ما هي معايرة توازن البياض؟ ما هي العوامل المؤثرة؟

سواء في الداخل أو في الهواء الطلق ، عند شروق الشمس أو غروبها ، فإن ظروف الإضاءة المختلفة لها تأثيرات مختلفة على دقة ألوان الصور. توازن اللون الأبيض التلقائي (AWB) ، وهي وظيفة رئيسية في معالج إشارة الصورة (ISP) ، له المهمة الرئيسية لاستعادة الألوان الحقيقية للمشهد في ظل ظروف الإضاءة المتغيرة. يعد ضبط AWB بشكل صحيح أمرا مهما لجودة إخراج وحدة الكاميرا المضمنة ، مما يؤثر على عدد من الجوانب مثل دقة المستشعر وحجم البكسل وظروف الإضاءة واختيار العدسة. على عكس العين البشرية ، التي تتكيف تلقائيا مع درجات حرارة الألوان المختلفة لموازنة الألوان المختلفة ، تحتاج عدسات الكاميرا إلى محاكاة هذه العملية من خلال "توازن اللون الأبيض" لضمان أن تكون الصورة الناتجة طبيعية قدر الإمكان.

 
في تطبيقات الرؤية المضمنة ، لا تكون قدرة إعادة إنتاج الألوان للعدسات هي نفسها دائما ويلزم إجراء معايرة تلقائية مناسبة لتوازن اللون الأبيض. في هذه المقالة ، سوف نتعمق في المفاهيم الأساسية للمعايرة التلقائية لتوازن اللون الأبيض ، ونحلل العلاقة بين العدسات وتوازن اللون الأبيض التلقائي ، ونشرح تأثير درجة حرارة اللون على إخراج الصورة.

 
ما هي معايرة توازن اللون الأبيض التلقائي؟

توازن اللون الأبيض التلقائي (AWB) هو ميزة لا غنى عنها في الكاميرات الرقمية. وتتمثل مهمتها الأساسية في ضبط توازن ألوان الصورة تلقائيا في ظل ظروف إضاءة مختلفة لضمان أن اللون الأبيض والألوان المحايدة الأخرى تحافظ على ألوانها الحقيقية في الصورة. من خلال تعويض الاختلافات في درجة حرارة اللون لمصدر الضوء ، يسمح AWB للكاميرا بالتقاط ألوان أقرب إلى ما تراه العين البشرية ، والحفاظ على الألوان الطبيعية والمتسقة ، حتى في ظل الإضاءة المختلطة أو ظروف الإضاءة القاسية. ألوان طبيعية ومتسقة حتى في ظل مصادر الإضاءة المختلطة أو ظروف الإضاءة القاسية.

 
كيف تعمل وظيفة AWB؟

تعمل وظيفة AWB بناء على تحديد وضبط مناطق اللون الأبيض أو المحايدة في الصورة. عندماوحدة الكاميرايكتشف هذه المناطق ، ويضبط شدة قنوات RGB (الأحمر والأخضر والأزرق) للتأكد من أن هذه المناطق تظهر ألوانا محايدة في الصورة. تتضمن هذه العملية خوارزميات معقدة تحلل بيانات الصورة وتحسب تلقائيا معلمات تصحيح الألوان المطلوبة. في بعض أنظمة الكاميرا المتقدمة ، تكون خوارزميات AWB قادرة على التعرف على مصادر الضوء المتعددة والتكيف معها ، بما في ذلك ضوء النهار ومصابيح الفلورسنت والمصابيح المتوهجة وما إلى ذلك ، لتحقيق استنساخ ألوان أكثر دقة.

ما هي العوامل الأخرى ذات الصلة التي تؤثر على تنفيذ AWB؟

من أجل تنفيذ AWB ، تحتاج الكاميرا إلى فهم كيفية تغير اللون في درجات حرارة الألوان المختلفة. يشتق مفهوم درجة حرارة اللون من لون الضوء المنبعث من مشعات الجسم الأسود في درجات حرارة مختلفة ، وعادة ما يتم قياسها بالكلفن ، مع قيم درجة حرارة لون مختلفة تتوافق مع مصادر الضوء المختلفة وأجواء الألوان. على سبيل المثال ، تبلغ درجة حرارة لون ضوء النهار حوالي 5500 كلفن ، بينما تبلغ درجة حرارة لون المصابيح المتوهجة حوالي 2800 كلفن. الغرض من AWB هو جعل الأجسام البيضاء التي تم التقاطها بواسطة الكاميرا تظهر باللون الأبيض الحقيقي في الصورة عند درجات حرارة الألوان المختلفة هذه.

