1、基于Android系统的色环电阻识别 基于Android系统的色环电阻识别摘要：在现在实验室中，普遍通过人工观察色环颜色来判断阻值，从而选取相应的电阻，但由于色环电阻本身体积较小，颜色复杂，通过人工识别色环读出阻值效率较低，并且对于色盲群体来说，通过识别颜色来读出阻值显得更为困难，所以有必要使用简单的工具，快速的实现对色环电阻阻值的识别。本次设计的Android app便可以通过简单的拍摄功能，实现对色环电阻阻值的判断，从而大大减轻了识别并选取电阻的负担，同时以其高效实用性的特点，也方便学生和工程师的使用。使用Eclipse作为开发平台，对色环电阻色彩识别的实现，通过调用摄像头对电阻进行拍照，
2、获取照片后对照片进行分析。本次设计了两款识别程序，一个是匹配于常见的E-96系列阻值表阻值的程序，另一个是可以识别所有阻值的程序。首先在SurfaceView界面添加轮廓，使电阻在轮廓线内，从而分析轮廓线内的色彩，再通过计算选取相应的关键点，分析关键点上的色彩。分析色彩时，在RGB色彩空间中分析最接近的值作为相应的色彩值，并分析常见的E-96系列电阻阻值表中的值作为修正值。本程序在光照条件良好的情况下，识别率可以在80%左右。关键词：色环电阻；电阻识别；Eclipse；Android；RGB色彩空间Color ring resistance recognition based on Andro
3、id systemAbstract:In the present laboratory, it is commonly used to judge the resistance by artificial color ring color, and select the corresponding resistance, but because the color ring resistance itself is small and the color is complex, the efficiency of reading resistance is low by artificial
4、color ring, and it is more important for color blind group to read the resistance by identifying the color. Therefore, it is necessary to use a simple tool to quickly identify the resistance value of color ring. The design of Android app can realize the resistance value of the color ring through the
5、 simple shooting function, thus greatly alleviates the burden of identifying and selecting resistance. At the same time, with its high efficiency and practicality, it also facilitates the use of students and engineers. Using Eclipse as the development platform, the color ring resistance color recogn
6、ition is realized, the resistance is photographed by calling the camera, and the photos are analyzed after obtaining the photos. This design has two recognition procedures, one is a program that matches the common resistance series of E-96 series, and the other is a program that can identify all res
7、istance values. First, the contour is added to the SurfaceView interface to make the resistance in the contour line, and then the color in the contour line is analyzed. Then the key points are selected by calculation and the color on the key points is analyzed. When the color is analyzed, the neares
