RGB色彩傳感器工作原理及應用方案分析（中）

解釋色彩傳感器值

可以使用色彩傳感器的三個模擬輸出電壓直接控制硬件，或轉換成數字值，從而數字處理器能夠分析數據。然后可以從這些數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字值。

將測量已知的參考色彩集合，對每個標準X, Y, Z值獲得R, G, B 傳感器值。矩陣系數C00, C01, C02, C10, C11, C12, C20, C21和C22從這些已知標準值中確定。一旦確定了這些矩陣系數，那么可以從R, G,和B 數字傳感器值中計算得出未知色彩的X, Y, Z值。

b) 查表方法

如果要區分少量的參考色彩，適合采用這種方法。首先，在校準過程中獲得每個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，理解中會使用實際色彩傳感器值。

如果亮度對應用不重要，那么在校準過程中將對參考色彩及在測試過程中對未知色彩獲得紅色、綠色和藍色傳感器值的比率或比重。使用一個選定的色彩通道作為所有測量集合的基礎，來獲得比率。例如，如果選擇綠色通道，那么通過將傳感器測量值除以相應的綠色通道值，來獲得比率，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個參考色彩的色彩傳感器測量結果，那么通過下述集合得出比率：

，n=1,2,3, ...N。

也可以使用紅色或藍色通道值作為除數。選擇使用哪條色彩通道與用戶偏好有關。

如果未知色彩距離某個參考色彩最近，也就是說，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

b) 在亮度不重要時

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，一條傳感器通道的值(如綠色通道)作為除數。

將為每個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。這個最大極限對每個參考色彩可以不同，具體視要求的準確性而定。

色彩傳感器的類型比較

光到光電流轉換器

光到光電流轉換器由光電二極管或具有色彩濾波器的光電二極管組成，將光轉換成光電流?？梢允褂猛獠侩娐?，將光電流轉換成成比例的電壓輸出，然后可以通過模擬數字轉換器將電壓轉換成數字格式，輸送到微控制器中。

優點：

• 設計靈活。可以針對各個應用訂制放大器的增益和帶寬及模擬數字轉換器的速度和分辨率

缺點：

• 增加了組裝成本
• 提高了設計復雜程度

光到光電流轉換器適合要求響應時間短、定制增益和速度調節及在光線變化條件下工作的應用。

光到模擬電壓轉換器

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

優點：

• 簡化外設電路設計
• 改善空間利用效率
• 降低組裝成本

缺點：

• 響應時間預先由內置電流到電壓轉換器確定，如跨阻抗放大器
• 要求額外的模擬數字轉換器，將電壓輸出轉換成數字格式

光到模擬電壓轉換器適合要求設計周期較短、產品開發周期更快、光線條件和空間利用率設計精良的應用。

光到數字電壓轉換器

光到數字電壓轉換器由搭配RGB濾波器的光電二極管陣列、模似數字轉換器及用于通信和靈敏度控制的數字核心組成。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，以進一步處理信號，而不需額外的器件。

優點：

• 提供抗噪聲干擾能力
• 簡化外圍電路設計
• 改善空間利用率
• 降低組裝成本

缺點：

• 只通過2線串行接口模塊提供到微控制器或PC的直接接口
• 響應時間由內置模擬電路和數字電路預先確定
• 預先確定模擬數字轉換分辨率

光到數字轉換器適合要求抗噪聲能力、縮短設計周期、加快產品開發周期及光線條件和空間利用率設計精良的應用。