FR2610108A1 - Colour-sensitive detector - Google Patents
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Abstract
Description
Capteur sensible à la couleur
L'invention concerne un capteur sensible à la couleur qui trouve application lors de l'identification des plantes dans l'agriculture.Color sensitive sensor
The invention relates to a color-sensitive sensor which finds application in the identification of plants in agriculture.
On connaît un capteur sensible à la couleur qui comprend un dispositif d'éclairage avec réflecteur, fixé à un bloc sensible à la lumière contenant des filtres optiques, un élément séparateur de spectres et des -photorécepteurs qui lui sont reliés pour la partie visible et la partie infrarouge proche du spectre du signal lumineux réfléchi par les objets dans la zone étudiée. Les sorties du récepteur sont reliées par des amplificateurs logarithmiques aux entrées d'un amplificateur différentiel tandis que sa sortie est reliée à l'entrée d'un circuit pour la séparation du signal dont la sortie constitue la sortie du capteur. A color sensitive sensor is known which comprises a lighting device with reflector, fixed to a light sensitive block containing optical filters, a spectral separator element and photoreceptors which are connected to it for the visible part and the near infrared part of the spectrum of the light signal reflected by objects in the area studied. The outputs of the receiver are connected by logarithmic amplifiers to the inputs of a differential amplifier while its output is connected to the input of a circuit for the separation of the signal whose output constitutes the output of the sensor.
L'inconvénient du capteur sensible à la couleur connu est l'instabilité de son fonctionnement qui conduit à une identification non fiable
2 des plantes vertes ayant une superficie de 1,5 cm , lors du changement des conditions du terrain, du climat et de l'éclairage extérieur.The disadvantage of the known color sensitive sensor is the instability of its operation which leads to an unreliable identification
2 green plants with an area of 1.5 cm, when the ground conditions, climate and outdoor lighting change.
L'objet de l'invention est de fournir un capteur sensible à la couleur avec iine stabilité d'identification des plantes ayant une superfi
2 cie jusqu'à 1,5 cm , augmentée lors du changement des conditions du ter- rain et du climat.The object of the invention is to provide a color-sensitive sensor with a low identification stability for plants having a surface area.
2 cie up to 1.5 cm, increased when the ground and climate conditions change.
Cet objet est atteint au moyen d'un capteur sensible à la couleur comprenant un dispositif d'éclairage avec réflecteur, fixé à un bloc sensible à la lumière qui comprend un élément séparateur de spectres et, reliés à lui optiquement, un photorécepteur pour la partie visible du spectre et un photorécepteur pour la partie infrarouge proche du spectre du signal lumineux réfléchi par les objets dans la zone d'identification, dont les sorties sont reliées par des amplificateurs linéaires correspondants aux entrées d'un bloc de comparaison. La connexion de l'amplificateur linéaire dans le canal de la partie visible du spectre à l'entrée correspondante du bloc de comparaison est réalisée par un sommateur dont la seconde entrée est reliée à une source de tension constante. La sortie du bloc de comparaison constitue la sortie du capteur sensible à la couleur. This object is reached by means of a color-sensitive sensor comprising a lighting device with reflector, fixed to a light-sensitive block which comprises a spectral separating element and, optically connected to it, a photoreceptor for the part visible from the spectrum and a photoreceptor for the near infrared part of the spectrum of the light signal reflected by the objects in the identification zone, the outputs of which are connected by linear amplifiers corresponding to the inputs of a comparison block. The connection of the linear amplifier in the channel of the visible part of the spectrum to the corresponding input of the comparison block is carried out by an adder whose second input is connected to a constant voltage source. The output of the comparison block constitutes the output of the color-sensitive sensor.
