整，载物台或相机可以自动旋转到一个或多个不同的预定义滚转和/或俯仰角度，并且相机可以在每个位置捕获图像，直到在宝石样品的台面的一部分上检测到反射(例如，作为饱和像素区域)。在倾斜调整期间，当滚转、俯仰和/或偏航角度移动时，X、Y和/或Z方向不进行移动。然后，可以基于所确定的方向和/或角度来移动和/或旋转载物台和/或相机。在一些示例中，该载物台和/或相机移动可以由计算机使用对宝石的接收到的图像进行分析的反馈回路来自动化，以实现期望图像。

在一些示例中，附加地或替代地，倾斜调整的粗略调整方面可以调整样品的倾斜，以使宝石样品的整个台面反射入射光。如图3所示，宝石样品的调整可以通过计算机分析宝石的图像，基于跨相机的视场的水平横截面的饱和像素的分布来确定。为了确定照亮宝石样品的整个台面所需的倾斜调整的量，可以通过计算X方向上具有最大饱和度的像素来确定相机的视场中光饱和的部分的中心像素。图中的Y轴是图像中的高于阈值的像素数量。然后可以计算等于倾斜的样品的部分反射部分的中心像素和相机视场的中心像素之间的像素数量的像素偏移，以确定照亮宝石的整个台面所需的倾斜调整的量。然后，计算机可以将转换因子应用于计算出的像素偏移，以确定对准宝石样品所需的倾斜调整的度。

例如，对于在X方向上测量1600个像素的相机视场，相机视场的中心像素可以是像素800。倾斜的样品的部分反射部分的中心像素可以是像素988。因此，测量倾斜的样品的中心像素和相机视场的中心像素之间的差的像素偏移可以是188个像素。每0.1度(即0.1°)的倾斜为57个像素的转换因子可以应用于188个像素的像素偏移，以确定对准样品所需的倾斜调整的度。因此，可以需要0.33度(即0.33°)的倾斜调整来对准宝石样品，使得照亮整个台面表面。在一些示例中，附加地或替代地，可以基于相机的工作距离和视场来生成转换因子。

该因子可以被直接测量或通过计算确定。在测量中，可以通过将载物台倾斜某个预定度数并测量倾斜在图像中引起了多少像素偏移来确定。

为了通过计算确定，可以使用以下方程来计算偏移：

tan(2*度)*工作距离/检测器像素间距例如，0.1度倾斜，工作距离203mm，检测器像素间距3.45μm

tan(0.2)*203*1000/3.45＝111个像素

在一些示例中，附加地或替代地，计算机系统可以基于由相机捕获的图像生成像素分布图。计算机系统还可以基于像素分布来确定像素偏移和倾斜调整的度。计算机系统还可以指示附接到载物台和/或相机的马达自动旋转所确定的倾斜调整的度数，以对准宝石样品。在这些示例中，当相机预先对准俯仰和滚转轴线时，任何倾斜都将使束斑在图像中沿着其对应的轴线偏移。例如，当相机X轴与俯仰对准并且相机Y与滚转对准时，可以计算与俯仰轴线相关的X轴中的任何偏移以及图像中相关的Y中的偏移，并得到需要调整的滚转和俯仰的度。即使相机未完全对准，转换仍然可以通过三角计算来计算。载物台和/或相机的旋转可以如图3所示使用通过发送到载物台和/或相机支撑件的相应马达的相机和马达命令进行的图像分析的反馈回路来递增地完成。如示例所示，相机可以在每次递增移动后捕获宝石样品的图像，并且可以分析图像以确定对准进度并确认对准宝石样品所需的剩余移动。

在一些示例中，附加地或替代地，可以执行精细调整以完成宝石的倾斜对准。可调整光圈120可以连续减小，直到光圈的直径小于宝石的台面的直径。例如，附加地或替代地，可调整光圈120可以连续调整以将光圈减小到例如f/1.4、f/5.6、f/8、f/16等的大小，以便将反射光束130产生的光斑限制到比宝石的台面更小的区域。当X、Y和Z固定时，相机可以在每个光圈大小和滚转、俯仰和/或偏航角度的移动下捕获图像。在这种移动中，载物台可以在俯仰和滚转轴线上旋转，以将光束居中到数码相机的视场。然后，可以基于所确定的方向和/或角度来移动和/或旋转载物台和/或相机，以进行精细调整。在一些示例中，附加地或替代地，从对准的宝石的台面反射的反射光束130的中心应该与校准期间确定的参考点重叠。

