کالیبراسیون تراز سفیدی چیست؟ عوامل تأثیرگذار چیست؟

چه در داخل و چه در فضای باز، در طلوع یا غروب خورشید، شرایط نوری مختلف تأثیرات متفاوتی بر دقت رنگ تصاویر دارد. تراز سفیدی خودکار (AWB)، یک عملکرد کلیدی در پردازشگر سیگنال تصویر (ISP)، وظیفه اصلی بازیابی رنگ های واقعی یک صحنه در شرایط نوری متغیر است. تنظیم صحیح AWB برای کیفیت خروجی یک ماژول دوربین تعبیه شده مهم است، که بر تعدادی از جنبه ها مانند وضوح سنسور، اندازه پیکسل، شرایط روشنایی و انتخاب لنز تأثیر می گذارد. برخلاف چشم انسان که به طور خودکار با دمای رنگ های مختلف سازگار می شود تا رنگ های مختلف را متعادل کند، لنزهای دوربین باید این فرآیند را از طریق "تعادل رنگ سفیدی" شبیه سازی کنند تا اطمینان حاصل شود که تصویر خروجی تا حد امکان طبیعی است.

 
در کاربردهای بینایی تعبیه شده، توانایی بازتولید رنگ لنزها همیشه یکسان نیست و کالیبراسیون خودکار تعادل رنگ سفید مناسب مورد نیاز است. در این مقاله، به مفاهیم کلیدی کالیبراسیون خودکار تراز سفیدی می پردازیم، رابطه بین لنزها و تعادل سفیدی خودکار را تجزیه و تحلیل می کنیم و تأثیر دمای رنگ بر خروجی تصویر را توضیح می دهیم.

 
کالیبراسیون خودکار تراز سفیدی چیست؟

تراز سفیدی خودکار (AWB) یکی از ویژگی های ضروری در دوربین های دیجیتال است. وظیفه اصلی آن این است که به طور خودکار تعادل رنگ یک تصویر را در شرایط نوری مختلف تنظیم کند تا اطمینان حاصل شود که رنگ های سفید و سایر رنگ های خنثی رنگ واقعی خود را در یک تصویر حفظ می کنند. با جبران تغییرات در دمای رنگ یک منبع نور، AWB به دوربین اجازه می دهد تا رنگ هایی را نزدیک به آنچه چشم انسان می بیند ثبت کند و رنگ های طبیعی و ثابتی را حتی در نور مختلط یا شرایط نوری شدید حفظ کند. رنگ های طبیعی و ثابت حتی در منابع نور مختلط یا شرایط نوری شدید.

 
عملکرد AWB چگونه کار می کند؟

عملکرد AWB بر اساس شناسایی و تنظیم نواحی رنگ سفید یا خنثی در یک تصویر کار می کند. هنگامی کهماژول دوربیناین مناطق را تشخیص می دهد، شدت کانال های RGB (قرمز، سبز و آبی) را تنظیم می کند تا اطمینان حاصل شود که این مناطق رنگ های خنثی را در تصویر نشان می دهند. این فرآیند شامل الگوریتم های پیچیده ای است که داده های تصویر را تجزیه و تحلیل می کند و به طور خودکار پارامترهای تصحیح رنگ مورد نظر را محاسبه می کند. در برخی از سیستم های دوربین پیشرفته، الگوریتم های AWB حتی می توانند چندین منبع نور از جمله نور روز، لامپ های فلورسنت، لامپ های رشته ای و غیره را تشخیص داده و با آنها سازگار شوند تا به بازتولید رنگ دقیق تر دست یابند.

عوامل مرتبط دیگری که بر اجرای AWB تأثیر می گذارد چیست؟

برای پیاده سازی AWB، دوربین باید بفهمد که چگونه رنگ در دماهای مختلف رنگ تغییر می کند. مفهوم دمای رنگ از رنگ نور ساطع شده توسط رادیاتورهای بدنه سیاه در دماهای مختلف گرفته شده است که معمولا بر حسب کلوین اندازه گیری می شود، با مقادیر دمای رنگ متفاوت مربوط به منابع نوری و اتمسفرهای رنگی مختلف. به عنوان مثال، دمای رنگ نور روز حدود 5500 کلوین است، در حالی که دمای رنگ لامپ های رشته ای حدود 2800 کلوین است. هدف AWB این است که اجسام سفید گرفته شده توسط دوربین را در این دماهای مختلف رنگ به صورت سفید واقعی در تصویر نشان دهد.

