Was ist Weißabgleich-Kalibrierung? Welche sind die beeinflussenden Faktoren?

Egal ob drinnen oder draußen, bei Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang: Verschiedene Beleuchtungsbedingungen haben unterschiedliche Auswirkungen auf die Farbgenauigkeit von Bildern. Die Automatische Weißabgleichsfunktion (AWB), eine Schlüsselfunktion im Bildsignalprozessor (ISP), hat die Hauptaufgabe, die echten Farben einer Szene unter veränderlichen Beleuchtungsbedingungen wiederherzustellen. Eine korrekte Einstellung der AWB ist wichtig für die Ausgabekvalität eines eingebetteten Kamermoduls, was mehrere Aspekte wie Sensorauflosung, Pixelgröße, Beleuchtungsbedingungen und Objektivauswahl beeinflusst. Im Gegensatz zum menschlichen Auge, das sich automatisch an verschiedene Farbtemperaturen anpasst, um verschiedene Farben auszugleichen, müssen Kameraobjektive diesen Prozess durch 'Weißabgleich' simulieren, um sicherzustellen, dass das Ausgabebild so natürlich wie möglich ist.

 
In eingebetteten Visionssystemen ist die Farbwiedergabe von Linsen nicht immer gleich, und eine ordnungsgemäße automatische Weißabstimmungskalibrierung ist erforderlich. In diesem Artikel werden wir uns mit den wichtigsten Konzepten der automatischen Weißabstimmungskalibrierung auseinandersetzen, die Beziehung zwischen Linsen und automatischer Weißabstimmung analysieren und den Einfluss der Farbtemperatur auf die Bildausgabe erklären.

 
Was ist Automatische Weißabstimmungskalibrierung?

Die automatische Weißabgleich-Funktion (AWB) ist ein unerlässliches Feature in digitalen Kameras. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, den Farbabgleich eines Bildes unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen automatisch anzupassen, um sicherzustellen, dass Weiß und andere neutrale Farben ihre echten Farben im Bild beibehalten. Durch die Kompensation von Variationen in der Farbtemperatur einer Lichtquelle ermöglicht AWB es der Kamera, Farben näher an dem zu erfassen, was das menschliche Auge sieht, und natürliche und konsistente Farben auch bei gemischter Beleuchtung oder extremen Beleuchtungsbedingungen zu erhalten.

 
Wie funktioniert die AWB-Funktion?

Die AWB-Funktion arbeitet darauf basierend, weiße oder neutrale Farbbereiche in einem Bild zu erkennen und anzupassen. Wenn dieKamera-ModulErkennt es diese Bereiche, passt es die Intensität der RGB-Kanäle (Rot, Grün und Blau) an, um sicherzustellen, dass diese Bereiche neutrale Farben im Bild anzeigen. Dieser Prozess beinhaltet komplexe Algorithmen, die die Bilddaten analysieren und die gewünschten Farbkorrekturparameter automatisch berechnen. In einigen fortgeschrittenen Kamera-Systemen sind AWB-Algorithmen sogar in der Lage, mehrere Lichtquellen zu erkennen und sich anzupassen, einschließlich Tageslicht, Leuchtstofflampen, Glühlampen usw., um eine genauere Farbwiedergabe zu erreichen.

Welche anderen relevanten Faktoren beeinflussen die Implementierung der AWB?

Um AWB umzusetzen, muss die Kamera verstehen, wie sich Farben bei unterschiedlichen Farbtemperaturen verändern. Das Konzept der Farbtemperatur leitet sich von der Farbe des Lichts ab, das von Schwarzkörperstrahlern bei verschiedenen Temperaturen emittiert wird, normalerweise in Kelvin gemessen, wobei verschiedene Farbtemperaturwerte für unterschiedliche Lichtquellen und Farbatmosphären stehen. Zum Beispiel beträgt die Farbtemperatur von Tageslicht etwa 5500 K, während die Farbtemperatur von Glühlampen etwa 2800 K beträgt. Das Ziel der AWB ist es, weiße Objekte, die von der Kamera aufgenommen werden, als echtes Weiß im Bild bei diesen unterschiedlichen Farbtemperaturen darzustellen.