在一些示例中，附加地或替代地，计算机系统可以在X、Y和Z固定的同时，根据如上所述的图像数据和/或像素分布图确定精细调整所需的滚转、俯仰和/或偏航角度的移动。计算机系统还可以指示附接到载物台和/或相机的马达自动移动所确定的旋转量和所确定的倾斜调整的度数，以对准宝石样品。载物台和/或相机的旋转可以如图3所示递增地完成。相机可以在每次递增移动后捕获宝石样品的图像，并且可以分析图像以确定对准进度并确认对准宝石样品所需的剩余移动。

聚焦调整示例

在一些示例中，附加地或替代地，为了实现对准的样品的一致的成像，可以调整相机到样品载物台的Z高度，以将相机聚焦在宝石样品上。如下文图5和图6所述，在一些示例中，附加地或替代地，相机的焦平面的深度可以基于宝石样品的台面的直径来确定。还可以基于宝石样品的一个或多个侧面图像来确定使宝石样品与相机的焦点重叠所需的相机相对于样品载物台的Z高度。下面更详细地描述自动聚焦的技术，并且图4A和图4B提供了自动倾斜对准和聚焦调整的方法示例。

系统可以在确定焦平面时利用样品宝石的所计算的尺寸。确定此类尺寸有两个广泛类别：从某个来源输入或由系统确定的线框尺寸集，以及基于图像的计算。

线框数据可以提供焦平面计算所需的参数，包括直径、总深度、冠部高度和亭部角度(pavillion angle)作为输出值。保持器直径也可以是已知值。这种分析可以使用冠部高度、总深度、亭部角度来计算在样品宝石上聚焦的位置。

此类示例线框数据将提供直径、总深度和冠部高度作为输出值。在此示例中，线框数据将需要由其他仪器提供并馈送到系统和/或通过线框剪影方法确定。与台面和腰之间的宝石的区域重叠的焦平面可以根据宝石、保持器和/或载物台的一个或多个特性和/或从线框数据中提取的一个或多个参数来确定。例如，焦平面608(D)可以基于总深度600(Ht)、宝石保持器的高度604(h)和冠部高度602(Hc)来计算；例如基于以下方程2：

D＝Ht-h-0.5*Hc

h＝W/(2*tan(90-α_p)

但是，在获得实际线框数据具有挑战性的情况下，使用捕获的图像也可以预测焦平面。图5示出了用于从俯视相机确定宝石直径的图像捕获的示例。俯视图像捕获502可以用掩蔽物504从宝石506的轮廓捕获。直径的计算可以按像素计数，以转换为实际大小。

例如，像素大小和放大倍数；例如基于以下方程1：

直径＝以像素为单位的宽度*像素大小/放大倍数

图5中的示例示出1像素＝3.45/0.563＝6.128um

直径＝787*6.128＝4.823um

这可以用于通过估计来确定焦平面，而不使用侧面相机。基于测量的直径，平均冠部高度、平均总深度、平均亭部角度可以用于计算焦平面。使用捕获的图像加上已知的平均冠部高度、平均总深度、平均亭部角度可以用于计算焦平面。由于所有钻石(特别是圆形明亮式钻石)都是基于相似的纵横比切割的，因此实际值与平均值非常相似。

图6图示了用于确定圆形明亮式切割钻石的焦平面的方程的每个分量的方位。如图6所示，焦平面608(D)是高出载物台的距离，保持器直径606(W)为2.5mm，亭部角度610(α_p)近似为42°。总深度600(Ht)可以是宝石的直径的近似62％，并且冠部高度602(Hc)可以是宝石的直径的近似15％。在一些示例中，附加地或替代地，可以根据对多个宝石样品进行的测量来估计亭部角度、总深度和冠部高度。例如，可以基于针对30000个或更多个宝石样品测量的参数中的每一个的平均值来估计亭部角度、总深度和冠部高度。用于估计亭部角度、总深度和冠部高度的值可以手动测量，或者基于计算机视觉或其他图像处理技术自动测量。例如，可以使用线框数据计算亭部角度、总深度和冠部高度。用于将相机聚焦在宝石样品上的焦平面608(D)可以使用以下方程3基于直径进行估计：

用于将相机聚焦在宝石样品上的焦平面608(D)可以使用以下方程4基于线框数据进行估计：

D＝Ht-2.5/(2*tan(90-α_p))-0.5*Hc

可以调整相机的Z高度，使相机和宝石之间的实际距离等于焦平面。

在一些示例中，附加地或替代地，计算机系统可以基于图像数据确定宝石样品的直径。计算机系统还可以基于直径和线框数据计算焦平面。计算机系统还可以确定将相机的焦点与宝石重叠所需的Z移动。计算机系统还可以指示附接到载物台和/或相机的马达自动移动所确定的Z方向的量以聚焦宝石样品。