8、t value is analyzed in the RGB color space as the corresponding color value, and the value in the common E-96 series resistance resistance meter is analyzed as the correction value. Under the condition of good illumination, the recognition rate can be around 80%.Key words:color ring resistance; resi
9、stance identification; Eclipse; Android；Default RGB Colour Space1序言1.1课题研究背景在电子电路中，色环电阻是使用频率较高的一种电子控件，它可以通过不同颜色的环来代表电阻的阻值和误差。色环电阻的优点在于使用简单，方便选取，可根据使用者的需求，按照顺序读色环上的颜色组合来判断电阻的阻值和误差范围，以此来选取需要的电阻，所以色环电阻广泛应用于各种电子设备和各行各业。在实验或者维修工作中，需要快速的识别色环电阻的色环，并准确的读出阻值，从而选取相应的电阻。但由于色环电阻本身体积较小，颜色复杂，通过人工识别色环读出阻值效率较低，并且对于
10、色盲群体来说，通过识别颜色来读出阻值便显得更为困难，所以有必要使用简单的工具，快速的实现对色环电阻阻值的识别。这里希望能够便携简单的识别电阻，所以选择了Android系统，在手机上设计程序来实现相关功能。本文主要内容为如何在Android系统上设计程序，本次设计了两款识别程序，一个是匹配于常见的E-96系列阻值表阻值的程序，另一个是可以识别所有阻值的程序。首先在SurfaceView界面添加轮廓，使电阻在轮廓线内，从而分析轮廓线内的色彩，再通过计算选取相应的关键点，分析关键点上的色彩。分析色彩时，在RGB色彩空间中分析最接近的值作为相应的色彩值，并分析常见的E-96系列电阻阻值表中的值作为修正
11、值。本程序在光照条件良好的情况下，进行了十组测试，测试结果有八组效果较好，识别率可以在80%左右1。1.2可行性分析1.2.1技术可行性前期通过相关资料的查阅，懂得了一定的Android开发和图像识别的知识，同时自己通过学习Java语言编程和Android xml的设计，已经初步具备开发一款app的能力，因此可以保证在规定的时间内完成所需设计。对于本次开发app所需的相关算法和功能的实现，可以参考相关书籍和有关功能实现的程序。本次的设计主要用Java编程，在Eclipse上安装Android工具，并配置相关环境来实现app的开发。色环电阻的识别具有如下一些优势和简便性：1）颜色数固定，只有十二
12、种既定颜色，所以不需要众多的颜色集合，模式识别的目标集合不大，2）色环电阻的电阻组合通常不超过96种组合，实验室常见的为24种。所用的电阻组合可以对比常见的E-96和E-96系列电阻阻值表，并对识别出的阻值进行相应的匹配2。1.2.2经济可行性在通讯工具普遍使用的当代社会，手机作为功能的实现设备，这将大大降低了生产和使用的成本，方便使用者使用。在设计过程中所需要的相关知识和资料，大部分可以通过学校的图书馆借阅，因此不需要太多的资金成本3。1.3色环电阻检测的可行性方法对比方法一：将界面设置为如图1-3所示，因为常用的色环电阻有十二种颜色，所以只需要按照十二种不同的颜色所代表的数值进行相关的设置
13、，就可以将色环电阻的颜色输入进去，进行计算。这种方法是常见的一种方法，不过这样比较麻烦，而且同样需要自己对色环的颜色进行相关的识别4。图1-3人工输入色环色环电阻颜色计算图方法二：可以使用机器视觉的办法来进行相关色环电阻的判断，就是通过机器的视觉系统，对电阻的图像进行相关的拍摄，然后将电阻中的颜色提取出来，并对电阻图像色标进行定位，然后将电阻的图像进行修正处理，经过图像输入色标对比来确定色环电阻的阻值。这种方法可以在大型工程流水线作业场合进行使用，可以进行比较快速的色环识别和相关组织的判断5。方法三：基于Android系统的色环电阻识别。1.4课题研究意义在现在实验室中，普遍通过人工观察色环颜
