专利名称：自动识别色彩的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测设备技术领域，特别涉及一种自动识别色彩的装置。
背景技术：
色彩是物体的物理性质，对人类来说，色彩就是物体表面产生的光的物理特性在人脑中的反应。因此，我们常说的色彩一般指通过眼、脑和人的生活经验所产生的一种对光的视觉效应。色彩的产生有着物理上的客观因素，但是色彩的识别往往跟人的主观经验有关，只能由人给出一个定性的描述，而缺少一个标准统一客观的量化表述方式，这严重影响了色彩识别的准确度和精确度。近年来，随着光学检测仪器的发展，仪器测色方法成为可能，与以往的定性描述相比，仪器测色的关键是实现了色彩的数量化表示。通过以数值来表示不同颜色，可使得色彩的颜色表示更为客观精确，还可利用这一数值进行分类研究，对于工农业中各种需要精确了解和控制色彩的场合具有实际意义。但是，现有的仪器测色仍存在一定问题，最典型的问题在于现有的基于光学传感器的测色仪均只是测量物体表面的一些光学参数，这些数值化的光学参数仅描述了一些光学效果，其测量值并不能直接表示颜色。仅仅依赖这些测量数值，相关技术人员只能依赖经验或比对的方式来推测颜色，无法直观地得到色彩检测结果，也无法对检测结果进行有效地总结、描述和交流。比如现有的色差仪，只是通过测量显示出样品与被测样品的色差值等光学参数，这些数值表示的含义只能由专业人员进行二次分析确定。此外，光学传感器可测量的光学参数较多，大量的数据也使得仪器测色人员需进行额外的数据筛选和分析工作，检测过程复杂、效率低下。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种自动识别色彩的装置，以解决现有技术中无法直观进行仪器测色的问题。为解决上述技术问题，本发明的自动识别色彩的装置包括:光学检测模块，由至少一个光学传感器组成，所述光学传感器从被测物表面获取色彩的色调、彩度和明度数据；色调定位模块，与所述光学检测模块连接，接收所述光学传感器获取的所述色彩的色调数据，确定所述色彩在球坐标中的色调域；颜色分析模块，与所述光学检测模块和所述色调定位模块连接，基于所述色调定位模块确定的所述色调域，接收所述光学传感器获取的所述色彩的彩度和明度数据，在所述色调域的坐标系中进行转换，获得与所述色彩的彩度和明度数据对应的颜色描述并返回给用户。优选地，所述光学检测模块为独立的手持设备，所述色调定位模块和所述颜色分析模块组成台式或手持的上位机。优选地，所述手持设备与所述上位机之间通过有线或无线连接发送数据。
优选地，所述装置为单一的手持终端。优选地，所述球坐标为基于孟塞尔颜色系统建立的全色彩球坐标系统。优选地，所述全色彩球坐标系统按色调划分为31个域。优选地，所述装置还包括:统计模块，与所述光学检测模块和所述颜色分析模块连接，存储多次识别结果和对应的数据，并对所述多次识别结果进行统计分析。通过上述方案，本发明提供了可自动识别色彩的装置，其识别方式标准统一客观且区分明确，可作为一种准确识别的方式通用于各类色彩的识别、统计和分析中。由于本发明的装置仅利用有限的参数即可得出准确的色彩描述名称，其结果直观、操作快捷、使用方便，大大降低了色彩检测的复杂度，使得非专业人员也能快速地利用检测结果对花色进行二次应用。
图1为本发明的一个实施例中自动识别色彩的装置的结构示意图；图2为ISCC-NBS色名表不方法的一种划分方式不意图；图3为本发明的技术方案的一个典型应用场景的统计结果示意。
