Mitä on valkoisen tasapainon kalibrointi? Mikä ovat vaikutteita?

Oletpa sisällä vai ulkona, auringon nousemassa vai laskemassa, erilaiset valo-olosuhteet vaikuttavat eri tavoin kuvien värimuskoon. Automatisetti valenssi (AWB), joka on tärkeä ominaisuus Kuvan Signaalinkäsittelijässä (ISP), on tehtävänään palauttaa todelliset värejä tilanteen vallitsevissa valo-oloissa. AWB:n oikea asetus on tärkeää upotetun kameramoduulin tulosteen laadulle, mikä vaikuttaa useisiin tekijöihin, kuten anturin resoluutioon, pikselin kokoon, valo-oloihin ja linssin valintaan. Erityisesti ihmisen silmä sopeutuu automaattisesti erilaisiin värisäätelmiin tasapainottamaan värejä, kun taas kameralinssit tarvitsevat simuloimaan tämän prosessin 'valennuksen' avulla varmistaakseen, että tulostuskuva on mahdollisimman luonnollinen.

 
Upotettujen visiojärjestelmien sovelluksissa linsojen värejä esittävä kyky ei aina ole sama, ja tarvitaan asianmainen automaattinen valkoisen tasapainon kalibrointi. Tässä artikkelissa sukeltavat me syvemmälle automaattisen valkoisen tasapainon kalibroinnin keskeisiin käsitteisiin, analysoimme linsojen ja automaattisen valkoisen tasapainon välisen suhteen sekä selitämme värilämpötilan vaikutusta kuvan tulosteeseen.

 
Mitä tarkoittaa automaattinen valkoisen tasapainon kalibrointi?

Automaattinen valenssi (AWB) on välttämätön ominaisuus digikameeroissa. Sen tärkein tehtävä on säätää kuvan värien tasapainoa eri valaistusoloissa automaattisesti, jotta valkoiset ja muut neutraalit väritystilat säilyvät luonnollisina kuvassa korjaamalla valonlähteen värimperän vaihteluja. AWB mahdollistaa kameralle värejä näkyvät lähemmäs sitä, mitä ihmisilmä havaitsee, ja säilyttää luonnolliset ja yhtenäiset väriltään, vaikka olosuhteet ovatkin sekoitetun tai äärimmäisten valaistusten alla.

 
Kuinka AWB-toiminto toimii?

AWB-toiminto toimii tunnistamalla ja säätämällä valkoiset tai neutraalit värialueet kuvassa. Kunkameran moduulitunnistaa nämä alueet ja säätää RGB-kanavien (punainen, vihreä ja sininen) intensiteettia varmistaakseen, että nämä alueet näyttävät neutraaleja värisuhteita kuvassa. Tämä prosessi sisältää monimutkaisia algoritmeja, jotka analysoivat kuvatietoja ja laskevat automaattisesti halutut värin korjauksen parametrit. Joidenkin edistyksellisten kamerajärjestelmien AWB-algoritmit pystyvät tunnistamaan ja sopeutumaan useisiin valosläpimiin, mukaan lukien päivänvalo, fluoresenssilampot, sammakkolampot ym., saavuttaakseen tarkemman värin reproduktion.

Mitkä ovat muita merkityksellisiä tekijöitä, jotka vaikuttavat AWB-toteutukseen?

AWB:n toteuttamiseksi kamera tarvitsee ymmärtää, miten väri muuttuu eri värisäätöissä. Värisäätökonsepti perustuu mustan kehon säteilyssä eri lämpötiloissa ilmenevään valon värin muutokseen, mikä mitataan yleensä kelvin-asteina, joilla eri värisäätöt vastaavat erilaisia valosäteitä ja värimaisemia. Esimerkiksi päivänvalon värisäätö on noin 5500 K, kun taas jäsennelampujen värisäätö on noin 2800 K. AWB:n tarkoituksena on tehdä niin, että valkoiset kohteet, jotka kamera kiinnittää, näkyvät todellisena valkoisena eri värisäätöissä otettujen kuvien välillä.

