व्हाइट बैलेंस कैलिब्रेशन क्या है? प्रभावशील कारक कौन से हैं？

चाहे आंतरिक हो या बाहरी, सूर्योदय या सूर्यास्त पर, विभिन्न प्रकाश स्थितियों का छवियों की रंगीन सटीकता पर विभिन्न प्रभाव पड़ता है। इमेज सिग्नल प्रोसेसर (ISP) में एक महत्वपूर्ण कार्य, ऑटोमैटिक व्हाइट बैलेंस (AWB), बदलती प्रकाश स्थितियों के तहत दृश्य के वास्तविक रंगों को पुन: प्राप्त करने का मुख्य कार्य करता है। एम्बेडेड कैमरा मॉड्यूल के आउटपुट गुणवत्ता के लिए AWB को सही ढंग से सेट करना महत्वपूर्ण है, जो सेंसर रिज़ॉल्यूशन, पिक्सेल साइज़, प्रकाश स्थितियों और लेंस चयन जैसे कई पहलुओं पर प्रभाव डालता है। मानव आँख के विपरीत, जो विभिन्न रंग तापमानों को संतुलित करने के लिए स्वचालित रूप से अनुकूलित हो जाती है, कैमरा लेंसों को 'व्हाइट बैलेंस' के माध्यम से इस प्रक्रिया को सिमुलेट करने की आवश्यकता होती है ताकि आउटपुट छवि जितना संभव हो उतनी प्राकृतिक हो।

 
इम्बेडेड विज़न एप्लिकेशन में, लेंस की रंग पुनर्उत्पादन क्षमता हमेशा समान नहीं होती है और सही स्वचालित व्हाइट बैलेंस कैलिब्रेशन की आवश्यकता होती है। इस लेख में, हम स्वचालित व्हाइट बैलेंस कैलिब्रेशन की मुख्य अवधारणाओं में गहराई से चर्चा करेंगे, लेंस और स्वचालित व्हाइट बैलेंस के बीच संबंध का विश्लेषण करेंगे और रंग तापमान का छवि आउटपुट पर प्रभाव समझाएंगे।

 
ऑटो व्हाइट बैलेंस कैलिब्रेशन क्या है?

ऑटोमैटिक व्हाइट बैलेंस (AWB) डिजिटल कैमरों में एक आवश्यक विशेषता है। इसका मुख्य कार्य विभिन्न प्रकाशन स्थितियों में चित्र के रंग बैलेंस को स्वचालित रूप से समायोजित करना है, ताकि चित्र में सफेद और अन्य न्यूट्रल रंग अपने वास्तविक रंगों को बनाए रख सकें। प्रकाश स्रोत के रंग तापमान में परिवर्तनों को समायोजित करके AWB कैमरे को उसी रंग को पकड़ने की अनुमति देता है जो मानव आँखें देखती हैं, और मिश्रित प्रकाश या अत्यधिक प्रकाशन स्थितियों में भी प्राकृतिक और संगत रंग बनाए रखता है।

 
AWB कार्य कैसे काम करता है?

AWB कार्य चित्र में सफेद या न्यूट्रल रंग के क्षेत्रों को पहचानकर और उन्हें समायोजित करके काम करता है। जब कैमरा मॉड्यूल ये क्षेत्र पहचानता है, और इसके बाद यह RGB (लाल, हरा, और नीला) चैनलों की तीव्रता को समायोजित करता है ताकि ये क्षेत्र छवि में उदार रंग दिखाएँ। यह प्रक्रिया जटिल एल्गोरिदमों का उपयोग करती है जो छवि डेटा का विश्लेषण करते हैं और आवश्यक रंग सुधार पैरामीटर्स की गणना स्वचालित रूप से करते हैं। कुछ अग्रणी कैमरा प्रणालियों में, AWB एल्गोरिदम प्राकृतिक प्रकाश, फ्लोरोस्केंट बल्ब, इन्केन्डेसेंट बल्ब आदि सहित एकाधिक प्रकाश स्रोतों को पहचानने और उन पर अनुकूलित होने की क्षमता भी रखते हैं ताकि अधिक सटीक रंग पुनर्उत्पादन हो सके।

AWB के अंतर्गत अन्य कौन-कौन से प्रासंगिक कारक प्रभावित करते हैं?