具体实施例方式下面将结合各附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。仪器测色虽然具有标准客观、结果精确的优点，但由于其仅通过数值描述物体表面颜色的光学参数，检测结果对于非专业人员来说不够直观，不具备任何参考价值。即使是专业人员，也需要对检测结果数据进行进一步的转换、比对和分析才能知道结论，因而仪器测色应用范围有限，仅能给特定的专业人员提供有限的帮助。 在本发明的实施例中，提供了 一种可简便直观地检测物体色彩的装置，在本发明的装置中，通过检测少量的光学参数即可自动地识别出被测物的颜色，该装置操作简单，直接得到明确结论而不产生难以理解的数值结果，同时又具有识别结果客观精确的优点，具有很强的通用性。具体地，在本发明的实施例中，如图1所示，自动识别色彩的装置包括:光学检测模块，由至少一个光学传感器组成，所述光学传感器从被测物表面获取色彩的色调、彩度和明度数据；色调定位模块，与所述光学检测模块连接，接收所述光学传感器获取的所述色彩的色调数据，确定所述色彩在球坐标中的色调域；颜色分析模块，与所述光学检测模块和所述色调定位模块连接，基于所述色调定位模块确定的所述色调域，接收所述光学传感器获取的所述色彩的彩度和明度数据，在所述色调域的坐标系中进行转换，获得与所述色彩的彩度和明度数据对应的颜色描述并返回给用户。在本发明一个优选的实施例中，所述光学检测模块为独立的手持设备，所述色调定位模块和所述颜色分析模块组成台式或手持的上位机。此时，所述光学检测模块可独立地获取并记录色彩的各项参数，在记录完一系列色彩参数后再与所述色调定位模块和所述颜色分析模块连接，通过有线或无线的连接发送数据，进行色彩的识别。在本发明另一个优选的实施例中，所述色调定位模块、所述颜色分析模块与所述光学检测模块集成在同一个手持终端上(即所述装置为单一的手持终端)，实时地对色彩进行识别。其中，本发明的实施例中，主要基于孟塞尔颜色系统进行从光学参数到颜色描述的转换，孟塞尔颜色系统(Mussel Color System)是一种表色系统，其按颜色样品的明度(Musell Value)、色调(Musell Hue)和彩度(Musell Chroma)建立三维坐标对大量的颜色样品进行排序，并使相邻的颜色样品在这三维坐标方向上具有视觉的等间隔。根据这种表色系统，经美国国家标准局(National Bereau of Standand)整理之后，由美国国内色彩研究学会(Inter Society Colour Council)提出了 ISCC-NBS色名表示方法。该色名表示方法共使用六个等级(level)对颜色球进行分割，将不同色相角的颜色归为一类，每一类建立对应的坐标系，以颜色明度为纵坐标，以彩度为横坐标对不同的颜色区域进行划分和命名。图2所示为ISCC-NBS色名表示方法的一种划分方式(图2实际应为彩色图，因专利格式问题修改为灰度图)，其中图2(a)为ISCC-NBS色相环，其把每个等级分割颜色球后的中间截面的一周均分成五种主色调和五种中间色:红(R)、红黄(YR)、黄(Y)、黄绿(GY)、绿(G)、绿蓝(BG)、蓝(B)、蓝紫(PB)、紫(P)、紫红(RP)，图2(b)为某一个色相角分类(1R-4R)对应的坐标系，是由彩度和亮度的二维坐标构成，在坐标对应的范围内给出了相应颜色的命名。由此，每一种用孟赛尔颜色系统表示的颜色都可以通过坐标找到相应的位置，并获得对应的由文字描述的名称。该色名表示方法包括所有大众熟知的颜色序列系统和颜色定义的方法，能够满足科学、教育、艺术和工厂生产等各方面的基本需求。基于上述理论，本发明的实施例中也基于孟塞尔颜色系统将全部色彩建立为一个球坐标系统，再进一步将该球坐标系统按色调划分为31个域，每个色调域对应一个二维坐标系，即全色彩系统对应31个二维坐标系统。每一个二维坐标系再分别由明度和彩度两参数的值来确定花色在二维坐标中的定位，比如以纵坐标最小刻度0.5、横坐标最小刻度0.2为界划分一个颜色的范围，坐标在一定范围内的颜色规定一个统一的名称进行直观的描述。通过这种方式，本发明实现了色彩的光学参数到直观的颜色文字名称的转换，从而可以充分利用检测仪器的客观性和准确性来获得一个大众可以理解的色彩表述，进一步方便了研究人员利用检测结果进行总结、描述和交流。此外，本发明的自动识别色彩的装置还包括统计模块，其存储多次识别结果和对应的数据，并对所述多次识别结果进行统计分析，比如在花色识别的应用。花色是被子植物重要的表型性状，也是植物品种分类的重要依据，对于观赏植物来说，花色更是评判植物品种和价值的关键。很久以来，观赏植物的花色表型都采用定性描述或借助于比色卡(Royal Horticultural Society Color Chart, R.H.S.C.C.)