ما هو ت headjustmentالتوازن الأبيض؟ ما هي العوامل المؤثرة؟

سواءً كنت داخل المنزل أو خارجه، عند شروق الشمس أو غروبها، فإن ظروف الإضاءة المختلفة تؤثر بشكل مختلف على دقة ألوان الصور. التوازن الأبيض التلقائي (AWB)، وهو وظيفة أساسية في معالج إشارة الصورة (ISP)، يتحمل المهمة الرئيسية لاستعادة الألوان الحقيقية للمنظر تحت ظروف الإضاءة المتغيرة. ضبط AWB بشكل صحيح مهم لجودة الإخراج لمودูล الكاميرا المدمجة، مما يؤثر على عدد من الجوانب مثل دقة المستشعر، حجم البكسل، ظروف الإضاءة واختيار العدسة. على عكس العين البشرية التي تتكيّف تلقائيًا مع درجات حرارة الألوان المختلفة لتوازن الألوان، تحتاج عدسات الكاميرا إلى محاكاة هذا العملية من خلال 'التوازن الأبيض' لضمان أن تكون صورة الإخراج طبيعية قدر الإمكان.

 
في تطبيقات الرؤية المدمجة، لا تكون قدرة العدسات على إنتاج الألوان دائمًا هي نفسها، ويتطلب الأمر ضبط توازن الأبيض التلقائي بشكل صحيح. في هذا المقال، سنناقش المفاهيم الرئيسية لضبط توازن الأبيض التلقائي، ونحلل العلاقة بين العدسات وتوازن الأبيض التلقائي، ونوضح تأثير درجة حرارة اللون على مخرجات الصورة.

 
ما هو ضبط توازن الأبيض التلقائي؟

التوازن التلقائي للون الأبيض (AWB) هو ميزة لا غنى عنها في الكاميرات الرقمية. المهمة الأساسية هي تعديل توازن الألوان تلقائيًا في الصورة تحت ظروف الإضاءة المختلفة لضمان أن يحتفظ اللون الأبيض والألوان المحايدة الأخرى بألوانها الحقيقية في الصورة. من خلال تعويض التغيرات في درجة حرارة لون مصدر الضوء، يسمح AWB للكاميرا بتصوير الألوان بشكل أقرب إلى ما يراه العين البشرية، وحفظ الألوان الطبيعية والثابتة حتى تحت الإضاءة المختلطة أو الظروف القاسية للإضاءة.

 
كيف تعمل وظيفة AWB؟

تعمل وظيفة AWB بناءً على تحديد وتعديل المناطق ذات اللون الأبيض أو المحايد في الصورة. عندما وحدة كاميرا اكتشاف هذه المناطق، ثم يقوم بتعديل شدة قنوات RGB (الأحمر، الأخضر، والأزرق) لضمان أن تظهر هذه المناطق بألوان محايدة في الصورة. يتضمن هذا العملية خوارزميات معقدة تحلل بيانات الصورة وتحسب تلقائيًا معلمات تصحيح اللون المطلوبة. وفي بعض أنظمة الكاميرات المتقدمة، يمكن لخوارزميات AWB التعرف والتكيف مع مصادر ضوء متعددة، بما في ذلك ضوء النهار، ومصابيح الفلورسنت، ومصابيح الإضاءة التقليدية، وما إلى ذلك، لتحقيق إنتاج أدق للألوان.

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

لتنفيذ AWB، تحتاج الكاميرا إلى فهم كيفية تغير اللون عند درجات مختلفة من درجة حرارة اللون. مفهوم درجة حرارة اللون مستمد من لون الضوء المنبعث من مُشعات الجسم الأسود عند درجات حرارة مختلفة، وعادة ما يُقاس بوحدة كلفن، حيث تتوافق قيم مختلفة لدرجة حرارة اللون مع مصادر إضاءة مختلفة وجواً لونيًا مختلفًا. على سبيل المثال، درجة حرارة لون ضوء النهار تكون حوالي 5500 كلفن، بينما تكون درجة حرارة لون مصابيح الإضاءة التقليدية حوالي 2800 كلفن. الغرض من AWB هو جعل الأجسام البيضاء التي تلتقطها الكاميرا تظهر باللون الأبيض الحقيقي في الصورة عند هذه الدرجات المختلفة لحرارة اللون.

