颜色传感器原理图：色彩传感器工作原理及应用方案分析 - 全文

　　色彩传感器又叫颜色识别传感器或颜色传感器，它是将物体颜色同前面已经示教过的参考颜色进行比较来检测颜色的传感器，当两个颜色在一定的误差范围内相吻合时，输出检测结果。
　　色彩测量的原理
　　图1.1显示了与使用仪器或传感器进行色彩测量相比，人眼检测色彩的基本原理。传感设备可以是高端设备，如分光光谱仪或英国国际照明委员会（CIE）校准的摄像机，也可以是低端设备，如RGB色彩传感器等。
　　测量仪器通常分为两大类：色度分析方法和测光方法。在使用色度分析方法时，设备使用具有三个滤波器的传感器测量来自物体的光（图1.1b）。正常情况下，传感器廓线经过优化，因此与人眼响应非常相似。输出采用CIE三重刺激值表示：X，Y，Z。
　　测光方法（图1c）使用各种各样的传感器，在大量的窄波长范围内测量色彩。然后，仪器的微电脑通过对得到的数据求积分，计算三重刺激值。
　　安华高科技的色彩传感器（图1d）是三滤波器设备，提供了色度分析测量功能。传感器输出由电压输出VR，VG，和VB或模拟数字转换后的R，G和B数字值组成。

　　图1a

　　图1b

　　图1c

　　图1d
　　色彩传感器的工作原理
　　色彩传感器分为三种不同类型：光到光电流转换，光到模拟电压转换，光到数字转换。前者通常只代表实际色彩传感器的输入部分，因为原始光电流的幅度非常低，总是要求放大，以将光电流转换成可用的水平。所以，最实用的模拟输出色彩传感器至少会有一个跨阻抗放大器，并提供电压输出。
　　光到模拟电压色彩传感器由色彩滤波器后面的光电二极管阵列与整合的电流到电压转换电路（通常是跨阻抗放大器）组成，如图1.2所示。落在每个光电二极管上的光转换成光电流，其幅度取决于亮度及入射光的波长（由于色彩滤波器）。

　　图1.2：采用光到模拟电压转换的色彩传感器
　　如果没有色彩滤波器，典型的硅光电二极管会对从超紫色区域直到可视区域的波长作出响应，在光谱接近红外线的部分，峰值响应区域位于800nm和950nm之间。红色、绿色和蓝色透射色彩滤波器将重塑和优化光电二极管的光谱响应。正确设计的滤波器将对模仿人眼的滤波后的光电二极管阵列提供光谱响应。三个光电二极管中的每个光电二极管的光电流会使用电流到电压转换器，转换成VRout、VGout和VBout。
　　有两种色彩传感模式：反射传感和透射传感。
　　反射传感：
　　在反射传感中，色彩传感器检测从某个表面或对象反射的光，光源和色彩传感器都放在目标表面附近。来自光源（如白炽灯或荧光灯、白色LED或校准后的RGBLED模块）的光弹跳离开表面，被色彩传感器测得。反射离开表面的色彩与表面的颜色有关。例如，白光入射到红色表面上，会反射为红色。反射的红光撞击色彩传感器，产生R，G和B输出电压。通过解释三个电压，可以确定色彩。由于三个输出电压与反射光的密度线性提高，因此色彩传感器还可以测量表面或物体的反射系数。

　　图1.3：反射的光的颜色取决于表面反射的颜色和吸收的颜色。
　　透射传感：
　　在透射工作模式下，传感器朝向光源。色彩传感器搭配滤波器的光电二极管阵列将入射光转换成R，G和B光电流，然后放大并转换成模拟电压。由于所有三个输出都会随着光密度提高而线性提高，因此传感器可以同时测量光的颜色和总密度。
　　可以使用透射传感，确定透明介质的颜色，如玻璃和透明塑料、液体和气体。在这种应用中，光穿过透明介质，然后撞击在色彩传感器上。透明介质的颜色取决于对色彩传感器电压的理解。