AWB को लागू करने के लिए, कैमरे को विभिन्न रंग तापमानों पर रंग कैसे बदलता है यह समझने की आवश्यकता होती है। रंग तापमान की अवधारणा काले शरीर विकिरणकर्ताओं द्वारा विभिन्न तापमानों पर उत्सर्जित प्रकाश के रंग से प्राप्त हुई है, जो आमतौर पर केल्विन में मापा जाता है, जिसमें विभिन्न रंग तापमान मान विभिन्न प्रकाश स्रोतों और रंग के वातावरणों को निरूपित करते हैं। उदाहरण के लिए, दिन के प्रकाश का रंग तापमान लगभग 5500 K होता है, जबकि ज्वलनशील बल्बों का रंग तापमान लगभग 2800 K होता है। AWB का उद्देश्य यह है कि विभिन्न रंग तापमानों पर कैमरे द्वारा पकड़े गए सफेद वस्तुओं को चित्र में सच्चे सफेद रंग में दिखाया जाए।

 
इसके अलावा, AWB का उपयोग चित्र संकेत प्रोसेसर के एल्गोरिदम पर निर्भर करता है और लेंस की विशेषताओं से प्रभावित होता है। इसलिए, सबसे अच्छे AWB परिणाम प्राप्त करने के लिए, लेंस और कैमरा सेंसर के बीच सहसंगति की मापदंड कलिब्रेशन भी बहुत महत्वपूर्ण है। यह लेंस सामग्री, फ़िल्टर, Chief Ray Angle (CRA) और लेंस के एंटी-रिफ्लेक्टिव कोटिंग जैसे कारकों के संयोजन पर निर्भर करता है।

 
लेंस AWB पर कैसे प्रभाव डालता है?

लेंस केवल छवि बनाने के लिए एक ऑप्टिकल घटक नहीं है, बल्कि रंग की सटीकता का भी मुख्य कारक है। लेंस की सामग्री, डिजाइन और कोटिंग उस प्रकाश पर प्रभाव डालती है जो इसके माध्यम से गुजरता है, जिससे कैमरा सेंसर द्वारा प्राप्त प्रकाश का रंग प्रभावित होता है, और अंततः AWB एल्गोरिदम के संशोधन प्रभाव पर प्रभाव पड़ता है।

• लेंस सामग्री: लेंस की सामग्री प्लास्टिक या कांच हो सकती है, विभिन्न सामग्रियों में प्रकाश के अपवर्तन और फ़िलोन के गुण भिन्न होते हैं, जो प्रकाश के तरंगदैर्ध्य वितरण को बदलते हैं, इससे रंग के पुनर्निर्माण पर प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, प्लास्टिक लेंस कांच लेंस की तुलना में रंगीन विस्थापन (chromatic aberration) का कारण बनने की संभावना अधिक हो सकती है, जिसके लिए AWB एल्गोरिदम को समायोजन करना पड़ता है।
• रंग स्पेक्ट्रम फ़िल्टर: लेंस में उपयोग किए जाने वाले फ़िल्टर यह निर्धारित करते हैं कि प्रकाश के कौन-कौन से तरंगदैर्ध्य लेंस से सेंसर तक पहुंच सकते हैं। इन फ़िल्टरों की गुणवत्ता सीधे रंग संतुलन पर प्रभाव डालती है, विशेषकर स्वचालित सफेद संतुलन समायोजन में।
• मुख्य किरणों का कोण (CRA): CRA लेंस को प्रकाश किस कोण पर प्राप्त होता है इसका वर्णन करता है, चौड़े कोण वाले लेंसों के लिए CRA विशेष रूप से महत्वपूर्ण होता है, क्योंकि यह छवि के किनारों पर प्रकाश के वितरण और रंग की एकसमानता पर प्रभाव डालता है। AWB एल्गोरिदम को पूरे छवि क्षेत्र में रंग संशोधन की तुलनात्मकता सुनिश्चित करने के लिए CRA को ध्यान में रखना पड़ता है।
• प्रतिबिंबन रोधी कोटिंग: लेंस पर एंटी-रिफ्लेक्टिव कोटिंग का उपयोग आंतरिक लेंस प्रतिबिंब को कम करने, प्रकाश परिवहन में सुधार करने और फ्लेयर और गेस्टिंग को कम करने के लिए किया जाता है। इन कोटिंग की गुणवत्ता सीधे सेंसर द्वारा प्राप्त प्रकाश की मात्रा और गुणवत्ता पर प्रभाव डालती है, और इस प्रकार AWB का प्रदर्शन।