L'avantage du capteur sensible à la couleur selon l'invention consiste en sa stabilité élevée lors de l'identification de plantes vertes 2 ayant une superficie jusqu'à 1,5 cm , lors de changements des conditions du terrain, de climat et de l'éclairage extérieur. The advantage of the color-sensitive sensor according to the invention consists in its high stability when identifying green plants 2 having an area up to 1.5 cm, during changes in terrain conditions, climate and exterior lighting.
L'invention est mieux illustré par une réalisation à titre d'exemple, faite en regard des dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 représente un schéma-synoptique du capteur
- la figure 2 donne le diagramme des tensions aux points caractéristiques du schéma de la figure 1 en fonction du temps, lors du fonctionnement du capteur au-dessus d'un terrain clair et pour un faible éclairage E1
- la figure 3 est le diagramme des tensions aux points caractéristiques du schéma de la figure 1, lors du fonctionnement du capteur au-dessus d'un terrain clair et pour un éclairage élevé E2 > E1
- la figure 4 est le diagramme des mêmes tensions lors du fonctionnement du capteur au-dessus d'un terrain sombre et pour un faible éclairage E1 ; et
- la figure 5 est le diagramme des tensions lors du fonctionnement du capteur au-dessus d'un terrain sombre et pour un éclairage élevé
E2 > E1. The invention is better illustrated by an embodiment by way of example, made with reference to the appended drawings in which
- Figure 1 shows a block diagram of the sensor
- Figure 2 gives the diagram of the voltages at the characteristic points of the diagram of Figure 1 as a function of time, during the operation of the sensor over clear ground and for low lighting E1
- Figure 3 is the diagram of the voltages at the characteristic points of the diagram of Figure 1, during the operation of the sensor over clear ground and for high lighting E2> E1
- Figure 4 is the diagram of the same voltages during operation of the sensor over dark ground and for low lighting E1; and
- Figure 5 is the voltage diagram during the operation of the sensor over a dark field and for high lighting
E2> E1.
Le capteur sensible à la couleur (figure 1) comprend un bloc sensible à la couleur 1 dans lequel est formé un canal optique 2 qui se termine par un élément de séparation des spectres 3, lequel est relié optiquement à un photorécepteur semi-conducteur 4 pour la partie infrarouge proche du spectre et à un photorécepteur 5 pour la partie visible du spectre du signal lumineux réfléchi par les objets 6 dans la zone d'identification. The color-sensitive sensor (FIG. 1) comprises a color-sensitive block 1 in which an optical channel 2 is formed which ends in a spectral separation element 3, which is optically connected to a semiconductor photoreceptor 4 for the near infrared part of the spectrum and to a photoreceptor 5 for the visible part of the spectrum of the light signal reflected by the objects 6 in the identification zone.
La sortie du photorécepteur 4 pour la partie infrarouge proche du signal lumineux réfléchi est reliée à l'entrée de l'amplificateur linéaire 7. La sortie du photorécepteur 5 pour la partie visible du signal lumineux est reliée à l'entrée d'un second amplificateur linéaire 8 dont la sortie est reliée à l'une des entrées du sommateur 9. L'autre entrée du sommateur 9 est reliée à une source de tension constante 10. Les sorties de l'amplificateur 7 et du sommateur 9 sont reliées aux deux entrées du bloc de comparaison 11, dont la sortie constitue la sortie du capteur sensible à la couleur. Au bloc sensible à la lumière 1 est fixée une source de lumière 12 qui est munie d'un réflecteur tourné avec son ouverture vers les objets 6, disposés dans la zone d'identification couverte
par le capteur.Le capteur sensible à la couleur fonctionne de la manière
suivante
Le courant lumineux provenant de la source de lumière 12 tombe
sur les objets 6 qui se trouvent dans la zone couverte par le capteur
sensible à la couleur. Le courant lumineux réfléchi par ces objets arrive
dans le canal optique 2 et est séparé en deux parties par l'élément sé
parateur du spectre 3. La partie du courant lumineux réfléchi correspon
dant à la partie visible du spectre tombe dans le photorécepteur 5, tan
dis que l'autre partie correspondant à la partie infrarouge proche du spectre tombe sur le photorécepteur 24. The output of the photoreceptor 4 for the near infrared part of the reflected light signal is connected to the input of the linear amplifier 7. The output of the photoreceptor 5 for the visible part of the light signal is connected to the input of a second amplifier linear 8 whose output is connected to one of the inputs of the adder 9. The other input of the adder 9 is connected to a constant voltage source 10. The outputs of the amplifier 7 and of the adder 9 are connected to the two inputs of the comparison block 11, the output of which constitutes the output of the color-sensitive sensor. The light-sensitive block 1 is fixed with a light source 12 which is provided with a reflector turned with its opening towards the objects 6, arranged in the covered identification area.
