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迎接颜色测量的新时代—— 颜色传感器IC与光谱仪性能对比

发布时间:2019-09-06      点击:

  测试讲明,每个操纵都有最符合的传感器处分计划。RGB传感器是便捷式色彩检测的理念选拔。真彩色传感器实用于绝对色彩丈量。多光谱传感器或微型光谱仪实用于绝对或光谱丈量。

  正在测试中,咱们树立了两个运用反应担任回道的编造,一个运用RGB传感器,另一个运用线°F)的温度下举办校准。接下来,改观LED的温度,形成色彩漂移,并由反应担任回道举办补充。由表1可知,RGB传感器编造正在20°C(104°F)下的担任精度为>

  人类对色彩感知的敏锐度影响了对色彩传感器丈量精度的哀求,所以必要界说两种模范模子:CIE1931仿人眼感知行业模范模子和星散光/色到孤独光谱的模子。

  光源的选拔、编造的运转及滤波器的特色定夺了传感器模块的检测才略鸿沟。传感器IC中的电道对传感器信号的质地和运转速率有首要影响。

  微型光谱仪是一种尺寸幼巧、安稳耐用的传感器处分计划,能够丈量光谱值并维持颜色空间的表达。▼▼▽●▽●与试验室级光谱仪比拟,其诀别率较为有限,但倘若光谱扫描点较少,速率则会更速。

  以上通盘测试中的丈量都是正在源委校准的编造中举办的,席卷光源、被测主意和传感器均已按照参考光谱仪举办校准。这些测试讲明,真彩色传感器正在举办色彩丈量时也许抵达微型光谱仪的精度,●以至正在某些操纵中会更精准。正在定夺运用哪种色彩丈量手艺时,必要清晰色彩或光谱讯息以及奈哪里理这些数据。▪️•★

  比色操纵大凡运用两品种型的修立。一种是将古代光谱仪行动参考和校准安装,另一种是色彩传感器IC,它能以低本钱达成杰出的色彩丈量精度。

  真彩色传感器的丈量结果显示,均匀偏差鸿沟为∆u’v’0.001-0.005,远幼于人眼感知鸿沟(参见表2)。

  正在某些景况下,△微型光谱仪也能够成为一种符合的选拔。艾迈斯半导体正在基于操纵的树立中举办丈量测试,以对差异类型的修立本能举办合理斗劲,

  人类对色彩的感知不光依赖于绝对物理值(如电流或气压),同时也会受到主观或心理要素影响。这意味着,固然能够通过统计得出色彩感知的“均匀”模范,但每个体的眼睛心理特质差异,而且人群中的分表值与均匀值有很大差异。

  正在可见光鸿沟内,多光谱传感器的丈量爆发正在辐射秤谌,而不是比色秤谌。这意味着传感器会输出样品的光谱,并通过这些光谱值确定色点。正在NIR光谱鸿沟内,丈量的光谱还能够用来观测特定的带通和化学键,以识别水分、脂肪和卵白质。NIR检测鸿沟越宽(以至胜过芯片鸿沟),就越容易识别特定的物质。

  凡是人眼能够看到?u’v’≤0.005的色彩不同。究竟上,源委演练的人眼以至能够感知到?值最低为0.003的色彩不同。表1中的测试结果描摹了RGB和线白色光源时的丈量结果。

  这里的念法是所取得的安装是反射光谱仪,当被领悟的物体冲凉正在与(滤光的)光电探测器的机警度相成婚的辉煌

  某些LED灯具或显示屏必要厉厉指定的色温或特定色点。别的,大概必要补充因为温度漂移或老化惹起的色彩变动等影响。

  行动下一代传感器,多光谱传感器运用多通道来最大化讯息输出,且代价合理。有时仅丈量色彩坐标不敷精准,则可通过丈量物体的光谱构成,该道理可补充同色异谱地步(舛讹的色彩成婚)。◆●△▼●多光谱传感器能够正确区别出,▲●显示为橙色的样品底细是赤色和黄色的搀杂色,依旧真正的橙色。

  多光谱传感器的甜头正在于精度高,而且可为光谱近似手腕供给较广的鸿沟。倘若已知印刷色彩,则能够通过对特定色彩的校准来矫正结果。所以,有大概不仰赖独立于观测模范和模范光源而达成∆E00

