語音色彩傳感器的制作

步驟1：使用的材料

Raspberry Pi 3.~35 US $或EUR

AIY語音套件，標題焊接到HAT。 ~25US $或EUR

Adafruit TCS34725突破，焊頭焊接。 ~8美元或歐元

跳線電纜。

面包板（可選）

傳感器外殼：

- 二手“Dolce Gusto”咖啡膠囊

- 一個小圓形的2mm外匯（PVC泡沫板），直徑約37mm

- 一種非反射黑色材料，覆蓋外殼的內(nèi)壁。我使用了自粘黑色橡膠泡沫。

可選：一個小開關(guān)來喚起測量值

幾滴塑料膠和一把切刀。

第2步：裝配和使用

使用AIY語音HAT的Raspberry Pi按照AIY手冊中的說明進行設(shè)置。在組裝之前，標題被焊接到HAT上的端口。對于傳感器的外殼，將“Dulce Gusto”咖啡膠囊清空，清潔，并用刀小心地取出底部的一部分。為此可以使用其他東西，咖啡膠囊的大小和形狀都合適。從一塊板上切下一塊2mm的外匯，然后將突破部分放在外匯板上，用毛氈筆標記位置，并在適當?shù)奈恢们懈钔怀霾糠值牟宀邸?/p>

現(xiàn)在，使用Velcro帶將外匯片粘在外殼上，并將傳感器外殼粘在外匯板上。然后用吸光的黑色材料覆蓋內(nèi)壁，我使用自粘橡膠泡沫。黑色紙板應該也可以?，F(xiàn)在，使用跨接電纜，HAT的I2C“3.3V”端口連接到傳感器上的“V in”，接地到Gnd，sda到sda和scl到scl。我用面包板連接兩個部件，但這不是必要的。

將AIY_TCS34725 python腳本放在src文件夾中，然后從dev終端運行腳本，輸入“sec/AIY_TCS34752.py”。您可能必須先使python腳本可執(zhí)行。詢問時，將傳感器單元放在要測量的物體上，按下AIY設(shè)備中的按鈕并等待一兩秒鐘。

然后，根據(jù)測量的RGB和白色值，設(shè)備首先計算相應的色調(diào)值，然后根據(jù)該值估計顏色并通過AIY語音系統(tǒng)口頭傳達它們，例如： G。作為“暗紅色”，也給出了色調(diào)值。 RGB，色調(diào)和亮度（亮度，準確）值也會打印到屏幕上。

為簡化顏色標注過程，RGB值將轉(zhuǎn)換為HSV（色調(diào)，飽和度，值）格式。這允許將顏色注釋到特定角度范圍（即，餅圖切片），并且基于計算的色調(diào)值來選擇顏色。

您需要針對白色和黑色參考標準化您的設(shè)備。只需測量您可用的最白和最黑的紙張，分別進行測量，并將這些值作為最大值和最小值放入代碼中。只有最佳參考值才能提供良好的顏色識別。

一個基本問題是反射。如果你有一個有光澤或拋光表面的物體，它將反射LED發(fā)出的大量光線，看起來比它實際上要輕得多。您可以使用一張薄膜來散射光線，但您可能需要實施校正因子。

對于半透明物體，將它們放在白紙上可能很方便，否則反射光量將變小，物體報告為“黑色”。

如果要測量發(fā)光物體的顏色，應通過連接“關(guān)閉”來關(guān)閉突破口上的LED。 LED“端口突破到”地面“?，F(xiàn)在相應地設(shè)置標準化值。

另一個普遍問題是對象的照明。突破上的暖白色LED發(fā)出不連續(xù)的光譜。因此，某些顏色可能在RGB光譜中過高或過低。

結(jié)果

步驟3：代碼

代碼是對AIY語音手冊中的代碼修改和TCS34725傳感器代碼的組合作者。

我還試過使用Adafruit的TCS34725 python代碼，但是運行這個以及其他一些使用外部庫和AIY HAT的代碼有問題。歡迎任何幫助。

如前所述，顏色標注基于RGB到色調(diào)值的轉(zhuǎn)換。您必須根據(jù)白色和黑色崇敬材料的實驗測量設(shè)置標準化設(shè)置。相應地填寫R，G和B min或max的絕對值。

該腳本使用新版本的“say”命令，可以調(diào)節(jié)音量和音高。如果您需要更新audio.py和tty驅(qū)動程序文件或從腳本中刪除“音量和音高部分”。

#！/usr/bin/env python3

# This script is an adaption of the servo_demo.py script for the AIY voice HAT，

# optimized for the color recognition uing the Afafruit TCS34725 breakout

import aiy.audio

import aiy.cloudspeech

import aiy.voicehat

#from gpiozero import LED # could be helpful for an external LED on servo-port

#from gpiozero import Button # could be helpful for an external button on servo-port

import time

import smbus

bus = smbus.SMBus（1）

import colorsys

def hue2color（hue）： # color interpretation based on the calculated hue values

if （（hue》 12） and （hue《 26））： # i.e. between 12° and 40°。 All settings may require optimization

color=“orange”

return color

elif （（hue》 25） and （hue《 70））：

color=“yellow”

return color

elif （（hue》 69） and （hue《 165））：

color=“green”

return color

elif （（hue》 164） and （hue《 195））： # 180 +/- 15

color=“cyan”

return color

elif （（hue》 194） and （hue《 270））：

color=“blue”

return color

elif （（hue》 269） and （hue《 320））：

color=“magenta”

return color

elif （（hue》 319） or （hue《 20））：

color=“red”

return color

else： print （“something went wrong”）

def tcs34725（）： # measurement and interpretation.

