Τι είναι η καλωσύνη λευκού; Ποιοι είναι οι παράγοντες που επηρεάζουν;

Είτε εσωτερικά είτε εξωτερικά, είτε κατά την ηλιοταυτότητα είτε κατά τη δύση, διαφορετικές συνθήκες φωτισμού έχουν διαφορετικές επιδράσεις στην ακρίβεια των χρωμάτων των εικόνων. Η Αυτόματη Ισορρόπηση Λευκού (AWB), μια βασική λειτουργία στον Επεξεργαστή Σήματος Εικόνας (ISP), έχει την κύρια αποστολή να επαναφέρει τα πραγματικά χρώματα ενός σκηνικού υπό αλλαγές στις συνθήκες φωτισμού. Η σωστή ρύθμιση της AWB είναι σημαντική για την ποιότητα εξόδου ενός ενσωματωμένου μοντουλιού κάμερας, η οποία επηρεάζει μια σειρά πτυχών όπως την ανάλυση του αισθητήρα, το μέγεθος των πικσελ, τις συνθήκες φωτισμού και την επιλογή οπτικού. Αντίθετα με το ανθρώπινο μάτι, το οποίο αυτόματα προσαρμόζεται σε διαφορετικές θερμοκρασίες χρώματος για να ισορροπεί διάφορα χρώματα, τα οπτικά φακοί κάμερας χρειάζονται να προσομοιάσουν αυτήν τη διαδικασία μέσω 'ισορρόπησης λευκού' για να εξασφαλίσουν ότι η εικόνα εξόδου είναι όσο το δυνατόν πιο φυσιολογική.

 
Στις εφαρμογές ενσωματωμένης όρασης, η ικανότητα αναπαραγωγής χρώματος των φακών δεν είναι πάντα η ίδια και απαιτείται σωστή καλιβροποίηση αυτόματης λευκής ισορροπίας. Σ' αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε τα βασικά σύμφωνα της καλιβροποίησης αυτόματης λευκής ισορροπίας, θα αναλύσουμε τη σχέση μεταξύ των φακών και της αυτόματης λευκής ισορροπίας, και θα εξηγήσουμε την επίδραση της χρωματικής θερμοκρασίας στην εξαγωγή εικόνας.

 
Τι είναι η Καλιβροποίηση Αυτόματης Λευκής Ισορροπίας;

Η αυτόματη ρύθμιση λευκώματος (AWB) είναι μια απαραίτητη προϋπόθεση στις ψηφιακές κάμερες. Η βασική της εργασία είναι να ρυθμίζει αυτόματα το χρωματικό ισοζύγιο ενός εικόνας υπό διαφορετικές συνθήκες φωτισμού, ώστε να εξασφαλίζεται ότι τα λευκά και άλλα ουδέτερα χρώματα να διατηρούν τις πραγματικές τους χρωματικές τιμές στο εικόνα. Με την εξισορρόπηση των διαφορών στη χρωματική θερμοκρασία της πηγής φωτισμού, η AWB επιτρέπει στην κάμερα να καταγράφει χρώματα πιο κοντά σε ό,τι βλέπει το ανθρώπινο μάτι, διατηρώντας φυσιολογικά και συνεπή χρώματα, ακόμη και υπό μειγματικές πηγές φωτισμού ή ακραίες συνθήκες φωτισμού.

 
Πώς λειτουργεί η λειτουργία AWB;

Η λειτουργία AWB λειτουργεί με βάση την ανίχνευση και την προσαρμογή των περιοχών λευκών ή ουδέτερων χρωμάτων σε μια εικόνα. Όταν Κάμερα Μονάδα ανιχνεύει αυτές τις περιοχές και στηρίζει την ένταση των καναλιών RGB (κόκκινο, πράσινο και μπλε) ώστε να εξασφαλίσει ότι αυτές οι περιοχές να δείχνουν ουδέτερα χρώματα στην εικόνα. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει πολύπλοκους αλγόριθμους που αναλύουν τα δεδομένα της εικόνας και υπολογίζουν αυτόματα τους απαιτούμενους παράμετρους τροποποίησης χρώματος. Σε κάποια προηγμένα συστήματα κάμερας, οι αλγόριθμοι AWB μπορούν ακόμη να αναγνωρίζουν και να προσαρμόζονται σε πολλαπλές πηγές φωτισμού, συμπεριλαμβανομένων των φωτισμών μέρας, των φλεγμονταρίων λαμπτήρων, των λαμπτήρων με βερμπένιο, κλπ., για να επιτύχουν πιο ακριβή αναπαράσταση χρώματος.

