专利名称：颜色识别设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够由例如有视力障碍的人使用的颜色识别设备，通过将所述设备与所述人员想知道颜色的物质(目标)表面相接触，判断物质的颜色和由语音输出颜色的名称，从而能够让所述有视力障碍的人识别(判断或认出)目标的颜色。
通常，对于不能识别或认出目标颜色的人如有视力障碍的人来说，是很难识别或认出颜色的，除非他或她得到能够识别颜色的第三人的解释，或通过任何其它手段如点字法等给出它的任何解释。
另外，即使有视力障碍的人接收到颜色的解释，但在解释许许多多种类的颜色名称方面也是有限的，这些颜色的色调或色泽如色觉亮度等相互不同。
同时，有视力障碍的人渴望没有帮助者的协助就能知道他或她日常生活中的颜色，以便调整他或她自己的衣服，在他或她的脚上穿上相同颜色的袜子，或者通过颜色分类空瓶子以回收到废品站。
然而，由于没有适合于协助有视力障碍的人识别或认出颜色的设备，使得有视力障碍的人经历了各种不便。
本发明提供一种颜色识别设备，仅通过将本发明设备与物质表面相接触，就能够由语音读出物质的颜色名称并且传送颜色名称。
本发明是鉴于现有技术的上述问题而开发的颜色识别设备，有视力障碍的人很难识别或认出颜色，颜色识别设备具有一种用于通过将光接收部件测量的数据与存储的参考数据相比较来判断颜色的装置；输出装置用于通过语音向外界输出颜色，这些颜色由颜色识别装置判断和识别，其中测量孔部分接触到有视力障碍的人想知道颜色的物质(目标)的表面，测量部分测量从物质反射的光(三种类型的RGB)，传送测量的数据(RGB数据)到颜色识别装置，测量的数据由存储在颜色识别装置中的程序进行计算，相应的计算数据(HIS数据)与系统分类的参考数据(表格数据)相比较，测量数据的颜色名称从那里选择，物质的颜色名称(基本的颜色名称、色觉亮度、色度和色调)由语音输出。
因为测量部分具有白光源，该光源发射白光到目标并且三基色光接收部件接收从目标反射的光，通过三种类型基色(RGB)实现反射光的测量，计算比较用HIS的形式实现，根据人的视觉实现颜色名称的选择。
另外，加入了自验证(校正)电路。例如，该电路具有一种用于布置(disposing)和去除(removing)验证试验样本的装置，该装置位于测量部分与目标之间，颜色识别设备连续使用而导致各个部分退化和异常，该装置根据各个部分的退化和异常以及使用时环境的改变，布置和去除规定颜色的验证试验样本；以及一种具有通过将验证试验样本的测量数据与参考数据相比较来实现自验证的装置，因此，该设备可以在稳定的状态中使用，有视力障碍的人可以舒适地使用它。所以，上述问题可以解决。
简单地说，本发明因为提供了测量部分4、颜色识别装置以及输出装置(扬声器28)，通过将包装为一个单元的颜色识别设备与有视力障碍的人想知道颜色名称的目标的表面相接触，目标的颜色被识别并且颜色名称用语音输出，因此，有视力障碍的人可以认出(识别)目标的颜色。
另外，因为测量部分4具有白光源4b和4c用于照射白光到目标并且三基色光接收部件用于接收从目标(颜色传感器4a)反射的光，可以获得具有简单结构的可靠的光系统，因为颜色识别装置具有一种将光接收部件测量的数据与存储的参考数据相比较以识别颜色的装置，通过颜色比较，一种颜色可以容易地在短时间内(立刻)被识别。
另外，因为设有输出装置，以便通过语音向外部输出由颜色识别装置识别的颜色，因此，有视力障碍的人可以通过语音认出颜色名称。
另外，因为测量的数据是RGB数据，通过三基色的光接收部件可以容易地实现测量，同样，因为HLS数据由RGB数据计算，HLS数据通常具有公知的孟塞尔(Munsell)色调环，所以，实际上HLS数据和该数据的表示可以是稳定的，另外，因为HLS数据和存储的参考数据相互间比较，所以，颜色可以容易地识别。
作为三基色的光接收部件，因为提供了对于三基色具有灵敏性的光电转换部件，测量的RGB数据可以通过光电转换部件容易地测量，另外，因为具有三种类型(RGB)滤波器的三种光电二极管被提供作为光电转换部件，所以，只有通过将滤波器连接到光电二极管，才可以容易地测量RGB数据。