# The measurement is performed by the Bradspi TCS34725 script：

# https://bradsrpi.blogspot.com/2013/05/tcs34725-rg.。.

bus.write_byte（0x29，0x80|0x12）

ver = bus.read_byte（0x29）

# version # should be 0x44

if ver == 0x44：

print （“Device found ”）

bus.write_byte（0x29， 0x80|0x00） # 0x00 = ENABLE register

bus.write_byte（0x29， 0x01|0x02） # 0x01 = Power on， 0x02 RGB sensors enabled

bus.write_byte（0x29， 0x80|0x14） # Reading results start register 14， LSB then MSB

data = bus.read_i2c_block_data（0x29， 0）

clear = clear = data［1］ 《《 8 | data［0］

red = data［3］ 《《 8 | data［2］

green = data［5］ 《《 8 | data［4］

blue = data［7］ 《《 8 | data［6］

crgb = “Absolute counts： C： %s， R： %s， G： %s， B： %s ” % （clear， red， green， blue）

print （crgb）

time.sleep（1）

else：

print （“Device not found ”）

# normalization and transformation of the measured RGBW values

col=“”

# Maximum values Normalization factors， must be defined experimentally

# e.g. vs. a white sheet of paper. Check and correct from time to time.

max_bright = 5750

max_red = 1930

max_green = 2095

max_blue = 1980

# Background/Minimum values normalization factors， must be defined experimentally

# e.g. vs. black sheet of paper. Check and correct from time to time.

min_bright = 750

min_red = 340

min_green = 245

min_blue = 225

# normalized values， between 0 and 1

rel_bright = （（clear - min_bright）/（max_bright - min_bright））

rel_red = （（red - min_red）/（max_red - min_red））

rel_green = （（green - min_green）/（max_green - min_green））

rel_blue = （（blue - min_blue）/（max_blue - min_blue））

hsv_col = colorsys.rgb_to_hsv（rel_red， rel_green， rel_blue）

hue = hsv_col［0］*359

if rel_bright 》 0.9： col = “white” # if very bright -》 white

elif rel_bright 《 0.1： col = “black” # if very dark -》 black

else： col = hue2color（hue） # color selection by hue values

# print（“relative values bright， red， green， blue：”）

# print （rel_bright， rel_red， rel_green， rel_blue）

# print（“HSV values （hue， saturation， value）：”， hsv_col）

# print （“hue in ° ”，hue）

return ［col， rel_bright， rel_red， rel_green， rel_blue， hue］

def main（）：

button = aiy.voicehat.get_button（） # change Button status

led = aiy.voicehat.get_led（） # change Button-LED status

aiy.audio.get_recorder（）.start（）

# buttoni= Button（5） # distance sensor or other external button， connected to servo3/GPIO 05

aiy.audio.say（“Hello！”， lang=“en-GB”， volume=50， pitch=100） # volume and pitch require November 2017 revision of audio.py and _tty.py driver！

aiy.audio.say（“To start， move the sensor above the object. Then press the blue button”， lang=“en-GB”， volume=50， pitch = 100）

print（“To activate color measurement place sensor above object， then press the blue button”）

while True：

led.set_state（aiy.voicehat.LED.ON）

button.wait_for_press（） # for external button， replace button by buttoni

led.set_state（aiy.voicehat.LED.BLINK）

aiy.audio.say（“Measuring”， lang=“en-GB”， volume=50， pitch = 100）

result = tcs34725（） # evokes measurement and interpretation

col = result［0］ # color， as text

hue = str（int（result［5］）） # hue in °， as text

r_red = str（int（result［2］*255）） # R value， as text

r_green = str（int（result［3］*255）） # G value， as text

r_blue = str（int（result［4］*255）） # B value， as text

r_bright = str（int（result［1］*100）） # W value， as text

led.set_state（aiy.voicehat.LED.OFF）

if col == “white” or col==“black”：

bright = “”

elif （result［1］ 》0.69）： #brightness/lightness of color

bright =“l(fā)ight”

elif （result［1］ 《0.25）：

bright =“dark”

else ：

bright =“medium”

# communiating the results

color_text =（“The color of the object is ” + bright + “ ” + col）

print （color_text）

aiy.audio.say（color_text， lang=“en-GB”， volume=75， pitch=100）

hue_text = （“The hue value is ”+ hue+ “ degrees”）

print （hue_text）

aiy.audio.say（hue_text， lang=“en-GB”， volume=75， pitch = 100）

if __name__ == ‘__main__’：

main（）