專利名稱：一種顏色識別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及顏色識別，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低，且適合個人使用的顏色識別系統(tǒng)。
技術(shù)背景隨著顏色在工業(yè)生產(chǎn)控制中的作用越來越大，對顏色識別的要求也越來越高，要求低成本化，高實用性和高精確性。另外市場上顏色識別的產(chǎn)品主要是針對工業(yè)用的，且價格昂貴，個人使用的便攜式顏色識別器的產(chǎn)品還很少，且識別精度較低。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中顏色識別的產(chǎn)品主要是針對工業(yè)用的，且價格昂貴的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低，且適合個人使用的識別精度較高的顏色識別系統(tǒng)。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種顏色識別系統(tǒng)，包括白色光源模塊、顏色采集模塊、單片機(jī)和IXD顯示器，其特征在于，所述白色光源模塊包括白色光源和與其連接的密封通道，所述白色光源的光通過該密封通道后照射到被測物體上；所述顏色采集模塊包括顏色傳感器和聚光透鏡，所述聚光透鏡安裝在所述顏色傳感器前，被測物體反射的光通過該聚光透鏡被所述顏色傳感器采集；所述顏色傳感器將采集的光信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并發(fā)送給所述單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給所述IXD顯示器進(jìn)行數(shù)值顯示。本實用新型的顏色識別系統(tǒng)中，該系統(tǒng)還包括用于在所述單片機(jī)完成數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行聲音提示的蜂鳴器，該蜂鳴器與單片機(jī)連接。本實用新型的顏色識別系統(tǒng)中，該系統(tǒng)還包括與所述單片機(jī)連接的三色LED，所述單片機(jī)將RGB值發(fā)送給所述三色LED，所述三色LED根據(jù)所述RGB還原被測物體的顏色。本實用新型的顏色識別系統(tǒng)中，該顏色識別系統(tǒng)還包括控制所述LCD顯示器顯示HSI值或RGB值的顯示值切換按鍵，所述顯示值切換按鍵與所述單片機(jī)連接。本實用新型的顏色識別系統(tǒng)中，該顏色識別系統(tǒng)還包括通過所述單片機(jī)控制所述顏色采集模塊在單次采集模式和連續(xù)采集模式之間切換的模式切換按鍵，所述模式切換按鍵與所述單片機(jī)連接。使用本實用新型具有以下有益效果本實用新型將白色光源的光通過密封通道后照射到被測物體上，可以將幾乎全部的白光都照射到被測物體上，從而可以使傳感器接收更多由被測物體反射的光線，最大限度的避免了光線的損失，從而提高了系統(tǒng)的精確度 ’被測物體反射的光通過聚光透鏡后再被顏色傳感器接收，聚光透鏡使得絕大部分反射光被顏色傳感器接收到，可使被測物體與聚光透鏡之間的距離很短，外界雜亂光線幾乎不能到達(dá)傳感器，從而可以保證顏色傳感器輸出準(zhǔn)確的頻率。顏色傳感器將接收的光信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給所述LCD顯示器進(jìn)行數(shù)值顯示。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)成本低，精度較高，適合個人使用。

下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明，附圖中圖I是本實用新型實施例顏色識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型實施例顏色識別系統(tǒng)的光路圖；圖3是本實用新型實施例顏色識別的方法流程圖；圖4是本實用新型實施例顏色識別系統(tǒng)工作的主程序流程圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。在本實用新型的較佳實施例中，如圖I所示，顏色識別系統(tǒng)包括白色光源模塊30、顏色采集模塊20、單片機(jī)10和LCD顯示器40，其中，白色光源模塊30包括白色光源和與其連接的密封通道(參見圖2)，白色光源的光通過該密封通道全反射后照射到被測物體上。白色光源可以采用接近純白的高光LED。利用密封通道使顏色采樣的距離不會變，即采集到的被測物體反射的光的衰減的能量是一樣的，在后面的數(shù)據(jù)處理階段會得到補(bǔ)償，所以不考慮接收到的光的強(qiáng)度的衰減。可以理解的是，顏色識別系統(tǒng)還包括為其各個部分供電的電源(圖中未示出)。本實用新型的一個實施例中，單片機(jī)10采用STC12C5406AD，本實施例中主要是用到了該單片機(jī)的定時器、計數(shù)器、串口通行、PWM控制、1\0數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋ｎ伾杉K20包括顏色傳感器和聚光透鏡(參見圖2)，聚光透鏡安裝在顏色傳感器前，被測物體反射的光通過該聚光透鏡被顏色傳感器采集。聚光透鏡可使得絕大部分反射光被顏色傳感器接收到，另外可將被測物體與聚光透鏡之間的距離設(shè)置得較短，外界雜亂光線幾乎不能到達(dá)傳感器，從而可以保證顏色傳感器輸出準(zhǔn)確的頻率。本實用新型的一個實施例中顏色傳感器采用TCS320，其對光源要求很高，同一種顏色在不同的實測距離、不同的光源環(huán)境中所測出的頻率可能不樣。