基于电致变色器件的环境颜色自适应装置及其自适应方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电致变色器件环境颜色自适应装置，包括CMOS摄像头数据采集模块、SDRAM数据存储模块、FPGA主控模块、D/A转换器、恒流驱动电路、A/D转换器和电致变色器件，采用恒流驱动电路驱动电致变色器件，并同时通过A/D转换器实时监测电致变色器件两端的电压，当达到外界环境颜色对应的电压时，FPGA控制D/A转换器切断电流的输出，使电致变色器件显示出与外界环境颜色一致的颜色。本发明专利技术自适应装置中采用恒流驱动方式驱动电致变色器件，相对于恒压驱动，有效地缩短了器件的响应时间，自适应效果更佳；采用CMOS摄像头获取颜色信息，颜色感应范围和距离广，且具有功耗低、集成度高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环境颜色自适应装置及方法，具体涉及一种基于电致变色器件的环境颜色自适应装置及其自适应方法。
技术介绍
电致变色是指材料的光学属性(反射率、透射率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。电致变色器件在日常生活中已被广泛应用于电致变色节能灵巧窗、汽车后视防眩镜和显示器件等。根据电致变色器件在不同的外加电场作用下发生颜色变化的特性，可控制电致变色器件根据不同的背景环境改变自身的颜色实现隐身。基于电致变色器件的环境颜色自适应装置首先获取外界环境的颜色信息，然后根据获取到的颜色信息驱动电致变色器件显示出相应的颜色，从而实现隐身。目前，基于电致变色器件的环境颜色自适应装置中大多采用颜色传感器获取外界颜色信息，然后根据查找表中颜色与电压的关系，施加给电致变色器件相应的恒电压使其显示相应的颜色。然而，颜色传感器虽然具有分辨率高、可编程的颜色选择、数字输出的优点，但其单点光电二极管限制了其探测距离，且该类探测器易受外界光线的影响，系统重启后必须经过白平衡校准，远不能满足远距离颜色探测的需求；电致变色器件采用恒压驱动方式，由于在恒压驱动过程中电流会逐渐减小，从而延长器件的变色时间，影响自适应装置的隐身效果。
技术实现思路
本专利技术针对
技术介绍
存在的缺陷，提出了一种基于电致变色器件的环境颜色自适应装置及其自适应方法。本专利技术采用CMOS摄像头获取颜色信息，相比传统的颜色传感器，其颜色感应范围和距离广，相对CCD传感器其具有功耗低、集成度高的优点；本专利技术自适应装置中采用恒流驱动方式对电致变色器件进行驱动，相对于恒压驱动方式，有效地缩短了器件的响应时间，自适应效果更佳。本专利技术的技术方案如下：一种基于电致变色器件的环境颜色自适应装置，包括CMOS摄像头数据采集模块、SDRAM数据存储模块、FPGA主控模块、D/A转换器、恒流驱动电路、A/D转换器和电致变色器件，其中，FPGA主控模块包括写FIFO、读FIFO、图像预处理单元、查找表；所述恒流驱动电路用于给电致变色器件提供恒定电流，且在其输出端接口处设置双向开关，以控制施加给电致变色器件的电流的方向；所述CMOS摄像头数据采集模块采集外界环境的图像信息后经写FIFO存入SDRAM数据存储模块中进行缓存，SDRAM数据存储模块通过读FIFO将存储的图像信息输入图像预处理单元处理后，得到外界环境颜色的颜色参数值；将外界环境颜色的颜色参数值输入查找表中，通过查找表拟合，即可获得外界环境颜色对应的电压参数值；然后，FPGA控制D/A转换器输出差分电流，差分电流经恒流驱动电路后得到一个恒电流，通过FPGA控制双向开关以实现施加于电致变色器件的电流方向与查找表拟合后获得的电压参数值对应，从而驱动器件变色(当查找表拟合后获得的电压为正电压时，FPGA控制恒流驱动电路输出端接口处的双向开关，向电致变色器件施加正向电流；反之，则施加反向电流)，同时，A/D转换器实时监测电致变色器件两端的电压，当该电压达到外界环境颜色对应的电压值时，FPGA控制D/A转换器切断电流的输出，使电致变色器件显示出与外界环境颜色一致的颜色。进一步地，所述基于电致变色器件的环境颜色自适应装置还包括LCD图像显示模块，用于显示CMOS摄像头数据采集模块采集的外界环境的图像信息。进一步地，所述查找表由地址线和数据线组成，FPGA根据图像预处理单元后获得的颜色参数值从地址线中获取数据线的电压参数值所对应的数字量，FPGA根据该电压值的正负可控制电致变色器件施加的电流方向。进一步地，所述恒流驱动电路包括依次连接的差分放大器、幅度调节电路、电流采样电路和功率MOSFET。