另外，因为在测量部分4和目标之间提供了用于布置和去除规定颜色的验证试验样本的移动装置，所以，装置中的安排和用于自验证的验证试验样本的测量可以容易地实现，另外，因为提供了将验证试验样本的测量数据和验证试验样本的参考数据相比较以实现自验证的装置，所以，即使功率源和各种部件发生老化退化，或者根据使用环境的变化，通过自验证的装置可以实现测量和颜色的识别。
另外，黑色试验样本23或白色试验样本24用作特定颜色的验证试验样本，验证试验样本一般具有三基色，三种类型RGB的各个数据用作验证数据，因此三种类型RGB的验证可以同时实现。另外，因为三基色样本中一到三种用作特定颜色的验证试验样本，测量最大值数据或低值数据，中间值不定义为基准，所以，验证可以准确地实现。
另外，因为借助于自验证对目标的测量数据进行了验证，所以，可以根据每种使用环境进行验证。
另外，在测量部分4和目标之间提供一装置，用于通过开关7的操作来移动、测量和去除验证试验样本以实现对目标的自动测量，这样，可以自动地和连续地进行验证和测量。
另外，因为测量孔部分3开在主机架盒1上，使得验证试验样本和空间在所述测量孔部分3内按照顺序移动，所以，验证和测量操作在内部进行，颜色识别设备相对于目标的移动已经不再需要，因此，通过简单的接触操作可以进行验证和颜色识别。
另外，构造移动装置，以致于旋转盘(测量底板21)上设置验证试验样本和试验窗口25，试验窗口25是空的，设计所述旋转盘使其间歇地移动，因此可以减小实现验证所需的部件空间，而且颜色识别设备在尺寸上可以减少。
另外，因为安装的扬声器28作为一种外部输出语音的装置，所以，颜色识别装置和输出装置可以安装在一单元中并且在操作上更加容易，另外，提供耳机作为向外部输出语音的装置，由此使语音没有外部泄漏，因此，使用颜色识别设备时可以不考虑周围环境。
结合附图和下面的描述，本发明的上述和其它特征以及优点将变得更加容易理解，附图中
图1是部分剖面图，表示本发明的颜色识别设备的内部结构。
图2是沿着图1的A-A线的剖面图。
图3是表示电路的示意图。
图4是基本颜色名称的列表。
图5是相对于色觉亮度和色度的修正量的列表。
图6是相对于色调的修正量的列表。
图7是表格，表示测量的RGB数据、转换的HLS数据和选择的颜色名称之间的关系。
图8示出RGB色空间的参考框架和HLS色空间的参考框架。
图9示出有关JIS标准的色调的修正量之间相关的示意图。
图10是示意图，表示JIS标准的色调环的刻度。
图11是示意图，表示JIS标准和本发明的色调环分类的关系。
图12是示意图，表示无色的色觉亮度与有色的色觉亮度和色度之间相互关系。
图13是示意图，表示根据JIS标准和本发明的恒定色调颜色中色觉亮度和色度的安排。
图14是示意图，表示相对于红黄(样本1，2)，根据JIS标准的三种颜色属性的颜色指示以及分类颜色名称的关系。
图15是存储在控制电路板ROM中的表格(标准数据)，表示颜色表格号码和色调相角之间的关系。
图16是存储在控制电路板ROM中的表格(参考数据)，表示色觉亮度和色调计算值之间的关系。
图17是存储在控制电路板ROM中的表格(参考数据)，表示色觉亮度、色调和LS值之间的关系。
图18是示意图，表示LS值和颜色名称之间关系。
下面参照附图，描述本发明的实施例。
本发明的颜色识别设备与有视力障碍的人想知道颜色名称(基本的颜色名称、色觉亮度、色度和色调)的物质表面相接触，颜色识别设备的测量部分发射和接收光，并且测量从物质反射的光(以获得它的RGB数据)，其中测量的数据传送到颜色识别装置，颜色识别装置中的程序通过测量数据计算三种类型的HLS，HLS计算的数据与系统分类的参考数据(表格数据)相比较，RGB测量数据的颜色名称被选择，即物质(目标)的颜色名称被识别，颜色名称用语音输出，从而，有视力障碍的人能够识别或认出物质的颜色名称。
下面详细描述颜色识别设备。
如图1和图2所示，测量孔部分3设置在平面主机架盒1的底板2上，在对应于测量孔部分3的主机架盒1内提供照射的测量部分4，它经过测量孔部分3相对于目标发射和接收光。
另外，验证装置5固定在测量孔部分3和测量部分4之间，同时，如控制电路板6、开关7等的部件都安装在主机架盒1内。
同时，电源盒9设置在主机架盒1的上半部分，它能够可拆卸地安放干电池组8。
照射和接收光的测量部分4具有颜色传感器4，其中三基色光接收部件封装为一个单元，布置在固定于底板2的测量孔部分3的上部位置，并且具有两个倾斜45°的白色光源4b和4c以及布置在相应的颜色传感器4a的两侧。