 
بالإضافة إلى ذلك، يعتمد تنفيذ AWB على خوارزميات معالج إشارة الصورة ويتأثر بخصائص العدسة. لذلك، لتحقيق أفضل نتائج لـ AWB، من المهم جدًا إجراء معايرة تكاملية بين العدسة ومستشعر الكاميرا. وهذا يتضمن مجموعة من العوامل مثل مادة العدسة، الفلاتر، زاوية الشعاع الرئيسي (CRA)، والطلاء المضاد للانعكاس على العدسة.

 
كيف تؤثر العدسة على AWB؟

العدسة ليست مجرد مكون بصري للتصوير، بل هي أيضًا عامل رئيسي في دقة الألوان. ستؤثر مادة العدسة وتصميمها وطلاؤها على الضوء الذي يمر عبرها، مما يؤثر بدوره على لون الضوء الذي يستقبله مستشعر الكاميرا، وينتهي الأمر إلى التأثير على فعالية تصحيح خوارزمية AWB.

• مادة العدسة: يمكن أن يكون مادة العدسة من البلاستيك أو الزجاج، المواد المختلفة لديها خصائص انكسار وتشتت مختلفة للضوء، مما سيغير توزيع الطول الموجي للضوء، وبالتالي يؤثر على إنتاج اللون. على سبيل المثال، قد تكون العدسات البلاستيكية أكثر عرضة لإحداث تشوه الألوان مقارنة بالعدسات الزجاجية، مما يتطلب من خوارزميات AWB التعويض.
• مرشحات طيف الألوان: المرشحات المستخدمة في العدسة تحدد أي أطوال موجية من الضوء يمكنها المرور عبر العدسة إلى المستشعر. جودة هذه المرشحات تؤثر مباشرة على توازن الألوان، خاصة في ضبط التوازن الأبيض التلقائي.
• زاوية الشعاع الرئيسي (CRA): CRA تصف الزاوية التي تتلقى بها العدسة الضوء، بالنسبة للعدسات ذات الزاوية العريضة، CRA مهمة بشكل خاص لأنها تؤثر على توزيع الضوء على حافات الصورة والتوحد اللوني. تحتاج خوارزميات AWB إلى مراعاة CRA لضمان أن تصحيح اللون يكون متسقًا عبر نطاق كامل للصور.
• الطلاءات مضادة للانعكاس: تُستخدم طبقات منع الانعكاس على العدسات لتقليل الانعكاسات الداخلية للعدسة، وتحسين نقل الضوء، وتقليل الوميض والأشباح. تؤثر جودة هذه الطبقات بشكل مباشر على كمية وجودة الضوء التي يتلقاها المستشعر، وبالتالي أداء توازن اللون الأبيض التلقائي (AWB).

للحصول على نتائج مثلى لـ AWB، يجب head calibrating العدسة بدقة مع مستشعر الكاميرا ووحدة المعالجة الإشارة الصورية (ISP).

 
كيفية إجراء head calibration للتوازن الأبيض في نظام الرؤية المدمج؟

يتضمن head calibration لتوازن اللون الأبيض التلقائي (AWB) ضبط دقيق لوحدة معالجة الصور (ISP) في الكاميرا والعدسات التي تعمل معها لتعويض تغيرات درجة حرارة اللون الناتجة عن مصادر الضوء المختلفة وتأثير خصائص العدسة على اللون. فيما يلي الخطوات التفصيلية لعملية head calibration لـ AWB.