by the sensor. The color-sensitive sensor works the way
next
The light current from the light source 12 falls
on objects 6 which are in the area covered by the sensor
sensitive to color. The light current reflected by these objects arrives
in the optical channel 2 and is separated into two parts by the dry element
spectrum splitter 3. The part of the reflected light current corresponds
in the visible part of the spectrum falls into the photoreceptor 5, tan
say that the other part corresponding to the near infrared part of the spectrum falls on the photoreceptor 24.
Le rayonnement lumineux est transformé par les photorécepteurs 4 et 5 en un signal électrique, qui est amplifié par les amplificateurs linéaires respectifs 7 et 8, aux sorties desquelles sont engendrés les signaux U1 et respectivement U2. Le signal U de la source de tension 3
constante 10 est transmis à l'une des entrées du sommateur 9 et à son autre entrée arrive le signal U2 de l'amplificateur linéaire 8. Par conséquent, à la sortie du sommateur 9, on obtient le signal résultant U4, introduit à l'une des entrées du bloc de comparaison 11. A l'autre entrée de ce bloc de comparaison 11 est transmis le signal U1 de la sortie de l'amplificateur linéaire 7.En fonction de l'objet 6 qui se trouve sous le bloc sensible à la lumière 1 après comparaison des signaux U1 et U4 dans le bloc de comparaison 11, à sa sortie est formé un signal dont la polarité change lorsqu'une plante arrive dans le champ visuel du capteur sensible à la couleur.The light radiation is transformed by the photoreceptors 4 and 5 into an electrical signal, which is amplified by the respective linear amplifiers 7 and 8, at the outputs of which the signals U1 and U2 are generated respectively. The signal U of the voltage source 3
constant 10 is transmitted to one of the inputs of the summator 9 and at its other input arrives the signal U2 from the linear amplifier 8. Consequently, at the output of the summator 9, the resulting signal U4 is obtained, introduced to the one of the inputs of the comparison block 11. To the other input of this comparison block 11 is transmitted the signal U1 of the output of the linear amplifier 7.Depending on the object 6 which is located under the block sensitive to the light 1 after comparison of the signals U1 and U4 in the comparison block 11, at its output is formed a signal whose polarity changes when a plant arrives in the visual field of the color-sensitive sensor.
Sur les figures 2 à 5 sont représentés des diagrammes illustrant le fonctionnement du capteur pour des conditions d'exploitation différentes. Figures 2 to 5 are diagrams illustrating the operation of the sensor for different operating conditions.
Sur l'abcisse est enregistré le temps.Time is recorded on the abscissa.
La tension constante U3 de la source de tension constante 10 conserve sa valeur indépendemment du changement des conditions du terrain et du climat. The constant voltage U3 of the constant voltage source 10 retains its value regardless of the change in terrain and climate conditions.