　　图1.4：传感器的R，G和B输出取决于落在传感器上的光的颜色

　　图1.5：透明介质的色彩传感，如色彩滤波器、液体或气体

　　解释色彩传感器值
　　可以使用色彩传感器的三个模拟输出电压直接控制硬件，或转换成数字值，从而数字处理器能够分析数据。然后可以从这些数字值中获得色彩和亮度信息。
　　描述色彩和亮度有两种方法。
　　a）矩阵方法
　　如果需要区分多种色彩，那么适合采用这种方法。这种方法基于下面给出的矩阵：

　　其中X，Y，Z代表CIE三重刺激值，RGB代表色彩传感器的数字值。
　　将测量已知的参考色彩集合，对每个标准X，Y，Z值获得R，G，B传感器值。矩阵系数C00，C01，C02，C10，C11，C12，C20，C21和C22从这些已知标准值中确定。一旦确定了这些矩阵系数，那么可以从R，G，和B数字传感器值中计算得出未知色彩的X，Y，Z值。
　　b）查表方法
　　如果要区分少量的参考色彩，适合采用这种方法。首先，在校准过程中获得每个色彩的参考色彩传感器值，其中包括亮度信息。必须确定亮度信息是否重要。如果亮度信息重要，理解中会使用实际色彩传感器值。
　　如果亮度对应用不重要，那么在校准过程中将对参考色彩及在测试过程中对未知色彩获得红色、绿色和蓝色传感器值的比率或比重。使用一个选定的色彩通道作为所有测量集合的基础，来获得比率。例如，如果选择绿色通道，那么通过将传感器测量值除以相应的绿色通道值，来获得比率，因此得到的绿色通道值一直是1。我们演示一下，如果集合（Rn，Gn，Bn），n=1，2，3…N表示所有N个参考色彩的色彩传感器测量结果，那么通过下述集合得出比率：

　　，n=1，2，3，。。.N。
　　也可以使用红色或蓝色通道值作为除数。选择使用哪条色彩通道与用户偏好有关。
　　如果未知色彩距离某个参考色彩最近，也就是说，如果未知色彩与该特定参考色彩之间的距离在未知色彩与所有其它参考色彩之间的所有其它距离中最短，那么可以确定未知色彩就是参考色彩。
　　未知色彩和参考色彩之间的距离使用下面的公式得出：
　　a）在亮度重要时

　　b）在亮度不重要时

　　注意：1.（Ru，Gu，Bu）是未知色彩传感器值；
　　2.（Rr，Gr，Br）是参考色彩传感器值；
　　3.在亮度不重要时，一条传感器通道的值（如绿色通道）作为除数。
　　将为每个参考色彩确定最大距离极限，以避免接受不属于参考色彩列表的色彩。这个最大极限对每个参考色彩可以不同，具体视要求的准确性而定。
　　色彩传感器的类型比较
　　1．光到光电流转换器
　　光到光电流转换器由光电二极管或具有色彩滤波器的光电二极管组成，将光转换成光电流。可以使用外部电路，将光电流转换成成比例的电压输出，然后可以通过模拟数字转换器将电压转换成数字格式，输送到微控制器中。
　　优点：
　　-设计灵活。可以针对各个应用订制放大器的增益和带宽及模拟数字转换器的速度和分辨率缺点：
　　-增加了组装成本
　　-提高了设计复杂程度
　　光到光电流转换器适合要求响应时间短、定制增益和速度调节及在光线变化条件下工作的应用。
　　2．光到模拟电压转换器
　　光到模拟电压转换器由搭配色彩滤波器的光电二极管阵列组成，并整合一个跨阻抗放大器。要求使用外部电路，将模拟电压转换成数字输出，然后才能输送到数字信号处理器。
　　优点：
　　-简化外设电路设计
　　-改善空间利用效率
　　-降低组装成本
　　缺点：
　　-响应时间预先由内置电流到电压转换器确定，如跨阻抗放大器
　　-要求额外的模拟数字转换器，将电压输出转换成数字格式
　　光到模拟电压转换器适合要求设计周期较短、产品开发周期更快、光线条件和空间利用率设计精良的应用。
　　3．光到数字电压转换器
　　光到数字电压转换器由搭配RGB滤波器的光电二极管阵列、模似数字转换器及用于通信和灵敏度控制的数字核心组成。输出允许直接接口微控制器或其它逻辑控制通路，如2线串行接口，以进一步处理信号，而不需额外的器件。
　　优点：
　　-提供抗噪声干扰能力
　　-简化外围电路设计
　　-改善空间利用率
　　-降低组装成本
　　缺点：
　　-只通过2线串行接口模块提供到微控制器或PC的直接接口
　　-响应时间由内置模拟电路和数字电路预先确定
　　-预先确定模拟数字转换分辨率
　　光到数字转换器适合要求抗噪声能力、缩短设计周期、加快产品开发周期及光线条件和空间利用率设计精良的应用。
　　4．安华高科技的色彩传感器系列
　　安华高科技提供广泛的色彩传感器产品，适合显示、照明、工业、消费电子和医疗市场中的各种应用。它同时提供了模拟格式和数字格式的解决方案。
　　模拟RGB色彩传感器
　　-搭配RGB滤波器的光电二极管阵列
　　-整合跨阻抗放大器，提供线性模拟电压输出
　　-为R，G和B通道独立选择增益
　　-分为模块级和元器件级
　　数字RGB色彩传感器
　　-搭配RGB滤波器的光电二极管阵列
　　-整合模拟数字转换器和数字核心，通过2线串行接口进行通信
　　-直接接口微控制器或其它逻辑控制
　　-软件程控增益和灵敏度控制
　　-微型包装，适合便携式设备

