Cos'è la calibrazione del Bilanciamento del Bianco? Quali sono i fattori influenti?

Sia all'interno che all'esterno, al sorgere o al tramonto del sole, diverse condizioni di illuminazione hanno effetti diversi sulla precisione dei colori delle immagini. Il Bilanciamento Automatico del Bianco (AWB), una funzione chiave nel Processore di Segnale Immagine (ISP), ha il compito principale di ripristinare i veri colori di una scena in condizioni di illuminazione variabili. Impostare correttamente l'AWB è importante per la qualità dell'output di un modulo camera incorporato, il che influisce su numerosi aspetti come la risoluzione del sensore, la dimensione del pixel, le condizioni di illuminazione e la selezione dell'obiettivo. A differenza dell'occhio umano, che si adatta automaticamente a diverse temperature di colore per bilanciare i vari colori, gli obiettivi delle telecamere devono simulare questo processo attraverso il 'bilanciamento del bianco' per garantire che l'immagine di output sia il più naturale possibile.

 
Nelle applicazioni di visione embeddable, la capacità di riproduzione del colore delle lenti non è sempre la stessa e viene richiesta una calibrazione appropriata del bilanciamento automatico del bianco. In questo articolo, ci addentreremo nei concetti chiave del bilanciamento automatico del bianco, analizzeremo il rapporto tra le lenti e il bilanciamento automatico del bianco, e spiegheremo l'impatto della temperatura del colore sull'output dell'immagine.

 
Cos'è la Calibrazione del Bilanciamento Automatico del Bianco?

Il Bilanciamento Automatico del Bianco (AWB) è una funzione essenziale nelle macchine fotografiche digitali. Il suo compito principale è quello di regolare automaticamente l'equilibrio dei colori di un'immagine in diverse condizioni di illuminazione, per garantire che i bianchi e gli altri colori neutri mantengano i loro toni originali nell'immagine, compensando le variazioni della temperatura di colore della fonte luminosa. L'AWB consente alla fotocamera di catturare i colori più vicini a quelli visti dall'occhio umano, mantenendo colori naturali e consistenti, anche sotto fonti di luce miste o in condizioni di illuminazione estreme.

 
Come funziona la funzione AWB?

La funzione AWB funziona identificando e regolando le aree bianche o di colore neutro in un'immagine. Quando ilmodulo della fotocamerarileva queste aree e regola l'intensità dei canali RGB (rosso, verde e blu) per garantire che queste aree mostrino colori neutri nell'immagine. Questo processo coinvolge algoritmi complessi che analizzano i dati dell'immagine e calcolano automaticamente i parametri di correzione del colore desiderati. In alcuni sistemi avanzati di fotocamera, gli algoritmi AWB sono in grado di riconoscere e adattarsi a più fonti di luce, inclusa la luce del giorno, le lampade fluorescenti, le lampadine incandescenti, ecc., per ottenere una riproduzione dei colori più accurata.

Quali sono altri fattori rilevanti che influiscono sull'implementazione dell'AWB?

Per implementare il bilanciamento del bianco automatico (AWB), la fotocamera deve comprendere come i colori cambiano a diverse temperature di colore. Il concetto di temperatura del colore deriva dal colore della luce emessa dai radiatori a corpo nero a diverse temperature, solitamente misurate in Kelvin, con diversi valori di temperatura del colore che corrispondono a diverse fonti luminose e atmosfere cromatiche. Ad esempio, la temperatura del colore della luce del giorno è circa 5500 K, mentre quella delle lampade incandescenti è circa 2800 K. Lo scopo del bilanciamento del bianco automatico è quello di far sì che gli oggetti bianchi catturati dalla fotocamera appaiano come un bianco vero nell'immagine a queste diverse temperature del colore.

 
In aggiunta a questo, l'implementazione di AWB dipende dagli algoritmi del processore di segnale immagine e viene influenzata dalle caratteristiche dell'obiettivo. Pertanto, per ottenere i migliori risultati di AWB, è altrettanto estremamente importante avere una calibrazione sinergica tra l'obiettivo e il sensore della fotocamera. Questo include una combinazione di fattori come il materiale dell'obiettivo, i filtri, l'Angolo del Raggio Principale (CRA) e il rivestimento antiriflesso dell'obiettivo.

 
Come influisce l'obiettivo sull'AWB?

L'obiettivo non è solo un componente ottico per la formazione dell'immagine, ma anche un fattore chiave per la precisione dei colori. Il materiale, il design e il rivestimento dell'obiettivo avranno un impatto sulla luce che vi passa attraverso, il che influenzerà a sua volta il colore della luce ricevuta dal sensore della fotocamera, e alla fine influenzerà l'effetto di correzione dell'algoritmo AWB.

• Materiale dell'obiettivo:il materiale della lente può essere plastica o vetro, materiali diversi hanno proprietà di rifrazione e dispersione della luce diverse, il che cambierà la distribuzione della lunghezza d'onda della luce, influenzando così la riproduzione del colore. Ad esempio, le lenti in plastica potrebbero essere più soggette ad aberrazione cromatica rispetto a quelle in vetro, il che richiede algoritmi AWB per compensare.
• Filtri dello Spettro Cromatico:I filtri utilizzati nella lente determinano quali lunghezze d'onda della luce possono passare attraverso la lente fino al sensore. La qualità di questi filtri influenza direttamente l'equilibrio dei colori, specialmente nell'aggiustamento dell'equilibrio automatico del bianco.
• Angolo dei Raggi Principali (CRA):Il CRA descrive l'angolo con cui la lente riceve la luce, per le lenti wide-angle, il CRA è particolarmente importante, poiché influisce sulla distribuzione della luce ai margini dell'immagine e sull'uniformità del colore. Gli algoritmi AWB devono tener conto del CRA per garantire che la correzione del colore sia coerente su tutto il range delle immagini.
• Revetenti Antiriflesso:I rivestimenti antiriflesso sulle lenti vengono utilizzati per minimizzare le riflessioni interne delle lenti, migliorare la trasmissione della luce e ridurre il flusso e i fenomeni di fantasma. La qualità di questi rivestimenti influisce direttamente sulla quantità e sulla qualità della luce ricevuta dal sensore, e quindi sulle prestazioni del bilanciamento del bianco automatico (AWB).