作为用于颜色传感器4的三基色光接收部件的例子，三个光电二极管(光电转换部件)具有三种类型的滤波器(RGB)，使得最大的灵敏度波长变为红色是660nm、绿色是540nm以及蓝色是460nm，并且通过对于三基色具有灵敏性的光电二极管能够单独测量三基色入射光强度(光接收量)。
同时，因为提供了两种白色光源4b和4c，可以在光源固定必需的光量，同时白色光源4b和4c倾斜45°。这是因为白色光经过测量孔部分3照射到目标上，从目标反射的光由颜色传感器4a接收，相对于来自目标的无序反射颜色测量(测量的数据)的准确度得以改进。
下面详细描述一实例。
开关矩阵轴10固定在主机架盒1的上下两端的方向上，半圆形开关底板11旋转地连接到相应的开关矩阵轴10，包括开关底板11的半个拱形部分和半圆部分的风扇形按压部分12从主机架盒1上突出，使得相应于开关底板11的半个拱形部分突出，而且可以被压入，因此构成杠杆开关7。
部分缠绕在开关矩阵轴10上的一对扭绞弹簧(未示出)的一端连接到底板2，其另一端连接到开关底板11，因此开关底板11一旦打开，则可以自动地复位。
而且，在布置于主机架盒1的开关底板11的半圆形部分上形成突出型(类似间隙)开关驱动部分14，同时，在主机架盒1内固定控制印刷电路板6，在该控制印刷电路板6上设置开关滑动臂15，其中，通过开关底板11的移动，使开关驱动部分14和开关滑动臂15相互接触(通过档来压下)，开关滑动臂1被倾斜并且被接通。
另外，当在开关底板11的一部分半圆形部分的外缘设置正齿轮(齿条)16时，用于调节杠杆速度的阻尼器17安装在与正齿轮相对的外部位置，其中固定在相应的阻尼器17的外部边缘的正齿轮18与开关底板11的正齿轮16相啮合。
在这个结构中，通过按下和操作在开关底板11的主机架盒1的突出风扇形按压部分12，使开关接通，同时，通过开关开关底板11与阻尼器17相啮合来降低开关底板11的转动速度。
而且，在开关底板11的正齿轮16的尖端一侧对面的位置设置测量矩阵轴20，在相应的测量矩阵轴20上旋转地设置盘形测量底板12，正齿轮22连接到测量矩阵轴20，在这样的情况下，它与测量底板(旋转盘21)固定在一起，其中测量底板21的正齿轮22与开关底板11的正齿轮16相啮合。
利用这种结构，通过阻尼器17的动作来低速旋转的开关底板21使得测量底板21旋转。
另外，在测量孔部分3和测量部分4之间布置测量底板21，同时作为规定颜色的验证试验样本的黑色试验样本23和白色试验样本24以及作为空间的测量窗口25设置在测量底板21的指定位置上。
同样，分别对应于黑色试验样本23、白色试验样本24和测量窗口25的制动爪26、26a、26b设置在测量底板21的另一侧外部边缘上。同时，在控制印刷电路板6上设置检测制动爪26、26a和26b的定时检测传感器27。
利用这种结构，黑色试验样本23、白色试验样本24、测量窗口25、制动爪26、26a、26b通过开关底板11和测量底板21的旋转而旋转并且移动，当黑色试验样本23位于测量部分4和测量孔部分3之间时，在制动爪26的预定检测时间，测量从黑色试验样本23反射的光，接着在制动爪26a的预定检测时间，测量从白色试验样本24反射的光，以及如下面所述实现自验证。
而且，当测量窗口25位于测量部分4和测量孔部分3之间时，在制动爪26b的预定检测时间，光经过测量窗口(空间)25，测量从那里反射的光，并且识别物质的颜色。
另外，扬声器28安装在主机架盒1中，用于通过语音向外输出物质(目标)的识别颜色。然而，也可以使用耳机(包括它的终端)(未示出)来代替扬声器28。
下面描述电路(装置)，其中设置了控制印刷电路板6。
如图3所示，除了光照射和接收部分、定时检测部分、开关和语音输出部分、电源部分以外，上述可移动部件(开关底板11、测量底板21等)、在颜色识别装置中起作用的控制印刷电路板6安装在主机架盒1中。
安装在控制印刷电路板6上的主要部分有CPU、RAM、ROM、A/D等。以后描述它的特性和动作。
光照射和接收部分(颜色传感器4a以及白色光源4b和4c)的测量(模拟)数据通过输入侧的运算放大器OP AMP 30来放大并且传送到主电路31。定时检测部分(制动爪26、26a和26b以及传感器27)的定时数据经过输入/输出INF.32传送到主电路31。