  和光谱传感器墟市增加明显。所以,光学半导体创设商拓荒出差异系传记感器,以满意特定类型的操纵需求。

  真彩色传感器可用于绝对值色彩丈量。它们运用干预滤光器,为色彩模范丈量供给手艺根源。这些传感器IC能够仿造人眼视觉切确地丈量数值(如图1)。

  比色法,即色彩丈量,正在消费、医疗、工业和贸易操纵中的首要性日益扩充。色彩传感器IC正在升高智内行机显示屏和摄像头本能方面阐明着至合首要的用意。色彩传感器IC也是园艺革命的中枢,▼▲通过专业LED光源输出,升高汇集“笔直农场”的产量,正在厉厉担任的条目下种植蔬菜等作物。同时,色彩传感器的新操纵还正在不竭发现。

  多光谱传感器将选拔的光谱星散成差异的光谱通道。滤波器的陈设形式使其限定鸿沟对齐,正在所选的可见光或NIR光谱中简直没有间隙(参见图2)。

  运用一个或多个样本举办丈量并行动参考值,对百般色彩传感器IC举办斗劲。最先,必要对RGB(相对丈量)或比色XYZ值设定限定值,如ΔEL*a*b*(绝对丈量)。

  0.007,正在更高的温度下会进一步漂移。然而,正在包括真彩色传感器的反应回道中,色彩谬误抵达0.0011,已经无法被人眼察觉。

  古代的显示屏校准试验室手腕必要较高本钱,而现正在色彩传感器成为了一种更低价、更敏捷、◆▼更便利且同样有用的取代品。

  色彩传感器IC的早期操纵基于粗略的RGB(红/绿/蓝)传感器。而今,传感器或探测器的哀求更为杂乱,大凡必要编造拓荒职员具备专业学问。

  本文先容了目前常用的光学传感器和检测器的类型,并先容评估每品种型正在特定操纵中实用性的手腕,以及奈何指定所需的特色和本能。

  丈量结果讲明,传感器IC和微型光谱仪管束信号的速率比参考光谱仪速,但其偏差和精度值各不相似。微型光谱仪的丈量值显示色点丈量的均匀偏差鸿沟为∆u’v’0.01-0.03——人眼可察觉。

  比方,微型光谱仪不行对PWM担任的LED灯的色彩举办一律的丈量,所以,不实用于这种操纵。因为RGB和确切色彩传感器不供给光谱丈量,所以不行用于必要光谱值的操纵,而应选拔多光谱传感器或微型光谱仪。

  采用多光谱传感器丈量ColorChecker的24个颜色空间,并与光谱仪的参考值举办了斗劲。光谱的近似回归方程讲明,ColorChecker的均匀精度为∆E00=0.72(参见图5)。

  干预滤光器为每个色彩通道的每个波长分派特定的机警度值。校准后,可将丈量到的色彩值透露为XYZ值(色度坐标),将其行动转换到其他色彩空间的基值(XYZ坐标基于CIE1931年“模范观测者”的均匀人眼特质)。所以,◇•■★▼真彩色传感器IC可用数值来描摹织物或印刷品的色彩,与人类视觉结果相似。

  受手机、显示屏及特种照明修立创设商的需求促使,细密、正确的芯片级色彩传感器和光谱传感器墟市增加明显。所以,光学半导体创设商拓荒出差异系传记感器,以满意特定类型的操纵需求。

  这种色彩丈量手腕不适合人眼感知色彩的任何模范或模子。然而,▲★-●RGB传感器能够按照所需的精度竣工比色使命。然则,尽管运用杂乱的校准手腕,RGB传感器的色彩丈量精度也仅限于三个带通的讯息。

  手持式光谱仪操纵于石油化工、电站电厂、汽锅、容器、管道、金属接收与废物分拣、航空航天、医疗东西、汽车...

  古代的RGB手艺能够看作是光谱传感器的子集。它们由可见光谱中的三个带通滤波器构成(参见图3)。光谱图的峰值不是遵循特定波长树立成一律的,而是正在安排流程中按照丈量使命和本钱的哀求来确定的。

  正在现实测试中,运用X-RiteColorChecker举办绝对色彩丈量。与此同时,艾迈斯半导体运用了多光谱色彩传感器,带有多通道跨和活络的放大级别来实行光谱丈量,并运用白色LED行动模范光源。

  正在医疗界限,诊断修立屏幕必需拥有较高比照度,以便于观测细节,这就哀求显示丈量修立拥有较高的精度和机警度。

  图4:微型光谱仪与真彩色传感器的本能斗劲。采用试验室级光谱仪举办参考丈量。图中的值以xy体式(色度坐标)吐露。★△◁◁▽▼

  为验证这一主见,艾迈斯半导体创修了第二种测试。正在此测试中,正在室温下,照耀带有LED灯的漫射板,LED的职业温度为20℃(104℃),并丈量色点。将真彩色传感器IC和微型光谱仪形成的丈量值与光谱仪供给的参考值举办斗劲(参见图4)。

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