Ποιοι είναι άλλοι σχετικοί παράγοντες που επηρεάζουν την υλοποίηση του AWB;

Για να εφαρμοστεί το AWB, η κάμερα πρέπει να καταλαβαίνει πώς αλλάζουν οι χρώματα σε διαφορετικές θερμοκρασίες χρώματος. Το κonceπτo της θερμοκρασίας χρώματος προέρχεται από το χρώμα του φωτός που εκπέμπεται από μαύρους ακτινοβολητές σε διαφορετικές θερμοκρασίες, μετρούμενες συνήθως σε Κελβίν, με διαφορετικές τιμές θερμοκρασίας χρώματος που αντιστοιχούν σε διαφορετικές πηγές φωτός και ατμοσφαίρες χρώματος. Για παράδειγμα, η θερμοκρασία χρώματος του ημερινού φωτός είναι περίπου 5500 K, ενώ η θερμοκρασία χρώματος των λαμπτήρων με φλόγα είναι περίπου 2800 K. Ο σκοπός του AWB είναι να κάνει τα λευκά αντικείμενα που αποκτούνται από την κάμερα να εμφανίζονται ως γνήσια λευκά στην εικόνα σε αυτές τις διαφορετικές θερμοκρασίες χρώματος.

 
Εκτός από αυτό, η εφαρμογή του AWB εξαρτάται από τους αλγόριθμους του επεξεργαστή εικόνας και επηρεάζεται από τις χαρακτηριστικές του φακού. Για να επιτευχθούν οι καλύτεροι αποτελέσματας του AWB, είναι εξαιρετικά σημαντικό να υπάρχει μια συνεργαστική καλιβροποίηση μεταξύ του φακού και του αισθητήρα κάμερας. Αυτό περιλαμβάνει μια συνδυασμένη παράμετρων όπως το υλικό του φακού, τα φίλτρα, η γωνία κύριου ακτινοβολίας (CRA) και το αντιανακλητικό κάλυμμα του φακού.

 
Πώς επηρεάζει ο φακός το AWB;

Ο φακός δεν είναι μόνο ένας απτικός συστατικός για την εικόνα, αλλά και ένας κλειδιάς παράγοντας για την ακρίβεια των χρωμάτων. Το υλικό, το σχεδιασμό και το κάλυμμα του φακού θα έχουν επίδραση στο φως που περνάει μέσα του, το οποίο, με τη σειρά του, επηρεάζει το χρώμα του φωτός που λαμβάνει ο αισθητήρας της κάμερας και τελικά επηρεάζει την αποτελεσματικότητα του αλγορίθμου AWB.

• Υλικό φακού: το υλικό του φακού μπορεί να είναι πλαστική ή γυαλίδα, διαφορετικά υλικά έχουν διαφορετικές ιδιότητες σπάθισης και διασποράς του φωτός, που θα αλλάξουν την κατανομή των μακριά του φωτός, επηρεάζοντας έτσι την αναπαράσταση των χρωμάτων. Για παράδειγμα, οι φακοί από πλαστική μπορεί να είναι πιο πρόχειροι να προκαλέσουν χρωματική απόκλιση από τους φακούς από γυαλίδα, που απαιτεί από τους αλγόριθμους AWB να επιστρατεύσουν επανορθώσεις.
• Φίλτρα Χρωματικού Φάσματος: Τα φίλτρα που χρησιμοποιούνται στον φακό καθορίζουν ποιες μακριές φωτός μπορούν να περάσουν μέσω του φακού στον αισθητήρα. Η ποιότητα αυτών των φίλτρων επηρεάζει άμεσα το χρωματικό ισοζύγιο, ειδικά στην αυτόματη ρύθμιση λευκού ισοζυγίου.
• Γωνία Κύριων Ακτίνων (CRA): Η CRA περιγράφει τη γωνία με την οποία ο φακός λαμβάνει το φως, για φακούς πλατυγωνίων γωνιών, η CRA είναι ειδικά σημαντική, επειδή επηρεάζει την κατανομή του φωτός στα άκρα της εικόνας και την ομοιομορφία του χρώματος. Οι αλγόριθμοι AWB πρέπει να λάβουν υπόψη την CRA για να εξασφαλίσουν ότι η επανόρθωση του χρώματος είναι συνεπής σε όλη την εκτενή εύρος των εικόνων.
• Αντιανακλαστικές Επιμάχειες: Οι αντισυνεκτικές καλύψεις στα φακάρια χρησιμοποιούνται για να ελαχιστοποιηθούν οι εσωτερικές αναπαραγωγές των φακών, να βελτιωθεί η μεταφορά φωτός και να μειωθεί η λάμπη και τα φάντασμα. Η ποιότητα αυτών των καλύψεων επηρεάζει άμεσα την ποσότητα και την ποιότητα του φωτός που λαμβάνεται από τον αισθητήρα, και επομένως την απόδοση του ΑΩΖ.