14、色来判断阻值，从而选取相应的电阻，但由于色环电阻本身体积较小，颜色复杂，通过人工识别色环读出阻值效率较低，并且对于色盲群体来说，通过识别颜色来读出阻值便显得更为困难，所以有必要使用简单的工具，快速的实现对色环电阻阻值的识别。本次设计的Android app便可以通过简单的拍摄功能，实现对色环电阻阻值的判断，从而大大减轻了识别并选取电阻的负担，同时以其高效实用性的特点，也方便学生和工程师的使用6。2工作任务及主要内容2.1主要完成的工作（1）前期完成对Android环境的搭建。Android的开发平台有很多，常用的开发平台有Intellij、Eclipse、和Android Studio等，在这
15、里选择了Eclipse作为开发平台，并配置相关开发环境。下载安装Eclipse，同时下载并安装JDK、ADT、SDK等工具和支持包，配置JDK和ADT的环境，从而搭建Android开发环境7。（2）中期完成对app功能的实现。在搭建好Android开发环境后便开始了app功能的实现。此app的功能需要调用摄像头及摄像头的相关功能，在进行相关的拍摄后将图片保存为JPEG格式，计算出适当的点作为颜色识别关键点，然后通过RGB的值来分析相关的数据，通过在RGB色彩空间中选取对应RGB值最短距离的方法判断对应色环的RGB值，或者继续分析E-96系列阻值表作为修正值，以此实现对电阻色环的颜色的判断，最后
16、通过相关算法将阻值输出8。（3）后期完成对app功能的优化和相关参数的调整。在实现app的功能后，需要对摄像头的相关聚焦等功能进行优化，然后是识别出电阻的范围来缩小所需识别的范围，并增添相关关键点和对点的参数的调整来减少误差9。2.2主要内容2.2.1运用的方法（1）图像的拍摄：Android摄像头及相关功能的调用。（2）图像的处理：设置相关的网格线并识别电阻的范围来缩小所需识别的范围。（3）色环的识别：通过在RGB色彩空间中求对应RGB值的最小距离来判断对应色环的RGB值，并和E-96系列阻值表进行相关分析得出修正值。（4）阻值的识别：通过对应RGB的值来设定相关的阻值。2.2.2开发环境选
17、择开发Android app 的环境很多，这里选择了比较成熟的Eclipse作为开发平台，并搭建Android 开发环境。在硬件方面使用常用的Android手机作为终端进行程序的调试。3安卓开发环境的搭建3.1Eclipse的下载Eclipse是一个开发工具框架，也是一个跨平台的开发环境，并且自由集成，使用者可以根据自己的需求，通过下载插件的方法，这样就可以搭建出属于自己的开发环境了。因为Eclipse需要JDK的相关配置，所以需要安装JDK才能正常运行Eclipse。3.2JDK 的下载与相关环境配置JDK (Java Development Kit )是整个Java的核心。JDK包括了Ja
18、va运行环境Java工具、JRE、Java基础类库等。因为JDK有许多版本，所以需要根据自己的电脑系统，进行相应的选择。在配置JDK的时候需要配置相关的环境变量，通常变量名设置为JAVA_HOME与JRE_HOME，变量值就是其安装目录。添加环境变量分别为：%JAVA_HOME%bin与%JRE_HOME%bin，这中间也可以通过查找相关文件的目录来进行环境变量的添加。在环境配置完成后，可以通过命令行窗口输入Java、Java version和javac命令验证JDK是否成功安装10。3.3ADT的下载与相关环境配置Android的软件开发过程，需要用到工具集和相应库文件，ADT是一种工具插件
19、，在Eclipse下对SDK进行管理。相关库文件、硬件系统、工具集以及操作系统相关内容使用SDK进行打包，所以下载SDK是开发Android的前提，因为不同的版本所匹配的工具不同，所以要下载不同版本的SDK。3.4SDK相关工具的下载SDK （Software Development Kit）是开发工具的集合，是软件工程师们建立的特定的集合工具，我们可以根据自己不同的需求下载不同的版本，同时因为版本更新的相关原因，所以建议在下载高版本的工具包时，也下载低版本的工具包。4程序功能设计4.1色环电阻检测系统分析色环电阻是电子控件中比较常见的控件，常见的色环电阻有以下两种，即四个色环和五个色环的电阻
20、，可以通过色环的颜色和分布来确定其阻值。人们经常需要观察色环电阻色环的分布和颜色来进行阻值的计算，这样就显得比较麻烦。一个方面因为色环电阻的尺寸很小，所以不容易看清，同时即使是同一个阻值的电阻也会存在颜色大小和分布的差异，另一个方面便是对于色盲群体来说，色环电阻的识别就显得尤为困难，所以对于色环电阻的识别就成为了一个必要的工作。通过相关实现的分析，可以看出本次所设计的app具一定的功用效果。同时也可以方便实验室中对色环电阻的选取，提高实验效率和准确性11。色环电阻颜色识别方法：色环电阻通过按顺序读出色环的颜色所代表的数值、倍率和误差来进行相关的计算。色环电阻目前主要有四环电阻、五环电阻和六环电