一种基于电致变色器件的环境颜色自适应方法，包括以下步骤：步骤1：FPGA控制CMOS摄像头数据采集模块采集外界环境的图像信息，得到RGB565格式的图像数据；步骤2：FPGA控制SDRAM数据存储模块和读FIFO、写FIFO之间进行数据传输，将步骤1得到的图像数据通过写FIFO存储至SDRAM数据存储模块，实现图像数据的缓存，FPGA控制读FIFO读取SDRAM数据存储模块中的图像数据，并传输到图像预处理单元；步骤3：图像预处理单元对接收到的图像数据进行处理，得到外界环境颜色，外界环境的图像信息中往往包含很多颜色，因此需要从多种颜色中选取出最主要的颜色，作为外界环境颜色；具体过程为：将接收到的图像看作一个640*480的矩阵，去除边缘区域，得到600*400的原始矩阵；将原始矩阵中20行、20列作为一个色块矩阵，则可得到30*20个色块矩阵；计算每一个色块矩阵的RGB值离散度，在一定误差范围内，取出n个RGB值离散度最小的色块矩阵，计算取出的n个色块矩阵中每个色块矩阵的所有点的RGB值平均值，取RGB值平均值相近的色块矩阵中离散度最低的色块矩阵的所有点的RGB值平均值，即为外界环境颜色的RGB值；步骤4：将步骤3得到的外界环境颜色的RGB值参数输入查找表，采用查找表实现颜色参数与电压参数的拟合；具体为：首先把电致变色器件所有的颜色以及与颜色对应的电压参数所对应的数字量存储于FPGA内部查找表中，FPGA根据步骤3得到的外界环境颜色的RGB值从查找表中得到外界环境颜色对应的电压值，并根据该电压值的正负，控制恒流驱动电路输出接口与电致变色器件工作电极和对电极之间的连接关系，进而控制施加于电致变色器件的电流方向；步骤5：FPGA控制D/A转换器输出差分电流，差分电流经恒流驱动电路后得到一个恒电流信号，即可对器件进行恒流驱动，电致变色器件两端输入恒电流时器件两端的电压绝对值会逐渐上升，因此需同时采用A/D转换器实时监测电致变色器件两端的电压，当该电压达到外界环境颜色对应的电压值时，FPGA控制D/A转换器切断电流的输出，使电致变色器件显示出与外界环境颜色一致的颜色。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术自适应装置采用恒流驱动方式对电致变色器件进行驱动，相对于恒压驱动方式，有效地缩短了器件的响应时间，自适应效果更佳。2、本专利技术采用CMOS摄像头获取颜色信息，它将图像阵列、模拟信号处理器、A/D转换器、DSP处理器集成在同一芯片上，可通过配置寄存器的方式控制图像格式和传输方式；相比传统的颜色传感器，其颜色感应范围和距离广，相对CCD传感器其具有功耗低、集成度高的优点；本专利技术图像预处理单元获取外界环境颜色参数值的方法简单，可快速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电致变色器件的环境颜色自适应装置，包括CMOS摄像头数据采集模块、SDRAM数据存储模块、FPGA主控模块、D/A转换器、恒流驱动电路、A/D转换器和电致变色器件，其中，FPGA主控模块包括写FIFO、读FIFO、图像预处理单元和查找表；所述CMOS摄像头数据采集模块采集外界环境的图像信息后经写FIFO存入SDRAM数据存储模块中进行缓存，SDRAM数据存储模块通过读FIFO将存储的图像信息输入图像预处理单元处理后，得到外界环境颜色的颜色参数值；将外界环境颜色的颜色参数值输入查找表中，通过查找表拟合，即可获得外界环境颜色对应的电压参数值；FPGA控制D/A转换器输出差分电流，差分电流经恒流驱动电路后得到一个恒电流，驱动器件变色，同时，A/D转换器实时监测电致变色器件两端的电压，当该电压达到外界环境颜色对应的电压值时，FPGA控制D/A转换器切断电流的输出，使电致变色器件显示与外界环境颜色一致的颜色。

【技术特征摘要】
1.一种基于电致变色器件的环境颜色自适应装置，包括CMOS摄像头数据
采集模块、SDRAM数据存储模块、FPGA主控模块、D/A转换器、恒流驱动电
路、A/D转换器和电致变色器件，其中，FPGA主控模块包括写FIFO、读FIFO、
图像预处理单元和查找表；
所述CMOS摄像头数据采集模块采集外界环境的图像信息后经写FIFO存入
SDRAM数据存储模块中进行缓存，SDRAM数据存储模块通过读FIFO将存储
的图像信息输入图像预处理单元处理后，得到外界环境颜色的颜色参数值；将外
界环境颜色的颜色参数值输入查找表中，通过查找表拟合，即可获得外界环境颜
色对应的电压参数值；FPGA控制D/A转换器输出差分电流，差分电流经恒流驱
动电路后得到一个恒电流，驱动器件变色，同时，A/D转换器实时监测电致变色
器件两端的电压，当该电压达到外界环境颜色对应的电压值时，FPGA控制D/A
转换器切断电流的输出，使电致变色器件显示与外界环境颜色一致的颜色。
2.根据权利要求1所述的基于电致变色器件的环境颜色自适应装置，其特
征在于，所述基于电致变色器件的环境颜色自适应装置还包括LCD图像显示模
块。
3.根据权利要求1所述的基于电致变色器件的环境颜色自适应装置，其特
征在于，所述查找表由地址线和数据线组成，FPGA根据图像预处理单元后获得
的颜色参数值从地址线中获取数据线的电压参数值所对应的数字量，FPGA根据
该电压值的正负可控制电致变色器件施加的电流方向。
4.根据权利要求1所述的基于电致变色器件的环境颜色自适应装置，其特
征在于，所述恒流驱动电路包括依次连接的差分放大器、幅度调节电路、电流采

【专利技术属性】
技术研发人员：贾春阳，唐光伦，万中全，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51