Qu’est-ce que l’étalonnage de la balance des blancs ? Quels sont les facteurs d’influence ?

Que ce soit à l’intérieur ou à l’extérieur, au lever ou au coucher du soleil, différentes conditions d’éclairage ont des effets différents sur la précision des couleurs des images. La balance des blancs automatique (AWB), une fonction clé du processeur de signal d’image (ISP), a pour tâche principale de restaurer les vraies couleurs d’une scène dans des conditions d’éclairage changeantes. Le réglage correct de l’AWB est important pour la qualité de sortie d’un module de caméra intégré, ce qui affecte un certain nombre d’aspects tels que la résolution du capteur, la taille des pixels, les conditions d’éclairage et le choix de l’objectif. Contrairement à l’œil humain, qui s’adapte automatiquement aux différentes températures de couleur pour équilibrer les différentes couleurs, les objectifs de l’appareil photo doivent simuler ce processus grâce à la « balance des blancs » pour s’assurer que l’image de sortie est aussi naturelle que possible.

 
Dans les applications de vision embarquée, la capacité de reproduction des couleurs des objectifs n’est pas toujours la même et un étalonnage automatique de la balance des blancs est nécessaire. Dans cet article, nous allons approfondir les concepts clés de l’étalonnage automatique de la balance des blancs, analyser la relation entre les objectifs et la balance des blancs automatique, et expliquer l’impact de la température de couleur sur la sortie de l’image.

 
Qu’est-ce que l’étalonnage automatique de la balance des blancs ?

La balance des blancs automatique (AWB) est une fonctionnalité indispensable des appareils photo numériques. Sa tâche principale est d’ajuster automatiquement la balance des couleurs d’une image dans différentes conditions d’éclairage pour s’assurer que les blancs et autres couleurs neutres conservent leurs vraies couleurs dans une image. en compensant les variations de la température de couleur d’une source lumineuse, AWB permet à l’appareil photo de capturer des couleurs plus proches de ce que l’œil humain voit, et de maintenir des couleurs naturelles et cohérentes, même dans des conditions de lumière mixte ou d’éclairage extrêmes. Des couleurs naturelles et cohérentes même sous des sources lumineuses mixtes ou des conditions d’éclairage extrêmes.

 
Comment fonctionne la fonction AWB ?

La fonction AWB fonctionne sur la base de l’identification et de l’ajustement des zones de couleur blanche ou neutre d’une image. Lorsque lemodule de caméradétecte ces zones, il ajuste l’intensité des canaux RVB (rouge, vert et bleu) pour s’assurer que ces zones affichent des couleurs neutres dans l’image. Ce processus implique des algorithmes complexes qui analysent les données de l’image et calculent automatiquement les paramètres de correction colorimétrique souhaités. Dans certains systèmes de caméra avancés, les algorithmes AWB sont même capables de reconnaître et de s’adapter à plusieurs sources lumineuses, y compris la lumière du jour, les lampes fluorescentes, les lampes à incandescence, etc., pour obtenir une reproduction plus précise des couleurs.

Quels sont les autres facteurs pertinents qui influent sur la mise en œuvre d’AWB ?

Afin de mettre en œuvre AWB, la caméra doit comprendre comment les couleurs changent à différentes températures de couleur. Le concept de température de couleur est dérivé de la couleur de la lumière émise par les radiateurs à corps noir à différentes températures, généralement mesurées en Kelvin, avec différentes valeurs de température de couleur correspondant à différentes sources lumineuses et atmosphères de couleur. Par exemple, la température de couleur de la lumière du jour est d’environ 5500 K, tandis que la température de couleur des lampes à incandescence est d’environ 2800 K. Le but d’AWB est de faire apparaître les objets blancs capturés par l’appareil photo comme un vrai blanc dans l’image à ces différentes températures de couleur.

 
En plus de cela, la mise en œuvre d’AWB dépend des algorithmes du processeur de signal d’image et est influencée par les caractéristiques de l’objectif. Par conséquent, afin d’obtenir les meilleurs résultats AWB, il est également extrêmement important d’avoir un étalonnage synergique entre l’objectif et le capteur de l’appareil photo. Cela inclut une combinaison de facteurs tels que le matériau de l’objectif, les filtres, l’angle de rayon principal (CRA) et le revêtement antireflet de l’objectif.

 
Comment l’objectif affecte-t-il l’AWb ?

L’objectif n’est pas seulement un composant optique pour l’imagerie, mais aussi un facteur clé de la précision des couleurs. Le matériau, la conception et le revêtement de l’objectif auront un impact sur la lumière qui le traverse, ce qui affecte à son tour la couleur de la lumière reçue par le capteur de l’appareil photo et, en fin de compte, affecte l’effet de correction de l’algorithme AWB.

• Matériau de l’objectif :Le matériau de la lentille peut être en plastique ou en verre, différents matériaux ont des propriétés de réfraction et de dispersion différentes de la lumière, ce qui modifiera la distribution de longueur d’onde de la lumière, affectant ainsi la reproduction de la couleur. Par exemple, les lentilles en plastique peuvent être plus susceptibles de provoquer une aberration chromatique que les lentilles en verre, ce qui nécessite des algorithmes AWB pour compenser.
• Filtres de spectre de couleurs :Les filtres utilisés dans l’objectif déterminent quelles longueurs d’onde de la lumière peuvent passer à travers l’objectif jusqu’au capteur. La qualité de ces filtres affecte directement la balance des couleurs, en particulier lors du réglage automatique de la balance des blancs.
• Chef Rays Angle (ARC) :L’ARC décrit l’angle auquel l’objectif reçoit la lumière, pour les objectifs grand angle, l’ARC est particulièrement important, car il affecte la distribution de la lumière sur les bords de l’image et l’uniformité des couleurs. Les algorithmes d’AWB doivent tenir compte de l’ARC pour s’assurer que la correction des couleurs est cohérente sur toute la gamme d’images.
• Revêtements antireflets :Les revêtements antireflets sur les objectifs sont utilisés pour minimiser les reflets internes de l’objectif, améliorer la transmission de la lumière et réduire les reflets et les images fantômes. La qualité de ces revêtements affecte directement la quantité et la qualité de la lumière reçue par le capteur, et donc les performances de l’AWB.