 
Darüber hinaus hängt die Implementierung von AWB von den Algorithmen des Bildsignalprozessors ab und wird durch die Eigenschaften des Objektivs beeinflusst. Daher ist eine synergetische Kalibrierung zwischen Objektiv und Kamera-Sensor, um die besten AWB-Ergebnisse zu erzielen, äußerst wichtig. Dies umfasst eine Kombination von Faktoren wie das Objektivmaterial, Filter, Chief Ray Angle (CRA) und das antireflektierende Beschichtung des Objektivs.

 
Wie beeinflusst das Objektiv die AWB?

Das Objektiv ist nicht nur ein optisches Bauteil zur Abbildung, sondern auch ein Schlüsselfaktor für die Farbgenauigkeit. Das Material, der Aufbau und die Beschichtung des Objektivs haben einen Einfluss auf das Licht, das durch es hindurchgeht, was wiederum die Farbe des vom Kamerasonar empfangenen Lichts beeinflusst und letztlich die Korrekteffizienz des AWB-Algorithmus beeinträchtigt.

• Objektivmaterial:Das Material der Linse kann aus Plastik oder Glas bestehen, verschiedene Materialien haben unterschiedliche Brechungs- und Dispersioneigenschaften für Licht, was die Wellenlängenverteilung des Lichts verändert und somit die Farbwiedergabe beeinflusst. Zum Beispiel können Plastiklinsen eher zu Chromatischen Aberrationen neigen als Glaslinsen, was eine Kompensation durch AWB-Algorithmen erfordert.
• Farbspektrumfilter:Die Filter, die in der Linse verwendet werden, bestimmen, welche Wellenlängen des Lichts durch die Linse auf den Sensor gelangen. Die Qualität dieser Filter beeinflusst direkt das Farbgleichgewicht, insbesondere bei der automatischen Weißabgleichanpassung.
• Hauptstrahlenwinkel (CRA):CRA beschreibt den Winkel, unter dem die Linse Licht empfängt. Für Weitwinkelobjektive ist CRA besonders wichtig, da es die Lichtverteilung am Bildrand und die Farbhomogenität beeinflusst. AWB-Algorithmen müssen den CRA berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die Farbkorrektur über den gesamten Bildbereich konsistent ist.
• Antireflexionsbeschichtungen:Antireflex-Beschichtungen auf Linsen werden verwendet, um innere Linsenreflexe zu minimieren, das Lichtdurchlassvermögen zu verbessern und Blendung und Flare zu reduzieren. Die Qualität dieser Beschichtungen beeinflusst direkt die Menge und Qualität des Lichts, das vom Sensor empfangen wird, und damit die Leistung der AWB.

Um optimale AWB-Ergebnisse zu erzielen, muss die Linse präzise mit dem Kamera-Sensor und dem ISP kalibriert sein.

 
Wie führt man eine Weißabgleichkalibrierung in einem eingebetteten Visionssystem durch?

Die Kalibrierung des automatischen Weißabgleichs (AWB) umfasst die Feineinstellung des Bildsignalprozessors (ISP) der Kamera und der mit ihm arbeitenden Linsen, um Farbtemperaturunterschiede von verschiedenen Lichtquellen sowie die Auswirkungen der Linseneigenschaften auf die Farbwiedergabe auszugleichen. Im Folgenden sind die detaillierten Schritte des AWB-Kalibrierungsprozesses aufgeführt.