在一些示例中，附加地或替代地，也可以使用侧视相机来聚焦宝石样品。为了使用侧视相机进行聚焦，可以将宝石样品放置在光源和相机之间。在这个位置，宝石遮挡了由相机接收的光线，并且创建暗图像，在亮背景下以黑色示出样品的轮廓。可以处理暗图像以确定焦平面。例如，可以确定从当前相机Z高度下的焦平面到样品载物台的像素数量。然后，可以根据暗图像确定从理想焦平面(即宝石的台面和腰之间的区域的高度)和当前焦平面的像素数量。基于图像和/或相机的参数，可以将当前焦平面与理想焦平面间隔开的像素数量转换为实际距离。例如，像素大小和放大倍数；例如基于以下方程5：

Z距离＝以像素为单位的高度*像素大小/放大倍数

可以将相机和/或载物台移动确定量的Z距离，以将相机聚焦在宝石样品上。

在一些示例中，附加地或替代地，计算机系统可以基于暗图像确定台面的方位和宝石的高度。计算机系统还可以确定当前焦平面和理想焦平面之间的以像素为单位的高度差，并且基于高度差计算将相机的焦点与宝石重叠所需的Z距离。计算机系统还可以指示附接到载物台和/或相机的马达自动移动所确定的Z距离以聚焦宝石样品。

过程步骤示例

图4A和图4B描绘了可以用于使用本文所述的系统和方法对准和聚焦宝石样品的示例步骤的示例流程图。在该过程中，第一步骤是系统确定样品是否针对相机对准并且对焦，如果没有，则系统可以需要校准402。校准402不必每次都执行。取决于系统的状态，在测量之前可以需要一次初始校准。校准可以在放置样品之前完成，例如在402之前的404至408。在该示例中，XYZ是固定的，并且在408中，载物台可以在俯仰和滚转轴线上旋转，以将光束居中到数码相机的视场。此外，侧灯122可以打开以进行倾斜校准和调整。如果不需要校准，则系统可以跳过校准步骤，并且继续进行样品的第一对准步骤410。

倾斜校准可以使用将入射光束朝向可调整光圈反射的平坦镜子404。接下来，为了进行校准，可以打开可调整光圈，并且可以调整数码相机或载物台的位置，以使从镜子反射的反射光束进入相机的视场406。接下来，为了校准，可以减小可调整光圈以将反射光束限制到较小的区域，并且可以调整载物台和/或相机的位置以使受限制的光束在相机的视场内居中408。在一些示例中，附加地或替代地，可以使用相机图像和对图像的计算机分析之间的倾斜调整反馈回路来确定倾斜校准，以确定在X、Y和Z保持固定的情况下，使反射光束在相机的视场中居中所需的滚转、俯仰和/或偏航旋转的量。

一旦校准完成或已经校准，宝石样品可以放置在载物台上进行分析410。接下来，系统可以捕获每个样品的像素化图像或其他数字图像数据412。接下来，系统可以基于如上所述的数字图像数据在X、Y平面中自动定位样品414。接下来，系统可以确定将束斑与宝石样品的台面对准所需的俯仰、偏航和/或滚转旋转的角度的所需移动，使得在X、Y和Z保持固定的同时，宝石的台面的一部分在相机视场内被照亮416。接下来，将载物台或相机移动所确定量的移动或旋转，以使被反射光束照亮的台面的部分在相机视场内。接下来，可以减小可调整光圈，并且可以确定将宝石与相机对准使得台面的整个表面被反射光束照亮所需的俯仰、偏航和/或滚转旋转的角度的移动420。接下来，可以倾斜载物台或相机，以将宝石样品的台面与可调整光圈对准，使得被照亮的台面出现在相机的视场的中心内，并且宝石的倾斜与相机对准422。

在该示例中，可以在聚焦调整之前关闭侧灯122，打开暗场灯136。还可以调整相机和载物台之间的Z高度距离，以使相机的焦点与宝石样品重叠。在调整聚焦之前，系统可以基于由相机捕获的样品的数字图像数据来确定样品是否针对相机对焦424。如果样品未对焦，则可以调整聚焦。为了针对相机聚焦宝石样品，系统可以如上文针对图5和图6所述基于数字图像数据确定样品的直径426。替代地，系统可以基于样品的直径或线框数据来估计焦平面428。接下来，系统可以计算将相机或载物台移动到具有相机和样品之间的等于焦平面的距离的位置所需的Z移动430。接下来，系统可以通过将载物台或相机移动到距离样品一定距离来将相机聚焦在宝石上，该距离使相机的焦点与样品重叠432。如所解释的，移动载物台或相机可以包括将计算机指令传输到电动马达，诸如但不限于步进马达、伺服马达、AC伺服马达、AC感应马达、压电马达、音圈马达和/或致动器，或能够旋转或移动载物台或相机的任何其他类型的电动马达或其他马达。