आदर्श AWB परिणाम प्राप्त करने के लिए, लेंस को कैमरा सेंसर और ISP के साथ ठीक से कैलिब्रेट करने की आवश्यकता होती है।

 
एम्बेडेड विज़न सिस्टम में व्हाइट बैलेंस कैलिब्रेशन कैसे करें?

ऑटोमैटिक व्हाइट बैलेंस (AWB) कैलिब्रेशन कैमरे के इमेज सिग्नल प्रोसेसर (ISP) और इसके साथ काम करने वाले लेंस को विभिन्न प्रकाश स्रोतों से रंग तापमान के विचरणों और लेंस विशेषताओं के रंग पर प्रभाव का प्रतिकार करने के लिए सूक्ष्म समायोजन शामिल करती है। निम्नलिखित AWB कैलिब्रेशन प्रक्रिया के विस्तृत चरण हैं।

1. रंग तापमान का चयन और छवि प्राप्त करना: पहला कदम एक श्रृंखला ऑफ़ पूर्वनिर्धारित रंग तापमानों पर एक परीक्षण छवि कैप्चर करना है, जिसमें सामान्यतः दिनकालीन प्रकाश, फ्लोरोसेंट, इन्केन्डेसेंट, आदि शामिल होते हैं। यह कदम ऐसे रंग तापमान का अभिनय करता है जो कैमरा को मिल सकता है। यह कदम कैमरा को मिल सकने वाले विभिन्न प्रकाश स्थितियों का अभिनय करता है और बाद की स्थिरीकरण के लिए एक डेटा बेस प्रदान करता है।
2. सफेद संतुलन एल्गोरिदम का अनुप्रयोग: इसके बाद, AWB एल्गोरिदम को कैप्चर की गई छवियों पर लागू किया जाता है। एल्गोरिदम का उद्देश्य छवि में सफेद या न्यूट्रल क्षेत्रों को पहचानना होता है और इन क्षेत्रों को विभिन्न रंग तापमानों पर न्यूट्रल बनाने के लिए RGB चैनल के लाभ को समायोजित करना होता है।
3. लेंस विशेषताओं के लिए प्रतिकार: चूंकि लेंस सामग्रियों, फिल्टर और अप्रतिबिंबी ढक्कनों की विशेषताएं रंग पुनर्उत्पादन पर प्रभाव डाल सकती हैं, इन कारकों के लिए प्रतिकार करने की आवश्यकता होती है। यह आमतौर पर AWB एल्गोरिदम में पैरामीटरों को समायोजित करके लेंस-आधारित रंग विचलनों को सही करने के लिए होता है।
4. विवरण और अनुकूलन: कैलिब्रेशन प्रक्रिया के दौरान, AWB एल्गोरिदम के पैरामीटरों को सुधारने के लिए कई पुनरावृत्तियों की आवश्यकता हो सकती है। यह रंग तापमान सीमाओं को समायोजित करना, एल्गोरिदम की प्रतिक्रिया गति को अधिकतम करना, और विभिन्न प्रकाशन शर्तों के तहत रंग संगतता को यकीनन करना शामिल है।
5. मान्यता और परीक्षण: अंत में, AWB कैलिब्रेशन की प्रभावशीलता को वास्तविक प्रकाशन शर्तों के तहत कैमरा का परीक्षण करके पुष्टि की जाती है। यह दोनों प्राकृतिक और कृत्रिम प्रकाश स्रोतों के तहत छवियां पकड़ना और रंग की सटीकता और समग्र छवि गुणवत्ता का मूल्यांकन करना शामिल है।

