一种基于FPGA与色敏传感器的颜色识别系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于FPGA与色敏传感器的颜色识别系统,包含数据采集模块以及与其连接的数据处理模块，所述数据采集模块包含依次连接的色敏传感器、放大模块、滤波模块和模数转换模块，所述数据处理模块包含微控制器模块以及与其连接的显示模块、电源模块。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种颜色识别系统，尤其涉及一种基于FPGA与色敏传感器的颜色识别系统，属于颜色识别控制领域。
技术介绍
在当今的社会生活中，颜色识别得到越来越广泛的应用。各个领域的广泛应用需求使颜色识别技术有了长足的发展，结合其他技术，可为工业控制、产品制造等多个行业更好地服务。目前，颜色识别技术主要是通过结构简单、使用方便的单片机来实现。随着颜色在工业生产控制中的作用越来越大，对颜色识别的要求也越来越高，要求低成本化，高实用性和高精确性。另外市场上颜色识别的产品主要是针对工业用的，且价格昂贵，个人使用的便携式颜色识别器的产品还很少，且识别精度较低。例如申请号为“201210222489.8”的一种颜色识别系统及方法，其中颜色识别系统包括白色光源模块、颜色采集模块、单片机和LCD显示器，白色光源模块包括白色光源和与其连接的密封通道，白色光源的光通过该密封通道后照射到被测物体上；颜色采集模块包括颜色传感器和聚光透镜，聚光透镜安装在颜色传感器前，被测物体反射的光通过该聚光透镜被颜色传感器采集；颜色传感器将采集的光信号转化为数字信号并发送给单片机进行数据处理，得到不同颜色模式的HSI值和RGB值，并发送给LCD显示器进行数值显示。该专利技术的颜色识别系统结构简单，实现成本低，精度较高，适合个人使用，但是测量精度有待进一步提升。又如申请号为“201510012129.9”的一种用于视频监控的目标颜色识别方法，包括从视频图像中提取颜色识别目标区域；目标区域颜色初始化；对目标区域内各颜色分量h、s、l进行颜色类别检测；统计所述颜色识别目标区域各颜色所占比重，比重最大的则为该颜色识别目标区域的颜色。该专利技术采用了马尔科夫随机场模型，根据颜色识别区域邻域位置关系，能减少环境以及目标姿态的变化对颜色识别的影响，从而提高颜色识别率，在智能监控中能有效定位颜色目标，对违规、违法等刑事案件侦破提供有力证据。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的不足提供了一种低功耗、低成本、高可靠性具有温湿监控功能的定型机。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案一种基于FPGA与色敏传感器的颜色识别系统,包含数据采集模块以及与其连接的数据处理模块，所述数据采集模块包含依次连接的色敏传感器、放大模块、滤波模块和模数转换模块，所述数据处理模块包含微控制器模块以及与其连接的显示模块、电源模块；其中，色敏传感器，用于实时采集光信号；放大模块，用于将色敏传感器采集的光信号进行放大处理；滤波模块，用于将放大处理后的光信号进行滤波处理；模数转换模块，用于将滤波处理后的光信号转换成数字光信号；微控制器模块，用于将数字光信号与设定值进行对比完成颜色识别，进而通过显示模块显示颜色识别结果；电源模块，用于提供微控制器模块和显示模块所需电能。作为本专利技术一种基于FPGA与色敏传感器的颜色识别系统的进一步优选方案，所述色敏传感器的芯片型号为CLS9032。作为本专利技术一种基于FPGA与色敏传感器的颜色识别系统的进一步优选方案，所述放大模块采用三级放大电路。作为本专利技术一种基于FPGA与色敏传感器的颜色识别系统的进一步优选方案，所述滤波模块采用采用20Hz二阶有源低通滤波器。作为本专利技术一种基于FPGA与色敏传感器的颜色识别系统的进一步优选方案，所述显示模块采用LCD显示屏。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本专利技术基于FPGA与色敏传感器的颜色识别，识别精度高；2、本专利技术以色敏传感器为探测器，使用FPGA作为运算、控制核心的颜色识别系统，具有结构简单、可靠性高、使用方便、扩展性强。