一種顏色識別系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種顏色識別系統(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化為數字信號并發(fā)送給單片機進行數據處理，得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給LCD顯示器進行數值顯示。本發(fā)明的顏色識別系統(tǒng)結構簡單，實現成本低，精度較高，適合個人使用。
【專利說明】—種顏色識別系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及顏色識別，尤其涉及一種顏色識別系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]隨著顏色在工業(yè)生產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品還很少，且識別精度較低。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題在于針對現有技術中顏色識別的產品主要是針對工業(yè)用的，且價格昂貴的缺陷，提供一種結構簡單、成本低，且適合個人使用的識別精度較高的顏色識別器。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]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、單片機和IXD顯示器，其中，
[0006]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；
[0007]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接收；
[0008]所述顏色傳感器將接收的光信號轉化為數字信號并發(fā)送給所述單片機進行數據處理，得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給所述IXD顯示器進行數值顯示。
[0009]本發(fā)明所述的顏色識別系統(tǒng)中，該系統(tǒng)還包括用于在所述單片機完成顏色識別后進行聲音提示的蜂鳴器，該蜂鳴器與單片機連接。
[0010]本發(fā)明所述的顏色識別系統(tǒng)中，該系統(tǒng)還包括與所述單片機連接的三色LED，所述單片機將RGB值發(fā)送給所述三色LED，所述三色LED根據所述RGB還原被測物體的顏色。
[0011]本發(fā)明所述的顏色識別系統(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連接。
[0012]本發(fā)明所述的顏色識別系統(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連接。
[0013]本發(fā)明解決其技術問題所采用的另一技術方案是:
[0014]提供一種顏色識別方法，包括以下步驟:
[0015]通過一密封通道將白光照射到被測物體上；
[0016]被測物體上反射的光經聚光透鏡后，被顏色采集模塊中的顏色傳感器接收；
[0017]所述顏色傳感器將接收的光信號轉化為數字信號并發(fā)送給所述單片機進行數據處理；[0018]單片機進行數據處理后得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給所述LCD顯示器進行數值顯示。
[0019]本發(fā)明所述的顏色識別方法中，還包括步驟:在所述單片機完成顏色識別后進行
聲音提不。
[0020]本發(fā)明所述的顏色識別方法中，還包括步驟:在所述IXD顯示器進行數值顯示時，通過三色LED接收所述RGB值，還原被測物體的顏色。
[0021]本發(fā)明所述的顏色識別方法中，在IXD顯示器顯示時，通過顯示值切換按鍵控制IXD顯示器顯示HSI值或RGB值。
[0022]本發(fā)明所述的顏色識別方法中，在單片機進行數據處理時具體通過預先存儲的白平衡因子進行數據處理。
[0023]本發(fā)明產生的有益效果是:本發(fā)明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至IJ，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傳感器，從而可以保證顏色傳感器輸出準確的頻率。顏色傳感器將接收的光信號轉化為數字信號并發(fā)送給單片機進行數據處理，得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給所述IXD顯示器進行數值顯示。本發(fā)明結構簡單，實現成本低，精度較高，適合個人使用。
[0024]進一步地，通過三色LED接收單片機的RGB值，可還原被測物體的顏色。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中:
[0026]圖1是本發(fā)明實施例顏色識別系統(tǒng)的結構示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實施例顏色識別系統(tǒng)的光路圖；
[0028]圖3是本發(fā)明實施例顏色識別的方法流程圖；
[0029]圖4是本發(fā)明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】
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明實施例的顏色識別系統(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，在后面的數據處理階段會得到補償，所以不考慮接收到的光的強度的衰減?？梢岳斫獾氖?，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)。
[0032]本發(fā)明的一個實施例中，單片機10采用STC12C5406AD，本實施例中主要是用到了該單片機的定時器、計數器、串口通行、PWM控制、1\0數據傳輸等功能。
[0033]顏色采集模塊20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置得較短，外界雜亂光線幾乎不能到達傳感器，從而可以保證顏色傳感器輸出準確的頻率。
[0034]本發(fā)明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，導致TCS320的RGB輸出并不相等，所以必須利用白平衡進行調節(jié)與補償，使TCS320對所檢測的“白色”中的三原色相等。
[0035]顏色傳感器將采集的光信號轉化為數字信號并發(fā)送給單片機10進行數據處理，即進行顏色識別，得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給IXD顯示器40進行數值顯示。其中HIS值分別包括色調H(Hue)、飽和度S(Saturation)和強度I (Intensity)的值，RGB值包括紅R (Red) JfG(Green)和藍B (Blue)的強度值。本發(fā)明實施例中LCD顯示器40選用的是1602字符型LCD顯示屏，可以顯示兩行，每行十六個字符，能夠顯示本發(fā)明所需要顯示的各個顏色模式中三個變量的值。本發(fā)明實施例中在單片機10進行數據處理時，可以根據預先存儲的白平衡因子進行數據處理，白平衡因子可以通過單片機10的學習功能預先得到一組表示白光的頻率基準值，然后計算出3個調整參數即基色的比例因子(即白平衡因子)；單片機10的學習分為I次和多次。學習一次，存下參數白平衡因子(此參數一直儲存著)，以后每次進行識別的時候，就調用此因子進行白平衡調整。學習多次是每次進行顏色識別的時候，都先進行白平衡，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)，然后通過單片機進行顏色識別。多次進行白平衡是提高精度的一種方法。