在一些示例中，附加地或替代地，系统可以返回到第一步骤，以确定下一个样品是否垂直于或几乎垂直于相机并且针对相机对焦，如果不是，则校准402以继续执行所述步骤。

通过这种方式，系统可以使用所捕获的图像数据、计算机分析和方法步骤自动将样品宝石的倾斜与相机对准，并将相机聚焦在样品上，而不需要人类交互或输入，或者只需要很少的人类交互或输入。

台面反射示例

在一些示例中，表面分析可以测量宝石的所有刻面，除了台面，并且这里描述的系统和方法则能够测量台面。在一些示例中，附加地或替代地，通过使宝石的一个或多个特征变得可见，针对相机对准和聚焦宝石。例如，当相机应该聚焦在宝石的台面上，针对相机对准并对焦时，图7所示的宝石的台面反射可以变得可见。台面反射可以表现为台面表面(例如宝石的八角形台面)在暗背景下的明亮照明。台面反射可以揭示肉眼无法看到的台面的特征。例如，在台面反射中可以看到宝石的台面上的抛光线和其他瑕疵或缺陷。

当宝石台面与相机的焦平面重叠时，横截面将具有最大的对比度和/或具有用于边缘检测的横截面的边缘的最大斜率。这可以用作其他聚焦目的的参考，例如，移动到台面高度以下1/2Hc或可以是用于宝石成像的有用焦平面。

在一些情况下，如本文所讨论的，净度测量仪器可以自动聚焦。这种自动聚焦可以用于使系统自动化以捕获聚焦的图像，而无需使用手动干预来找到将相机系统聚焦在宝石台面上的距离，如所描述的。图8图示了相机自动聚焦以找到宝石台面的聚焦点804的示例过程。例如，可以使用本文所述的马达在最小水平和最大水平802A-802B之间移动相机。在首次捕获更好范围的聚焦的图像后，可以需要缩小沿较大距离的初始扫描。相机还可以捕获图像并存储图像，以确定哪些图像失焦以及哪些图像对焦，并且将相机位置与对应的图像和聚焦结果相关。可以从每个图像计算聚焦值，以缩小粗略聚焦高度的最小到最大的宽范围。

计算机系统可以基于粗略聚焦点数据和图像分析选择新的、更窄的扫描区域。为了找到更敏感的聚焦点，相机可以在新扫描区域内的新的、更窄的最大高度水平806和最小高度水平808之间移动，同时捕获图像并存储图像。可以从第二组扫描图像计算聚焦值，以找到更具体和清晰的聚焦点804。

联网系统示例

本文的系统和方法可以利用如图10所示的联网计算布置。在图10中，计算机1002可以用于处理相机1080的所捕获的图像的像素数据，向载物台马达(未示出)发送和接收指令，或发送和接收其他数据，诸如样品方位、宝石的线框数据、宝石的识别信息、时间和日期等。诸如相机1080和灯1082的外围部件可以与计算机系统1002通信。这些相机1080和/或灯1082可以用于照亮宝石并捕获图像，如本文所述。计算机系统1002可以向外围设备1080、1082发送命令，并从任何相机系统1080接收所捕获的图像数据，以进行本文所述的分析和决策。用于这些步骤的计算机1002可以是任何数量的计算机类型，诸如相机本身中包括的计算机，和/或与相机计算机部件通信的另一种计算机布置，包括但不限于笔记本电脑、台式机、平板电脑、平板手机、智能手机或用于处理和传输数字化数据的任何其他类型的设备。图11中描述了更多示例。

