简易光谱分析仪的设计 文献综述.doc

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1、开题报告（文献综述）苏州大学应用技术学院10电子（学号1016405054）姓名周泽平1.引言随着现代工业牛产向高速化、自动化方向的发展，颜色识别广泛应用于各种工业检测和自动控制领域，而牛产过程屮长期以来由人眼起主导作用的颜色识别工作将越来越多地被相应的颜色传感器所替代。如：各种物体表面颜色识别（产品包装色标检测，产品外表特征颜色的检测，液体溶液颜色变化过程的检测与控制，等等）。2.光谱分析的背景和研究意义H前的颜色传感器通常是在独立的光电二极管上覆盖经过修正的红、绿、篮滤光片，然后对输出信号进行相应的处理，才能将颜色信号识别岀来；有的将两者集合起来，但

2、是输出模拟信号，需要一个A/D电路进行采样，对该信号进一步处理，才能进行识别，增加了电路的复杂性，并且存在较大的识别误差，影响了识别的效果。而本论文选取的是TCS3200颜色传感器，这是美国TA0S公司牛产的一种可编程并且能实现彩色光到频率转换的转换器，比市而上见到的光转电压颜色检测仪器在性能上有更多的优势。TCS3200可以用于彩色打印机、医疗诊断、LED检测、液体颜色识别、电脑彩色监控标准、颜色产品加工控制、和油漆、纺织品、化装品及打印材料的彩色搭配等颜色检测产品。3.颜色识别及颜色传感器介绍3.1.色彩识别止如我们所知道的那样，色彩实际丄是频率连续

3、的电磁波，理论上色彩是无限的，但是人们能分辨的色彩是有限的，而且存在着个体差异。专业人士在设计一个色彩识别系统的吋候，会很仔细地以5%甚至更小的区别来仔细调整色彩之］'可的比值。当这些类似色并排在一起吋，即使是没有经过训练的普通人，除了色盲意外，都能够看出它们之间的区别。但是当一个色彩识别系统被确定并且单独展现吋，普通人是无法区别出这5%什么更大的差并的。因此大多数人会简单的将他们所看到的某个色彩归类到他们能用简单语言描述的一类颜色，比如红、黃、白，或在这个基础丄加以设当的区分，比如橘黄，有点发白的橘黃等。这种普通人感知的色彩可以被看作围绕着一个核心色的

4、一个一个的区间，在这个区间屮的所有颜色在色彩识别的吋候，都会被看作是一种色彩。初屮同一色彩识别区间的所有色彩尽管值不一样，但是对于受众而言是一样的。3.2.色彩识别一般算法(1)、色彩空间通常所看到的物体的颜色，实际上是物体表面吸收了照射到它上而的白光(日光)小的一部分有色成分，血反射出的另一部分有色光在人眼屮的反应。任何一种颜色都可以用三种基本颜色按照不同的比例混合得到。这里介绍一种最典型的颜色模型，即RGB模型。如图2.1所示,在这个颜色模型屮，3个轴分别为R、G、Bo原点对应的为黑色(0,0,0),离原点最远的顶点对应白色(255,255,255)

5、。由黑到白的灰度分布在从原点到最远顶点间的连线上，正方体的其他六个角点分别为红、黄、绿、青、蓝、和品红。需要注意的一点是,RGB颜色模型所覆盖的颜色域取决于显示设备因光电的颜色特性。每一种颜色都有唯一的RGB值与它对应。图2・1RGB颜色模型(2)、白平衡算法颜色实际就是物体对光的反射或投射而表现出來在人眼小的反映，而TCS3200D就是通过分别检测一种颜色反映出來的光的红、绿、蓝分量，通过把光强线性转换为频率信号，量化出R、G、B值，从而计算出颜色。值得注意的是，不同的光线通过物体反映岀来的光强是不同的，而且非标准白光(RGB三者不相等)在物体上反映出

6、來的光强分量也是不同的。为解决这个问题，就要进行白平衡，即首先测量岀基准光源的RGB光强值，再测量出在标准光源下物体所反映岀的光强值，两者之比就是物体的反射(或透射)性质，即物体的实际颜色，如公式(1),(2),(3)。R二P物红/P源红（1）G=P物绿/P源绿⑵B=P物蓝/P源蓝⑶由于在RGB坐标下的颜色标准坐标为0-255之间，所以把所得结果乘以255,即得到标准的RGB值。透明物体直接测量光源的光强-频率值，不透明物休需要用白纸测量反射光源。3.3.国内外的光传感器（1）德国ELTR0TEC色标传感器可以检测岀颜色的差异，ELTR0TEC色标检测器

7、具有灵敏度高、响应速度快、抗背景干扰能力强。即使颜色上的细微差异或高光泽H标物也能够被ELTR0TEC检测到，产詁被广泛的运用于包装机械和印刷机械，造纸机械等自控系统屮。ELTR0TEC色标检测器适用于必须快速和准确检测色标或其他用颜色对比作记号的场合。在30多种不同的灰度等级屮，色标检测器可检测所有类型的色标标记，可给不同的用户界面提供多种对比度检测技术，以满足广泛的应用领域，是业界最佳的色彩辨识仪器。（2）FT50C-1颜色传感器：自2001年，通过测试开始投入应用至今FT50C-1一直得到广泛应用。该传感器使用直径4mm的圆光斑。适合用于分选包装或

8、检测不同类型的标签。FT50C-2颜色传感器：使用2rmn的正方形光斑。适合于检