 
علاوه بر این، پیاده سازی AWB به الگوریتم های پردازشگر سیگنال تصویر بستگی دارد و تحت تأثیر ویژگی های لنز است. بنابراین، برای دستیابی به بهترین نتایج AWB، داشتن کالیبراسیون هم افزایی بین لنز و سنسور دوربین نیز بسیار مهم است. این شامل ترکیبی از عواملی مانند مواد لنز، فیلترها، زاویه پرتو رئیس (CRA) و پوشش ضد انعکاس لنز است.

 
لنز چگونه بر AWb تأثیر می گذارد؟

لنز نه تنها یک جزء نوری برای تصویربرداری است، بلکه یک عامل کلیدی در دقت رنگ است. جنس، طراحی و پوشش لنز بر نوری که از آن عبور می کند تأثیر خواهد گذاشت که به نوبه خود بر رنگ نور دریافتی سنسور دوربین تأثیر می گذارد و در نهایت بر اثر تصحیح الگوریتم AWB تأثیر می گذارد.

• مواد لنز:مواد لنز می تواند پلاستیک یا شیشه باشد، مواد مختلف دارای خواص شکست و پراکندگی نور متفاوتی هستند که توزیع طول موج نور را تغییر می دهد و در نتیجه بر تولید مثل رنگ تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، لنزهای پلاستیکی ممکن است بیشتر از لنزهای شیشه ای باعث انحراف رنگی شوند، که برای جبران به الگوریتم های AWB نیاز دارد.
• فیلترهای طیف رنگ:فیلترهای مورد استفاده در لنز تعیین می کنند که کدام طول موج نور می تواند از لنز به سنسور منتقل شود. کیفیت این فیلترها به طور مستقیم بر تعادل رنگ به خصوص در تنظیم خودکار تعادل رنگ سفید تأثیر می گذارد.
• زاویه پرتوهای اصلی (CRA):CRA زاویه ای را توصیف می کند که در آن لنز نور را دریافت می کند، برای لنزهای زاویه باز، CRA از اهمیت ویژه ای برخوردار است، زیرا بر توزیع نور در لبه های تصویر و یکنواختی رنگ تأثیر می گذارد. الگوریتم های AWB باید CRA را در نظر بگیرند تا اطمینان حاصل شود که تصحیح رنگ در کل طیف تصاویر سازگار است.
• پوشش های ضد انعکاس:پوشش های ضد انعکاس روی لنزها برای به حداقل رساندن بازتاب لنز داخلی، بهبود انتقال نور و کاهش شعله ور شدن و شبح استفاده می شود. کیفیت این پوشش ها به طور مستقیم بر میزان و کیفیت نور دریافتی سنسور و در نتیجه عملکرد AWB تأثیر می گذارد.

برای دستیابی به نتایج بهینه AWB، لنز باید دقیقا با سنسور دوربین و ISP کالیبره شود.

 
چگونه کالیبراسیون تعادل سفیدی را در یک سیستم بینایی تعبیه شده انجام دهیم؟

کالیبراسیون خودکار تراز سفیدی (AWB) شامل تنظیم دقیق پردازشگر سیگنال تصویر دوربین (ISP) و لنزهایی است که با آن کار می کنند تا تغییرات دمای رنگ از منابع نوری مختلف و اثرات ویژگی های لنز بر رنگ را جبران کند. در زیر مراحل دقیق فرآیند کالیبراسیون AWB آمده است.