回到图10，从任何计算机1002针对像素化图像、校准文件、石头样品识别信息、方位和/或样品倾斜所捕获的数据可以在后端系统上进行分析，以代替或附加于本地计算机。在这些示例中，数据可以被传输到后端计算机1030和相关联的数据存储装置1032，用于保存、分析、计算、比较或其他操纵。在一些示例中，附加地或替代地，数据的传输可以通过蜂窝或具有相关联的路由器和集线器的Wi-Fi传输进行的无线传输1010。在一些示例中，附加地或替代地，传输可以通过有线连接1012。在一些示例中，附加地或替代地，传输可以通过网络(诸如互联网1020)到后端服务器计算机1030和相关联的数据存储装置1032。在后端服务器计算机1030和相关联的数据存储装置1032处，可以存储、分析像素化图像数据、校准文件、样品标识、样品方位、时间、日期和/或样品倾斜，并将其与先前存储的用于匹配的图像数据和/或线框数据、标识和/或任意其他类型的数据分析进行比较。在一些示例中，附加地或替代地，数据的存储、分析和/或处理可以在参与原始图像捕获和/或数据收集的计算机1002处完成。在一些示例中，附加地或替代地，数据存储、分析和/或处理可以在本地计算机1002和后端计算系统1030之间共享。在这些示例中，联网计算机资源1030可以允许利用比本地计算机1002可以用的更多的数据处理能力。通过这种方式，数据的处理和/或存储可以被卸载到可用的计算资源。在一些示例中，附加地或替代地，联网计算机资源1030可以是云或分布式基础设施中的虚拟机。在一些示例中，附加地或替代地，联网计算机资源1030可以通过云基础设施跨许多多个物理或虚拟计算机资源分布。单个计算机服务器1030的示例不意图是限制性的，并且仅仅是本文所述的系统和方法可以利用的计算资源的一个示例。在一些示例中，附加地或替代地，可以使用人工智能和/或机器学习来分析来自样品的图像数据，将样品与相机对准和/或将成像相机聚焦以用于载物台移动。这样的系统可以采用数据集来训练算法，以帮助产生越来越好的样品成像、样品对准、样品分析、聚焦样品识别、载物台移动、相机移动和诸如此类的结果。

示例计算机设备

图11示出了可以用于本文所述的系统和方法的示例计算设备1100。在示例计算机1100中，CPU或处理器1110通过总线或其他通信1112与用户接口1114通信。用户接口包括示例输入设备，诸如键盘、鼠标、触摸屏、按钮、操纵杆或(一个或多个)其他用户输入设备。用户接口1114还包括显示设备1118，诸如屏幕。图11所示的计算设备1100还包括与CPU 1120和其他部件通信的网络接口1120。网络接口1120可以允许计算设备1100与其他计算机、数据库、网络、用户设备或任何其他能够计算的设备通信。在一些示例中，附加地或替代地，通信的方法可以是通过WIFI、蜂窝、低功耗蓝牙、有线通信或任何其他类型的通信。在一些示例中，附加地或替代地，示例计算设备1100包括也与处理器1110通信的外围设备1124。在一些示例中，附加地或替代地，外围设备包括用于移动载物台以进行样品分析的载物台马达1126，诸如电动伺服和/或步进马达。在一些示例中，外围设备1124可以包括相机装备1128。在一些示例中，外围设备1124可以包括载物台马达和相机马达(未示出)。在一些示例计算设备1100中，存储器1122与处理器1110通信。在一些示例中，附加地或替代地，该存储器1122可以包括执行软件的指令，诸如操作系统1132、网络通信模块1134、其他指令1136、应用1138、数字化图像的应用1140、处理图像像素的应用1142、数据存储装置1158、数据(诸如数据表)1160、事务日志1162、样品数据1164、样品方位数据1170或任何其他类型的数据。

结论

如本文中公开的，与本实施例一致的特征可以经由计算机-硬件、软件和/或固件来实施。例如，本文中公开的系统和方法可以以各种形式体现，包括例如数据处理器，诸如还包括数据库的计算机、数字电子电路系统、固件、软件、计算机网络、服务器，或它们的组合。此外，虽然公开的实施方式中的一些描述了具体的硬件部件，但与本文中的创新一致的系统和方法可以用硬件、软件和/或固件的任何组合来实施。此外，本文中的创新的上述特征与其他方面和原理可以在各种环境中实施。此类环境和相关应用可以是为执行根据实施例的各种例程、过程和/或操作而专门构建的，或者它们可以包括通过代码选择性地激活或重新配置以提供必要的功能的计算机或计算平台。本文中公开的过程与任何特定的计算机、网络、架构、环境或其他设备没有内在联系，并且可以通过硬件、软件和/或固件的适当组合来实施。例如，各种机器可以与根据实施例的教导编写的程序一起使用，或者构建专门的设备或系统来执行所需的方法和技术可能更方便。

