Анализатор цвета Советский патент 1983 года по МПК G01J3/46 

Изобретение относится к оптическим измерениям и может быть использовано для автоматического распознавания цвета объектов.

Известен анализатор цвета, содержащий оптическую систему разделения светового потока, фотоэлектронные ум-, ножители с эмиттерными повторителями С1

Недостатком ИЗВЕСТНОГО устройства

является ограниченная точность измерений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению яв.г1яется анализатор цвета, содержащий оптическую систему разделения светового потока на составляющие цветовые компоненты, , на выходах которых установлены три фотоэлектронных умножителя с змиттерными повторителями на выходе, и аналого-цифровое делительное устройство с дешифратором цвета на выходе 2.

Известный анализатор цвета обладает ограниченными точностью и быстродействием, так как для определения цвета объекта в конце цикла измерения необходимо провести определенные вычисления, для чего в свою очередь необходимы вычислитель и время.

известный анализатор цвета обладает также невысокой точностью определения цвета объекта при- ослабле5 НИИ исходного светового потока и при определении черного цвета, так как схема нормирования уменьшает наклон лилообразного напряжения развертки почти до горизонтального положения,

Q ЧТО естественно приводит к большим погрешностям определения цвета.

Цель изобретения - повьшение точности и быстродействия измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в анализатор цвета, содержащий

15 оптическую систему разделения светового потокд на составлякндие цветовые компоненты, на выходах которой установлены три фотоэлектронных умножителя с эмиттерными повторителями

20 на выходе, и аналого-цифровое делительное устройство с дешифратором . цвета на выходе, введены блок вычисления вертикальной проекции вектора цвета с первым блоком выделения абсо25 лютной величины, блок вычисления . ризонтальнйй проекции вектора цвета с вторым блбком выделения абсолютной величины, блок определения квадранта, блок выделения белого