 
بالإضافة إلى ذلك ، يعتمد تنفيذ AWB على خوارزميات معالج إشارة الصورة ويتأثر بخصائص العدسة. لذلك ، من أجل تحقيق أفضل نتائج AWB ، من المهم للغاية أيضا إجراء معايرة تآزرية بين العدسة ومستشعر الكاميرا. يتضمن ذلك مجموعة من العوامل مثل مادة العدسة والمرشحات وزاوية الشعاع الرئيسية (CRA) والطلاء المضاد للانعكاس للعدسة.

 
كيف تؤثر العدسة على AWb؟

العدسة ليست فقط مكونا بصريا للتصوير ، ولكنها أيضا عامل رئيسي في دقة الألوان. سيكون لمادة العدسة وتصميمها وطلاءها تأثير على الضوء الذي يمر عبرها ، مما يؤثر بدوره على لون الضوء الذي يتلقاه مستشعر الكاميرا ، ويؤثر في النهاية على تأثير تصحيح خوارزمية AWB.

• مادة العدسة:يمكن أن تكون مادة العدسة من البلاستيك أو الزجاج ، والمواد المختلفة لها خصائص انكسار وتشتت مختلفة للضوء ، مما سيغير توزيع الطول الموجي للضوء ، مما يؤثر على إعادة إنتاج اللون. على سبيل المثال ، قد تكون العدسات البلاستيكية أكثر عرضة للتسبب في انحراف لوني من العدسات الزجاجية ، الأمر الذي يتطلب خوارزميات AWB للتعويض.
• مرشحات طيف الألوان:تحدد المرشحات المستخدمة في العدسة الأطوال الموجية للضوء التي يمكن أن تمر عبر العدسة إلى المستشعر. تؤثر جودة هذه المرشحات بشكل مباشر على توازن الألوان ، خاصة في الضبط التلقائي لتوازن اللون الأبيض.
• زاوية الأشعة الرئيسية (CRA):يصف CRA الزاوية التي تستقبل بها العدسة الضوء ، بالنسبة للعدسات ذات الزاوية العريضة ، تعتبر CRA مهمة بشكل خاص ، لأنها تؤثر على توزيع الضوء على حواف الصورة وتوحيد اللون. تحتاج خوارزميات AWB إلى مراعاة CRA للتأكد من أن تصحيح الألوان متسق عبر مجموعة الصور بأكملها.
• الطلاءات المضادة للانعكاس:تستخدم الطلاءات المضادة للانعكاس على العدسات لتقليل انعكاسات العدسة الداخلية ، وتحسين انتقال الضوء ، وتقليل التوهج والظلال. تؤثر جودة هذه الطلاءات بشكل مباشر على كمية وجودة الضوء الذي يتلقاه المستشعر ، وبالتالي على أداء AWB.

لتحقيق أفضل نتائج AWB ، يجب معايرة العدسة بدقة باستخدام مستشعر الكاميرا ومزود خدمة الإنترنت.

 
كيفية إجراء معايرة توازن اللون الأبيض في نظام رؤية مدمج؟

تتضمن معايرة توازن اللون الأبيض التلقائي (AWB) الضبط الدقيق لمعالج إشارة الصورة (ISP) بالكاميرا والعدسات التي تعمل معه للتعويض عن التغيرات في درجة حرارة اللون من مصادر الضوء المختلفة وتأثيرات خصائص العدسة على اللون. فيما يلي الخطوات التفصيلية لعملية معايرة AWB.