　　安华高科技RGB色彩传感器的优点
　　丰富的色彩传感设备：安华高科技提供各种色彩传感设备，包括裸硅光电二极管到完善的RGB色彩传感器。对首选使用市面上流行的即插即用解决方案的客户，整合的RGB色彩传感器将是正确的选择。希望灵活地设计自己的光电流到电压转换器和模拟数字转换电路的客户，可以购买光电二极管。
　　简化外围电路设计：安华高科技RGB色彩传感器是一款内置电流到电压转换器的整合的解决方案。输出采用模拟格式或数字格式提供，具体取决于选择的色彩传感器类型。这可以简化外围电路设计，从而降低整个产品的设计周期。
　　设计灵活：安华高科技RGB色彩传感器为R，G和B色彩通道提供内置独立增益选择。对低亮度操作，可以选择较高的增益；对高亮度应用，可以选择较低的增益。产品资料中详细介绍了每台设备的整体动态范围。
　　改善空间利用率：安华高科技提供微型封装的传感器，适合便携式设备应用。
　　降低对不准和污染的影响：每个安华高科技RGB色彩传感器都搭配统一的色彩滤波器阵列，可以大幅度降低偏差和污染所造成的问题。
　　实现极端温度操作：安华高科技提供可以涵盖极端工作温度的产品，即-40°C到+85°C。
　　无铅产品：所有安华高科技色彩传感器都符合无铅和ROHS标准。
　　目标市场
　　汽车市场
　　安华高科技为下述汽车应用提供具有AEC三级资格的部件：
　　导航面板
　　气氛灯
　　仪表盘照明
　　照明市场
　　安华高科技为照明和显示应用提供在不同时间和不同温度下拥有稳定的灵敏度的传感器：
　　建筑照明
　　装饰照明显示
　　内部照明
　　橱窗照明
　　实例：橱窗照明
　　功能：控制环境亮度的影响
　　色彩传感器安装在光学反馈控制系统中
　　光源色彩点管理，实现LED色彩强度控制
　　耐用，能够在不同时间和不同温度下稳定地工作
　　可与安华高科技HDJD-J822-SCR00色彩控制器专利技术结合使用，形成闭环色彩管理系统
　　实例：装饰照明
　　使用色彩传感器测量LED亮度随时间变化情况，提供光学反馈，控制光源的色彩点
　　可与安华高科技HDJD-J822-SCR00色彩控制器专利技术结合使用，形成闭环色彩管理系统

　　工业市场
　　安华高科技提供一系列RGB色彩传感器，满足各种工业应用要求，如：
　　包装：标签检查和识别
　　化妆品：产品组装分离，色彩质量
　　纺织：纱线污染检测
　　印染/图形打印
　　实例：纱线污染检测
　　-色彩传感器安装在纱线生产线中，检测是否有污染
　　-在检测到污染时系统会自动停止
　　-减少人为错误，改善准确性和效率