主电路31相应于从输入/输出INF.32传送的定时数据规定来自运算放大器30的测量(模拟)数据，并且通过A/D转换器进行模数转换。
根据存储在ROM的计算方程式和参考数据(从图15到图18的表格数据等)由测量(数字)数据的RGB数据识别颜色。
根据颜色识别从EEP-ROM 33中提取三种类型(对于某些颜色名称是一种或两种类型)的语音(数字)数据，语音(数字)数据从主电路31传送到输出侧的运算放大器。
在通过数字/模拟转换器将语音(数字)数据转换为模拟数据以后，由运算放大器34放大的语音信号传送到扬声器28，语音由该扬声器输出。
下面描述本发明的颜色识别设备的动作。
由于通过压下和转动开关底板11而接通了颜色识别设备的电源，驱动或启动了测量部件14(即接收光)，引起测量底板21以低速旋转，因此，黑色试验样本23、白色试验样本24和测量窗口25逐渐在测量部分4和测量孔部分3之间移动。
当黑色试验样本23等位于相应的测量位置时，传感器27检测制动爪26、26a和26b，这里，在该时刻颜色传感器4a接收(测量)的光数据传送到控制印刷电路板6。
也就是说，当白色光源4b和4c照射的白光从验证试验样本反射时，或者当它从一种物体(目标)反射时(与照射和接收光一起经过测量窗口25)，根据验证试验样本或物体(目标)规定波长的光被反射，由颜色传感器4a接收的、根据三基色的光接收数量而光电转换的测量值被传送到控制印刷电路板6。
接着，测量的数据(RGB数据)被计算并且转换为控制印刷电路板6中计算的数据(HLS数据)，测量数据传送到该板，根据HLS数据选择[物质的颜色名称]。
同时，[物质的颜色名称]用三种类型[基本颜色名称]、[有关色觉亮度和色度的修改量]和[有关色调的修改量]来表示，它们符合日本工业标准(JIS标准)。
在从符合JIS标准的HLS数据中选择的[基本颜色名称]和两类修改量的语音数据被提取之后，语音数据传送到扬声器28，因此说出语音数据以使得有视力障碍的人收听和识别或认出物质的颜色。
下面描述人的视觉和本发明之间的关系、人的视觉和JIS标准规定(Z8102等)之间的关系、JIS标准规定和HLS数据之间的关系、测量数据的RGB数据和计算数据的HLS数据之间的关系，以及从测量数据等选择颜色名称的系统，最后描述验证系统。
首先描述物质反射的光束和人的颜色感觉基本原理之间的关系、人的视觉和本发明之间的关系。
当包括三基色(红色R，绿色G，和蓝色L)的白光照射到目标时，目标(物质)可以反射可见光束规定波长的较大量的光，并且吸收具有规定波长的较大量的光。
即，与可见光的哪些部分可以被反射或者哪些部分可以被吸收有关的相对量可以随物质而不同，人认出从物质反射的颜色(可见光束)并且可以识别颜色。
虽然本发明在数字测量反射光之后识别了颜色，但人所进行的颜色识别与本发明的颜色识别方法不同。
即，人根据从物质反射的光和眼睛的灵敏性导致的视觉来识别颜色(对三基色的总视觉)。
同时，对三基色的每一种的视觉和三基色的总视觉可以根据每种波长的反射指数作为整数值计算，眼睛的敏感部分相互叠加。
相反，在本发明中，在测量三基色(RGB)的反射光并且测量的RGB数据转换为计算的HLS数据之后，HLS数据应用于符合JIS标准的表格数据，其中获得三种颜色感觉属性(色调、色度和色觉亮度)，它在以后描述的JIS标准中规定，颜色名称(基本颜色名称、色觉亮度、色度和色调)的语音数据被提取并且颜色由语音输出。
JIS标准作为一种表达人的视觉(颜色识别)的手段。
通过测量物质(目标)将表达的颜色名称传送给有视力障碍的人，即根据符合JIS标准“物质的颜色名称”(Z8102)规定的表达来使用颜色感觉的三种属性(色调、色觉亮度和色度)。
即，如图4(a)和图4(b)中所示的基本色的名称和无色的名称，物质的基本颜色名称根据包括有色和无色的十三种类型表达，同时，通过基本色和无色的组合以及图5和图6中所示的修改量表格中指示的两种类型的修改量来表达所有的颜色。
注意在图4(a)中，KI可以用KIIRO做出；基本色的名称可以用作色调的名称，色调的相互关系在图1中示出。在图4(b)中，S是Schwarz的缩写。