Pour obtenir des résultats AWB optimaux, l’objectif doit être calibré avec précision avec le capteur de l’appareil photo et l’ISP.

 
Comment effectuer l’étalonnage de la balance des blancs dans un système de vision embarqué ?

L’étalonnage automatique de la balance des blancs (AWB) implique de régler avec précision le processeur de signal d’image (ISP) de l’appareil photo et les objectifs qui l’utilisent pour compenser les variations de température de couleur provenant de différentes sources lumineuses et les effets des caractéristiques de l’objectif sur les couleurs. Voici les étapes détaillées du processus d’étalonnage d’AWB.

1. Sélection de la température de couleur et capture d’image :La première étape consiste à capturer une image de test à une série de températures de couleur prédéterminées, qui incluent généralement la lumière du jour, la fluorescence, l’incandescence, etc. Cette étape simule la température de couleur que l’appareil photo peut rencontrer. Cette étape simule les différents environnements d’éclairage que la caméra peut rencontrer et fournit une base de données pour l’étalonnage ultérieur.
2. Application de l’algorithme de balance des blancs :ensuite, l’algorithme AWB est appliqué aux images capturées. L’objectif de l’algorithme est d’identifier les zones blanches ou neutres de l’image et d’ajuster le gain des canaux RVB afin que ces zones soient rendues neutres à différentes températures de couleur.
3. Compensation des caractéristiques de l’objectif :Étant donné que les caractéristiques des matériaux des verres, des filtres et des revêtements antireflets peuvent affecter la reproduction des couleurs, ces facteurs doivent être compensés. Cela implique généralement d’ajuster les paramètres de l’algorithme AWB pour corriger les écarts de couleur induits par l’objectif.
4. Mise au point et optimisation :Au cours du processus d’étalonnage, plusieurs itérations peuvent être nécessaires pour affiner les paramètres de l’algorithme AWB. Cela inclut l’ajustement des seuils de température de couleur, l’optimisation de la vitesse de réponse de l’algorithme et la garantie de la cohérence des couleurs dans différentes conditions d’éclairage.
5. Validation et tests :Enfin, l’efficacité de l’étalonnage AWB est vérifiée en testant la caméra dans des conditions d’éclairage réelles. Cela inclut la capture d’images sous des sources de lumière naturelle et artificielle et l’évaluation de la précision des couleurs et de la qualité globale de l’image.

Quelles applications nécessitent un étalonnage automatique de la balance des blancs ?

Photographie d’intérieur

Dans la photographie d’intérieur, les photographes doivent souvent travailler avec des sources de lumière mixtes, telles que la lumière naturelle mélangée à la lumière artificielle. le rôle d’AWB ici est de s’assurer que les tons de peau des personnes et les couleurs de la scène sont naturellement coordonnés. En calibrant avec précision l’algorithme AWB, le photographe peut réduire la charge de travail de la post-édition et obtenir directement des images avec une bonne balance des couleurs.

Caméra de recul de voiture

Les caméras de recul des voitures fonctionnent à différents moments de la journée et dans différentes conditions d’éclairage. L’étalonnage AWB améliore la clarté et la précision des couleurs des images lors de l’inversion la nuit ou par temps nuageux. En optimisant l’AWB, les conducteurs peuvent avoir une vue arrière claire dans diverses conditions d’éclairage et améliorer la sécurité.

Sinoseen aide l’ingénierie de vision embarquée pour l’étalonnage des objectifs et la personnalisation des modules de caméra

Chez Sinoseen, nous pouvons aider les ingénieurs et les techniciens de projet de vision embarquée à choisir le bon objectif et à faire correspondre le bon module de caméra pour répondre aux exigences de leur application. En outre, nous fournissons également une variété de services de personnalisation, y compris, mais sans s’y limiter, la conception de logements, la conception à bord, etc. Pour plus d’informations sur les produits et services de Sinoseen,N’hésitez pas à nous contacter.

FAQ

1 : Pourquoi ai-je besoin d’un étalonnage AWB pour mon objectif ?

Les caractéristiques d’un verre telles que le matériau, les filtres et les traitements antireflets affectent la lumière qui le traverse et donc la reproduction des couleurs. L’étalonnage AWB des objectifs est effectué pour compenser les écarts de couleur causés par ces facteurs et pour assurer la précision des couleurs et le naturel des images.

 
2 : Comment la température de couleur affecte-t-elle la qualité de l’image ?

La température de couleur détermine la couleur de la source lumineuse, et différentes températures de couleur entraînent des atmosphères de couleur différentes. La température des couleurs affecte l’interprétation et la reproduction des couleurs de l’appareil photo. Par exemple, une image sous une source lumineuse à basse température de couleur peut être chaude, tandis qu’une image sous une source lumineuse à température de couleur élevée peut être froide. AWB compense ces variations en ajustant les paramètres de température de couleur de l’appareil photo pour garantir la précision des couleurs dans l’image.