语音色彩传感器的制作

步骤1：使用的材料

Raspberry Pi 3.~35 US $或EUR

AIY语音套件，标题焊接到HAT。 ~25US $或EUR

Adafruit TCS34725突破，焊头焊接。 ~8美元或欧元

跳线电缆。

面包板（可选）

传感器外壳：

- 二手“Dolce Gusto”咖啡胶囊

- 一个小圆形的2mm外汇（PVC泡沫板），直径约37mm

- 一种非反射黑色材料，覆盖外壳的内壁。我使用了自粘黑色橡胶泡沫。

可选：一个小开关来唤起测量值

几滴塑料胶和一把切刀。

第2步：装配和使用

使用AIY语音HAT的Raspberry Pi按照AIY手册中的说明进行设置。在组装之前，标题被焊接到HAT上的端口。对于传感器的外壳，将“Dulce Gusto”咖啡胶囊清空，清洁，并用刀小心地取出底部的一部分。为此可以使用其他东西，咖啡胶囊的大小和形状都合适。从一块板上切下一块2mm的外汇，然后将突破部分放在外汇板上，用毛毡笔标记位置，并在适当的位置切割突出部分的插槽。

现在，使用Velcro带将外汇片粘在外壳上，并将传感器外壳粘在外汇板上。然后用吸光的黑色材料覆盖内壁，我使用自粘橡胶泡沫。黑色纸板应该也可以。现在，使用跨接电缆，HAT的I2C“3.3V”端口连接到传感器上的“V in”，接地到Gnd，sda到sda和scl到scl。我用面包板连接两个部件，但这不是必要的。

将AIY_TCS34725 python脚本放在src文件夹中，然后从dev终端运行脚本，输入“sec/AIY_TCS34752.py”。您可能必须先使python脚本可执行。询问时，将传感器单元放在要测量的物体上，按下AIY设备中的按钮并等待一两秒钟。

然后，根据测量的RGB和白色值，设备首先计算相应的色调值，然后根据该值估计颜色并通过AIY语音系统口头传达它们，例如： G。作为“暗红色”，也给出了色调值。 RGB，色调和亮度（亮度，准确）值也会打印到屏幕上。

为简化颜色标注过程，RGB值将转换为HSV（色调，饱和度，值）格式。这允许将颜色注释到特定角度范围（即，饼图切片），并且基于计算的色调值来选择颜色。

您需要针对白色和黑色参考标准化您的设备。只需测量您可用的最白和最黑的纸张，分别进行测量，并将这些值作为最大值和最小值放入代码中。只有最佳参考值才能提供良好的颜色识别。

一个基本问题是反射。如果你有一个有光泽或抛光表面的物体，它将反射LED发出的大量光线，看起来比它实际上要轻得多。您可以使用一张薄膜来散射光线，但您可能需要实施校正因子。

对于半透明物体，将它们放在白纸上可能很方便，否则反射光量将变小，物体报告为“黑色”。

如果要测量发光物体的颜色，应通过连接“关闭”来关闭突破口上的LED。 LED“端口突破到”地面“。现在相应地设置标准化值。

另一个普遍问题是对象的照明。突破上的暖白色LED发出不连续的光谱。因此，某些颜色可能在RGB光谱中过高或过低。

结果

步骤3：代码

代码是对AIY语音手册中的代码修改和TCS34725传感器代码的组合作者。

我还试过使用Adafruit的TCS34725 python代码，但是运行这个以及其他一些使用外部库和AIY HAT的代码有问题。欢迎任何帮助。

如前所述，颜色标注基于RGB到色调值的转换。您必须根据白色和黑色崇敬材料的实验测量设置标准化设置。相应地填写R，G和B min或max的绝对值。

该脚本使用新版本的“say”命令，可以调节音量和音高。如果您需要更新audio.py和tty驱动程序文件或从脚本中删除“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 =“light”

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（）