在颜色感觉属性中的十种基本色名称类型的色调名称根据如图9所示(有关色调的修改量之间的相互关系)的色调环(参照图10和图11)分类，色觉亮度和色度根据如图12所示的(无色的色觉亮度、彩色的色觉亮度和色度之间的相互关系)恒定色调平面(参照图12和图13)上的色觉亮度和色度安排进行分类。
说明在图12中，○标记表示表格1中指示的基本颜色的名称，例如非常红，黑灰绿，淡紫色；◎标记表示只在表格1中指示的基本颜色的名称，不使用修改量；在不要求细分的情况下，只使用黑体字符的修改量；对于日文术语的谐音，“i”可以从颜色名称修改量的usui中省略，如下面的例子所示，例如usuaka，usumidori，usuao，usumurasaki。
在本发明中，上述色调环分类为360度或20档(1到18)，给予色调相应的基本色，色觉亮度分类为20档(1到20)，其中给出其色觉亮度指示和色度指示。
因此，根据图9和图12所示的JIS标准，简单地描述色觉亮度和色度之间的关系。在图12的指示中，采用色调为零的红色作为例子，当色度(横坐标)为0时，它变为无色(白色、灰色和黑色)，随着坐标变大它变为红色，在色度是0(无色)的情况下，色觉亮度(纵坐标)为零时它变为黑色，随着坐标变大它变为白色。
其中，色度是中间的坐标或大的坐标，当色觉亮度很大时它变为[浅色]或[淡色]，随着色度变大它变为[鲜明的]，随着色度变小它变为[素色或浅黑]。这些对于色调相角是共同的(即，这些不限于红色，基本上对于所有的颜色是同样的)。
在图9中，色度为0的无色(白色、灰色和黑色)位于中心，颜色在外围表示。
参照实施例示出的测量例子，描述上述色调、光和色度之间的关系。如图7所示，白色(白色试验样本)的RGB数据是R＝231，G＝228和B＝235，其中三基色的波长是相当大的(rich)，在以后描述的HLS数据的计算表达式中，虽然基本颜色在(H＝16)时是紫色，它在L＝2和S＝5时变为黑色。
黑色(黑色试验样本)的RGB数据是R＝22，G＝22和B＝17，其中三基色的波长都是很小的(slight)，尽管基本颜色在(H＝16)时是黄色。它在L＝13和S＝16时变为黑色。
红色(红色试验样本)的RGB数据是R＝182，G＝22和B＝29，其中只有红色的波长是相当大的(rich)，基本颜色在色调H＝2和色调相角为357度是红色的，只有基本颜色在L＝13和S＝16时它变为红色。
而且，用于按比例改变和表示颜色感觉的三种属性(色调、色觉亮度和色度)的方法用JIS标准(Z8721)规定。
另外，Z8721的指示和颜色的系统名称(修改量+基本颜色名称等)之间的关系在Z8102的附图1到附图20中进行描述(在本发明的实施例中只提取和预备它们中的一些)。
在Z8721中，由三个色质因子Yc和色度坐标xc和yc获得颜色的指示符号Hc、Vc和Cc(根据BASIC语言引入计算表达式的例子)。
然而，在JIS的规定中，首先，因为需要计算三个色质因子，设备和计算变得复杂，提出了根据RGB数据的各种简化的计算表达式。在本发明中，使用根据RGB可以容易计算的HLS色空间，其中，根据JIS规定来选择和确定色调、色觉亮度和色度。
下面描述RGB、HLS和JIS的规定之间的关系。
一种颜色包括三个RGB分量，如图8所示，一个盒子称为“RGB色空间”，用三维空间表示颜色，三个RGB分量用作三个轴，规定的颜色根据RGB的三个值定位在色空间上。
然而，即使通过三个测量值确定颜色位置也很难识别RGB空间的颜色。
相反，存在通常称为“孟塞尔(Munsell)色调环”的颜色表示，通过它可以将基本颜色名称(色调)分类，并且进行正常的色调识别(颜色判断)。
根据将色觉亮度和色度加到孟塞尔色调环实现颜色的表示来构成上述JIS规定。
而且，提供HLS空间(圆柱形HLS坐标系统)作为表达色调、色觉亮度和色度的例子，图8示出了RGB色空间和HLS色空间之间的关系。
另外，使用HLS的原因在于坐标系统是圆柱形的并且非常接近各种类型的JIS表格，其中从RGB转换的数据格式不限于HLS，但如果使用不是HLS的另一种类型，则使用另一种计算表达式，并且需要准备适合于计算表达式的表格。
下面描述从测量数据的RGB数据到计算数据的HLS数据的计算转换以及如何获得色调、色觉亮度和色度。
首先，下面示出了获得色调相角H的计算表达式。(同时，关于分数处理，参照以后描述的实际例子)。
这里，RGB分别采用数字0到255。(即在颜色传感器4a测量的RGB数据被运算放大器30放大之后，数据被A/D转换器进行模数转换，并且确定在256个刻度中的位置)。