對于TCS320的光傳感器來說，它對這三種基本色的敏感性是不相同的，導(dǎo)致TCS320的RGB輸出并不相等，所以必須利用白平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)與補(bǔ)償，使TCS320對所檢測的“白色”中的三原色相等。顏色傳感器將采集的光信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并發(fā)送給單片機(jī)10進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即進(jìn)行顏色識別，得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給IXD顯示器40進(jìn)行數(shù)值顯示。其中HIS值分別包括色調(diào)H(Hue)、飽和度S(Saturation)和強(qiáng)度I (Intensity)的值，RGB值包括紅R(Red) JfG(Green)和藍(lán)B(Blue)的強(qiáng)度值。本實用新型實施例中IXD顯示器40選用的是1602字符型IXD顯示屏，可以顯示兩行，每行十六個字符，能夠顯示本實用新型所需要顯示的各個顏色模式中三個變量的值。本實用新型實施例中在單片機(jī)10進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時，可以根據(jù)預(yù)先存儲的白平衡因子進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，白平衡因子可以通過單片機(jī)10的學(xué)習(xí)功能預(yù)先得到一組表示白光的頻率基準(zhǔn)值，然后計算出3個調(diào)整參數(shù)即基色的比例因子(即白平衡因子)；單片機(jī)10的學(xué)習(xí)分為I次和多次。學(xué)習(xí)一次，存下參數(shù)白平衡因子(此參數(shù)一直儲存著)，以后每次進(jìn)行識別的時候，就調(diào)用此因子進(jìn)行白平衡調(diào)整。學(xué)習(xí)多次是每次進(jìn)行顏色識別的時候，都先進(jìn)行白平衡，獲得白平衡因子(此白平衡因子為暫存，僅供本次顏色識別使用)，然后通過單片機(jī)進(jìn)行顏色識別。多次進(jìn)行白平衡是提高精度的一種方法。本實用新型實施例中，TCS320輸出的占空比為50%的不同頻率的脈沖，所以可以用單片機(jī)10的計數(shù)器來記錄到達(dá)TO 口的脈沖數(shù)。有兩種方法來衡量RGB三種分量值。第一種選通紅色二極管陣列，讓TO計數(shù)器計數(shù)，定時器同時開始計時，當(dāng)TO計數(shù)器的數(shù)達(dá)到255時，提取定時器中的時間，同理可測得藍(lán)色、綠色分 量的時間，再通過白平衡調(diào)節(jié)因子，則可以得到所測相應(yīng)的顏色的RGB值。第二種方法選通紅色二極管陣列，讓定時器定是一固定時間，計數(shù)器開始計數(shù)，當(dāng)定時器溢出時，提取計數(shù)器中的數(shù)值，得到以紅色計數(shù)值，同理可得到藍(lán)色、綠色分量的值，再通過白平衡調(diào)節(jié)，則可以得到所測相應(yīng)顏色的RGB真實值。經(jīng)過實驗測試，第二種方法的偶然誤差要小于第一種，所以采用第二種方法計數(shù)，且經(jīng)過多次采樣，求平均后RGB值的誤差會很小。白平衡調(diào)節(jié)是應(yīng)適應(yīng)各種不同場合，本實用新型的顏色識別系統(tǒng)有自主學(xué)習(xí)功能，即在區(qū)別顏色之前，先對周圍環(huán)境進(jìn)行學(xué)習(xí)，得到一組表示白光的頻率基準(zhǔn)值，然后計算出3個調(diào)整參數(shù)即基色的比例因子。本實用新型實施例中的單片機(jī)10把顏色傳感器測得的三基色脈沖數(shù)再乘以其相應(yīng)的比例因子，得到所對應(yīng)的R、G和B頻率值，通過三色LED可還原出待測物體的顏色。以此作為顏色辨別的標(biāo)準(zhǔn)，從而提高系統(tǒng)的可靠性。如設(shè)比例因子為K，白平衡時的測得紅色分量值為R0，被測物體實際測定的紅色分量值為r，則被測物體的校正后的真實R分量為R=K*r=255* (r/RO)；同理藍(lán)色分量B=K*b=255* (b/BO)；同理綠色分量G=K*g=255* (g/GO)。如圖I所示，本實用新型實施例的顏色識別系統(tǒng)還包括蜂鳴器50，用于在所述單片機(jī)完成顏色識別后進(jìn)行聲音提示，該蜂鳴器50與單片機(jī)10連接。如圖I所示，本實用新型實施例的顏色識別系統(tǒng)還包括與單片機(jī)連接的三色LED60,單片機(jī)10將RGB值發(fā)送給三色LED60，三色LED60可根據(jù)RGB還原被測物體的顏色。進(jìn)一步地，本實用新型實施例的顏色識別系統(tǒng)還包括顯示值切換按鍵70，用于控制IXD顯示器40顯示HSI值或RGB值，顯示值切換按鍵70與單片機(jī)10連接。進(jìn)一步地，本實用新型實施例的顏色識別系統(tǒng)還包括模式切換按鍵80，用于通過單片機(jī)10控制顏色采集模塊20在單次采集模式和連續(xù)采集模式之間切換，模式切換按鍵80與單片機(jī)10連接。