按键的一个I/O接口的接口需求。本设计的主要计算在于，将RGB 颜色值到XYZ三刺激值的转换，再及Lab值的转换，进而进行色调角h的计算，最总通过色调 角计算出香蕉的成熟度等级，涉及到的都是基本运算，故STC89LE52单片机的计算能力也足 够。由上所述，主控制器STC89LE52单片机能满足硬件需求。
[0028]颜色采集器4中TCS3414颜色传感芯片能够准确地测量出不同光强下的色度，并以 16位分辨率输出，该器件拥有集8*2阵列的光学滤光片，模拟数字转换器和控制功能与一身 的CMOS集成电路，16个光学滤光片中，有4个红色滤光片，4个绿色滤光片，4个蓝色滤光片和 4个全通滤光片。
[0029]由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TCS3414来说，当选定一个颜色滤光片时，它只允许某种特定的原 色通过，阻止其他原色通过。例如：当选择红色滤光片时，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，选择其他的滤光片，就可以 得到相应颜色光的光强，通过这三个RGB颜色值，便可以分析反射到TCS3414传感器上的 光的颜色。
[0030]测量物体表面颜色RGB值的过程中，在其他条件相同的情况下，光源照射强度对测 量值有很大的影响，要实现同一物体表面颜色的重复性测量，光源照射条件需稳定一致，由 于自然光源是不断变化的，故不能选择自然光源因此，选用4颗白色LED灯源6-4作为照明光 源，通过黑色外壳6-1与外界自然光源隔开，以免外界光源对测量结果的影响。
[0031 ] 物体三刺激值(tristimulus values)是物体表面引起人体视网膜对某种颜色感 觉的三种原色的刺激程度之量的表示，在三色系统中，用X(红原色刺激量）、Y(绿原色刺激 量)和Ζ(蓝原色刺激量)表示，三刺激值的计算是根据物体的光谱特性、CIE标准照明体及 标准观察者函数来计算。
[0032]要实现RGB值到ΧΥΖ值的准确转换，即实现转换出的ΧΥΖ值与测量得到的RGB值表示 同一颜色(无色差），需要对设计中LED照明光源下的颜色传感器进行特征化，即找到一个矩 阵模型，本设计中采用多项式建模的方法对颜色传感器进行特征化，用公式表示为:H=MP， 其中P为输入矩阵，Μ为3*m的转换矩阵(m为多项式项数），H为输出矩阵。当项数为3时，公式 可表示如下：
具体做法是借助GretagMacbeth 240 ColorCheck色卡，并通过归化求解的方法求出矩 阵M〇
[0033] 首先计算出240色卡中每个色块的XYZ值，计算公式如下：
其中为光源的相对光谱功率分布(可用光谱辐射度计测量得到），1??为240色 卡中每个色块的光谱反射率(可用分光光度计测量得到）^〇〇、7(幻、2@)为光谱色三刺激 值，2°视场时为CIE1931XYZ系统的标准观察者，10°视场时为CIE1964XYZ系统的标准观察 者。本设计中选择2°视场。要得到上式中的K值，则要根据光源的Y=100利用下式进行反算
再将计算得到的240色卡中每个色块的ΧΥΖ值转换成Lab值，便于计算色差，转换公式如 下：
在得到240色卡中每个色块的値后（此为真实值，记为，可以 随机初始化一个转换矩阵M，本设计中多项式项数选用20项，即m=20,故Μ为3*20矩阵。输入 项矩阵Ρ也为20项，具体如下：
[1 R G B RR GG BB RG RB GB RRR GGG BBB RRG RRB GGR GGB BBR BBG RGB]，输入 矩阵P为以上行向量的转置。
[0034] 初始化矩阵Μ后便可以得到240色卡中每个色块XYZ的预测值，再根据以上计算Lab 值的公式计算出240色卡中每个色块Lab值的预测值，记为1.^32由2;。再根据以下色差公式 计算出预测值与实际值的色差，
应用归化求解方法对系数矩阵Μ的值进行优化，当达到色差最小时即所需要的系数转 换矩阵。
[0035]找到系数矩阵Μ后便可以对任意检测到的RGB颜色值进行转换，并最终得到颜色对 应的Lab值，通过计算色调角h，再带入到成熟度模型公式便能够得到相应的香蕉成熟度等 级。
[0036] 采用上述结构后，本【具体实施方式】有益效果为:本【具体实施方式】所述的一种便携 式香蕉成熟度检测仪，通过香蕉成熟过程中颜色的变化来进行香蕉成熟度的检测，用颜色 采集器实现香蕉颜色的精确测量，可降低香蕉成熟度检测仪的制作成本，达到轻便可随身 携带的效果，且具有结构简单、体积小、制作成本低等优点。
[0037] 以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发 明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围， 均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种便携式香蕉成熟度检测仪，其特征在于：它包含检测器机体、液晶显示屏、主控 制器、颜色采集器、按键、传感器探头;检测器机体的内部设有主控制器，检测器机体的外侧 设有液晶显示屏，检测器机体的顶部设有颜色采集器和按键;所述的颜色采集器的外部设 有传感器探头;所述的颜色采集器、按键与主控制器连接，主控制器与液晶显示屏连接。2. 根据权利要求1所述的一种便携式香蕉成熟度检测仪，其特征在于:所述的传感器探 头由黑色外壳、透明平板玻璃、散射滤光片、LED灯源、黑色内筒构成；黑色外壳的内部设有 透明平板玻璃，透明平板玻璃与黑色外壳的上部之间设有黑色内筒，黑色内筒与黑色外壳 的两侧壁之间设有散射滤光片;所述的颜色采集器设置在黑色内筒内；所述的LED灯源设置 在散射滤光片的上部。3. 根据权利要求1所述的一种便携式香蕉成熟度检测仪，其特征在于:所述的主控制器 为单片机。4. 根据权利要求1所述的一种便携式香蕉成熟度检测仪，其特征在于:所述的颜色采集 器为颜色传感器。5. 根据权利要求1所述的一种便携式香蕉成熟度检测仪，其特征在于:所述的液晶显示 屏为IXD液晶显示屏。
【专利摘要】一种便携式香蕉成熟度检测仪，本发明涉及检测仪器技术领域；它包含检测器机体、液晶显示屏、主控制器、颜色采集器、按键、传感器探头；检测器机体的内部设有主控制器，检测器机体的外侧设有液晶显示屏，检测器机体的顶部设有颜色采集器和按键；所述的颜色采集器的外部设有传感器探头；所述的颜色采集器、按键与主控制器连接，主控制器与液晶显示屏连接。通过香蕉成熟过程中颜色的变化来进行香蕉成熟度的检测，用颜色采集器实现香蕉颜色的精确测量，可降低香蕉成熟度检测仪的制作成本，达到轻便可随身携带的效果。
【IPC分类】G01N21/25
【公开号】CN105606543
【申请号】CN201610185690
【发明人】严旭, 刘小波, 崔桂华, 李长军, 阮秀凯, 蔡启博
【申请人】温州大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月29日