r、g和b是通过将R、G和B除以255获得的数字，MAX是r、g和b中的最大数字，而MIN是r、g和b中的最小数字。
根据在三基色中最大的分量(在RGB数据中)，选择表达式(1)、(2)和(3)中的任何一个，其中计算变量h。
当R是RGB数据中的最大值时，h＝(g－b)/(MAX－MIN) (1)当G是RGB数据中的最大值时，h＝2＋(b－r)/(MAX－MIN)(2)当B是RGB数据中的最大值时，h＝4＋(r－g)/(MAX－MIN)(3)在变量h计算之后，执行H＝h×60，以便以360°的形式表示变量h，向右旋转或向左旋转调节使得H变为从0到360的任何整数。
当H≥0时，H＝H (4)(在向右旋转的情况下，随着它来进行指示)。
当H＜0时，H＝H＋360(5)(在向左旋转的情况下，在加上360之后指示向右旋转)。
同样，如果MAX－MIN＝0，则采用H＝0。
如上所述，由获得的色调相角H选择色调。
图11示出了颜色表格号码(参照图15)，其中应用了HLS数据，加到JIS-Z8721色调环的刻度表上(参照图10)，图15示出了颜色表格号码和HLS色调相角之间的关系。
获得的色调相角H应用于图15的关系表格，以提取颜色表格号码，颜色表格号码应用于图11的色调环以获得色调(颜色)。
而且，关于无色，上述的色调并不直接应用于此，而是通过色觉亮度L和色度S之间的关系确定它们。
下面示出了获得色觉亮度L的计算表达式。
进行色觉亮度L的计算，使得它变为表达式(7)中从0到20的数字，以便在获得变量1之后在20个刻度中表示变量1。
1＝(MAX－MIN)/2 (6)L＝{100－(1×100)}/5 (7)如图16所示，通过较低档的计算值L获得较高档的色觉亮度1到20。
下面示出了获得色度S的计算表达式。
当获得色度S时，通过色觉亮度L计算过程中的变量1来选择表达式(8)和(9)中任何一个，由此计算变量S。
当1≤0.5时，s＝(MAX－MIN)/(MAX－MIN) (8)当1＞0.5时，s＝(MAX－MIN)/{2－(MAX＋MIN)}(9)在获得变量s之后，进一步进行计算，以便通过表达式(10)在0到20之间确定数字，从而在20个刻度中指示它。
S＝(s×100)/5(10)而且，当MAX－MIN＝0时，确定s＝0。
如在色觉亮度L的情况下，从图16获得色度1到20。
而且，如图13所示，虽然色觉亮度L和色度S按JIS标准确定在10个刻度中的位置，但是它们在本发明的HLS中确定在20个刻度中的位置。
如上所述，由获得的色觉亮度L和色度S选择可利用的修改量(modifier)和无色。
图17是与颜色表格5中的色调有关的L-S表格，L-S表格与JISZ8102的附图5(本说明书中的图14)相关联。
接着，表格中的LS值从有关纵坐标的色觉亮度L和横坐标的色度S的相应的数字中提取，其中根据与LS值的相应位置相关联的JIS附图，当色度是2或更小时选择无色，当色度是3或更大时选择有色。这样，修改量(包括它的可用性)由色度S和色觉亮度L选择，其中确定颜色名称。
同时，LS数字和颜色名称之间的关系在图18中示出。
根据从上述R、G、B数据所计算的HLS数据获得颜色名称的方法总结如下(1)获得色调相角(H)，(2)确定颜色表格号码，(3)确定色调(基本的颜色名称) (无色另当别论)，(4)确定色觉亮度(L)和色度(S)的值，(5)由L-S表格获得号码，以及(6)获得颜色名称。
下面描述在获得颜色名称之后的扬声系统(向外输出语音)。
关于颜色名称的有关颜色、色觉亮度、色度和色调的基本名称的语音数据分开存储在控制印刷电路板6的EEP-ROM 33中。
根据颜色名称，例如，在只有基本颜色名称的情况下，只有基本颜色名称的数据从EEP-ROM 33中提取，而不用提取语音数据，如果提供修改量，则提取包括其序列的多个语音数据。
而且，从EEP-ROM 33提取的语音数据通过D/A转换器进行数模转换并且由运算放大器34放大，数据传送到扬声器38，该数据通过该扬声器用语音向外输出。
下面描述两个例子，其中根据RGB数据识别颜色(其中的一个是试验样本1，它的颜色名称是[灰色]，而另一个是试验样本2，它的颜色名称是[鲜明的红黄色])。