本文中描述的方法和系统的各方面，诸如逻辑，可以作为编程到各种电路系统中的任何电路系统的功能来实施，这些电路系统包括可编程逻辑装置(“PLD”)，诸如现场可编程门阵列(“FPGA”)、可编程阵列逻辑(“PAL”)装置、电气可编程逻辑和存储器装置和基于标准单元的装置，以及专用集成电路。用于实施各方面的一些其他可能性包括：存储器装置、具有存储器(诸如EEPROM)的微控制器、嵌入式微处理器、固件、软件等。此外，各方面可以体现在具有基于软件的电路仿真的微处理器、分立逻辑(顺序和组合)、定制装置、模糊(神经)逻辑、量子装置和上述装置类型中的任一种的混合体中。底层装置技术可以以各种部件类型提供，例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)技术，如互补金属氧化物半导体(“CMOS”)，双极技术，如发射极耦合逻辑(“ECL”)，聚合物技术(例如，硅-共轭聚合物和金属-共轭聚合物-金属结构)，混合模拟和数字，等等。

还应该注意，本文中公开的各种逻辑和/或功能，就其行为、寄存器传递、逻辑部件和/或其他特性而言，可以使用硬件、固件和/或作为体现在各种机器可读或计算机可读介质中的数据和/或指令的任何数量的组合来启用。其中可以体现此类格式化数据和/或指令的计算机可读介质包括但不限于各种形式的非易失性存储介质(例如，光、磁或半导体存储介质)和可以用于通过无线、光或有线信令介质或其任何组合传递此类格式化数据和/或指令的载波。通过载波传递此类格式化数据和/或指令的示例包括但不限于经由一个或多个数据传递协议(例如HTTP、FTP、SMTP等)在互联网和/或其他计算机网络上的传递(上传、下载、电子邮件等)。

除非上下文明确要求，否则在整个描述和权利要求中，单词“包括”、“包含”等应以包容的意义解释，而不是以排他的或详尽的意义解释；也就是说，以“包括但不限于”的意义解释。使用单数或复数的单词也分别包括复数或单数。此外，“在本文中”、“在此之下”、“上面”、“下面”以及类似含义的单词是指本申请的整体，并且不是指本申请的任何特定部分。当单词“或”用于指两个或更多个项目的列表时，该单词涵盖了该单词的所有下列解释：列表中的项目中的任一个、列表中的所有项目和列表中的项目的任何组合。

尽管本文中已具体描述了描述的某些目前优选的实施方式，但对于描述所属领域的技术人员来说，显然可以在不背离实施例的精神和范围的情况下对本文中示出和描述的各种实施方式进行变化和修改。因此，意图将实施例仅限制在适用法律规则要求的范围内。

本实施例可以以方法和用于实践那些方法的设备的形式体现。本实施例也可以以体现在有形介质中的程序代码的形式体现，该有形介质诸如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或任何其他机器可读存储介质，其中，当程序代码被加载到机器(诸如计算机)中并由其执行时，该机器成为用于实践实施例的设备。本实施例也可以是程序代码的形式，例如，无论是存储在存储介质中，加载到机器中和/或由机器执行，还是通过一些传输介质传输，诸如通过电线或缆线，通过光纤，或经由电磁辐射，其中，当程序代码被加载到机器(诸如计算机)中并由其执行时，该机器成为用于实践实施例的设备。当在处理器上实施时，程序代码段与处理器组合，以提供类似于特殊逻辑电路进行操作的独特装置。

软件存储在机器可读介质中，该介质可以采取多种形式，包括但不限于有形存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质包括例如光盘或磁盘，诸如任何(一个或多个)计算机中的存储装置中的任一种，等等。易失性存储介质包括动态存储器，诸如此种计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴缆线；铜线和光纤，包括在计算机系统内包括总线的导线。载波传输介质可以采取电或电磁信号的形式，或声或光波，诸如在射频(RF)和红外线(IR)数据通信期间生成的那些。因此，计算机可读介质的常见形式包括例如：盘(例如硬盘、软盘、柔性盘)或任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其他光学介质、任何其他物理存储介质、RAM、PROM和EPROM、闪存-EPROM、任何其他存储器芯片、传送数据或指令的载波、传送此种载波的缆线或链路，或计算机可以从中读取编程代码和/或数据的任何其他介质。计算机可读介质的这些形式中的许多可以参与将一个或多个指令的一个或多个序列传给处理器以用于执行。

为了解释的目的，上述描述已参考具体实施例进行了描述。然而，上面的说明性讨论不意图详尽无遗，也不意图将实施例限于所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化是可能的。选择和描述实施例以便最好地解释实施例的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够最好地利用具有适合所设想的特定用途的各种修改的各种实施例。

Claims (20)

