一種基于fpga與色敏傳感器的顏色識別系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種顏色識別系統(tǒng)，尤其涉及一種基于FPGA與色敏傳感器的顏色識別系統(tǒng)，屬于顏色識別控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今的社會生活中，顏色識別得到越來越廣泛的應(yīng)用。各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用需求使顏色識別技術(shù)有了長足的發(fā)展，結(jié)合其他技術(shù)，可為工業(yè)控制、產(chǎn)品制造等多個行業(yè)更好地服務(wù)。
[0003]目前，顏色識別技術(shù)主要是通過結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的單片機(jī)來實現(xiàn)。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。
[0004]例如申請?zhí)枮椤?01210222489.8”的一種顏色識別系統(tǒng)及方法，其中顏色識別系統(tǒng)包括白色光源模塊、顏色采集模塊、單片機(jī)和IXD顯示器，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IXD顯示器進(jìn)行數(shù)值顯示。該發(fā)明的顏色識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)成本低，精度較高，適合個人使用，但是測量精度有待進(jìn)一步提升O
[0005]又如申請?zhí)枮椤?01510012129.9”的一種用于視頻監(jiān)控的目標(biāo)顏色識別方法，包括從視頻圖像中提取顏色識別目標(biāo)區(qū)域；目標(biāo)區(qū)域顏色初始化；對目標(biāo)區(qū)域內(nèi)各顏色分量h、s、I進(jìn)行顏色類別檢測；統(tǒng)計所述顏色識別目標(biāo)區(qū)域各顏色所占比重，比重最大的則為該顏色識別目標(biāo)區(qū)域的顏色。該發(fā)明采用了馬爾科夫隨機(jī)場模型，根據(jù)顏色識別區(qū)域鄰域位置關(guān)系，能減少環(huán)境以及目標(biāo)姿態(tài)的變化對顏色識別的影響，從而提高顏色識別率，在智能監(jiān)控中能有效定位顏色目標(biāo)，對違規(guī)、違法等刑事案件偵破提供有力證據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】的不足提供了一種低功耗、低成本、高可靠性具有溫濕監(jiān)控功能的定型機(jī)。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案
一種基于FPGA與色敏傳感器的顏色識別系統(tǒng)，包含數(shù)據(jù)采集模塊以及與其連接的數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包含依次連接的色敏傳感器、放大模塊、濾波模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊包含微控制器模塊以及與其連接的顯示模塊、電源模塊；
其中，色敏傳感器，用于實時采集光信號；
放大模塊，用于將色敏傳感器采集的光信號進(jìn)行放大處理； 濾波模塊，用于將放大處理后的光信號進(jìn)行濾波處理；
模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將濾波處理后的光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字光信號；
微控制器模塊，用于將數(shù)字光信號與設(shè)定值進(jìn)行對比完成顏色識別，進(jìn)而通過顯示模塊顯示顏色識別結(jié)果；
電源模塊，用于提供微控制器模塊和顯示模塊所需電能。
[0008]作為本發(fā)明一種基于FPGA與色敏傳感器的顏色識別系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述色敏傳感器的芯片型號為CLS9032。
[0009]作為本發(fā)明一種基于FPGA與色敏傳感器的顏色識別系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述放大模塊采用三級放大電路。
[0010]作為本發(fā)明一種基于FPGA與色敏傳感器的顏色識別系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述濾波模塊采用采用20Hz 二階有源低通濾波器。
[0011]作為本發(fā)明一種基于FPGA與色敏傳感器的顏色識別系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述顯示模塊采用IXD顯示屏。
[0012]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1、本發(fā)明基于FPGA與色敏傳感器的顏色識別，識別精度高；
2、本發(fā)明以色敏傳感器為探測器，使用FPGA作為運(yùn)算、控制核心的顏色識別系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、使用方便、擴(kuò)展性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
【具體實施方式】如下:
如圖1所示，一種基于FPGA與色敏傳感器的顏色識別系統(tǒng)，包含數(shù)據(jù)采集模塊以及與其連接的數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包含依次連接的色敏傳感器、放大模塊、濾波模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊包含微控制器模塊以及與其連接的顯示模塊、電源模塊；
其中，色敏傳感器，用于實時采集光信號；
放大模塊，用于將色敏傳感器采集的光信號進(jìn)行放大處理；
濾波模塊，用于將放大處理后的光信號進(jìn)行濾波處理；
模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將濾波處理后的光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字光信號；
微控制器模塊，用于將數(shù)字光信號與設(shè)定值進(jìn)行對比完成顏色識別，進(jìn)而通過顯示模塊顯示顏色識別結(jié)果；
電源模塊，用于提供微控制器模塊和顯示模塊所需電能。