两个样本在DIC颜色样本中是No.5491/2和No.569，它们两个都是红黄色。然而，它的色觉亮度和色度相互是不同的，这些是判断无色还是有色的样本。
另外，下面的实际例子是处理分数的例子。然而，应用分数处理的位置可以适当地改变，在这种情况下它可以被适当地校正。
照射光到试验样本1(在DIC样本中的No.549 1/2)并且接收来自它的光，所获得的RGB数据是R＝126，G＝121和B＝104。
因为R是最大值，h＝0.772727(把它四舍五入为六位小数)。
因为H≥0，H＝46(不考虑所有的小数)。
所以，由图15可以看出颜色表格号码是5。
由表达式(6)得到1＝0.45098(当计算L时，把它四舍五入为两位小数，当计算s时，把它四舍五入为五位小数)。
由表达式(7)得到L＝11，由图16发现色觉亮度是12。
因为1≤0.5，由表达式(8)得到s＝0.0956522(把它四舍五入为七位小数，当计算S时(当计算s×100时)不考虑所有的小数)，以及由表达式(10)获得S＝1(不考虑所有的小数)。
由图16发现色度是2。
根据上面的描述，得到H＝46，色调＝5，色觉亮度(L)＝12，色度(S)＝2。
如果L＝12和S＝2应用于色调＝5的L-S表格(图17)，可以得到LS值＝3，这表示是灰色。
而且，该颜色名称([灰色])仅包括基本的颜色名称，计算机中信号类型的一个例子是(0，0，N) (如图4b所示，N＝灰色)。
通过照射光到试验样本2(在DIC样本中的No.569)并且接收来自它的光，所获得的RGB数据是R＝255，G＝212和B＝0。
因为R是最大的，由表达式(1)得到h＝0.831373(把它四舍五入为六位小数)。
因为H≥0，由表达式(4)得到H＝49(不考虑所有的小数)。然后由图15发现颜色表格号码是5。
由表达式(6)得到1＝0.5(没有分数)，由表达式(7)得到L＝10。然后，由图16发现色觉亮度是11。
因为≤0.5，由表达式(8)得到s＝1(没有分数)。由表达式(10)得到S＝20(不考虑所有的小数)。然后由图16发现色度是20。
根据上面的描述，得到H＝49，色调＝5，色觉亮度(L)＝11，色度＝20。如果L＝11和S＝20应用于色调＝5的L-S表格(图17)，可以得到LS值＝22。
这表示是[鲜明的红黄色](参照图18)。
同时，这个颜色名称([鲜明的红黄色])是一个色调修改量(如图4(a)、图5和图6所示，色觉亮度和色度的修改量vv＝鲜明的，修改量r＝红色的，以及基本的颜色y＝黄色)作为计算机中信号类型的一个例子。
同时，在JIS附图(本说明书中的图14)和与所述附图相关联的图17的L-S表格中，某些颜色没有指示，而且，在计算的HLS数据中，某些颜色对应于边缘，以致于要进行某些校正来获得颜色名称。
作为校正的方法，色觉亮度和色度中的一个或两个被定义为确定边缘中颜色的LS值的标准。
下面将描述验证方法。
上述RGB数据到HLS数据的转换基于在256(0-255)个刻度中三基色的数字数据。
由于颜色识别装置的使用、电源的变化(例如，累积电量的降低和电输出(电压和电流)的降低)、使用温度的变化以及老化退化发生，使得RGB数据不能总在256个刻度中检测到。
因此，根据验证试验样本如一般使用的黑色试验样本或白色试验样本的RGB数据，在使用装置时实现三基色数据的验证。
即，如果白色试验样本24和黑色试验样本23的测量数据与参考RGB数据(231，228，235)和(22，22，17)相同，则不需要验证。然而，根据从白色和黑色试验样本获得的RG数据，目标的RGB数据可以借助于成比例的分配来验证并且被转换为HLS，由此进行颜色识别。
例如，进行验证以判断在小值一侧、中间值一侧或大值一侧的哪一侧，与上述参考RGB数据比较，趋近于白色和黑色试验样本23和24的测量RGB数据的一个或两个。
举一个例子，对于R、G和B中的每一个，如果测量数据在小值一侧，则设置上层值校正系数，如果测量数据在中间值一侧，则对123以上的值进行校正和对122以下的值进行校正，如果测量值在大值一侧，则进行底层值的校正。
在目标测量之前立刻进行这些校正，因此获得准确的RGB数据、HLS数据和颜色识别。
而且，(255，255，255)是白色的基础，而(0，0，0)是黑色的基础，然而，加载到测量底板21的黑色试验样本23和白色试验样本24的原始数据(231，228，235)和(22，22，17)被定义为验证的参考数据。
