RGB色彩傳感器工作原理及應(yīng)用方案分析（中）

解釋色彩傳感器值

可以使用色彩傳感器的三個(gè)模擬輸出電壓直接控制硬件，或轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，從而數(shù)字處理器能夠分析數(shù)據(jù)。然后可以從這些數(shù)字值中獲得色彩和亮度信息。

描述色彩和亮度有兩種方法。

a) 矩陣方法

如果需要區(qū)分多種色彩，那么適合采用這種方法。這種方法基于下面給出的矩陣：

其中X, Y, Z代表CIE三重刺激值，RGB代表色彩傳感器的數(shù)字值。

將測(cè)量已知的參考色彩集合，對(duì)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)X, Y, Z值獲得R, G, B 傳感器值。矩陣系數(shù)C00, C01, C02, C10, C11, C12, C20, C21和C22從這些已知標(biāo)準(zhǔn)值中確定。一旦確定了這些矩陣系數(shù)，那么可以從R, G,和B 數(shù)字傳感器值中計(jì)算得出未知色彩的X, Y, Z值。

b) 查表方法

如果要區(qū)分少量的參考色彩，適合采用這種方法。首先，在校準(zhǔn)過(guò)程中獲得每個(gè)色彩的參考色彩傳感器值，其中包括亮度信息。必須確定亮度信息是否重要。如果亮度信息重要，理解中會(huì)使用實(shí)際色彩傳感器值。

如果亮度對(duì)應(yīng)用不重要，那么在校準(zhǔn)過(guò)程中將對(duì)參考色彩及在測(cè)試過(guò)程中對(duì)未知色彩獲得紅色、綠色和藍(lán)色傳感器值的比率或比重。使用一個(gè)選定的色彩通道作為所有測(cè)量集合的基礎(chǔ)，來(lái)獲得比率。例如，如果選擇綠色通道，那么通過(guò)將傳感器測(cè)量值除以相應(yīng)的綠色通道值，來(lái)獲得比率，因此得到的綠色通道值一直是1。我們演示一下，如果集合(Rn, Gn, Bn)，n=1, 2, 3…N表示所有N個(gè)參考色彩的色彩傳感器測(cè)量結(jié)果，那么通過(guò)下述集合得出比率：

，n=1,2,3, ...N。

也可以使用紅色或藍(lán)色通道值作為除數(shù)。選擇使用哪條色彩通道與用戶(hù)偏好有關(guān)。

如果未知色彩距離某個(gè)參考色彩最近，也就是說(shuō)，如果未知色彩與該特定參考色彩之間的距離在未知色彩與所有其它參考色彩之間的所有其它距離中最短，那么可以確定未知色彩就是參考色彩。

未知色彩和參考色彩之間的距離使用下面的公式得出：

a) 在亮度重要時(shí)

b) 在亮度不重要時(shí)

注意：1. (Ru, Gu, Bu)是未知色彩傳感器值；

2. (Rr, Gr, Br)是參考色彩傳感器值；

3. 在亮度不重要時(shí)，一條傳感器通道的值(如綠色通道)作為除數(shù)。

將為每個(gè)參考色彩確定最大距離極限，以避免接受不屬于參考色彩列表的色彩。這個(gè)最大極限對(duì)每個(gè)參考色彩可以不同，具體視要求的準(zhǔn)確性而定。

色彩傳感器的類(lèi)型比較

光到光電流轉(zhuǎn)換器

光到光電流轉(zhuǎn)換器由光電二極管或具有色彩濾波器的光電二極管組成，將光轉(zhuǎn)換成光電流。可以使用外部電路，將光電流轉(zhuǎn)換成成比例的電壓輸出，然后可以通過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，輸送到微控制器中。

優(yōu)點(diǎn)：

• 設(shè)計(jì)靈活?？梢葬槍?duì)各個(gè)應(yīng)用訂制放大器的增益和帶寬及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的速度和分辨率

缺點(diǎn)：

• 增加了組裝成本
• 提高了設(shè)計(jì)復(fù)雜程度

光到光電流轉(zhuǎn)換器適合要求響應(yīng)時(shí)間短、定制增益和速度調(diào)節(jié)及在光線變化條件下工作的應(yīng)用。

光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器

光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器由搭配色彩濾波器的光電二極管陣列組成，并整合一個(gè)跨阻抗放大器。要求使用外部電路，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出，然后才能輸送到數(shù)字信號(hào)處理器。

優(yōu)點(diǎn)：

• 簡(jiǎn)化外設(shè)電路設(shè)計(jì)
• 改善空間利用效率
• 降低組裝成本

缺點(diǎn)：

• 響應(yīng)時(shí)間預(yù)先由內(nèi)置電流到電壓轉(zhuǎn)換器確定，如跨阻抗放大器
• 要求額外的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將電壓輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式

光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器適合要求設(shè)計(jì)周期較短、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期更快、光線條件和空間利用率設(shè)計(jì)精良的應(yīng)用。

光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器

光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器由搭配RGB濾波器的光電二極管陣列、模似數(shù)字轉(zhuǎn)換器及用于通信和靈敏度控制的數(shù)字核心組成。輸出允許直接接口微控制器或其它邏輯控制通路，如2線串行接口，以進(jìn)一步處理信號(hào)，而不需額外的器件。

優(yōu)點(diǎn)：

• 提供抗噪聲干擾能力
• 簡(jiǎn)化外圍電路設(shè)計(jì)
• 改善空間利用率
• 降低組裝成本

缺點(diǎn)：

• 只通過(guò)2線串行接口模塊提供到微控制器或PC的直接接口
• 響應(yīng)時(shí)間由內(nèi)置模擬電路和數(shù)字電路預(yù)先確定
• 預(yù)先確定模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率

光到數(shù)字轉(zhuǎn)換器適合要求抗噪聲能力、縮短設(shè)計(jì)周期、加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期及光線條件和空間利用率設(shè)計(jì)精良的應(yīng)用。