30 цвета, блок выделения черного цвета и схема ИЛИ, входы которой соединены с выходами блоков выделения белого и черного цвета соответственно, а вы ход соединен с третьим входом деимфратора цвета, причем входы блока выделения черйого цвета соединены с выходами соответствующих эмиттерных повторителей, первый и второй входы блока вычисления вертикальной проек ции вектора цвета соединены с выходами соответственно первого и второго эмиттерных повторителей, а его вы ход через первый блок вьщеления абсо |Лютной величины соединен с первым 1ВХОДОМ аналого-цифрового делительног устройства, первый, второй и третий входы блока вычисления горизонтальной проекции вектора цвета соединены соответственно с выходами трех эмиттерных повторителей, а выход его через второй блок выделения абсолютной величины соединен с вторым входом аналого-цифрового делительного устройства, первый и второй входы блока определения квадранта ,: соединены с выходами блоков вычислеНИН соответственно вертикальной и горизонтальной проекции вектора цвета а выход соединен с первым входом дешифратора цвета, первый и второй входы блока выделения белого цвета соединены с выходами первого и второго .блоков выделения абсолютных величин соответственно, а его третий вход соединен с выходом блока выделения черного цвета. На фиг. 1 представлена блок-схема анализатора цвета; на фиг. 2 - векторная диаграмма его работы. Анализатор цвета содержит оптическую систему разделения светового потока на составляющие цветовые компоненты, выполненную в виде дихроических зеркал 1 и 2, на выходе которых установлены фотоэлектронные умножители 3, 4 и 5, к выходам которых подключены эмиттерные повторители 6, 7 и 8, блок 9 вычисления вертикальной проекции вектора цвета, блок 10 вычисления горизонтальн.ой проекции вектора цветар блок 11 вьщеления черного цвета, блок 12 выделения белого цвета, блоки 13 и 14 выделения абсолютных величин, блок 15 определе ния квадранта, аналого-цифровое де.лительное устройство 16 ,дешифратор цве та 17 и схема ИЛИ 18, выходы которой соединены с выходами блоков 12 и 11. вьвделения белого и черного цвета соо ветственно, а выход соединен с третьим входом дешифратора 17 цвета, причем входы блока 11 выделения черного цвета соединены с выходами соот ветствующих эмиттерннх повторителей б, 7 и 81 первый и второй входы блока 9 вычисления вертикальной проекции вектора цвета соединены с выходами соответственно первого 6 к второго 7 эмиттерных повторителей, а его выход через первый блок 13 выделения а бсолютной величины соединен с первым входом аналого-цифрового делительного устройства 16, п.ервый, второй и третий входы блока 10 вычисления горизонтальной проекции вектора цвета соединены соответственно с выходами трех эмиттерных повторителей б, 7 и 8,,а выход его через второй блок 14 выделения абсолютной величины соединен со вторым входом аналого-цифрового делительного устройства 16, выход которого соединен со вторым входом дешифратора 17 цвета, первый и второй входы блока 15 определения квадранта, соединены с выходами блоков 9 и 10 вычисления соответственно вертикальной и гори зонтальной проекций вектора цвета, а выход соединен с первым входом дешифратора 17 цвета, первый и второй входы блока 12 выделения белого цвета соединены с выходами первого и второго блоков 13 и 14 выделения абсолютных величин соответственно, а его третий вход соединен с выходом блока 11 выделения черного Цвета. . На фиг. 2 изображена система координат в виде проекций осей трехмерного цветового пространства на плоскость цветов, с которой совмещена прямоугольная система координат, с целью упрощения отсчета ось красного цвета совмещена с осью абсцисс прямоугольной системы координат „ Анализатор цвета работает следующим образом. Разделенные системой дихроических зеркал 1 и 2 световые потоки цветовых компонент поступают на соответствующие фотоэлектронные умножители 3, 4 и 5, где они преобразуются в напряжения и затем через эмиттерные повторители 6, 7 и 8 поступают на входы блоков 9 и 10 вычисления вертикальной и горизонтальной проекций вектора цвета и на вхоы блока 11 выделения черного цвета. Функциональным назначением блоков вычисления вертикальной и горизонтальной проекций вектора цвета является вычисление указанных проекций вектора цвета в прямоугольной системе координат. Тогда согласно фиг.2 блок 9 вычисления вертикальной проекции вектора цвета формирует сигнал в виде U, U cos1c/3-U g cos -ЯГ/З, (1) что соответствует . i с..- зe) Блок 10 вычисления горизонтальной проекции вектора цвета формирует сигнал в видеV Kp- c«« /2- 3e i /- (3) что соответствует ) Uv и кр В силу того, что цвет измеряемого излучения определяется углом (фиг.2) заключенным между проекцией вектора цвета на плоскости цветов и некоторой осью отсчета в плоскости цветов (в данном случае осью абсцисс прямоугольной системы координат), то цвет исходного излучения относительно красного цвета количественно може быть определен выражением где и„ - напряжение, соответствующее - вертикальной проекции векто ра цвета в прямоугольной системе координат; и - напряжение, соответствующее горизонтальной проекции век тора цвета в прямоугольной системе координат. Эту операцию выполняет аналргоцифровое делительное, устройство 16. Причем на вход делимого этого устройства поступает сигнал с выхода блока 9 вычисления вертикальной проекции вектора цвета, прошедший через блок 13 выделения абсолютной величины, после которого разнополярное напряжение ±1} становится положитель ным. На вход делителя анашого-цифрового делительного устройства 16 поступает сигнал с выхода блока 10 вычисления горизонтальной проекции век тора цвета, прешедший через аналогичный блок 14 выде;1ения абсолютной величины, после ;котороЕО разнополярное напряжение ±Uy также становится положительным. Код, снимаемый с выхода аналого-цифрового делительного устройства дешифрируется в дешифраторе 17 цвета совместно с кодом квадранта, который формируется .бло- ком 15 определения квадранта по зна нам напряжений Ц и Uj соответствующих вертикальной и горизонтальной проекциям вектора цвета. Вассмотрен ная часть блок-схемы анализатора цвета служит для распознавания монохроматических цветов излучения. Блоки 9 и 10 вычисления горизонтальной и вертикальной проекции век тОра цвета представляют собой сумми рующие операционные усилители. Блок 15 определения квадранта представляет собой логическую схему определякяцую квадрант, в котором расположена проекция -вЕКтора цвета. Блоки 11 и 12 выделения черного и белого цветов служат для распознавания полихроматических цветов излучения. Если хотя бы один иэ указанных блоков выдает игнал о наличии черного или белого цветасто этот же сигнал через схемуИЛИ 18 выдает запрет в дешифратор 17 цвета, запрещающий последнему дешифрацию монохроматических цветов. В силу того, что принятый аналоговый способ вычисления проекций вектора цвета значительно увеличивает быстродействие анализатора цвета, то исключение операции нормирования указанных сигналов цветовых компонентов за счет применения аналого-цифрового делительного устройства приводит к увеличению точности. Предложенное устройство позволяет определять как монохроматические, так и. полихроматические и;вет.а без проведения дополнительных вычислений, и обладает более высоким быстродействием и точностью. Формула изобретения Ана-гизатор цвета, содержащий оптическую систему разделения светового потока на составляющие цветовые компоненты, на выходах которой установлены три фотоэлектронных умножителя с эмиттерными повторителями на выходе, и аналого-цифровое делительное устройство с дешифратором цвета на выходе, о тлич ающи и. ся тем, что, с целью повьаиения точности и быстродействия измерений, в него введены блок вычисления вертикальной проекции вектора цвета с первым блоком выделения абсолютной величины, блок вычисления горизонтальной проекции вектора цвета с вторым блоком выделения абсолютной величины, блок определения квадранта, блок выделения белого цвета, блок выделения черного цвета и схема ИЛИ, входы которой соединены с выходами блоков выделения белого и черного цвета соответственно, а выход соединен с третьим входом дешифратора цвета, причец входал блока выделения черного цвета соединены с выходами соответствующих, эмиттерных повторителей, первый и второй входа блока вычисления вертикальной проекции вектора цвета соединены с выходами соответственно первого и второго эмиттерных повторителей, а его выход через первый блок выделения абсолютной величины соединен с г первым входом аналого-цифрового де- лительного устройства, первый, второй и третий входы блока вычисления горизонтальной проекции вектора цвета соединены соответственно с выходами трех эмиттерных повторителей, а ВЫход его через второй блок выделения абсолютной величины соединен с ВТОР входом аналого-цифрового делительно устройства, первый и второй входы блока определения квадрант а соединены с выходами блоков вычисления соответственно вертикальной и горизонтальной проекций вектора цвета, а выход соединен с первым входом дешифратора цвета, первый и второй входы блока выделения белого цвета соединены с выходами первого и второго блоков выделения абсолютных величин соответственно, а его третий вход соединен с выходом блока выделения черного цвета. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании №1411341,, кл. G 01 J 3/50, опублик 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 694773, кл. G 01 J 3/46, 1979 (прототип)ъ