Per ottenere risultati ottimali del bilanciamento del bianco automatico (AWB), la lente deve essere calibrata con precisione con il sensore della fotocamera e l'ISP.

 
Come eseguire la calibrazione del bilanciamento del bianco in un sistema di visione incorporato?

La calibrazione del Bilanciamento del Bianco Automatico (AWB) prevede il fine tuning del processore di immagini della fotocamera (ISP) e delle lenti con cui lavora per compensare le variazioni di temperatura dei colori da diverse fonti luminose ed effetti delle caratteristiche delle lenti sui colori. Di seguito sono riportati i passaggi dettagliati del processo di calibrazione AWB.

1. Selezione della temperatura del colore e cattura dell'immagine:Il primo passo è catturare un'immagine di prova a una serie di temperature di colore predefinite, che di solito includono luce del giorno, fluorescente, incandescente, ecc. Questo passo simula la temperatura del colore che la fotocamera potrebbe incontrare. Questo passo simula gli ambienti di illuminazione vari che la fotocamera potrebbe incontrare e fornisce un database per il successivo calibrazione.
2. Applicazione dell'algoritmo di bilanciamento del bianco:successivamente, l'algoritmo AWB viene applicato alle immagini catturate. L'obiettivo dell'algoritmo è identificare le aree bianche o neutre nell'immagine e regolare il guadagno dei canali RGB in modo che queste aree vengano resse neutrali a diverse temperature di colore.
3. Compensazione delle caratteristiche dell'obiettivo:Poiché le caratteristiche dei materiali degli obiettivi, dei filtri e dei rivestimenti antiriflesso possono influire sulla riproduzione del colore, questi fattori devono essere compensati. Di solito ciò comporta l'aggiustamento dei parametri nell'algoritmo AWB per correggere le deviazioni cromatiche indotte dall'obiettivo.
4. Affinamento e ottimizzazione:Durante il processo di calibrazione, potrebbero essere necessarie diverse iterazioni per affinare i parametri dell'algoritmo AWB. Ciò include l'aggiustamento delle soglie di temperatura dei colori, l'ottimizzazione della velocità di risposta dell'algoritmo e la garanzia di coerenza del colore in diverse condizioni di illuminazione.
5. Validazione e testing:Infine, l'efficacia della calibrazione AWB viene verificata testando la fotocamera in condizioni di illuminazione reali. Ciò include la cattura di immagini sia sotto fonti di luce naturali che artificiali ed è valutata l'accuratezza del colore e la qualità complessiva dell'immagine.

Quali applicazioni richiedono la calibrazione del bilanciamento automatico del bianco?

Fotografia indoor

Nella fotografia indoor, i fotografi spesso devono lavorare con fonti di luce miste, come la luce naturale mescolata con quella artificiale. Il ruolo dell'AWB è quello di garantire che i toni della pelle delle persone e i colori della scena siano naturalmente coordinati. Calibrando con precisione l'algoritmo AWB, il fotografo può ridurre il carico di lavoro del ritocco post-produzione e ottenere direttamente immagini con un buon bilanciamento dei colori.

Camera di Retromarcia per Auto

Le telecamere di retromarcia per auto operano a diverse ore del giorno e in condizioni di illuminazione variabili. La calibrazione dell'AWB migliora la chiarezza e la precisione dei colori delle immagini durante la retromarcia di notte o in giornate nuvolose. Ottimizzando l'AWB, gli autisti possono ottenere una visuale chiara della parte posteriore in varie condizioni di illuminazione e migliorare la sicurezza.

Sinoseen aiuta nell'ingegneria visiva embedded per la calibrazione degli obiettivi e la personalizzazione dei moduli camera

Da Sinoseen, possiamo aiutare ingegneri e tecnici di progetti di visione embeddable a selezionare la lente giusta e abbinare il modulo camera adatto per soddisfare i requisiti della loro applicazione. Inoltre, offriamo anche una vasta gamma di servizi di personalizzazione, inclusi ma non limitati al design della custodia e al design a bordo. Per ulteriori informazioni sui prodotti e servizi di Sinoseen,non esitate a contattarci.

Domande frequenti

1: Perché ho bisogno di un'calibrazione AWB per la mia lente?

Le caratteristiche di una lente, come materiale, filtri e rivestimenti antiriflesso, influiscono sulla luce che vi passa attraverso e quindi sulla riproduzione dei colori. La calibrazione AWB delle lenti viene eseguita per compensare le deviazioni cromatiche causate da questi fattori e per garantire precisione e naturalità delle immagini.

 
2: Come la temperatura del colore influenza la qualità dell'immagine?

La temperatura del colore determina il colore della sorgente luminosa, e diverse temperature di colore risultano in diverse atmosfere cromatiche. La temperatura del colore influisce sull'interpretazione e sulla riproduzione dei colori da parte della fotocamera. Ad esempio, un'immagine sotto una sorgente luminosa con bassa temperatura del colore potrebbe essere calda, mentre un'immagine sotto una sorgente luminosa con alta temperatura del colore potrebbe essere fredda. L'AWB compensa queste variazioni regolando le impostazioni di temperatura del colore della fotocamera per garantire l'accuratezza dei colori nell'immagine.