彩色寶石以其絢麗的色彩成為珠寶市場的璀璨明珠，然而，刻面寶石復(fù)雜的表面光學(xué)特性（如亮暗區(qū)域交織、色差微妙）使得傳統(tǒng)顏色測量方法（如實物比色法）面臨巨大挑戰(zhàn)。國家標(biāo)準(zhǔn)體系下，人工比對標(biāo)準(zhǔn)樣品的方式不僅效率低下，且受主觀經(jīng)驗、環(huán)境光線等因素影響，難以實現(xiàn)精準(zhǔn)分級。在此背景下，高光譜成像技術(shù)憑借其“圖譜合一"的優(yōu)勢，為寶石顏色數(shù)字化表征開辟了新路徑。

技術(shù)突破：高光譜成像技術(shù)的核心優(yōu)勢

中達(dá)瑞和SHIS-V220型高光譜成像儀，搭載420-750nm寬光譜范圍、10nm高分辨率及2448×2048超高清分辨率，為寶石顏色研究提供了硬件保障。其核心技術(shù)在于：

• 全光譜捕捉：同步獲取樣品空間圖像與連續(xù)光譜信息，精準(zhǔn)解析顏色成因；

• 非接觸測量：避免物理接觸對寶石造成的損傷；

• 數(shù)字化輸出：通過CIE色度學(xué)模型將光譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可量化顏色參數(shù)。

應(yīng)用案例：藍(lán)寶石與祖母綠的顏色數(shù)字化研究

1. 藍(lán)寶石：復(fù)雜色貌的精準(zhǔn)解構(gòu)

研究目標(biāo)：驗證高光譜成像法對藍(lán)寶石局部與整體顏色表征的一致性，并分析明度（L）、彩度（C）、色相（h）的相關(guān)性。

實驗設(shè)計：

• 樣品選取：6粒天然藍(lán)寶石（2.05-3.44克拉），涵蓋不同顏色飽和度與色調(diào)（圖1）。

• 數(shù)據(jù)采集：通過高光譜成像獲取臺面、冠部及整體光譜反射率，結(jié)合CIE標(biāo)準(zhǔn)觀察者模型計算XYZ-Lab*參數(shù)。

• 模擬復(fù)現(xiàn)：利用WCS色庫在WPS Office中還原樣品顏色，驗證目視匹配度。

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)：

• 色差量化：以YLB0001為基準(zhǔn)，計算其他樣品的總色差（ΔE*），結(jié)果顯示色差值與目視差異高度吻合。

• 參數(shù)相關(guān)性：皮爾遜分析表明，明度（L）與色相（h）、彩度（C）與色相（h）均呈顯著負(fù)相關(guān)（p

Fig.3 Appearance of Emeralds Sample<0.05），揭示三者并非獨立變量。

2. 祖母綠：高明度下的顏色分級探索

研究目標(biāo)：針對祖母綠高明度特性，優(yōu)化高光譜采樣策略，分析顏色參數(shù)貢獻(xiàn)度。

實驗設(shè)計：

• 樣品選取：7粒天然祖母綠（1.38-2.99克拉），部分含微量注油（圖3）。

• 數(shù)據(jù)采集：重點采集臺面亮域、暗域及整體光譜，對比不同區(qū)域?qū)ι畹挠绊憽?/span>

• 行業(yè)驗證：結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16552-2017，評估高光譜法與傳統(tǒng)目視分級的差異。

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)：

• 采樣策略優(yōu)化：亮域區(qū)域模擬顏色與目視匹配度，暗域因反射光干擾需謹(jǐn)慎采樣。

• 參數(shù)貢獻(xiàn)度：明度差對總色差的貢獻(xiàn)隨明度升高而降低，飽和度差與色相差成為主導(dǎo)因素，印證高明度寶石分級需側(cè)重色彩鮮艷度。

技術(shù)價值：推動寶石分級標(biāo)準(zhǔn)化與智能化

1. 數(shù)據(jù)驅(qū)動的分級體系
   高光譜成像法通過量化明度、彩度、色相關(guān)聯(lián)性，為建立客觀分級模型提供科學(xué)依據(jù)，突破傳統(tǒng)依賴專家經(jīng)驗的局限。

2. 行業(yè)應(yīng)用潛力

• 快速篩查：單次掃描即可獲取全光譜數(shù)據(jù)，大幅提升檢測效率；

• 溯源防偽：光譜特征可作為寶石產(chǎn)地、優(yōu)化處理的輔助判據(jù)；

• 消費者教育：數(shù)字化顏色報告增強市場透明度，減少交易糾紛。

3. 未來方向
   結(jié)合AI算法優(yōu)化采樣區(qū)域選擇，開發(fā)便攜式高光譜設(shè)備，推動珠寶檢測技術(shù)迭代升級。

中達(dá)瑞和高光譜成像相機(jī)憑借其高精度與靈活性，為寶石顏色研究提供了革命性工具。從藍(lán)寶石的復(fù)雜色貌解析到祖母綠的高明度分級，該技術(shù)不僅驗證了顏色參數(shù)的相關(guān)性理論，更為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、智能化轉(zhuǎn)型注入強勁動力。未來，隨著技術(shù)與應(yīng)用的深度融合，寶石世界將綻放更璀璨的科學(xué)之光！

本文引用文獻(xiàn)：珠寶與科技--2023國際珠寶首飾學(xué)術(shù)交流會論文集《基于高光譜成像對彩色刻面寶石顏色測量與表示的研究-以藍(lán)寶石和祖母綠為例》