进行测量，这种测量结果通常以人眼视觉为主，较为主观；或由于比色卡失真等问题也容易产生较大偏差。而利用本发明的装置，不但能准确地表述花色，还可根据花色进一步对植物品种进行统计分析。在本发明的一个优选的应用场景中，如图3所示，通过上述自动识别色彩的装置对811个菊花品种的花色进行了识别并进行了统计分析。其中，图3(a)中是分别对每个菊花品种的花色识别结果进行的简单归类统计，可以看出每个具体的颜色名称下菊花品种的数目；而图3(b)是将颜色进一步划分为多个大色系之后进行的统计，其进一步揭示了花朵颜色与孟塞尔颜色体系的三个参数之间的关系。图3中的统计和分析可以进一步揭示出特定颜色的菊花品种的稀有度，对菊花品种的分类和价值鉴定有着极大的实用意义。综上所述，通过上述方式，本发明提供了可自动识别色彩的装置，其识别方式标准统一客观且区分明确，可作为一种准确识别的方式通用于各类色彩的识别、统计和分析中。由于本发明的装置仅利用有限的参数即可得出准确的颜色描述名称，其结果直观、操作快捷、使用方便，大大降低了色彩检测的复杂度，使得非专业人员也能快速地利用检测结果对色彩进行二次应用。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种自动识别色彩的装置，其特征在于，所述装置包括: 光学检测模块，由至少一个光学传感器组成，所述光学传感器从被测物表面获取色彩的色调、彩度和明度数据； 色调定位模块，与所述光学检测模块连接，接收所述光学传感器获取的所述色彩的色调数据，确定所述色彩在球坐标中的色调域； 颜色分析模块，与所述光学检测模块和所述色调定位模块连接，基于所述色调定位模块确定的所述色调域，接收所述光学传感器获取的所述色彩的彩度和明度数据，在所述色调域的坐标系中进行转换，获得与所述色彩的彩度和明度数据对应的颜色描述并返回给用户。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学检测模块为独立的手持设备，所述色调定位模块和所述颜色分析模块组成台式或手持的上位机。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述手持设备与所述上位机之间通过有线或无线连接发送数据。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置为单一的手持终端。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述球坐标为基于孟塞尔颜色系统建立的全色彩球坐标系统。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述全色彩球坐标系统按色调划分为31个域。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:统计模块，与所述光学检测模块和所述颜色分析模块连接，存储多次识别结果和对应的数据，并对所述多次识别结果进行统计分析。
全文摘要
本发明涉及检测设备技术领域，提供了一种自动识别色彩的装置。该装置包括光学检测模块，由至少一个光学传感器组成，从被测物表面获取物体色彩的色调、彩度和明度数据；色调定位模块，接收光学传感器获取的色调数据，确定色彩在球坐标中的色调域；颜色分析模块，基于色调定位模块确定的色调域，接收光学传感器获取的彩度和明度数据，在色调域的坐标系中进行转换，获得与色彩的彩度和明度数据对应的颜色描述并返回给用户。本发明的装置中，由于其仅利用有限的参数即可得出准确的色彩描述名称，具有结果直观、操作快捷、使用方便等优点，大大降低了色彩检测的复杂度，使得非专业人员也能快速地利用检测结果对色彩进行二次应用。
文档编号G01J3/46GK103115682SQ20131001388
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者戴思兰, 洪艳 申请人:北京林业大学