1. اختيار درجة حرارة اللون والتقاط الصورة: الخطوة الأولى هي التقاط صورة اختبارية عند سلسلة من درجات الحرارة اللونية المحددة مسبقًا، والتي تشمل عادةً ضوء النهار، والإنارة الفلورية، والإنارة الإندسنتية، وما إلى ذلك. هذه الخطوة تحاكي درجة حرارة اللون التي قد تواجهها الكاميرا. كما أنها تحاكي البيئات الإضاءية المختلفة التي قد تواجهها الكاميرا وتوفّر قاعدة بيانات لعمليات الت headibration اللاحقة.
2. تطبيق خوارزمية التوازن الأبيض: بعد ذلك، يتم تطبيق خوارزمية AWB على الصور الملتقطة. هدف الخوارزمية هو تحديد المناطق البيضاء أو المحايدة في الصورة وضبط مكاسب القنوات RGB بحيث تظهر هذه المناطق محايدة عند درجات مختلفة من حرارة اللون.
3. تعويض خصائص العدسة: بما أن خصائص مواد العدسات، والمرشحات، والطلاءات مضادة للانعكاس يمكن أن تؤثر على إنتاج اللون، فإن هذه العوامل تحتاج إلى التعويض عنها. وهذا يشمل عادةً تعديل المعلمات في خوارزمية AWB لتصحيح الانحرافات اللونية الناتجة عن العدسات.
4. التuning الدقيق والتoptimization: خلال عملية الت headjusting color temperature thresholds، وتحسين سرعة استجابة الخوارزمية، وضمان اتساق الألوان تحت ظروف الإضاءة المختلفة.
5. التحقق والاختبار: أخيرًا، يتم التحقق من فعالية ت headjusting color temperature thresholds، وتحسين سرعة استجابة الخوارزمية، وضمان اتساق الألوان تحت ظروف الإضاءة المختلفة.

ما التطبيقات التي تتطلب معايرة التوازن الأبيض التلقائي؟

التصوير الفوتوغرافي الداخلي

في التصوير الداخلي، غالبًا ما يحتاج المصورون إلى العمل مع مصادر ضوء مختلطة، مثل الضوء الطبيعي المixed مع الضوء الاصطناعي. دور AWB هنا هو ضمان تناسق ألوان بشرة الأشخاص وألوان المشهد بشكل طبيعي. من خلال head_calibration دقيق لخوارزمية AWB، يمكن للمصور تقليل جهد التعديل بعد التصوير والحصول مباشرةً على صور ذات توازن لوني جيد.

كاميرا ركن السيارة

تعمل كاميرات ركن السيارات في أوقات مختلفة من اليوم وفي ظروف إضاءة متنوعة. يحسن head_calibration AWB وضوح الصور ودقة الألوان عند الرجوع بالسيارة ليلاً أو في الأيام الغائمة. من خلال تحسين AWB، يمكن للسائقين الحصول على رؤية واضحة للخلف تحت مختلف ظروف الإضاءة وتحسين السلامة.

تساعد Sinoseen في الهندسة البصرية المدمجة لـ head_calibration العدسات وتخصيص وحدة الكاميرا

في Sinoseen، يمكننا مساعدة المهندسين والفنيين في مشاريع الرؤية المدمجة على اختيار العدسة المناسبة وتطابق الوحدة الكاميرا المناسبة لتلبية متطلبات تطبيقاتهم. بالإضافة إلى ذلك، نقدم أيضًا مجموعة متنوعة من خدمات التخصيص، بما في ذلك但不限于 تصميم الإسكان، وتصميم اللوحة وغيرها. لمزيد من المعلومات حول منتجات وخدمات Sinoseen، يرجى التواصل معنا دون تردد .

أسئلة شائعة

1: لماذا أحتاج إلى head_calibration AWB لعدستي؟

تؤثر خصائص العدسة مثل المادة، والمرشحات، والطلاءات مضادة للانعكاس على الضوء الذي يمر عبرها وبالتالي إنتاج الألوان. يتم تنفيذ head_calibration AWB للعدسات لتعويض الانحرافات اللونية الناتجة عن هذه العوامل وضمان دقة الألوان وطبيعية الصور.

 
2: كيف يؤثر درجة حرارة اللون على جودة الصورة؟

تُحدد درجة حرارة اللون لون المصدر الضوئي، وتنجم درجات الحرارة اللونية المختلفة عن جواهر ألوان مختلفة. تؤثر درجة حرارة اللون على تفسير الكاميرا وإعادة إنتاج الألوان. على سبيل المثال، قد يكون الصورة تحت مصدر ضوء بدرجة حرارة لون منخفضة دافئة، بينما قد تكون الصورة تحت مصدر ضوء بدرجة حرارة لون عالية باردة. يقوم AWB بتعويض هذه التغيرات من خلال ضبط إعدادات درجة حرارة اللون في الكاميرا لضمان الدقة اللونية في الصورة.