[0036]本發(fā)明實施例中，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10的計數器來記錄到達TO 口的脈沖數。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計數器計數，定時器同時開始計時，當TO計數器的數達到255時，提取定時器中的時間，同理可測得藍色、綠色分量的時間，再通過白平衡調節(jié)因子，則可以得到所測相應的顏色的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，計數器開始計數，當定時器溢出時，提取計數器中的數值，得到以紅色計數值，同理可得到藍色、綠色分量的值，再通過白平衡調節(jié)，則可以得到所測相應顏色的RGB真實值。經過實驗測試，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，且經過多次采樣，求平均后RGB值的誤差會很小。
[0037]白平衡調節(jié)是應適應各種不同場合，本發(fā)明的顏色識別系統(tǒng)有自主學習功能，SP在區(qū)別顏色之前，先對周圍環(huán)境進行學習，得到一組表示白光的頻率基準值，然后計算出3個調整參數即基色的比例因子。本發(fā)明實施例中的單片機10把顏色傳感器測得的三基色脈沖數再乘以其相應的比例因子，得到所對應的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準，從而提高系統(tǒng)的可靠性。
[0038]如設比例因子為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:
[0039]R=K*r=255* (r/RO)；
[0040]同理藍色分量:[0041]B=K*b=255* (b/BO);
[0042]同理綠色分量:
[0043]G=K*g=255* (g/GO)。
[0044]如圖1所示，本發(fā)明實施例的顏色識別系統(tǒng)還包括蜂鳴器50，用于在所述單片機完成顏色識別后進行聲音提示，該蜂鳴器50與單片機10連接。
[0045]如圖1所示，本發(fā)明實施例的顏色識別系統(tǒng)還包括與單片機連接的三色LED60，單片機10將RGB值發(fā)送給三色LED60，三色LED60可根據RGB還原被測物體的顏色。
[0046]進一步地，本發(fā)明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10連接。
[0047]進一步地，本發(fā)明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10連接。
[0048]如圖3所示，本發(fā)明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:
[0049]S301、通過一密封通道將白光照射到被測物體上；
[0050]S302、被測物體上反射的光經聚光透鏡后，被顏色采集模塊中的顏色傳感器采集;
[0051]S303、顏色傳感器將采集的光信號轉化為數字信號并發(fā)送給單片機進行數據處理；具體通過預先存儲的白平衡因子(即基色的比例因子)進行數據處理，具體處理過程在上文已有詳細描述，在此不贅述。
[0052]S304、單片機進行數據處理后得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給IXD顯示器進行數值顯示。
[0053]在本發(fā)明的一個實施例中，在LCD顯示器顯示不同顏色模式的數值時進行聲音提
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[0054]在IXD顯示器進行數值顯示時，通過三色LED接收RGB值，還原被測物體的顏色。
[0055]本發(fā)明實施例中，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。
[0056]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。
[0057]本發(fā)明實施例中，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:
[0058]S401、顏色識別系統(tǒng)進行初始化，主要為端口的初始化，包括IXD顯示器的8位數據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。
[0059]S402、初始化完畢之后，判斷系統(tǒng)是否需要白平衡；
[0060]S403、如果需要進行白平衡，則采集白平衡RGB分量值，計算出白平衡調節(jié)因子；如果不需要則直接轉入S405 ；
[0061]S404、計算出白平衡調節(jié)因子后，可控制蜂鳴器提示；
[0062]S405、進行顏色識別采樣；
[0063]S406、顏色識別采樣完畢后，通過蜂鳴器提示；[0064]S407、向IXD顯示器發(fā)送RGB值并顯示；
[0065]S408、檢測顯示值切換按鍵是否按下，即是否需要進行顏色模式的顯示切換；
[0066]S409、若顯示值切換按鍵被按下，則需要切換顯示HSI值，若否，則程序結束。
[0067]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，否則僅進行單次采樣，若否，則程序結束。
[0068]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
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化為數字信號并發(fā)送給所述單片機進行數據處理，得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給所述IXD顯示器進行數值顯示。
2.根據權利要求1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完成數據處理后進行聲音提示的蜂鳴器，該蜂鳴器與單片機連接。
3.根據權利要求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連接的三色LED，所述單片機將RGB值發(fā)送給所述三色LED，所述三色LED根據所述RGB還原被測物體的顏色。
4.根據權利要求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連接。
5.根據權利要求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連接。
6.一種顏色識別方法，其特征在于，包括以下步驟: 通過一密封通道將白光照射到被測物體上； 被測物體上反射的光經聚光透鏡后，被顏色采集模塊中的顏色傳感器采集； 所述顏色傳感器將采集的光信號轉化為數字信號并發(fā)送給所述單片機進行數據處理； 單片機進行數據處理后得到不同顏色模式的HSI值和RGB值，并發(fā)送給所述IXD顯示器進行數值顯示。
7.根據權利要求6所述的顏色識別方法，其特征在于，還包括步驟:在所述單片機完成數據處理后進行聲音提示。
8.根據權利要求7所述的顏色識別方法，其特征在于，還包括步驟:在所述LCD顯示器進行數值顯示時，通過三色LED接收所述RGB值，還原被測物體的顏色。
9.根據權利要求8所述的顏色識別方法，其特征在于，在LCD顯示器顯示時，通過顯示值切換按鍵控制IXD顯示器顯示HSI值或RGB值。
10.根據權利要求9所述的顏色識別方法，其特征在于，在單片機進行數據處理時具體通過預先存儲的白平衡因子進行數據處理。
【文檔編號】G01J3/46GK103512658SQ201210222489
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月29日 優(yōu)先權日: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