21、阻。目前实验中常用到的是E-96系列的五环电阻。我们可以通过表4-1来进行色环电阻阻值的计算，其方法如下12：表 4-1色环电阻颜色计算方法表颜色数值倍数误差温度关系棕色1101100红色2100250橙色31k15黄色410k25绿色5100k0.5蓝色61000k=1m0.2510紫色710m0.15灰色80.051白色9黑色01金色-0.15银色-0.0110无色-20五环电阻指的是一共用五条色环表示电阻的相关数值，通常情况下，五条色环分布并不是均匀的，而是存在有一边的一条色环较其他四条色环的距离更大一些，那么就可以把这条色环当作色环电阻的尾部。然后从头部开始读，前三位按顺序表示数值，第
22、四位表示倍率，第五条色环表示误差。如图4-113。图 4-1四环电阻的读数规则图4.2 app功能实现总体结构图4-2 流程图4.3界面的设置在Eclipse下首先对程序界面进行相关设置，首先在xml里进行相关设置，在这里选择绝对布局，界面宽和高这里设置为fill-parent，对其中的控件坐标进行设置。在surfaceview里宽和高为640dip和360dip。对相关按钮安坐标进行相应分布。对imageview宽和高分别设置为wrap_content。Textview的宽和高这里设置为wrap_content，背景设置为白色，textcolor设置为黑色，textsize设置为15dip。
23、接着用Java对界面进行相关设置。在这里我设置为横屏并全屏显示，将主界面设置为充满屏幕14。4.4相关控件的设计对相机的相关控件进行设计，添加色环电阻图片保存的功能。首先通过R文件得到拍照预览surfaceview的引用，然后设置初始化开始按钮的引用，初始化停止按钮的引用，初始化拍照按钮的引用，并为三个按钮添加监听器，获得surfaceholder，随后添加回调接口的实现15。4.5初始化相机的方法在拍摄之前需要初始化相机，添加若相机不为空则释放相机的功能，设置为停止预览，释放照相机对象，清空照相机引用。如果在非预览状态，且未打开照相机则打开照相机，如果照相机成功打开且处于非预览状态则进入预览
24、状态。接着需要设置照片的格式，这里将照片的格式设置为JPEG，然后对照相机的对焦方式进行设置，这里设置为FOCUS_MODE_AUTO 。最后设置照相机的预览者，开始预览，将状态标志位设置成true表示正在预览。在对相机进行相关初始化后，然后设置快门回调接口、拍照回调接口，在照片显示的程序中，将图片显示到下方的imageview中。在拍摄完成后，停止预览模式，并进行释放16。4.6重写回调接口中的方法重写SurfaceHolder.Callback接口中的方法 Override publicvoid surfaceChanged(SurfaceHolder arg0, int arg1, in
25、t arg2, int arg3) Override publicvoid surfaceCreated(SurfaceHolder arg0) Override publicvoid surfaceDestroyed(SurfaceHolder arg0) 重写OnClickListener接口中的方法按下的为开始按钮，则初始化照相机，按下保存按钮，若没有拍摄电阻则报错。由于添加了色环电阻图片保存的功能，所以需要用到内存卡，如果没有插入闪存卡则报错。然后获取闪存卡的路径，String path=Environment.getExternalStorageDirectory().getAbso
26、lutePath();寻找可以使用的文件名，path为图片地址。将图片的格式设置为JPEG，品质设置为100，使用输出流。5、色环电阻颜色的识别功能5.1识别电阻的功能如果需要增加电阻识别的准确度和颜色的精度，则需要添加识别电阻的功能。这里选取的是识别固定形状和选取固定色差作为识别电阻的功能。将电阻识别出来后，就可以在较小的范围内对电阻的色环进行相关的分析，所选取的相关关键点也就更加准确，从而增加了电阻识别的准确度。如下图5-1 为电阻识别之前的图像，通过对电阻轮廓的识别之后，图像为图5-2。这样就减少了所需识别的范围，同时也提高了精确度17。图5-1 电阻识别之前图图5-2 电阻识别后图5.