1. Auswahl der Farbtemperatur und Bildaufnahme:Der erste Schritt besteht darin, ein Testbild bei einer Reihe vorbestimmter Farbtemperaturen aufzunehmen, die typischerweise Tageslicht, fluoreszierendes Licht, Glühlampe usw. umfassen. Dieser Schritt simuliert die Farbtemperatur, der die Kamera begegnen könnte. Dieser Schritt simuliert die verschiedenen Beleuchtungsumgebungen, denen die Kamera begegnen könnte, und bietet eine Datenbasis für nachfolgende Kalibrierungen.
2. Anwendung des Weißabgleich-Algorithmus:Anschließend wird der AWB-Algorithmus auf die aufgenommenen Bilder angewendet. Das Ziel des Algorithmus ist es, weiße oder neutrale Bereiche im Bild zu identifizieren und den Verstärker der RGB-Kanäle so anzupassen, dass diese Bereiche bei unterschiedlichen Farbtemperaturen neutral dargestellt werden.
3. Kompensation für Objektivmerkmale:Da die Eigenschaften von Objektivmaterialien, Filtern und antireflexiven Beschichtungen die Farbwiedergabe beeinflussen können, müssen diese Faktoren kompensiert werden. Dies erfolgt normalerweise durch Anpassung der Parameter im AWB-Algorithmus, um linsenbedingte Farbabweichungen zu korrigieren.
4. Feineinstellung und Optimierung:Während des Kalibrierungsprozesses können mehrere Iterationen erforderlich sein, um die Parameter des AWB-Algorithmus fein zu justieren. Dies beinhaltet die Anpassung der Farbtemperatur-Schwellwerte, die Optimierung der Reaktionsgeschwindigkeit des Algorithmus und die Sicherstellung der Farbkonstanz unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen.
5. Validierung und Test:Schließlich wird die Effektivität der AWB-Kalibrierung durch das Testen der Kamera unter realen Beleuchtungsbedingungen überprüft. Dies umfasst das Aufnehmen von Bildern sowohl bei natürlichen als auch künstlichen Lichtquellen und die Bewertung der Farbgenauigkeit und der Gesamt bildqualität.

Welche Anwendungen erfordern eine automatische Weißabgleichkalibrierung?

Innenaufnahmen

In der Innenraumfotografie arbeiten Fotografen oft mit gemischten Lichtquellen, wie natürlichem Licht, das sich mit künstlichem Licht mischt. Die Rolle der AWB besteht darin, sicherzustellen, dass die Hauttöne der Menschen und die Farben der Szene natürlich koordiniert sind. Durch eine genaue Kalibrierung des AWB-Algorithmus kann der Fotograf die Nachbearbeitungsarbeit reduzieren und direkt Bilder mit guter Farbbalance erhalten.

Car Reversing Camera

Rückfahrkameras für Autos operieren zu unterschiedlichen Tageszeiten und unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen. Die Kalibrierung der AWB verbessert die Klarheit und Farbgenauigkeit der Bilder beim Rückwärtsfahren in der Nacht oder an bewölkten Tagen. Durch die Optimierung der AWB können Fahrer eine klare Rückansicht unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen erhalten und die Sicherheit erhöhen.

Sinoseen unterstützt eingebettete Visionstechnik bei der Linsekalibrierung und der Anpassung von Kamerasystemen.

Bei Sinoseen können wir eingebetteten Vision-Projekt-ingenieuren und Technikern helfen, die richtige Linse auszuwählen und die passende Kameraeinheit zu finden, um deren Anwendungsanforderungen zu erfüllen. Darüber hinaus bieten wir auch eine Vielzahl an Individualisierungsdiensten an, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Gehäusedesign und Borddesign usw. Für weitere Informationen zu Produkten und Dienstleistungen von Sinoseen,zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren.

FAQ

1: Warum brauche ich eine AWB-Kalibrierung für meine Linse?

Die Eigenschaften einer Linse, wie Material, Filter und antireflektierende Beschichtungen, beeinflussen das Licht, das durch sie hindurchgeht, und damit die Farbwiedergabe. Die AWB-Kalibrierung von Linsen wird durchgeführt, um Farbabweichungen aufgrund dieser Faktoren auszugleichen und um die Farbgenauigkeit und die Natürlichkeit der Bilder sicherzustellen.

 
2: Wie beeinflusst die Farbtemperatur die Bildqualität?

Die Farbtemperatur bestimmt die Farbe der Lichtquelle, und verschiedene Farbtemperaturen führen zu unterschiedlichen Farbatmosphären. Die Farbtemperatur beeinflusst die Interpretation und Wiedergabe von Farben durch die Kamera. Zum Beispiel kann ein Bild unter einer Lichtquelle mit niedriger Farbtemperatur warm wirken, während ein Bild unter einer Lichtquelle mit hoher Farbtemperatur kalt wirken kann. AWB kompensiert diese Variationen, indem es die Farbtemperatur-Einstellungen der Kamera anpasst, um eine farbliche Genauigkeit im Bild sicherzustellen.