原创 【雕爷学编程】Arduino动手做（77）---模拟灰度传感器

灰度
灰度使用黑色调表示物体,即用黑色为基准色，不同的饱和度的黑色来显示图像。 每个灰度对象都具有从 0%（白色）到100%（黑色）的亮度值。 使用黑白或灰度扫描仪生成的图像通常以灰度显示。使用灰度还可将彩色图稿转换为高质量黑白图稿。 在这种情况下，Adobe Illustrator 放弃原始图稿中的所有颜色信息；转换对象的灰色级别（阴影）表示原始对象的亮度。将灰度对象转换为 RGB 时，每个对象的颜色值代表对象之前的灰度值。 也可以将灰度对象转换为 CMYK 对象。自然界中的大部分物体平均灰度为18%。在物体的边缘呈现灰度的不连续性，图像分割就是基于这个原理。

灰度色
所谓灰度色，就是指纯白、纯黑以及两者中的一系列从黑到白的过渡色。我们平常所说的黑白照片、黑白电视，实际上都应该称为灰度照片、灰度电视才确切。灰度色中不包含任何色相，即不存在红色、黄色这样的颜色。灰度的通常表示方法是百分比，范围从0%到100%。Photoshop中只能输入整数，在Illustrator和GoLive允许输入小数百分比。 注意这个百分比是以纯黑为基准的百分比。与RGB正好相反，百分比越高颜色越偏黑，百分比越低颜色越偏白。

在计算机领域中，灰度（Gray scale）数字图像是每个像素只有一个采样颜色的图像。这类图像通常显示为从最暗黑色到最亮的白色的灰度，尽管理论上这个采样可以任何颜色的不同深浅，甚至可以是不同亮度上的不同颜色。灰度图像与黑白图像不同，在计算机图像领域中黑白图像只有黑白两种颜色，灰度图像在黑色与白色之间还有许多级的颜色深度。但是，在数字图像领域之外，“黑白图像”也表示“灰度图像”，例如灰度的照片通常叫做“黑白照片”。在一些关于数字图像的文章中单色图像等同于灰度图像，在另外一些文章中又等同于黑白图像。 灰度图像经常是在单个电磁波频谱如可见光内测量每个像素的亮度得到的。 

用于显示的灰度图像通常用每个采样像素8 bits的非线性尺度来保存，这样可以有256种灰度（8bits就是2的8次方=256）。这种精度刚刚能够避免可见的条带失真，并且非常易于编程。在医学图像与遥感图像这些技术应用中经常采用更多的级数以充分利用每个采样10或12 bits的传感器精度，并且避免计算时的近似误差。在这样的应用领域流行使用16 bits即65536个组合（或65536种颜色）。 灰度最高相当于最高的黑，就是纯黑。灰度最低相当于最低的黑，也就是“没有黑”，那就是纯白。 虽然灰度共有256级，但是由于Photoshop的灰度滑块只能输入整数百分比，因此实际上从灰度滑块中只能选择出101种(0%也算一种)灰度。大家可以在灰度滑块中输入递增的数值然后切换到RGB滑块察看，可以看到：0%的灰度RGB数值是255,255,255；1%灰度的RGB数值是253,253,253；2%灰度RGB值为250,250,250。也就是说，252,252,252这样的灰度是无法用Photoshop的灰度滑块选中的。相比之下Illustrator的灰度允许输入两位小数，使得选色的精确性大大提高了 。 

模块编程原理

灰度传感器共引出三个引脚，分别是电源正Vcc、电源地GND、信号端OUT，实际使用时可以直接将传感器连接到 Arduino 控制器的模拟接口，例如模拟口 A0，给 Arduino 通电后，传感器白色高亮 LED 亮起，将传感器扣放在灰度不同的纸张上，通过 Arduino 控制器自带的 AD 转换进行数据的读取，然后通过串口打印出测量的模拟量即可。

发光二极管与1K电阻串联，发光二极管作为光源，照射在检测物体上，1K电阻起限流作用。光敏电阻与10K电阻串联，光敏电阻具有光越强阻值越小的特性。当发光二极管照在白色物体上时，白色物体反射所有光，亮度强，光敏电阻阻值小，分压小，out点输出的电压值高；当发光二极管照在黑色物体上时，黑色物体吸收所有光，亮度弱，光敏电阻阻值大，分压大，out点输出的电压值低。

实验开源代码

程序效果
当你检测到不同灰度值时，反馈回此时的测量值。如下图所示，此图是当灰度传感器检测到85%的灰度值，串口反馈回来的数据示意图。 实测白色（灰度高）数值为800多，黑色（低灰度）数值大约400多。

实验场景图

实验二开源代码

实验开源图形编程（Mind+、编玩边学）

实验开源仿真编程（Linkboy V4.2）