高光谱成像赋能珠宝鉴定：中达瑞和高光谱相机助力彩色宝石颜色表征分析

彩色宝石以其绚丽的色彩成为珠宝市场的璀璨明珠，然而，刻面宝石复杂的表面光学特性（如亮暗区域交织、色差微妙）使得传统颜色测量方法（如实物比色法）面临巨大挑战。国家标准体系下，人工比对标准样品的方式不仅效率低下，且受主观经验、环境光线等因素影响，难以实现精准分级。在此背景下，高光谱成像技术凭借其“图谱合一”的优势，为宝石颜色数字化表征开辟了新路径。

技术突破：高光谱成像技术的核心优势

中达瑞和SHIS-V220型高光谱成像仪，搭载420-750nm宽光谱范围、10nm高分辨率及2448×2048超高清分辨率，为宝石颜色研究提供了硬件保障。其核心技术在于：

• 全光谱捕捉：同步获取样品空间图像与连续光谱信息，精准解析颜色成因；

• 非接触测量：避免物理接触对宝石造成的损伤；

• 数字化输出：通过CIE色度学模型将光谱数据转化为可量化颜色参数。

应用案例：蓝宝石与祖母绿的颜色数字化研究

1. 蓝宝石：复杂色貌的精准解构

研究目标：验证高光谱成像法对蓝宝石局部与整体颜色表征的一致性，并分析明度（L）、彩度（C）、色相（h）的相关性。

实验设计：

• 样品选取：6粒天然蓝宝石（2.05-3.44克拉），涵盖不同颜色饱和度与色调（图1）。

• 数据采集：通过高光谱成像获取台面、冠部及整体光谱反射率，结合CIE标准观察者模型计算XYZ-Lab*参数。

• 模拟复现：利用WCS色库在WPS Office中还原样品颜色，验证目视匹配度。

关键发现：

• 色差量化：以YLB0001为基准，计算其他样品的总色差（ΔE*），结果显示色差值与目视差异高度吻合。

• 参数相关性：皮尔逊分析表明，明度（L）与色相（h）、彩度（C）与色相（h）均呈显著负相关（p

Fig.3 Appearance of Emeralds Sample<0.05），揭示三者并非独立变量。

2. 祖母绿：高明度下的颜色分级探索

研究目标：针对祖母绿高明度特性，优化高光谱采样策略，分析颜色参数贡献度。

实验设计：

• 样品选取：7粒天然祖母绿（1.38-2.99克拉），部分含微量注油（图3）。

• 数据采集：重点采集台面亮域、暗域及整体光谱，对比不同区域对色差的影响。

• 行业验证：结合国家标准GB/T 16552-2017，评估高光谱法与传统目视分级的差异。

关键发现：

• 采样策略优化：亮域区域模拟颜色与目视匹配度，暗域因反射光干扰需谨慎采样。

• 参数贡献度：明度差对总色差的贡献随明度升高而降低，饱和度差与色相差成为主导因素，印证高明度宝石分级需侧重色彩鲜艳度。

技术价值：推动宝石分级标准化与智能化

1. 数据驱动的分级体系
   高光谱成像法通过量化明度、彩度、色相关联性，为建立客观分级模型提供科学依据，突破传统依赖专家经验的局限。

2. 行业应用潜力

• 快速筛查：单次扫描即可获取全光谱数据，大幅提升检测效率；

• 溯源防伪：光谱特征可作为宝石产地、优化处理的辅助判据；

• 消费者教育：数字化颜色报告增强市场透明度，减少交易纠纷。

3. 未来方向
   结合AI算法优化采样区域选择，开发便携式高光谱设备，推动珠宝检测技术迭代升级。

中达瑞和高光谱成像相机凭借其高精度与灵活性，为宝石颜色研究提供了革命性工具。从蓝宝石的复杂色貌解析到祖母绿的高明度分级，该技术不仅验证了颜色参数的相关性理论，更为行业标准化、智能化转型注入强劲动力。未来，随着技术与应用的深度融合，宝石世界将绽放更璀璨的科学之光！

本文引用文献：珠宝与科技--2023国际珠宝首饰学术交流会论文集《基于高光谱成像对彩色刻面宝石颜色测量与表示的研究-以蓝宝石和祖母绿为例》