　　医疗市场
　　安华高科技提供灵敏度和准确性高的色彩传感器，满足医疗应用需求，如：
　　血糖计
　　血液胆固醇计
　　血酮计
　　实例：化学分析96井板系统
　　功能：微型并行液相色谱（μPLC）化学测试分析仪
　　放置四个色彩传感器，提供化学反应的色彩检测
　　自动瞬时检测色彩变化
　　消除人为错误
　　色彩区分准确性高，非常可靠

　　消费电子市场
　　安华高科技提供经济的RGB色彩传感器，满足消费ic37中不断增长的需求：
　　便携式色彩阅读器
　　自动麻将桌
　　洗衣机中的干燥检测器
　　游戏
　　实例：麻将自动洗牌
　　使用色彩传感器管理“麻将牌方向检查”；
　　传感、对比和重新排列两面都朝上或都朝下的麻将牌；
　　完整的闭环系统接口，对麻将牌的重新排列进行逻辑判断；
　　消除手动洗牌和可能的欺骗。

　　安华高科技配有RGB色彩传感器的照明和色彩管理系统
　　安华高科技RGB色彩传感器（HDJD-S831-QT333）可与安华高科技色彩控制器HDJD-J822-SCR00一起使用，构成RGBLED光源管理系统。色彩管理应用需要准确地混合红色、绿色和蓝色LED输出，来显示色彩。必需定期调节混合率，保持一致准确的色彩，而不管LED亮度变化和LED元件色彩位移如何。HDJD-J822是一种色彩控制器，用于处理色彩传感器信息，保持色彩和亮度。如需详细信息，请参阅应用指南AN5070。