Για να επιτευχθούν ιδανικά αποτελέσματα ΑΩΖ, το φακάρι πρέπει να καλιβραρεί με ακρίβεια με τον αισθητήρα κάμερας και τον ISP.

 
Πώς να εκτελεστεί η καλιβράρηση λευκής ισορροπίας σε ένα ενσωματωμένο σύστημα όρασης;

Η καλιβράρηση Αυτόματης Λευκής Ισορροπίας (ΑΛΙ) περιλαμβάνει τη λεπτομερή ρύθμιση του Επεξεργαστή Εικόνας Κάμερας (ISP) και των φακιών που συνεργάζονται με αυτόν για να αντισταθμιστούν οι διαφορές της χρωματικής θερμοκρασίας από διαφορετικές πηγές φωτισμού και τα αποτελέσματα των χαρακτηριστικών των φακιών στο χρώμα. Τα εξής είναι τα λεπτομερή βήματα της διαδικασίας καλιβράρησης ΑΛΙ.

1. Επιλογή χρωματικής θερμοκρασίας και αποκτήση εικόνας: Το πρώτο βήμα είναι να αποκτηθεί μια δειγματική εικόνα σε μια σειρά προορισμένων χρωματικών θερμοκρασιών, οι οποίες συνήθως περιλαμβάνουν ηλιακό φως, φλεγμοντάνο, λιαρό, κλπ. Αυτό το βήμα μιμείται τις χρωματικές θερμοκρασίες που η κάμερα μπορεί να αντιμετωπίσει. Αυτό το βήμα μιμείται τις διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες φωτισμού που η κάμερα μπορεί να αντιμετωπίσει και παρέχει μια βάση δεδομένων για τις επόμενες επιστροφές.
2. Εφαρμογή αλγορίθμου λευκής ισορροπίας: επόμενα, ο αλγόριθμος AWB εφαρμόζεται στις καταγραφές εικόνας. Το στόχος του αλγορίθμου είναι να αναγνωρίσει λευκά ή ουδέτερα τμήματα στην εικόνα και να επανασχεδιάσει την επίδραση των καναλιών RGB έτσι ώστε αυτά τα τμήματα να εμφανίζονται ουδέτερα σε διάφορες χρωματικές θερμοκρασίες.
3. Αποζημίωση για τις χαρακτηριστικές του φακού: Επειδή οι χαρακτηριστικές των υλικών φακού, φίλτρων και αντιφλεγμοντανών καλύψεων μπορούν να επηρεάσουν την αναπαραγωγή των χρωμάτων, αυτοί οι παράγοντες πρέπει να αποζημιωθούν. Αυτό συνήθως περιλαμβάνει την παρακαμπή των παραμέτρων στον αλγόριθμο AWB για να τροποποιηθούν οι χρωματικές αποκλίσεις που προκαλούνται από τον φάκο.
4. Προσαρμογή και βελτιστοποίηση: Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας καλιβροποίησης, μπορεί να χρειαστούν αρκετές επαναλήψεις για να εξισορροπηθούν οι παράμετροι του αλγορίθμου AWB. Αυτό περιλαμβάνει τον συντονισμό των θRESHOLDS της χρωματικής θερμοκρασίας, τη βελτίωση της ταχύτητας απόκρισης του αλγορίθμου και την εγγύηση χρωματικής συνέπειας υπό διαφορετικές συνθήκες φωτισμού.
5. Επιβεβαίωση και δοκιμασία: Τέλος, η αποτελεσματικότητα της καλιβροποίησης του AWB επαληθεύεται με τη δοκιμασία της κάμερας υπό πραγματικές συνθήκες φωτισμού. Αυτό περιλαμβάνει την καταγραφή εικόνων υπό φυσικές και τεχνητές πηγές φωτισμού και την αξιολόγηση της ακρίβειας των χρωμάτων και της συνολικής ποιότητας της εικόνας.

