圖 1中的設(shè)計(jì)理念 是一種能夠在高動態(tài)范圍內(nèi)生成 RGB 三元組的顏色檢測器，這對于機(jī)器視覺應(yīng)用來說是一個(gè)有用的屬性。該電路實(shí)施自動曝光控制來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。因此，主體的 RGB 值在一定光強(qiáng)度范圍內(nèi)保持不變?！　‘?dāng) RES 由 C（微控制器）驅(qū)動為高電平時(shí)，三個(gè)共陰極 RGB 光電二極管 (U1) 反向偏置并通過三個(gè) N 通道 MOSFET（M1、M2、M3）預(yù)充電至 V R （通常為 0.5V）。復(fù)位階段之后，節(jié)點(diǎn) R、G 和 B 上的電壓開始增加，與每個(gè)顏色成分的強(qiáng)度成線性比例。這些信號饋送三個(gè)具有線或連接輸出的比較器 (U2)。第一個(gè)達(dá)到閾值 V TH （通常為 2.6V）的信號使 SH 通過反相器 U3A 置位，從而選通采樣保持放大器 U4。　

　然后，Arduino Nano 轉(zhuǎn)換保持電壓 RH、GH 和 BH 以進(jìn)行進(jìn)一步處理。不使用 U4 的 C 可以完成模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，但連續(xù)轉(zhuǎn)換會在信號之間引入采樣誤差。由于轉(zhuǎn)換速率較高，信號越亮，該誤差越大 ?；蛘?，可以使用至少有三個(gè) ADC 的 C。

　　D1 為比較器添加了強(qiáng)力滯后，D2 允許 Arduino 通過下拉節(jié)點(diǎn) T2 來定義最大曝光時(shí)間，保持 RGB 信號。此功能對于保證傳感器的固定工作速率必不可少。圖 2顯示了信號時(shí)序。在時(shí)間 t 1時(shí)，當(dāng) R = V TH時(shí)，比較器 U2A 拉低，保持三元組 [RH、GH、BH]，以便在過程結(jié)束時(shí) (T ADC ) 由 C 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在 t 2 時(shí)（最大曝光時(shí)間結(jié)束時(shí)），C 將 SH1 設(shè)置為低并轉(zhuǎn)換輸入。

　　圖2  時(shí)序圖　　總結(jié)一下，R、G、B 中最亮的信號 決定了曝光時(shí)間 (t 1 )，因此任何信號都不會出現(xiàn)飽和。這種信號壓縮 使用 8 位 ADC 可實(shí)現(xiàn)約 100 dB 的動態(tài)范圍。此外，要達(dá)到這樣的性能，無需調(diào)整任何電路參數(shù)。

　　圖 3 解釋了如何通過自動曝光控制獲得高動態(tài)范圍。給定一個(gè)目標(biāo)，對于每個(gè)光強(qiáng)度，總會有一個(gè)曝光時(shí)間保證三重態(tài) [RH,GH,BH] 保持不變：

　　圖 3  兩個(gè) RGB 三元組的示例，指的是在兩種不同的光強(qiáng)度下獲取的同一目標(biāo)。[R1,G1,B1] 是在 Ta 處采樣的亮信號，而 [R2,G2,B2] 是在 Tb 處采樣的暗信號。由于 [R1,G1,B1]Ta = [R2,G2,B2]Tb，因此物體的色度與光強(qiáng)度無關(guān)。