如圖3所示，本實用新型實施例顏色識別方法適用于上述顏色識別系統(tǒng)，主要包括以下步驟S301、通過一密封通道將白光照射到被測物體上；[0039]S302、被測物體上反射的光經(jīng)聚光透鏡后，被顏色采集模塊中的顏色傳感器采集;S303、顏色傳感器將采集的光信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；具體通過預(yù)先存儲的白平衡因子(即基色的比例因子)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，具體處理過程在上文已有詳細(xì)描述，在此不贅述。S304、單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給IXD顯示器進(jìn)行數(shù)值顯示。在本實用新型的一個實施例中，在LCD顯示器顯示不同顏色模式的數(shù)值時進(jìn)行聲音提示。在IXD顯示器進(jìn)行數(shù)值顯示時，通過三色LED接收RGB值，還原被測物體的顏色。本實用新型實施例中，在IXD顯示器顯示時，還可通過顯示值切換按鍵控制IXD顯示器顯示HSI值或RGB值。在顏色采集模塊工作時，通過模式切換按鍵切換顏色采集模塊的模式，包括單次采集模式和連續(xù)采集模式。本實用新型實施例中，顏色識別系統(tǒng)工作的主程序流程如圖4所示，包括以下步驟S401、顏色識別系統(tǒng)進(jìn)行初始化，主要為端口的初始化，包括IXD顯示器的8位數(shù)據(jù)I/o 口的初始化，蜂鳴器的控制端口初始化，因端口要求的輸出電流比較大，所以這幾個
端口需要推挽上拉。S402、初始化完畢之后，判斷系統(tǒng)是否需要白平衡；S403、如果需要進(jìn)行白平衡，則采集白平衡RGB分量值，計算出白平衡調(diào)節(jié)因子；如果不需要則直接轉(zhuǎn)入S405 ；S404、計算出白平衡調(diào)節(jié)因子后，可控制蜂鳴器提示；S405、進(jìn)行顏色識別采樣；S406、顏色識別采樣完畢后，通過蜂鳴器提示；S407、向IXD顯示器發(fā)送RGB值并顯示；S408、檢測顯示值切換按鍵是否按下，即是否需要進(jìn)行顏色模式的顯示切換；S409、若顯示值切換按鍵被按下，則需要切換顯示HSI值，若否，則程序結(jié)束。另外還可以同時可檢測模式切換按鍵是否按下，若按下則連續(xù)采樣，否則僅進(jìn)行單次采樣，若否，則程序結(jié)束。 應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種顏色識別系統(tǒng)，包括白色光源模塊、顏色采集模塊、單片機(jī)和LCD顯示器，其特征在于， 所述白色光源模塊包括白色光源和與其連接的密封通道，所述白色光源的光通過該密封通道后照射到被測物體上； 所述顏色采集模塊包括顏色傳感器和聚光透鏡，所述聚光透鏡安裝在所述顏色傳感器前，被測物體反射的光通過該聚光透鏡被所述顏色傳感器采集； 所述顏色傳感器將采集的光信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并發(fā)送給所述單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給所述IXD顯示器進(jìn)行數(shù)值顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顏色識別系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括用于在所述單片機(jī)完成數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行聲音提示的蜂鳴器，該蜂鳴器與單片機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顏色識別系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與所述單片機(jī)連接的三色LED，所述單片機(jī)將RGB值發(fā)送給所述三色LED，所述三色LED根據(jù)所述RGB還原被測物體的顏色。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顏色識別系統(tǒng)，其特征在于，該顏色識別系統(tǒng)還包括控制所述LCD顯示器顯示HSI值或RGB值的顯示值切換按鍵，所述顯示值切換按鍵與所述單片機(jī)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顏色識別系統(tǒng)，其特征在于，該顏色識別系統(tǒng)還包括通過所述單片機(jī)控制所述顏色采集模塊在單次采集模式和連續(xù)采集模式之間切換的模式切換按鍵，所述模式切換按鍵與所述單片機(jī)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種顏色識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括白色光源模塊、顏色采集模塊、單片機(jī)和LCD顯示器，白色光源模塊包括白色光源和與其連接的密封通道，白色光源的光通過該密封通道后照射到被測物體上；顏色采集模塊包括顏色傳感器和聚光透鏡，聚光透鏡安裝在顏色傳感器前，被測物體反射的光通過該聚光透鏡被顏色傳感器采集；顏色傳感器將采集的光信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給LCD顯示器進(jìn)行數(shù)值顯示。本實用新型的顏色識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)成本低，精度較高，適合個人使用。
文檔編號G01J3/46GK202734965SQ201220313259

公開日2013年2月13日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者阮仕濤 申請人:深圳市祈飛科技有限公司