1.一种将宝石与数码相机对准的方法，所述方法包括：

通过与数码相机、安装在所述数码相机上的可调整光圈、光源和用以调整载物台的俯仰和滚转的至少一个旋转马达通信的具有处理器和存储器的计算机，

向光源发送指令，以生成指向所述宝石的表面的源光束；

通过分析由所述数码相机拍摄的所述宝石的所捕获的数字图像，确定所述载物台上的所述宝石是否与所述数码相机对准，

如果所述宝石未对准，则通过所述计算机通过以下方式将所述宝石与所述相机对准：

打开所述可调整光圈以接收从所述宝石的所述表面反射的反射光束，并通过所述数码相机捕获所述宝石的初始图像；

基于所述初始图像确定所述宝石的方位和倾斜；

向所述马达发送指令，以在所述俯仰轴线和滚转轴线中的至少一个上旋转所述载物台，以使所述宝石的所述倾斜与所述相机对准，使得所述宝石的台面几乎垂直于所述相机，并且台面反射在所述相机的视场中可见；以及

通过所述数码相机捕获包括所述台面反射的所述宝石的图像。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括基于包括所述台面反射的所述宝石的所述图像对所述宝石执行表面抛光和瑕疵分析。

3.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述初始图像确定所述宝石的所述倾斜包括：

生成饱和像素或被确定为高于阈值的像素的分布；

确定所述分布中与所述宝石的部分台面反射相对应的饱和像素区域的中心像素；

确定等于所述饱和像素区域的所述中心像素与所述数码相机的所述视场的中心之间的像素数量的像素偏移；以及

将所述像素偏移转换为倾斜度数。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

减小所述可调整光圈以将所述反射光束限制到所述数码相机的所述视场的较小部分并且捕获所述宝石的第二图像；

基于所述第二图像确定针对所述宝石的所述倾斜的精细调整；以及

向所述马达发送指令，以基于所述精细调整在所述俯仰轴线或滚转轴线中的至少一个上旋转所述载物台，以将所述宝石的所述倾斜与所述数码相机对准。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

通过分析由所述数码相机拍摄的所述载物台上的镜子的所捕获的数字图像来确定所述载物台是否与所述数码相机对准，以及

如果所述载物台未对准，则通过所述计算机基于从所述载物台上的表面反射的反射光束产生的束斑的图像将所述载物台与所述数码相机对准。

6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述载物台与所述数码相机对准包括：

向光源发送指令以生成通过分束器朝向镜面的表面引导的源光束；

打开所述可调整光圈以接收所述束斑并且捕获所述镜面的初始图像；

基于所述初始图像确定所述载物台的方位和倾斜；

向所述马达发送指令，以在所述俯仰轴线或滚转轴线中的至少一个上旋转所述载物台，以使所述载物台的所述倾斜与所述数码相机对准，使得所述载物台的表面垂直于所述数码相机，并且所述束斑在所述数码相机的视场中可见；

向所述马达发送指令，以在俯仰轴线和滚转轴线上在一方向上旋转所述载物台，使所述束斑在所述数码相机的所述视场内居中；以及

将居中的束斑定义为校准的参考点。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所将所述载物台与所述数码相机对准还包括：

减小所述可调整光圈以将所述束斑限制到所述数码相机的所述视场的较小部分并且捕获受限制的束斑的图像；

基于所述受限制的束斑的所述图像，确定针对所述载物台的所述倾斜的精细调整；以及

向所述马达发送指令，以基于所述精细调整在所述俯仰轴线或滚转轴线中的至少一个上旋转所述载物台，以将所述载物台的所述倾斜与所述数码相机对准。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：