Lors du fonctionnement du capteur sensible à la couleur audessus de terrains clairs à faible éclairage E1 (figure 2), le signal
U1 à la sortie de l'amplificateur 7 dans le canal de la partie infrarouge proche du spectre est toujours plus grand que le signal U2 à la sortie de l'amplificateur 8 dans le canal pour la partie visible du spectre. Le signal U24 à la sortie du sommateur 9 est toujours plus grand que le signal U1 et à cause de celà le signal de sortie "U" est négatif - c'est un signal indiquant que dans le champ de vue du capteurs, il n'y a pas de plantes.During operation of the color-sensitive sensor over clear terrain in low light E1 (Figure 2), the signal
U1 at the output of amplifier 7 in the channel of the near infrared part of the spectrum is always greater than the signal U2 at the output of amplifier 8 in the channel for the visible part of the spectrum. The signal U24 at the output of the adder 9 is always greater than the signal U1 and because of this the output signal "U" is negative - it is a signal indicating that in the field of view of the sensors, there is no there are no plants.
Si au moment t1 dans le champ de vue du capteur apparaît une plante, la composition spectrale du signal réfléchi par les objets 6 change de manière que le signal U1 s'accroît brusquement et devient plus grand que le signal U4, ce qui conduit à un changement des conditions à la sortie du bloc de comparaison 11, c'est-à-dire "U" de sortie devient positif. Le potentiel positif "U" est maintenu jusqu'au moment t2 auquel la plante quitte le champ de vue du capteur.If at time t1 in the sensor's field of view a plant appears, the spectral composition of the signal reflected by the objects 6 changes so that the signal U1 suddenly increases and becomes larger than the signal U4, which leads to a change of conditions at the output of comparison block 11, that is to say "U" output becomes positive. The positive potential "U" is maintained until time t2 at which the plant leaves the field of view of the sensor.
Lors d'un changement de l'éclairage E2 > E1 des objets 6 dans le champ de vue du capteur (figure 3), les signaux de sortie U1 et U2 des amplificateurs 7 et 8 dans les deux champs s'accroient. Par suite le signal de sortie U24 du sommateur 9 augmente de façon correspondante. Lorsqu'il n'y a pas de plante dans le champ de vue du capteur, le signal U2 à la sortie de l'amplificateur dans le canal pour la partie visible du spectre est plus grand que le signal U1 à la sortie de l'amplificateur 7 dans le canal pour la partie infrarouge proche du spectre, ce qui est dû au changement de la composition spectrale du courant lumineux tombant sur les objets 6. Le signal U24 est aussi plus grand que le signal U1.Pour ces conditions, le signal de sortie "U" du bloc de comparaison 11 est négatif et il est maintenu Jusqu'au moment t1 auquel dans le champ de vue du capteur entre une plante. Cela provoque un accroissement brusque du signal
U1 qui devient plus grand que le signal U4, ce qui conduit de sa part à la génération d'un signal positif "U". Le signal positif à la sortie du bloc de comparaison 11 est maintenu jusqu'au moment t2 auquel la plante quitte le champ de vue du capteur.When changing the lighting E2> E1 of the objects 6 in the field of view of the sensor (FIG. 3), the output signals U1 and U2 of the amplifiers 7 and 8 in the two fields increase. As a result the output signal U24 of the adder 9 increases correspondingly. When there is no plant in the sensor's field of view, the signal U2 at the output of the amplifier in the channel for the visible part of the spectrum is greater than the signal U1 at the output of the amplifier 7 in the channel for the near infrared part of the spectrum, which is due to the change in the spectral composition of the light current falling on objects 6. The signal U24 is also larger than the signal U1. For these conditions, the signal of output "U" of the comparison block 11 is negative and it is maintained Until the time t1 at which in the field of view of the sensor enters a plant. This causes a sudden increase in the signal
U1 which becomes larger than the signal U4, which for its part leads to the generation of a positive signal "U". The positive signal at the output of the comparison block 11 is maintained until the time t2 at which the plant leaves the field of view of the sensor.