颜色传感器原理图：色彩传感器的选型_色彩传感器工作原理介绍

描述
　　一、色彩传感器的概念
　　色彩传感器又叫颜色识别传感器或颜色传感器，它是将物体颜色同前面已经示教过的参考颜色进行比较来检测颜色的传感器，当两个颜色在一定的误差范围内相吻合时，输出检测结果。
　　色彩传感器在终端设备中起着极其重要的作用，比如色彩监视器的校准装置；彩色打印机和绘图仪；涂料、纺织品和化妆品制造，以及医疗方面的应用，如血液诊断、尿样分析和牙齿整形等。色彩传感器系统的复杂性在很大程度上取决于其用于确定色彩的波长谱带或信号通道的数量。此类系统种类繁多，从相对简单的三通道色度计到多频带频谱仪不一而足。
　　二、颜色识别的基本原理
　　1、颜色的特性
　　（1）色调（hue）以波长为基础，是区分不同颜色的特征属性。
　　（2）饱和度（saturation）反映颜色的纯度，任意一种颜色都可以看作某种光谱色与白色混合的结果，光谱色所占比例越大，颜色的饱和度越高。
　　（3）亮度（lightness）是描述颜色亮暗的一种属性，是一种光强度的测量方法，与光的能量有关。
　　2、三基色原理
　　适当选取三种基色（红，绿，蓝），将它们按不同比例进行合成，就可以引起不同的颜色感觉，合成彩色光的亮度由三个基色的亮度之和决定，色度由三基色分量的比例决定，三基色彼此独立，任一种基色不能由其他两种颜色配出
　　3、半导体的特点
　　受外界光和热刺激时电导率发生很大变化——光敏元件、热敏元件。
　　三、色敏器件及色敏传感器原理
　　1、色敏器件：
　　（1）硒光电池：最古老的光电探测器件，其特点是光谱响应几乎与人眼一样，常用于高端设备。
　　（2）硅光电二极管和三极管：在光照条件下硅光电二极管的短路电流与光能成正比；光电三极管也称光电晶体管，在把光信号变为电信号的同时，还将信号电流放大。二者灵敏度很高，但光谱相应曲线与人眼相差较远，很难与滤色片配合达到满意的效果。
　　（3）半导体色敏器件：即双结光敏二极管。色敏光电传感器原理：色敏光电传感器是半导体光敏传感器的一种，是基于内光电效应将光信号转换为电信号的光辐射探测器件。可直接测量从可见光到近红外波段内单色辐射的波长，是一种新型的光敏器件
　　2、色敏光电传感器原理：色敏光电传感器是半导体光敏传感器的一种，是基于内光电效应将光信号转换为电信号的光辐射探测器件。可直接测量从可见光到近红外波段内单色辐射的波长，是一种新型的光敏器件
　　3、色敏光电传感器特性：
　　（1）光谱特性：表示它能检测的波长范围，不同型号略有差别，常见的CS-1型，其波长范围是400-1000nm。
　　（2）短路电流比-波长特性：是表征半导体色敏器件对波长的识别能力，以确定波长的基本特性。
　　（3）温度特性：由于光电二极管是做在同一块材料上的，具有相同的温度系数，这种内部补偿作用使色敏光电器件对温度不十分敏感，所以通常不考虑温度的影响，只要保证器件工作在正常的温度范围内即可。
　　四、色彩传感器的工作原理
　　色彩传感器分为三种不同类型：光到光电流转换，光到模拟电压转换，光到数字转换。前者通常只代表实际色彩传感器的输入部分，因为原始光电流的幅度非常低，总是要求放大，以将光电流转换成可用的水平。所以，最实用的模拟输出色彩传感器至少会有一个跨阻抗放大器，并提供电压输出。
　　光到模拟电压色彩传感器由色彩滤波器后面的光电二极管阵列与整合的电流到电压转换电路（通常是跨阻抗放大器）组成，如图1.2所示。落在每个光电二极管上的光转换成光电流，其幅度取决于亮度及入射光的波长（由于色彩滤波器）。
　　图1.2： 采用光到模拟电压转换的色彩传感器
　　如果没有色彩滤波器，典型的硅光电二极管会对从超紫色区域直到可视区域的波长作出响应，在光谱接近红外线的部分，峰值响应区域位于800nm和950nm之间。红色、绿色和蓝色透射色彩滤波器将重塑和优化光电二极管的光谱响应。正确设计的滤波器将对模仿人眼的滤波后的光电二极管阵列提供光谱响应。三个光电二极管中的每个光电二极管的光电流会使用电流到电压转换器，转换成VRout、VGout和VBout。
　　有两种色彩传感模式：反射传感和透射传感。
　　反射传感
　　在反射传感中，色彩传感器检测从某个表面或对象反射的光，光源和色彩传感器都放在目标表面附近。来自光源（如白炽灯或荧光灯、白色LED或校准后的RGBLED模块）的光弹跳离开表面，被色彩传感器测得。反射离开表面的色彩与表面的颜色有关。例如，白光入射到红色表面上，会反射为红色。反射的红光撞击色彩传感器，产生R，G和B输出电压。通过解释三个电压，可以确定色彩。由于三个输出电压与反射光的密度线性提高，因此色彩传感器还可以测量表面或物体的反射系数。
　　图1.3：反射的光的颜色取决于表面反射的颜色和吸收的颜色。
　　透射传感
　　在透射工作模式下，传感器朝向光源。色彩传感器搭配滤波器的光电二极管阵列将入射光转换成R，G和B光电流，然后放大并转换成模拟电压。由于所有三个输出都会随着光密度提高而线性提高，因此传感器可以同时测量光的颜色和总密度。
　　可以使用透射传感，确定透明介质的颜色，如玻璃和透明塑料、液体和气体。在这种应用中，光穿过透明介质，然后撞击在色彩传感器上。透明介质的颜色取决于对色彩传感器电压的理解。
　　图1.4：传感器的R，G和B输出取决于落在传感器上的光的颜色。
　　图1.5：透明介质的色彩传感，如色彩滤波器、液体或气体。
　　五、如何正确选择颜色传感器
　　正如我们所见到的那样，颜色传感器有若干种规格和不同的性能，要选择正确的传感器必须通过了解以下几方面问题来分析你的应用：
　　1、应用的目的？
　　2、现有电源类型如何？交流还是直流？额定电压多少？
　　3、检测系统要控制什么设备？传输机还是检验系统？
　　4、输出负载是什么？
　　5、要求系统的工作速度如何？以每分钟通过多少部件或传送带的速度描述。
　　6、传感器可安装点与目标的距离如何？
　　7、环境如何？包括清洁、多尘、热、冷等各方面情况。
　　8、有多少房间能把传感器安装在现场？
　　9、有费用限制吗？
　　10、目标物体的尺寸和形状如何？
　　11、目标表面如何？例如，有光泽的或散射的。
　　12、在检测现场，目标物体背后的背景颜色如何？
　　13、背景距离目标物体有多远？
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颜色传感器原理图：颜色传感器原理简介