Ποιες εφαρμογές απαιτούν καλιβροποίηση αυτόματης λευκής ισορροπίας;

Εσωτερική φωτογραφία

Στη φωτογραφία μέσα σε κλειστά χώρους, οι φωτογράφοι συχνά πρέπει να εργάζονται με μικτές πηγές φωτισμού, όπως φυσικό φως που μειγνύεται με τον τεχνικό φωτισμό. Η ρόλος του AWB εδώ είναι να εξασφαλίσει ότι οι τόνοι της δέρματος των ανθρώπων και οι χρώματες της σκηνής είναι φυσιολογικά συντονισμένοι. Με την ακριβή καλιβροποίηση του αλγορίθμου AWB, ο φωτογράφος μπορεί να μειώσει το βάρος εργασίας της μεταγενικής επεξεργασίας και να αποκτήσει άμεσα εικόνες με καλή ισορροπία χρωμάτων.

Κάμερα Αναστροφής Αυτοκινήτου

Οι κάμερες αναστροφής αυτοκινήτων λειτουργούν σε διαφορετικές ώρες της μέρας και υπό διαφορετικές συνθήκες φωτισμού. Η καλιβροποίηση του AWB βελτιώνει την ξεκάθαρη εικόνα και την ακρίβεια των χρωμάτων κατά την αναστροφή της νύχτας ή σε νεφελώδεις μέρες. Με τη βελτίωση του AWB, οι οδηγοί μπορούν να πάρουν ξεκάθαρη θέα της πίσω πλευράς υπό διάφορες συνθήκες φωτισμού και να βελτιώσουν την ασφάλεια.

Η Sinoseen βοηθάει στην ενσωματωμένη μηχανική της οπτικής για την καλιβροποίηση φακών και την προσαρμογή μονάδων κάμερας.

Στο Sinoseen, μπορούμε να βοηθήσουμε μηχανικούς και τεχνικούς προγραμμάτων ενσωματωμένης όρασης να επιλέξουν το σωστό φακό και να τον συζευγνύουν με το σωστό κάμερα μονάδα για να καλύψουν τις απαιτήσεις της εφαρμογής τους. Επιπλέον, προσφέρουμε επίσης μια διαφορετική γama εγγραφικών υπηρεσιών, συμπεριλαμβανομένων των σχεδίων κάτοικων, σχεδίων επιπλέον και άλλων. Για περισσότερες πληροφορίες για τα προϊόντα και τις υπηρεσίες του Sinoseen, μπορείτε να μας επικοινωνήσετε ελεύθερα .

Συχνές Ερωτήσεις

1: Γιατί χρειάζεται AWB καλιβράρηση για το φακό μου;

Οι χαρακτηριστικές ενός φακού όπως υλικά, φίλτρα και αντιφοβιστικές κάλυψεις επηρεάζουν το φως που περνάει μέσα του και επομένως την αναπαράσταση των χρωμάτων. Η καλιβράρηση AWB των φακών γίνεται για να αποτρέψει τις χρωματικές αποκλίσεις που προκαλούνται από αυτούς τους παράγοντες και για να εξασφαλίσει την ακρίβεια και φυσικότητα των εικόνων.

 
2: Πώς επηρεάζει η χρωματική θερμοκρασία την ποιότητα της εικόνας;

Η θερμοκρασία χρώματος καθορίζει το χρώμα της φωτιάς της πηγής, και διαφορετικές θερμοκρασίες χρώματος αποτελούν διαφορετικές ατμοσφαίρεις χρώματος. Η θερμοκρασία χρώματος επηρεάζει την ερμηνεία και αναπαράσταση των χρωμάτων από το φωτογραφικό μηχανήματος. Για παράδειγμα, μια εικόνα υπό μια φωτιά πηγής με χαμηλή θερμοκρασία χρώματος μπορεί να είναι ζεστή, ενώ μια εικόνα υπό μια φωτιά πηγής με υψηλή θερμοκρασία χρώματος μπορεί να είναι ψυχρή. Το AWB (αυτόματη επαναφορά χρώματος) εξισορροπεί αυτές τις διαφορές με την προσαρμογή των ρυθμίσεων θερμοκρασίας χρώματος του φωτογραφικού μηχανήματος για να εξασφαλίσει την ακρίβεια των χρωμάτων στην εικόνα.