Lors du fonctionnement du capteur sensible à la couleur audessus de terrains clairs (figure 2 et 3), l'apparition et la disparition de pierres dans le champ de vue du capteur n'influence pas le signal de sortie "U" du bloc de comparaison 11, parce que la caractéristique de réflexion spectrale des pierres est identique à la caractéristique de réflexion spectrale du terrain clair. During the operation of the color-sensitive sensor over clear terrain (Figures 2 and 3), the appearance and disappearance of stones in the sensor's field of view does not influence the output signal "U" of the comparison block 11, because the characteristic of spectral reflection of the stones is identical to the characteristic of spectral reflection of the clear ground.
Lors du fonctionnement du capteur sensible à la couleur audessus de terrains sombres, quand il n'y a pas de plante dans le champ de vue du capteur, dans le cas d'éclairage faible E1 (figure 4) ou d'éclairage fort E2 )E1 (figure 5), le signal de sortie U1 de l'amplificateur 7 dans le canal pour la partie infrarouge proche du spectre est toujours plus grand que le signal U2 à la sortie de l'amplificateur 8 dans le canal pour la partie visible du spectre qui est provoqué par la caractéristique de réflexion spectrale des terrains sombres. Dans ces conditions, le signal U4 est toujours plus grand que le signal U1, en raison de l'addition de la tension constante U3.De cette manière, le signal de sortie "U" du bloc de comparaison 11 est négatif, ce qui démontre qu'il n'y a pas de plante dans le champ de vue du capteur. Si au moment t1 dans le champ de vue tombe une plante, elle provoque une élévation brusque du signal U1 dans le canal de la partie infrarouge proche du spectre qui devient plus grand que le signal U4 à la sortie du sommateur 9 et cause un changement de "U" de négatif en positif. La valeur positive de "U" se conserve jusqu'au moment t2 auquel la plante quitte le champ de vue du capteur. Si au moment t3 dans le champ de vue du capteur tombe une pierre dont la caractéristi
3 que de réflexion spectrale est identique à celle du terrain clair, les signaux U1 et U2, respectivement U4 augmentent en même temps mais l'iné galîté U1 < Uq est toujours maintenue, de sorte que le signal négatif
U se conserve à la sortie du bloc de comparaison 11 qui représente un signal d'absence de plante dans le champ de vue du capteur. When the color-sensitive sensor operates over dark terrain, when there is no plant in the sensor's field of view, in the case of low light E1 (Figure 4) or strong light E2) E1 (FIG. 5), the output signal U1 of the amplifier 7 in the channel for the near infrared part of the spectrum is always greater than the signal U2 at the output of the amplifier 8 in the channel for the visible part of the spectrum which is caused by the spectral reflection characteristic of dark terrains. Under these conditions, the signal U4 is always larger than the signal U1, due to the addition of the constant voltage U3. In this way, the output signal "U" of the comparison block 11 is negative, which demonstrates there is no plant in the sensor's field of view. If at time t1 in the field of view a plant falls, it causes a sudden rise in the signal U1 in the channel of the near infrared part of the spectrum which becomes larger than the signal U4 at the output of the summator 9 and causes a change in "U" from negative to positive. The positive value of "U" is kept until time t2 when the plant leaves the sensor's field of view. If at time t3 in the sensor's field of view a stone falls whose characteristic
3 that spectral reflection is identical to that of the clear field, the signals U1 and U2, respectively U4 increase at the same time but the inequality U1 <Uq is always maintained, so that the negative signal
U is stored at the output of the comparison block 11 which represents a signal of absence of plant in the field of view of the sensor.
Claims (1)
Priority Applications (1)
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| FR8700778A FR2610108A1 (en) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | Colour-sensitive detector |
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| FR8700778A FR2610108A1 (en) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | Colour-sensitive detector |
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| FR2610108A1 true FR2610108A1 (en) | 1988-07-29 |
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ID=9347201
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| FR (1) | FR2610108A1 (en) |
Citations (5)
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1987
- 1987-01-23 FR FR8700778A patent/FR2610108A1/en not_active Withdrawn
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