通过分析由所述数码相机拍摄的所述宝石的所捕获的数字图像，确定所述载物台上的所述宝石是否针对所述数码相机对焦；

如果所述宝石未对焦，则通过所述计算机通过确定针对所述数码相机聚焦所述宝石所需的Z高度调整来针对所述数码相机聚焦所述宝石；以及

向所述马达发送指令，以在与所述Z高度调整相对应的Z方向上移动所述载物台。

9.根据权利要求8所述的方法，其中确定所述Z高度调整还包括：

通过所述数码相机捕获所述载物台上的所述宝石的像素化图像；

通过所述计算机基于所述宝石的所捕获的像素化图像确定所述宝石的直径；

基于所述直径来估计将所述数码相机的焦点与所述宝石重叠的焦平面；以及

基于将所述数码相机移动到所述焦平面所需的距离来确定所述Z高度调整。

10.根据权利要求9所述的方法，其中确定所述宝石的所述直径还包括：

在所述图像的包括所述宝石的所述部分上生成像素化掩蔽物；

基于所述像素化掩蔽物确定所述宝石的以像素为单位的宽度；以及

基于所述图像的像素大小和所述数码相机的放大倍数，将所述宝石的以像素为单位的所述宽度转换为所述宝石的直径。

11.根据权利要求8所述的方法，其中确定所述Z高度调整还包括：

通过接收针对所述宝石的线框数据或捕获宝石阴影图像来确定总深度、冠部高度和亭部角度；

基于所述总深度、所述冠部高度和亭部角度来估计将所述数码相机的焦点与所述宝石重叠的焦平面；以及

基于将所述数码相机移动到所述焦平面所需的距离来确定所述Z高度调整。

12.根据权利要求8所述的方法，其中确定所述Z高度调整还包括：

通过与所述光源相反放置的数码相机捕获所述载物台上的所述宝石的侧面图像，其中所述侧面图像是包括所述宝石的轮廓和亮背景的暗图像；

基于所述暗图像确定将所述数码相机的焦点和所述宝石重叠的焦平面；

基于将所述数码相机移动到所述焦平面所需的距离来确定Z高度调整。

13.根据权利要求12所述的方法，其中基于所述暗图像确定所述焦平面还包括：

将所述宝石的区域识别为聚焦点；

确定所述聚焦点和所述载物台之间的像素数量；

基于所述暗图像的像素大小和所述数码相机的放大倍数，将所述像素数量转换为距离；以及

基于所述距离确定所述焦平面。

14.一种将数码相机聚焦在宝石上的方法，所述方法包括：

通过与数码相机、侧面相机和被配置为移动载物台的至少一个载物台马达通信的具有处理器和存储器的计算机，

通过分析由所述数码相机拍摄的所述宝石的所捕获的数字图像，确定所述载物台上的所述宝石是否针对所述数码相机对焦；

其中所述至少一个载物台马达能够在Z方向上移动所述载物台；

如果所述宝石未对焦，则通过所述计算机通过确定针对所述数码相机聚焦所述宝石所需的Z高度调整来针对所述数码相机聚焦所述宝石；

向所述马达发送指令，以在与所述Z高度调整相对应的Z方向上移动所述载物台；以及

通过所述数码相机捕获关于所述数码相机对焦的所述宝石的图像。

15.一种用于对准宝石的系统，所述系统包括：

与数码相机、被配置为旋转载物台的至少一个马达、光源和安装到所述光源的可调整光圈通信的具有处理器和存储器的计算机，

所述载物台被配置为接收宝石以供分析；

所述数码相机被安装为具有覆盖在其处能够接收所述宝石的所述载物台的至少一部分的视场；

所述光源被配置为生成源光束，所述源光束通过分束器朝向所述宝石的表面引导；

所述可调整光圈被配置为接收从所述宝石的所述表面反射的反射光束；并且

所述计算机被配置为：

基于所述数码相机捕获的初始图像来确定所述宝石的方位和倾斜；

向所述至少一个马达发送指令，以在所述俯仰轴线或滚转轴线中的至少一个上旋转所述载物台，以将所述宝石的所述倾斜与所述数码相机对准，使得所述宝石的所述台面垂直于所述数码相机，并且台面反射在所述数码相机的视场中可见；并且

向所述至少一个马达发送指令，以在所述X、Y和Z方向中的至少一个方向上移动所述载物台，以使所述台面反射在所述数码相机的所述视场内居中。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述数码相机还被配置为捕获包括所述台面反射的所述宝石的图像。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述计算机还被配置为基于所述台面反射对所述宝石执行表面抛光和瑕疵分析。

18.根据权利要求15所述的系统，其中所述可调整光圈被配置为在大小方面减小，以将所述反射光束限制到所述数码相机的所述视场的较小部分；

所述数码相机还被配置为捕获所述宝石的第二图像，所述第二图像包括所述数码相机的所述视场的一部分中的受限制的反射光束；并且

所述计算机还被配置为：

基于所述第二图像确定针对所述宝石的所述倾斜的精细调整；以及

向所述马达发送指令，以基于所述精细调整在所述俯仰轴线或滚转轴线中的至少一个上旋转所述载物台，以将所述宝石的所述倾斜与所述数码相机对准。

19.根据权利要求15所述的系统，其中所述计算机还被配置为：

通过分析由所述数码相机拍摄的所述宝石的所捕获的数字图像，确定所述载物台上的所述宝石是否针对所述数码相机对焦；

如果所述宝石未对焦，则通过所述计算机通过确定针对所述数码相机聚焦所述宝石所需的Z高度调整来针对所述数码相机聚焦所述宝石；以及

向所述至少一个马达发送指令，以在与所述Z高度调整相对应的Z方向上移动所述载物台。

20.根据权利要求15所述的系统，其中所述光源包括被布置为照亮所述载物台的一个或多个发光二极管即LED，其中所述LED被配置为发射白光。