[0015]其中，所述色敏傳感器的芯片型號為CLS9032，所述放大模塊采用三級放大電路，所述濾波模塊采用采用20Hz 二階有源低通濾波器，所述顯示模塊采用IXD顯示屏。
[0016]本發(fā)明采用的色敏傳感器是CLS9032。該傳感器有2個垂直連接的PN結(jié)，其厚度可以給色敏傳感器起到一個光學(xué)濾波器的作用。波長較短的光在硅的表面就被吸收了，而波長較長的光到達(dá)深一些的位置才會被吸收?；谶@種光譜的敏感性，根據(jù)光的波長來選擇信號(顏色)。使用2個光電二極管之間的對數(shù)電流比作為信號處理的方法。不同顏色的光照射時，該色敏傳感器紅、綠、藍(lán)區(qū)3個引腳都會輸出電流信號，但是相應(yīng)顏色的引腳輸出的電流信號會比其他引腳輸出的電流信號強(qiáng)。利用這種原理能夠有效地避免外界環(huán)境造成的輸出電流的起伏，因此這種器件具有較高的可靠性。
[0017]色敏傳感器負(fù)責(zé)把不同顏色的光信號轉(zhuǎn)換成電流信號，但是電流信號只是幾十到幾百nA的數(shù)量級，需要放大電路來放大到所需要的程度。不同顏色產(chǎn)生的微弱電流信號傳送到對應(yīng)的線路通道上，通過以下3級放大，把nA級的電流信號轉(zhuǎn)換成V級的電壓信號。
[0018]第I級是在電流放大的模式下工作，運(yùn)放選用高精度、低噪聲的高精密運(yùn)放0P177。經(jīng)過放大的信號大致能達(dá)到幾十mV。這個幅度的電壓還太小，不能輸入到數(shù)字系統(tǒng)，因此還要對電壓信號進(jìn)行進(jìn)一步的放大。
[0019]第2級放大為同相的電壓放大，選用高精度的集成運(yùn)放0P07。放大后的電壓幅度大致為幾百mV，且放大的輸出為負(fù)。
[0020]第3級放大要采用反相的電壓放大，運(yùn)放同樣選用0P07。輸出的信號幅度為幾伏，能夠滿足輸入數(shù)字系統(tǒng)的要求。
[0021]電壓信號經(jīng)過濾波處理，被傳送到A / D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過A / D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，為數(shù)字部分對信號的識別處理作準(zhǔn)備。根據(jù)所選用的色敏傳感器的工作原理，用SOPC系統(tǒng)進(jìn)行控制，對3路模擬電路信號進(jìn)行同步的A / D轉(zhuǎn)換以增強(qiáng)系統(tǒng)準(zhǔn)確性。在保證可靠性和精度的前提下，為降低系統(tǒng)成本，滿足對輸入數(shù)字信號倍數(shù)的要求，A / D轉(zhuǎn)換器選用8位串行輸出的ADC0809轉(zhuǎn)換器。
[0022]本發(fā)明以色敏傳感器為探測器，使用內(nèi)嵌N1sII軟核處理器的FPGA作為運(yùn)算、控制核心的顏色識別系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、使用方便、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點。利用FPGA快速強(qiáng)大的處理功能，能夠快速、準(zhǔn)確地實現(xiàn)顏色的識別。利用現(xiàn)代信息融合技術(shù)，采用新型、高靈敏、響應(yīng)快的色敏傳感器，使顏色識別更加精確、更加可靠。
[0023]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0024]以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以再不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【主權(quán)項】
1.一種基于FPGA與色敏傳感器的顏色識別系統(tǒng)，其特征在于:包含數(shù)據(jù)采集模塊以及與其連接的數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包含依次連接的色敏傳感器、放大模塊、濾波模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊包含微控制器模塊以及與其連接的顯示模塊、電源模塊； 其中，色敏傳感器，用于實時采集光信號； 放大模塊，用于將色敏傳感器采集的光信號進(jìn)行放大處理； 濾波模塊，用于將放大處理后的光信號進(jìn)行濾波處理； 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將濾波處理后的光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字光信號； 微控制器模塊，用于將數(shù)字光信號與設(shè)定值進(jìn)行對比完成顏色識別，進(jìn)而通過顯示模塊顯示顏色識別結(jié)果； 電源模塊，用于提供微控制器模塊和顯示模塊所需電能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA與色敏傳感器的顏色識別系統(tǒng)，其特征在于:所述色敏傳感器的芯片型號為CLS9032。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA與色敏傳感器的顏色識別系統(tǒng)，其特征在于:所述放大模塊采用三級放大電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA與色敏傳感器的顏色識別系統(tǒng)，其特征在于:所述濾波模塊采用采用20Hz 二階有源低通濾波器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA與色敏傳感器的顏色識別系統(tǒng)，其特征在于:所述顯示模塊采用IXD顯示屏。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于FPGA與色敏傳感器的顏色識別系統(tǒng),包含數(shù)據(jù)采集模塊以及與其連接的數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包含依次連接的色敏傳感器、放大模塊、濾波模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊包含微控制器模塊以及與其連接的顯示模塊、電源模塊。
【IPC分類】G01J3/50
【公開號】CN105092038
【申請?zhí)枴緾N201510219055
【發(fā)明人】陳蓓菊, 過琳, 張晨欣, 孫遠(yuǎn)烈, 張偉, 許曉曉, 黃志遠(yuǎn), 費(fèi)潔, 沈靜芬
【申請人】江蘇海大印染機(jī)械有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年4月30日