颜色传感器原理

我们生活在一个五颜六色的色彩世界中，
这个世界因为有色彩，
才有了让人流连忘返的
“日出江花红胜火，春来江水绿如蓝”。工业生产中色彩的识别也是必不可少的，通过区分不
同的颜色，可以实现产品质量的判别，定位，纠偏、计数等功能。

色彩不仅美化了世界，
丰富了心灵，
对色彩的利用更是实实在在地方便了我们的生活，
颜色的应用其实每天都悄悄地从我们的全世界路过，
如果仔细观察，
就能发现它的蛛丝马迹。
我们拿起的牙膏、化妆品，肚子饿时买来的一袋饼干，随手抽出的一张纸巾……

原来，在这些物品外包装的边缘，都有一个色块，或是蓝色、紫色，或是黑色、红色，那么
这个小色块是用来做什么的呢？答案就在下面这张图片上。

颜色传感器原理图：颜色及图片识别原理，颜色识别传感器介绍

光及颜色

1.光：是人类眼睛可以看见的一种电磁波，也称可见光谱。在科学上的定义，光是指所有的电磁波谱。光是由光子为基本粒子组成，具有粒子性与波动性，称为波粒二象性，一般人的眼睛所能接受的光的波长在380—760nm之间。
不会发光的物体的颜色从何而来：各种物体在光源的照射下呈现出
不同的颜色，原因就在于物体固有的对落在它表面的光谱成分选择性透射，吸收和反射的特性，

2.颜色：是光作用于人眼后所引起的一种除位置，形态以外的视觉反应。光源，眼睛，物体，大脑是颜色视觉产生的四大要素。人眼将不同波长的光刺激转化为相应的神经冲动，最终由大脑内的视觉中枢判断分析产生颜色感觉。

3.颜色模式：是将某种颜色表现为数字形式的模型，或者说是一种记录图像颜色的方式。分为：RGB模式、CMYK模式、HSB模式、Lab颜色模式、位图模式、灰度模式、索引颜色模式、双色调模式和多通道模式。

4.颜色原理：颜色的实质是一种光波(电磁波 它的波长介于380—760nm，可被人类看见的波段)。它的存在是因为有三个实体：光线、被观察的对象以及观察者。人眼是把颜色当作由被观察对象吸收或者反射不同波长的光波形成的。例如，当在一个晴朗的日子里，我们看到阳光下的某物体呈现红色时，那是因为该物体吸收了其它波长的光，而把红色波长的光反射到我们人眼里的缘故。当然，我们人眼所能感受到的只是波长在可见光范围内的光波信号。当各种不同波长的光信号一同进入我们的眼睛的某一点时，我们的视觉器官会将它们混合起来，作为一种颜色接受下来。同样我们在对图像进行颜色处理时，也要进行颜色的混合，但我们要遵循一定的规则，即我们是在不同颜色模式下对颜色进行处理的。

5.RGB颜色模式：　虽然可见光的波长有一定的范围，但我们在处理颜色时并不需要将每一种波长的颜色都单独表示。因为自然界中所有的颜色都可以用红、绿、蓝(RGB)这三种颜色波长的不同强度组合而得，这就是人们常说的三基色原理。因此，这三种光常被人们称为三基色或三原色。有时候我们亦称这三种基色为添加色(Additive Colors)，这是因为当我们把不同光的波长加到一起的时候，得到的将会是更加明亮的颜色。把三种基色交互重叠，就产生了次混合色：青(Cyan)、洋红(Magenta)、黄(Yellow)。这同时也引出了互补色(Complement Colors)的概念。基色和次混合色是彼此的互补色，即彼此之间最不一样的颜色。例如青色由蓝色和绿色构成，而红色是缺少的一种颜色，因此青色和红色构成了彼此的互补色。在数字视频中，对RGB三基色各进行8位编码就构成了大约1677万种颜色，这就是我们常说的真彩色。顺便提一句，电视机和计算机的监视器都是基于RGB颜色模式来创建其颜色的。RGB模式是一种发光的色彩模式，你在一间黑暗的房间内仍然可以看见屏幕上的内容RGB是一种依赖于设备的颜色空间：不同设备对特定RGB值的检测和重现都不一样，因为颜色物质（荧光剂或者染料）和它们对红、绿和蓝的单独响应水平随着制造商的不同而不同三原色的原理不是出于物理原因，而是由于生理原因造成的。人的眼睛内有几种辨别颜色的锥形感光细胞，