1. اختيار درجة حرارة اللون والتقاط الصورة:تتمثل الخطوة الأولى في التقاط صورة اختبار في سلسلة من درجات حرارة الألوان المحددة مسبقا ، والتي تشمل عادة ضوء النهار ، والفلورسنت ، والساطع ، وما إلى ذلك. تحاكي هذه الخطوة درجة حرارة اللون التي قد تواجهها الكاميرا. تحاكي هذه الخطوة بيئات الإضاءة المختلفة التي قد تواجهها الكاميرا وتوفر قاعدة بيانات للمعايرة اللاحقة.
2. تطبيق خوارزمية توازن اللون الأبيض:بعد ذلك ، يتم تطبيق خوارزمية AWB على الصور الملتقطة. الهدف من الخوارزمية هو تحديد المناطق البيضاء أو المحايدة في الصورة وضبط كسب قنوات RGB بحيث تصبح هذه المناطق محايدة في درجات حرارة ألوان مختلفة.
3. تعويض خصائص العدسة:نظرا لأن خصائص مواد العدسات والمرشحات والطلاءات المضادة للانعكاس يمكن أن تؤثر على إعادة إنتاج الألوان ، فيجب تعويض هذه العوامل. يتضمن هذا عادة ضبط المعلمات في خوارزمية AWB لتصحيح انحرافات الألوان التي تسببها العدسة.
4. الضبط الدقيق والتحسين:أثناء عملية المعايرة ، قد تكون هناك حاجة إلى العديد من التكرارات لضبط معلمات خوارزمية AWB. يتضمن ذلك ضبط عتبات درجة حرارة اللون ، وتحسين سرعة استجابة الخوارزمية ، وضمان تناسق الألوان في ظل ظروف الإضاءة المختلفة.
5. التحقق والاختبار:أخيرا ، يتم التحقق من فعالية معايرة AWB من خلال اختبار الكاميرا في ظل ظروف الإضاءة الفعلية. يتضمن ذلك التقاط الصور تحت كل من مصادر الضوء الطبيعي والاصطناعي وتقييم دقة الألوان وجودة الصورة الإجمالية.

ما هي التطبيقات التي تتطلب معايرة تلقائية لتوازن اللون الأبيض؟

التصوير الفوتوغرافي الداخلي

في التصوير الفوتوغرافي الداخلي ، غالبا ما يحتاج المصورون إلى العمل مع مصادر الضوء المختلطة ، مثل الضوء الطبيعي الممزوج بالضوء الاصطناعي. يتمثل دور AWB هنا في ضمان تنسيق ألوان بشرة الناس وألوان المشهد بشكل طبيعي. من خلال معايرة خوارزمية AWB بدقة ، يمكن للمصور تقليل عبء العمل على التحرير اللاحق والحصول مباشرة على الصور بتوازن ألوان جيد.

كاميرا عكس السيارة

تعمل كاميرات عكس السيارة في أوقات مختلفة من اليوم وفي ظل ظروف إضاءة مختلفة. تعمل معايرة AWB على تحسين وضوح الصور ودقة الألوان عند الرجوع للخلف في الليل أو في الأيام الملبدة بالغيوم. من خلال تحسين AWB ، يمكن للسائقين الحصول على رؤية خلفية واضحة في ظل ظروف الإضاءة المختلفة وتحسين السلامة.

تساعد Sinoseen في هندسة الرؤية المدمجة لمعايرة العدسة وتخصيص وحدة الكاميرا

في Sinoseen ، يمكننا مساعدة مهندسي وفنيي مشروع الرؤية المدمجة في اختيار العدسة المناسبة ومطابقة وحدة الكاميرا المناسبة لتلبية متطلبات التطبيق الخاصة بهم. بالإضافة إلى ذلك ، نقدم أيضا مجموعة متنوعة من خدمات التخصيص ، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر تصميم المساكن والتصميم على متن الطائرة وما إلى ذلك. لمزيد من المعلومات حول منتجات وخدمات Sinoseen ،لا تتردد في الاتصال بنا.

الأسئلة المتداولة

1: لماذا أحتاج إلى معايرة AWB لعدستي؟

تؤثر خصائص العدسة مثل المواد والمرشحات والطلاءات المضادة للانعكاس على الضوء الذي يمر عبرها وبالتالي على استنساخ اللون. يتم إجراء معايرة AWB للعدسات للتعويض عن انحرافات اللون الناتجة عن هذه العوامل ولضمان دقة الألوان وطبيعية الصور.

 
2: كيف تؤثر درجة حرارة اللون على جودة الصورة؟

تحدد درجة حرارة اللون لون مصدر الضوء ، وتؤدي درجات حرارة اللون المختلفة إلى أجواء ألوان مختلفة. تؤثر درجة حرارة اللون على تفسير الكاميرا واستنساخ الألوان. على سبيل المثال، قد تكون الصورة الموجودة أسفل مصدر ضوء بدرجة حرارة لون منخفضة دافئة، بينما قد تكون الصورة الموجودة أسفل مصدر ضوء بدرجة حرارة لون عالية باردة. يعوض AWB هذه الاختلافات عن طريق ضبط إعدادات درجة حرارة لون الكاميرا لضمان دقة الألوان في الصورة.