另外，黑色试验样本23和白色试验样本24作为特定颜色的验证试验样本用于自验证，但是，这些样本可以适当的改变。
例如，考虑到使用测量数据为(0，0，0)或(255，255，255)的黑色试验样本23和白色试验样本24时，需要两个验证试验样本。然而，如果使用实施例的其它测量数据如(22，22，17)或(231，228，235)的验证试验样本时，存在三个RGB值，使得一个验证试验样本就足够了。
另外，代替黑色试验样本23或白色试验样本24，可以使用三基色样本中的一个到三个，或者可以使用选择的特定颜色中的一个样本。
即，就验证试验样本的测量数据存储为参考数据并且可能与它相比较来说，可以选择任何颜色用于验证试验样本。
当使用三基色样本时，三个样本中一个的数据是主要的，使得根据三个中最大值的数据实现验证，或者在使用1个或2个样本的情况下，根据最大值的数据和相关的两个低值中的数据实现验证。
权利要求
1.一种颜色识别设备，包括测量部分、颜色识别装置和输出装置，其中所述的测量部分包括照射白色到目标的白色光源，以及接收从所述目标反射的光的三基色的光接收部件；所述的颜色识别装置具有通过将光接收部件测量的数据与存储的参考数据相比较来判断颜色的装置；以及所述的输出装置是一种通过语音向外输出颜色的装置，这些颜色由所述颜色识别装置判断和识别。
2.如权利要求1所述的颜色识别设备，其中，HLS数据根据测量数据的RGB数据来计算并且与存储的参考数据相比较。
3.如权利要求1或2所述的颜色识别设备，其中，三基色的光接收部件由光电转换部件构成，这些部件对于三基色具有灵敏性。
4.如权利要求3所述的颜色识别设备，其中，对于三基色具有灵敏性的光电转换部件由具有三种类型RGB滤波器的三个光电二极管构成。
5.如权利要求1、2、3或4所述的颜色识别装置，其中，在所述测量部分和所述目标之间提供用于布置和去除特定颜色的验证试验样本的装置，以及将所述验证试验样本的测量数据与所述验证试验样本的参考数据提供比较的自验证的装置。
6.如权利要求5所述的颜色识别设备，其中，所述特定颜色的验证试验样本为黑色试验样本或白色试验样本。
7.如权利要求5所述的颜色识别设备，其中，所述特定颜色的验证试验样本为三基色试验样本。
8.如权利要求5、6或7所述的颜色识别设备，其中，所述自验证设计成对目标的测量数据的验证。
9.如权利要求5、6、7或8所述的颜色识别设备，其中，提供通过操作开关和自动地测量所述目标，在测量部分和目标之间自动地移动、测量和去除验证试验样本的装置。
10.如权利要求9所述的颜色识别设备，其中，在主机架盒上开有测量孔，并且验证试验样本和空间设计成在所述测量孔内逐渐移动。
11.如权利要求10所述的颜色识别设备，其中，所述移动装置这样构成，以致于旋转盘具有验证试验样本和空间的测量窗口，所述旋转盘设计成间歇地移动。
12.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所述的颜色识别装置，其中，扬声器集成为用于向外输出语音的装置。
13.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所述的颜色识别装置，其中，耳机集成为用于向外输出语音的装置。
全文摘要
通过本发明的颜色识别设备解决了有视力障碍的人难于识别颜色的问题,该设备包括通过将颜色传感器4a测量的数据与存储的参考数据相比较来识别颜色的装置以及通过语音向外输出由颜色识别装置识别的颜色的装置,其中测量孔部分相对于被测目标的表面压下,该目标的颜色名称是有视力障碍的人想知道的,由测量部分4测量从目标反射的(三种RGB类型)的光,测量的数据传送到颜色识别装置,颜色识别装置内的程序计算测量的数据并且将计算的数据与系统分类的参考数据(表格数据)相比较,选择测量数据的颜色名称,目标的颜色名称(基本的颜色名称、色觉亮度、色度和色调)通过语音由扬声器28输出。
文档编号G01J3/50GK1337206SQ0110372
公开日2002年2月27日 申请日期2001年2月6日 优先权日2000年7月7日
发明者松井利久, 一二三吉胜, 当间安厚, 桥爪慎哉, 有谷秀明 申请人:株式会社北计工业