6.CMYK模式： CMYK颜色模式是一种印刷模式。其中四个字母分别指青（Cyan）、洋红（Magenta）、黄（Yellow）、黑（Black）(K取Black最后一个字母防止和Blue混淆)，在印刷中代表四种颜色的油墨。CMYK模式在本质上与RGB模式没有什么区别，只是产生色彩的原理不同，在RGB模式中由光源发出的色光混合生成颜色，而在CMYK模式中由光线照到有不同比例C、M、Y、K油墨的纸上，部分光谱被吸收后，反射到人眼的光产生颜色。由于C、M、Y、K在混合成色时，随着C、M、Y、K四种成分的增多，反射到人眼的光会越来越少，光线的亮度会越来越低，所有CMYK模式产生颜色的方法又被称为色光减色法。CMYK是一种依靠反光的色彩模式，我们是怎样阅读报纸的内容呢？是由阳光或灯光照射到报纸上，再反射到我们的眼中，才看到内容。它需要由外界光源，如果你在黑暗房间内是无法阅读报纸的 7>:RGB三原色光显示 三原色光显示主要用于电视和计算机的显示器，有阴极射线管显示、液晶显示和等离子显示等方法，将三种原色光在每一象素中组合成从全黑色到全白色之间各种不同的颜色光，目前在计算机硬件中采取每一象素用24比特（位元）表示的方法，所以三种原色光各分到8比特，每一种原色的强度依照8比特的最高值28分为256个值。用这种方法可以组合种颜色，但人眼实际只能分辨出1000万种颜色。

数字图象及原理

1.数字图象：图象数字化是电脑图象处理最基本的步骤，其意义就在于把真实的图象，转变成电脑所能接受的格式，也就是一连串特定的数字。常见的扫描仪就是这个过程，通常这个数字化的过程还可以分为“采样”与“量化”处理两个步骤。其中“采样”的结果就是通常所说的图象分辨率，而“量化”的结果则是图象所能容纳的颜色总数。

2.采样处理：采样的意义就是要使用多少点(像素点)来表示一张图象，例如：一幅640*480的图象是由个点所组成，当然，想要有更清楚的图象质量，就得使用更多的点，来表示图象，也就是让这幅图象拥有较高的分辨率。

3.量化处理：量化的意义是指要使用多大范围的数值(颜色数)，来表示图象采样之后的每一个点。这个数值范围包含了图象上所能使用的颜色总数，eg:以4个Bits存储一个点，就表示图象只能有16中颜色。数值范围越大，表示图象可以拥有更多的颜色，自然可以产生更为逼真的图象效果。

4.图象数据存储：有两种方式 ----(1) 位映射 (2)向量处理 位映射：可以将图象的每一点数值存放在以字节为单位的矩阵里，比如：当图象是单色时(黑白色)，一个字节(8位)可存放8点(像素点)图象数据，16色图象则是以一个字节存2点，256色图象则是一个字节存储1点。这种存储方式适合内容复杂的图象。 向量处理：只记录图象内容的轮廓部分，而不存储图象数据的每一点，比如：一个圆形图案只要存储圆心的坐标位置和半径长度，还有圆形边线及内部的颜色，适合存储商用图表和工程设计图。

5.图象文件的结构和编码原理：每种图象文件内除了图象数据之外，都免不了要存储一些识别信息，如图象的宽度和高度，颜色种类，调色板数据…等等（这些数据都在最前端），方便程序正确读取数据。图象文件通常有一批庞大的数据，所以要经过压缩处理，减少存储图象所需的数据量，以达到节省存储空间的效果，所以，在图象文件结构中，图象数据和识别信息是必不可少的两项基本单元，而压缩原理是经常被采用的要素。目前图象文件之所以会有种种不同类型的格式，主要在于文件编码的过程中，定义了不同的识别信息和压缩方法。若能理解识别信息的用途和压缩原理的编码规则，就不难读写各类图象文件，及自行设计出一种图象文件格式。