ऑटोमैटिक व्हाइट बैलेंस कैलिब्रेशन को कौन से अनुप्रयोगों की आवश्यकता है?

आंतरिक फोटोग्राफी

इंडोर फोटोग्राफी में, फोटोग्राफर्स को अक्सर मिश्रित प्रकाश स्रोतों के साथ काम करना पड़ता है, जैसे प्राकृतिक प्रकाश का आर्टिफिशियल प्रकाश के साथ मिश्रण। AWB की भूमिका यह है कि लोगों के त्वचा रंग और परिदृश्य के रंगों को प्राकृतिक रूप से समन्वित किया जाए। AWB एल्गोरिदम को सटीक रूप से कैलिब्रेट करके, फोटोग्राफर को पोस्ट-एडिटिंग का बोझ कम कर सकता है और सीधे अच्छे रंग के साथ चित्र प्राप्त कर सकता है।

कार रिव्हर्सिंग कैमरा

कार रिव्हर्सिंग कैमरे दिन के विभिन्न समय पर और विभिन्न प्रकाश स्थितियों में काम करते हैं। AWB कैलिब्रेशन रात को या बादली दिनों पर पीछे जाते समय चित्रों की शुद्धता और रंग की सटीकता में सुधार करती है। AWB को अधिकतम तरीके से ऑप्टिमाइज करके, ड्राइवर्स को विभिन्न प्रकाश स्थितियों में स्पष्ट पीछे का दृश्य प्राप्त होता है और सुरक्षा में सुधार होता है।

Sinoseen लेंस कैलिब्रेशन और कैमरा मॉड्यूल कस्टमाइजेशन के लिए एम्बेडेड विज़न इंजीनियरिंग में मदद करता है

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FAQ

1: क्यों AWB कैलिब्रेशन मेरे लेंस के लिए आवश्यक है?

एक लेंस के गुण, जैसे मामले, फिल्टर और अप्रतिबिंबित कोटिंग, इससे गुजरने वाले प्रकाश को प्रभावित करते हैं और इसलिए रंग पुनर्उत्पादन को प्रभावित करते हैं। इन कारकों द्वारा प्रेरित रंग विचलन का प्रतिकार करने और छवियों की रंगीनी और सटीकता को यकीनन बनाए रखने के लिए लेंस की AWB कैलिब्रेशन की जाती है।

 
2: रंग तापमान छवि की गुणवत्ता पर कैसे प्रभाव डालता है?

रंग तापमान प्रकाश स्रोत के रंग को निर्धारित करता है, और विभिन्न रंग तापमान विभिन्न रंगीन वातावरण का कारण बनते हैं। रंग तापमान कैमरे के रंगों की व्याख्या और पुनर्उत्पादन पर प्रभाव डालता है। उदाहरण के लिए, एक कम रंग तापमान वाले प्रकाश स्रोत के तहत एक छवि गर्म हो सकती है, जबकि एक उच्च रंग तापमान वाले प्रकाश स्रोत के तहत एक छवि ठंडी हो सकती है। AWB इन परिवर्तनों को समायोजित करके छवि में रंग की सटीकता को यकीनन बनाए रखने के लिए कैमरे के रंग तापमान सेटिंग्स को समायोजित करता है।