尽管人眼区别颜色的才能十分强，但不同的人在描绘同一颜色时会有所不同，这意味着在要求准确的颜色检测和办理的运用中，口头描绘是不行的。更好的解决方案是运用充沛校准的颜色传感设备，以数字办法描绘颜色。这些设备包含贵重的实验室级分光光谱仪到经济的RGB颜色传感器(如安华高科技出产的颜色传感器)。安华高科技具有各种颜色传感器，为当时许多实践颜色传感和丈量运用供给了有用的解决方案。本文的方针是调查颜色感知、丈量和标准、以及怎样运用颜色传感器生成的数据。最终，本文评论了安华高科技的RGB颜色传感器产品及其怎样为各种颜色传感运用服务。
颜色的感知
在进入电子设备怎样传感颜色的理论之前，有必要了解人类是怎样感知颜色的。颜色是光源、物体和观察者之间交互的成果。在反射的光中，落在一个物体上的光会被反射或吸收，详细取决于外表特色，如反射系数和透射状况。例如，红纸会吸收光谱中大大都带绿色的部分和带蓝色的部分，一起反射光谱中带赤色的部分，因而对观察者会表现为赤色。在自己发光的物体中，其原理相同：光会到达人眼，然后由眼睛的接受器进行处理，由神经体系和大脑进行解说。
人类视觉体系能够检测到从大约400nm(紫色)到大约700nm(赤色)的电磁光谱，能够习惯改变广泛的照明度和很多的颜色饱和度(朴实的颜色在白色中所占的份额)。尽管杆状细胞是能够在广泛的照明度上作业、并对改变供给快速呼应的光传感器元件，但这些杆状细胞却无法检测颜色。称为锥状细胞的光传感器元件供给高分辨率的颜色图画。共有三个锥状细胞，在不同波长上完成峰值灵敏度，其分别是赤色(580nm)、绿色(540nm)和蓝色(450nm)。可视光谱内任何波长的光都将会在不同程度上影响这三类锥状细胞中的一个或多个单元，咱们感觉到的颜色则是咱们的视觉神经和大脑处理的信息。
很明显，具有正常颜色视觉的人在看到波长组合相同的光时，根本上会感觉到相同的颜色。科学试验标明，人类能够区别十分纤细的颜色差异，估量最高能够到达1000万种，问题是咱们没有满足的词来描绘一切这些有着纤细差异的颜色。
颜色丈量的原理
图1.1显现了与运用仪器或传感器进行颜色丈量比较，人眼检测颜色的根本原理。传感设备能够是高端设备，如分光光谱仪或英国世界照明委员会(CIE)校准的摄像机，也能够是低端设备，如RGB颜色传感器等。
丈量仪器一般分为两大类：色度剖析办法和测光办法。在运用色度剖析办法时，设备运用具有三个滤波器的传感器丈量来自物体的光(图1.1b)。正常状况下，传感器廓线经过优化，因而与人眼呼应十分类似。输出选用CIE三重影响值表明：X, Y, Z。
测光办法(图1c)运用各式各样的传感器，在很多的窄波长范围内丈量颜色。然后，仪器的微电脑经过对得到的数据求积分，核算三重影响值。
安华高科技的颜色传感器(图1d)是三滤波器设备，供给了色度剖析丈量功用。传感器输出由电压输出VR, VG,和VB或仿照数字转化后的R, G和B数字值组成。
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图1a |
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图1b |
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图1c |
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图1d |
颜色传感器的作业原理
颜色传感器分为三种不同类型：光到光电流转化，光到仿照电压转化，光到数字转化。前者一般只代表实践颜色传感器的输入部分，因为原始光电流的起伏十分低，总是要求扩大，以将光电流转化成可用的水平。所以，最有用的仿照输出颜色传感器至少会有一个跨阻抗扩大器，并供给电压输出。
光到仿照电压颜色传感器由颜色滤波器后边的光电二极管阵列与整合的电流到电压转化电路(一般是跨阻抗扩大器)组成，如图1.2所示。落在每个光电二极管上的光转化成光电流，其起伏取决于亮度及入射光的波长(因为颜色滤波器)。
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图1.2: 选用光到仿照电压转化的颜色传感器 |
假如没有颜色滤波器，典型的硅光电二极管会对从超紫色区域直到可视区域的波长作出呼应，在光谱挨近红外线的部分，峰值呼应区域坐落800nm和950nm之间。赤色、绿色和蓝色透射颜色滤波器将重塑和优化光电二极管的光谱呼应。正确规划的滤波器将对仿照人眼的滤波后的光电二极管阵列供给光谱呼应。三个光电二极管中的每个光电二极管的光电流会运用电流到电压转化器，转化成VRout、VGout和VBout。
有两种颜色传感形式：反射传感和透射传感。
反射传感
在反射传感中，颜色传感器检测从某个外表或方针反射的光，光源和颜色传感器都放在方针外表邻近。来自光源(如白炽灯或荧光灯、白色LED或校准后的RGB LED模块)的光弹跳脱离外表，被颜色传感器测得。反射脱离外表的颜色与外表的颜色有关。例如，白光入射到赤色外表上，会反射为赤色。反射的红光碰击颜色传感器，发生R, G和B输出电压。经过解说三个电压，能够确认颜色。因为三个输出电压与反射光的密度线性进步，因而颜色传感器还能够丈量外表或物体的反射系数。
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图1.3: 反射的光的颜色取决于外表反射的颜色和吸收的颜色。 |
透射传感
在透射作业形式下，传感器朝向光源。颜色传感器调配滤波器的光电二极管阵列将入射光转化成R, G和B光电流，然后扩大并转化成仿照电压。因为一切三个输出都会跟着光密度进步而线性进步，因而传感器能够一起丈量光的颜色和总密度。
能够运用透射传感，确认通明介质的颜色，如玻璃和通明塑料、液体和气体。在这种运用中，光穿过通明介质，然后碰击在颜色传感器上。通明介质的颜色取决于对颜色传感器电压的了解。
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图1.4: 传感器的R, G和B 输出取决于落在传感器上的光的颜色。 |
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图1.5: 通明介质的颜色传感，如颜色滤波器、液体或气体。 |