 
Lisäksi tämän AWB:n toteuttaminen riippuu kuvan signaalinkäsittelijän algoritmeista ja vaikuttaa linssin ominaisuuksien mukaan. Siksi paras AWB-tulos saavutetaan, kun on olemassa synergia kalibroinnissa linssin ja kameran aistimen välillä. Tämä sisältää useita tekijöitä, kuten linssimateriaalin, suodattimien, Chief Ray Angle (CRA) sekä linssin vasta-heittopeiteiden.

 
Miten linssi vaikuttaa AWB:hen?

Linssi ei ole vain kuvausoptinen komponentti, vaan myös keskeinen tekijä värejen tarkkuudessa. Linssin materiaali, suunnittelu ja peite vaikuttavat valoon, joka kulkee sen kautta, mikä puolestaan vaikuttaa kameran aistimen vastaanottamaan valon väreihin ja lopulta vaikuttaa AWB-algoritmin korjaustulokseen.

• Linssimateriaali:linssin materiaali voi olla muovi tai lasi, eri materiaaleilla on erilaiset valon kantamisen ja hajautumisen ominaisuudet, jotka vaikuttavat valon aaltopituusjakaumaan, mikä puolestaan vaikuttaa värin reproduktioon. Esimerkiksi muovilinssit saattavat aiheuttaa värejenvääristymistä enemmän kuin lasilinssit, mikä edellyttää AWB-algoritmien korjaavia toimia.
• Värispektri-suodattimet:Linsissä käytetyt suodattimet määräävät, mitkä valon aaltopituudet pääsevät linsin kautta anturiin. Noiden suodattimien laatu vaikuttaa suoraan värimyritykseen, erityisesti automaattisessa valkoisen tasapainottamisessa.
• Päävaloja kulma (CRA):CRA kuvaa kulmaa, josta lenssi vastaanottaa valoa. Leveänkulmaineissa linsoissa CRA on erityisen tärkeä, koska se vaikuttaa valon jakautumiseen kuvan reunalla ja värin tasaisuuteen. AWB-algoritmeihin täytyy ottaa CRA huomioon varmistaakseen, että värikorjaus pysyy johdonmukaisena koko kuvien mittakaavassa.
• Epätakertova-kerroksia:Pilven pehmeät peitteet käytetään vähentämään sisäisiä pilven heijastuksia, parantamaan valon läpimenoa ja vähentämään häilystä ja hoidossa olevia kuvia. Nämä peitteiden laatu vaikuttaa suoraan sen määrään ja laatuun, joka sensori saa, ja siten AWB:n toimintaan.

Optimaalisten AWB-tulosten saavuttamiseksi linssi täytyy kalibroida tarkasti kameran sensorin ja ISP:n kanssa.

 
Kuinka tehdä valkoisen tasapainon kalibrointi upotetussa visiojärjestelmässä?

Automaattisen valkoisen tasapainon (AWB) kalibrointi sisältää kameran Kuva-signaalinkäsittelijän (ISP) ja sen kanssa työskentelevien linsojen tarkkaa säätämistä värilämpötilan vaihtelujen kompensoimiseksi erilaisten valoaineistoista ja linssien ominaisuuksien vaikutuksista väreihin. Seuraavat ovat AWB-kalibrointiprosessin yksityiskohtaiset vaiheet.