1. انتخاب دمای رنگ و ضبط تصویر:اولین قدم گرفتن یک تصویر آزمایشی در یک سری دمای رنگ از پیش تعیین شده است که معمولا شامل نور روز، فلورسنت، رشته ای و غیره است. این مرحله دمای رنگی را که دوربین ممکن است با آن مواجه شود شبیه سازی می کند. این مرحله محیط های نوری مختلفی را که دوربین ممکن است با آن مواجه شود شبیه سازی می کند و پایگاه داده ای را برای کالیبراسیون بعدی فراهم می کند.
2. کاربرد الگوریتم تعادل سفید:در مرحله بعد، الگوریتم AWB روی تصاویر گرفته شده اعمال می شود. هدف از این الگوریتم شناسایی مناطق سفید یا خنثی در تصویر و تنظیم بهره کانال های RGB است تا این مناطق در دمای رنگ های مختلف خنثی شوند.
3. جبران ویژگی های لنز:از آنجایی که ویژگی های مواد لنز، فیلترها و پوشش های ضد انعکاس می توانند بر بازتولید رنگ تأثیر بگذارند، این عوامل باید جبران شوند. این معمولا شامل تنظیم پارامترهای الگوریتم AWB برای تصحیح انحرافات رنگ ناشی از لنز است.
4. تنظیم دقیق و بهینه سازی:در طول فرآیند کالیبراسیون، ممکن است چندین تکرار برای تنظیم دقیق پارامترهای الگوریتم AWB مورد نیاز باشد. این شامل تنظیم آستانه دمای رنگ، بهینه سازی سرعت پاسخ الگوریتم و اطمینان از ثبات رنگ در شرایط نوری مختلف است.
5. اعتبار سنجی و آزمایش:در نهایت، اثربخشی کالیبراسیون AWB با آزمایش دوربین در شرایط نوری واقعی تأیید می شود. این شامل گرفتن تصاویر تحت هر دو منبع نور طبیعی و مصنوعی و ارزیابی دقت رنگ و کیفیت کلی تصویر است.

چه برنامه هایی نیاز به کالیبراسیون خودکار تراز سفیدی دارند؟

عکاسی در محیط داخلی

در عکاسی در محیط داخلی، عکاسان اغلب نیاز به کار با منابع نور ترکیبی مانند نور طبیعی مخلوط با نور مصنوعی دارند. نقش AWB در اینجا این است که اطمینان حاصل کند که رنگ پوست افراد و رنگ های صحنه به طور طبیعی هماهنگ هستند. با کالیبره کردن دقیق الگوریتم AWB، عکاس می تواند حجم کار پس از ویرایش را کاهش دهد و مستقیما تصاویری با تعادل رنگ خوب به دست آورد.

دوربین معکوس خودرو

دوربین های معکوس خودرو در ساعات مختلف روز و در شرایط نوری مختلف کار می کنند. کالیبراسیون AWB وضوح و دقت رنگ تصاویر را هنگام معکوس کردن در شب یا روزهای ابری بهبود می بخشد. با بهینه سازی AWB، رانندگان می توانند در شرایط نوری مختلف دید واضحی از عقب داشته باشند و ایمنی را بهبود بخشند.

Sinoseen به مهندسی بینایی تعبیه شده برای کالیبراسیون لنز و سفارشی سازی ماژول دوربین کمک می کند

در Sinoseen، ما می توانیم به مهندسان و تکنسین های پروژه بینایی تعبیه شده کمک کنیم تا لنز مناسب را انتخاب کنند و ماژول دوربین مناسب را برای برآورده کردن نیازهای کاربردی خود مطابقت دهند. علاوه بر این، ما همچنین انواع خدمات سفارشی سازی را ارائه می دهیم، از جمله طراحی مسکن، طراحی داخلی و غیره. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد محصولات و خدمات Sinoseen،لطفا با ما تماس بگیرید.

سوالات متداول

1: چرا برای لنزم خود به کالیبراسیون AWB نیاز دارم؟

ویژگی های یک لنز مانند مواد، فیلترها و پوشش های ضد انعکاس بر نوری که از آن عبور می کند و در نتیجه بازتولید رنگ تأثیر می گذارد. کالیبراسیون AWB لنزها برای جبران انحرافات رنگ ناشی از این عوامل و اطمینان از دقت رنگ و طبیعی بودن تصاویر انجام می شود.

 
2: دمای رنگ چگونه بر کیفیت تصویر تأثیر می گذارد؟

دمای رنگ رنگ منبع نور را تعیین می کند و دمای رنگ های مختلف منجر به اتمسفرهای رنگی متفاوتی می شود. دمای رنگ بر تفسیر دوربین و بازتولید رنگ ها تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، یک تصویر تحت منبع نور با دمای رنگ پایین ممکن است گرم باشد، در حالی که یک تصویر تحت منبع نور با دمای رنگ بالا ممکن است خنک باشد. AWB این تغییرات را با تنظیم تنظیمات دمای رنگ دوربین برای اطمینان از دقت رنگ در تصویر جبران می کند.