27、2关键点的选取在电阻识别出来后，即电阻的轮廓已经识别完成，接下来需要选取关键点，以此来识别出色环电阻色环的颜色。这里按照色环电阻色环的分布距离，在已经识别出来的电阻图像中选取相应的坐标。按照电阻色环的分布的距离选择了五个横坐标的距离，然后以五个横坐为参考，分别选取三到四个纵坐标的值，这样就在识别出来的电阻轮廓中，将五个色环通过每个色环上选取三到四个参考点，识别出色环电阻色环的颜色。由于每个色环的分布选取的是三到四个点作为关键点，然后将每个色环上多个关键点的值，通过在RGB色彩空间下求最短距离的方法，求出色环最接近那个颜色的RGB值。如下图5-3，将每个色环选取三个点的坐标点作为关键点，通过在R
28、GB色彩空间下求最短的方法求出色环最接近的颜色，这样可以减少识别出来的误差18。图5-3 电阻色环关键点选择5.3RGB值的获取在识别出电阻后，并选取好了适当的关键点，接下来就需要获取正确的RGB值了，由于颜色的偏差，这里需要选取最接近的RGB值作为色环电阻色环颜色的值。我们首先将色环电阻色环的十二种颜色的RGB值作为参考值，然后将之前所选取的每个色环上的三个关键点的RGB值分别于这十二种颜色的RGB值做比较。可以使用RGB色彩空间的方法。距离运算的公式如5-1：（5-1）首先选取第个点，表示第i行的第j个与色环十二个不同颜色中第n个色环作比较的点，分别与之前选取的色环十二个不同颜色的RGB值
29、做距离运算，分别代表色环十二个不同颜色中第n个色环颜色的R值G值和B值。分别表示该点实际的RGB值，这样就求得了第i行第j个与色环十二个不同颜色中第n个色环作比较的点的距离。然后求出对应的最小距离的RGB的修正值作为如5-2： （5-2）在求出对应的最小距离的RGB的修正值后，将第i行的三个点做比较，当三个修正值至少有两个相同的时候，将该修正值作为该点的颜色19。5.4匹配E-96系列阻值表阻值常用的电阻的阻值的组合可以参照图5-1。将所获取的电阻的阻值与E-96系列阻值表阻值进行相关的匹配。首先将E-96系列电阻阻值表的值放入数组，然后将前面所获取的RGB色彩空间进行修正后的电阻阻值，与该表
30、的值相减取绝对值，最小绝对值对应的阻值最接近于E-96系列阻值表的值，并向下取对应接近的值作为最终的修正值，最终所得到的值便是所需要的该电阻的阻值。如果不是E-96系列阻值表的阻值，则使用对于全部阻值的程序。图5-1 E-96系列电阻阻值表图5.5电阻阻值的获取 将前三个数值依次显示出来，第四个数值作为10的幂显示，第五个数值作为相关误差的显现即可。6、程序功能的相关分析该程序可以通过对色环电阻拍照，从而显示出色环电阻对应的阻值。通过调用摄像头，和摄像头的对焦相关功能，是对拍摄的图像的一种优化方式，然后对电阻的识别也是对图像的一种优化，由于该程序是在RGB的处理上进行相关颜色的判断，所以不再对
31、图像进行另外的处理。同时由于每个手机摄像头的像素不同，同时电阻的体积过小，所以在不同的手机上功能的实现程度有一定的区别，如果摄像头的像素较高，那么所识别出来的电阻的阻值也越准确。如果在光线条件较好的场所对色环电阻进行拍照识别，可以大大增加电阻识别的准确程度，如果是通过闪光灯进行光线的增强，由于距离是近距离，反光太强的原因，效果较差，所以在对摄像机的功能调用时没有调用闪光灯的功能，测试结果如图6-1。总体来说该程序的电阻识别效果还不错，在光线条件及手机摄像头像素较好的条件下，进行了十组测试，测试结果有八组效果较好，识别的准确程度可以打的百分之八十左右20。图6-1电阻识别图结论该程序可以通过对色环电阻拍照，从而显示出色环电阻对应的阻值。可以快速的实现对色环电阻阻值的识别。本次设计的Android app便可以通过简单的拍摄功能，实现对色环电阻阻值的判断，从而大大减轻了识别并选取电阻的负担，同时以其高效实用性的特点，也方便学生和工程师的使用。总体来说该程序的电阻识别效果还不错，在光线条件及手机摄像头像素较好的条件下，进行了十组测试，测试结果有八组效果较好，识别的准确程度可以打的百分之八十左右。参考文献1李静,王正军. 图像检测与目标跟踪技术D. 北