1. Värilämpötilan valinta ja kuvaus:Ensimmäinen askel on kiinnittää testikuva sarjasta ennakoituista värilämpökuvuista, jotka yleensä sisältävät päivänvalon, fluoresoivan, sieniaineen jne. Tämä vaihe simuloi kameran kohtaamaa värilämpötilaa. Tämä vaihe simuloi erilaisia valoympäristöjä, joita kamera voi kohtaa ja tarjoaa tietokannan seuraavalle kalibroinnille.
2. Valkotasapainovalmiuksen sovellus:seuraavaksi AWB-algoritmi käytetään otettuihin kuvien. Algoritmin tavoitteena on tunnistaa valkoiset tai neutraalit alueet kuvassa ja säädellä RGB-kanavien voimakkuutta niin, että nämä alueet esitetään neutraaleina eri värilämpötiloissa.
3. Korjaus linssin ominaisuuksille:Koska linssimateriaalien, suodattimien ja vasta-heittopeiteiden ominaisuudet voivat vaikuttaa väriontoon, näitä tekijöitä täytyy korjata. Tämä sisältää yleensä AWB-algoritmin parametrien säätämisen korjaamaan linssiin liittyviä värikorjausten poikkeamia.
4. Hienosäätö ja optimointi:Kaloretkitusrakenteen aikana saattaa tarvita useita iteraatioita AWB-algoritmin parametrien tarkentamiseksi. Tämä sisältää värilämpötila-arvojen säätämisen, algoritmivasteen nopeuden optimoinnin ja värin yhtenäisyyden varmistamisen eri valoisuusoloissa.
5. Vahvistus ja testaus:Lopuksi AWB-kaloretkitusrakenteen tehokkuutta vahvistetaan testaamalla kameraa todellisissa valaisemisoloissa. Tämä sisältää kuvien ottamisen sekä luonnollisten että tekovalaisemisten alla ja värimallin tarkkuuden sekä kokonaiskuvan laadun arvioinnin.

Mitkä sovellukset vaativat automaattista valkoisen tasapainon kalibrointia?

Sisätilojen kuvaus

Sisätilojen valokuvauksessa valokuvaajat usein tarvitsevat työskennellä sekoitettujen valosyiden kanssa, kuten luonnollisen valon ja tekovalon sekoituksen. AWB:n rooli tässä on varmistaa, että ihmisten iänvärit ja kuvan värit ovat luonnollisesti koordinoituja. Tarkkan sopeuttamalla AWB-algoritmia valokuvaaja voi vähentää jälkikäsittelyn työmäärää ja saada suoraan hyvän värirakenteen kuvat.

Auton takavalokamera

Autotakavalokamerat toimivat eri aikoihin päivään ja erilaisissa valo-oloissa. AWB-sopeutuksen avulla parannetaan kuvien selkeyttä ja värirealismia ajamisen takaisinpäin yöllä tai pilvinäisiä päiviä. Optimoidulla AWB:llä kuljettajat voivat saada selvän näkymän erilaisten valo-olojen alla ja parantaa turvallisuutta.

Sinoseen auttaa upotetun visioinnin kehittämisessä linssien sopeuttamiseksi ja kameramoduulien mukauttamiseksi

Sinoseenilla voimme auttaa upotetun visioprojektin insinöörejä ja teknikkoja valitsemaan oikean linssin ja sopivan kameramoduulin täyttämään sovelluksen vaatimukset. Lisäksi tarjoamme myös monia mukauttamispalveluita, mukaan lukien mutta ei vain asettoman suunnitteluun ja laitteiston suunnitteluun. Lisätietoja Sinoseenin tuotteista ja palveluista saatottamalla meihin yhteyttä.

UKK

1: Miksi minun täytyy tehdä AWB-kalibrointi linssiini?

Linssin ominaisuudet, kuten materiaali, suodattimet ja vasta-heittopeiteet vaikuttavat sen läpi kulkevaan valoon ja siten väreiden toisto. Linssien AWB-kalibrointi suoritetaan korjaamaan nämä tekijät aiheuttamat värihölynäkymät ja varmistaakseen kuvien värimallinnuksen tarkkuuden ja luonnonmukaisuuden.

 
2: Miten värisäteen lämpötila vaikuttaa kuvalaatuun?

Värimperätarkkuus määrittää valonlähteen värin, ja eri värimperät tuottavat erilaisia väreillä liittyviä ilmeitä. Värimperät vaikuttavat kameran tulkintaan ja väreiden reproduktioon. Esimerkiksi kuva alhaisen värimperätyn valonlähteen alla voi olla lämpimä, kun taas kuva korkean värimperätyn valonlähteen alla voi olla jäähyvä. AWB kompensoi näistä vaihteluista säätämällä kameran värimperäasetuksia varmistaakseen värin tarkkuuden kuvassa.