附图说明图1是本专利技术的系统结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：具体实施方式如下：如图1所示，一种基于FPGA与色敏传感器的颜色识别系统,包含数据采集模块以及与其连接的数据处理模块，所述数据采集模块包含依次连接的色敏传感器、放大模块、滤波模块和模数转换模块，所述数据处理模块包含微控制器模块以及与其连接的显示模块、电源模块；其中，色敏传感器，用于实时采集光信号；放大模块，用于将色敏传感器采集的光信号进行放大处理；滤波模块，用于将放大处理后的光信号进行滤波处理；模数转换模块，用于将滤波处理后的光信号转换成数字光信号；微控制器模块，用于将数字光信号与设定值进行对比完成颜色识别，进而通过显示模块显示颜色识别结果；电源模块，用于提供微控制器模块和显示模块所需电能。其中，所述色敏传感器的芯片型号为CLS9032，所述放大模块采用三级放大电路，所述滤波模块采用采用20Hz二阶有源低通滤波器，所述显示模块采用LCD显示屏。本专利技术采用的色敏传感器是CLS9032。该传感器有2个垂直连接的PN结，其厚度可以给色敏传感器起到一个光学滤波器的作用。波长较短的光在硅的表面就被吸收了，而波长较长的光到达深一些的位置才会被吸收。基于这种光谱的敏感性，根据光的波长来选择信号(颜色)。使用2个光电二极管之间的对数电流比作为信号处理的方法。不同颜色的光照射时，该色敏传感器红、绿、蓝区3个引脚都会输出电流信号，但是相应颜色的引脚输出的电流信号会比其他引脚输出的电流信号强。利用这种原理能够有效地避免外界环境造成的输出电流的起伏，因此这种器件具有较高的可靠性。色敏传感器负责把不同颜色的光信号转换成电流信号，但是电流信号只是几十到几百nA的数量级，需要放大电路来放大到所需要的程度。不同颜色产生的微弱电流信号传送到对应的线路通道上，通过以下3级放大，把nA级的电流信号转换成V级的电压信号。第1级是在电流放大的模式下工作，运放选用高精度、低噪声的高精密运放OP177。经过放大的信号大致能达到几十mV。这个幅度的电压还太小，不能输入到数字系统，因此还要对电压信号进行进一步的放大。第2级放大为同相的电压放大，选用高精度的集成运放OP07。放大后的电压幅度大致为几百mV，且放大的输出为负。第3级放大要采用反相的电压放大，运放同样选用OP07。输出的信号幅度为几伏，能够满足输入数字系统的要求。电压信号经过滤波处理，被传送到A／D转换器，经过A／D转换得到数字信号，为数字部分对信号的识别处理作准备。根据所选用的色敏传感器的工作原理，用SOPC系统进行控制，对3路模拟电路信号进行同步的A／D转换以增强系统准确性。在保证可靠性和精度的前提下，为降低系统成本，满足对输入数字信号倍数的要求，A／D转换器选用8位串行输出的ADC0809转换器。本专利技术以色敏传感器为探测器，使用内嵌NiosII软核处理器的FPGA作为运算、控制核心的颜色识别系统，具有结构简单、可靠性高、使用方便、扩展性强等优点。利用FPGA快速强大的处理功能，能够快速、准确地实现颜色的识别。利用现代信息融合技术，采用新型、高灵敏、响应快的色敏传感器，使颜色识别更加精确、更加可靠。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA与色敏传感器的颜色识别系统,其特征在于：包含数据采集模块以及与其连接的数据处理模块，所述数据采集模块包含依次连接的色敏传感器、放大模块、滤波模块和模数转换模块，所述数据处理模块包含微控制器模块以及与其连接的显示模块、电源模块；其中，色敏传感器，用于实时采集光信号；放大模块，用于将色敏传感器采集的光信号进行放大处理；滤波模块，用于将放大处理后的光信号进行滤波处理；模数转换模块，用于将滤波处理后的光信号转换成数字光信号；微控制器模块，用于将数字光信号与设定值进行对比完成颜色识别，进而通过显示模块显示颜色识别结果；电源模块，用于提供微控制器模块和显示模块所需电能。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA与色敏传感器的颜色识别系统,其特征在于：包含数据采集模块以及与其连接的数据处理模块，所述数据采集模块包含依次连接的色敏传感器、放大模块、滤波模块和模数转换模块，所述数据处理模块包含微控制器模块以及与其连接的显示模块、电源模块；
其中，色敏传感器，用于实时采集光信号；
放大模块，用于将色敏传感器采集的光信号进行放大处理；
滤波模块，用于将放大处理后的光信号进行滤波处理；
模数转换模块，用于将滤波处理后的光信号转换成数字光信号；
微控制器模块，用于将数字光信号与设定值进行对比完成颜色识别，进而通过显示模块显示颜色识别结果；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蓓菊，过琳，张晨欣，孙远烈，张伟，许晓晓，黄志远，费洁，沈静芬，
申请(专利权)人：江苏海大印染机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32