6.图象文件常用的压缩原理：可行的压缩方式是非常多样化，但是，在实际上，图象文件经常采用的只有少数几种类型。

A>:RLE压缩：Run—Length —Encoding

B>:LZW压缩

C>:Huffman压缩

D>:JPEG压缩：

数据压缩编码之前，图象数据得先经过三道处理程序：彩色模式变换及采用，DCT变换和量化。

彩色模式变换是将RGB全彩色值变换成YCbCr图象数据。

采样则是只保留Cb和Cr数据。

DCT变换全名为离散余弦变换，将YCbCr图象数据变换成频率系数，这些频率系数都是浮点数，必须再一次量化手续转换成整数，然后才开始进行压缩编码。

JPEG是目前压缩效率最高的图象压缩方法，它主要是运用了修改数据内容和数据采样的方式，来提高数据压缩的效率。

通常具有良好压缩效率的方法，往往有着较为复杂的演算方法，需要花费比较多的时间来转换编码，至于像RLE这种压缩原理虽然简单压缩效果不佳，但演算方法很简单，使得读写图象文件的速度相对提高很多，就因为有着这种存储空间和读写时间快慢的冲突，才会造成不同压缩效率的方法并存于世。

颜色识别传感器
TCS3200颜色传感器概述：
TCS3200颜色传感器是一款全彩的颜色检测器，包括了一块TAOS TCS3200RGB感应芯片和4个白光LED灯，TCS3200能在一定的范围内检测和测量几乎所有的可见光。它适合于色度计测量应用领域。比如彩色打印、医疗诊断、计算机彩色监视器校准以及油漆、纺织品、化妆品和印刷材料的过程控制。
通常所看到的物体颜色，实际上是物体表面吸收了照射到它上面的白光(日光)中的一部分有色成分，而反射出的另一部分有色光在人眼中的反应。白色是由各种频率的可见光混合在一起构成的，也就是说白光中包含着各种颜色的色光(如红R、黄Y、绿G、青V、蓝B、紫P)。根据德国物理学家赫姆霍兹(Helinholtz)的三原色理论可知，各种颜色是由不同比例的三原色(红、绿、蓝)混合而成的。
由上面的三原色感应原理可知，如果知道构成各种颜色的三原色的值，就能够知道所测试物体的颜色。对于TCS3200D 来说，当选定一个颜色滤波器时，它只允许某种特定的原色通过，阻止其它原色的通过。例如：当选择红色滤波器时，入射光中只有红色可以通过，蓝色和绿色都被阻止，这样就可以得到红色光的光强；同理，选择其它的滤波器，就可以得到蓝色光和绿色光的光强。通过这三个光强值，就可以分析出反射到TCS3200D传感器上的光的颜色。

TCS3200颜色传感器实物展示：

TCS3200颜色传感器描述：
感应芯片：TCS3200（全彩颜色检测器）静态识别物体颜色，不同颜色输出不同频率方波支持LED灯补光控制
TCS3200颜色传感器参数：
工作电压：2.7V ~ 5.5V推荐检测距离：10mm尺寸：36.0mm * 20.6mm固定孔尺寸：2.0mm
TCS3200颜色传感器主要用途：
颜色排序、感应与校准环境光、测试条阅读和颜色匹配等。

接口说明：（以接入MCU为例）
VCC：接2.7V ~ 5.5VGND：接电源地LED：接MCU.IO (控制四个白色LED灯的状态)OUT：接MCU.IO (RGB三原色对应的输出频率)S0/S1：接MCU.IO (选择不同的输出比例因子)S2/S3：接MCU.IO (选择不同色光的滤波器)
操作说明：
S0/S1选择输出频率的比例因子，S2/S3依次选择三原色的滤波器类型，此时OUT端口输出的就是相应三原色的频率，与RGB颜色对照表比对即可得到所测物体的颜色。

注意：
颜色识别时要避免外界光线的干扰首次使用该模块、模块重启或更换光源时，需进行白平衡调整