화이트 밸런스 캘리브레이션とは 무엇인가요? 어떤 요소들이 영향을 미치나요?

실내든 실외든, 일출이든 일몰이든, 다양한 조명 조건은 이미지의 색상 정확성에 다른 영향을 미칩니다. 자동 백색 균형(AWB)은 이미지 신호 프로세서(ISP)의 핵심 기능 중 하나로, 변화하는 조명 조건 하에서 장면의 진짜 색상을 복원하는 것이 주요 작업입니다. AWB를 올바르게 설정하는 것은 센서 해상도, 픽셀 크기, 조명 조건 및 렌즈 선택 등 여러 측면에 영향을 미치는 내장 카메라 모듈의 출력 품질에 중요합니다. 인간의 눈은 다양한 색온도에 자동으로 적응하여 다양한 색상을 균형 있게 조절할 수 있지만, 카메라 렌즈는 '백색 균형'을 통해 이 과정을 시뮬레이션해야 출력된 이미지가 가능한 자연스럽게 보장됩니다.

 
임베디드 비전 애플리케이션에서 렌즈의 색 재현 능력은 항상 동일하지 않으며 적절한 자동 화이트 밸런스 교정이 필요합니다. 이 글에서는 자동 화이트 밸런스 교정의 주요 개념을 살펴보고, 렌즈와 자동 화이트 밸런스 간의 관계를 분석하며, 색온도가 이미지 출력에 미치는 영향에 대해 설명하겠습니다.

 
자동 화이트 밸런스 교정이란?

자동 백색 균형(AWB)은 디지털 카메라에서 반드시 갖추어야 할 기능입니다. 이 기능의 주요 역할은 다양한 조명 상태에서 이미지의 색상 균형을 자동으로 조정하여 흰색 및 기타 중립적인 색이 사진에서 실제 색상을 유지할 수 있도록 하는 것입니다. 빛원의 색온도 변화를 보상함으로써 AWB는 카메라가 인간의 눈이 보는 색에 더 가까운 색을 포착하고, 혼합된 조명이나 극단적인 조명 상태에서도 자연스럽고 일관된 색상을 유지할 수 있게 합니다.

 
AWB 기능은 어떻게 작동하나요?

AWB 기능은 이미지 내의 흰색 또는 중립 색상 영역을 식별하고 조정하는 방식으로 작동합니다. 이를 위해 카메라 모듈 이러한 영역을 감지하면, 장치는 이미지에서 이러한 영역이 중립적인 색상을 보이도록 RGB(빨강, 초록, 파랑) 채널의 강도를 조정합니다. 이 과정은 이미지 데이터를 분석하고 필요한 색상 교정 매개변수를 자동으로 계산하는 복잡한 알고리즘을 포함합니다. 일부 고급 카메라 시스템에서는 AWB 알고리즘이 낮 시간, 형광등, 백열전구 등 여러 가지 광원을 인식하고 적응하여 더욱 정확한 색상 재현을 달성할 수 있습니다.

AWB 구현에 영향을 미치는 다른 관련 요인들은 무엇입니까?

AWB를 구현하기 위해 카메라는 다양한 색온도에서 색이 어떻게 변화하는지 이해해야 합니다. 색온도의 개념은 온도가 다른 흑체 복사체가 방출하는 빛의 색깔에서 유래된 것으로, 일반적으로 켈빈(K) 단위로 측정되며, 다양한 색온도 값은 서로 다른 광원과 색 분위기에 대응합니다. 예를 들어, 낮 동안의 자연광의 색온도는 약 5500 K이고, 백열등의 색온도는 약 2800 K입니다. AWB의 목적은 이러한 다양한 색온도에서 카메라가 포착한 하얀 물체를 이미지에서 진짜 하얀색으로 보이게 만드는 것입니다.

 
또한 AWB의 구현은 이미지 신호 처리기의 알고리즘에 따라 달라지며 렌즈의 특성에 영향을 받습니다. 따라서 최상의 AWB 결과를 얻으려면 렌즈와 카메라 센서 간의 시너지 보정이 매우 중요합니다. 이는 렌즈 재질, 필터, Chief Ray Angle (CRA), 렌즈의 반사 방지 코팅 등 여러 요소의 조합을 포함합니다.

 
렌즈가 AWB에 어떻게 영향을 미칩니까?

렌즈는 단순히 이미징을 위한 광학 부품일 뿐만 아니라 색상 정확성에 있어 중요한 요소입니다. 렌즈의 재질, 설계 및 코팅은 이를 통과하는 빛에 영향을 미치며, 이는 카메라 센서가 수신하는 빛의 색상을 변화시키고 결국 AWB 알고리즘의 교정 효과에 영향을 미칩니다.

• 렌즈 재질: 렌즈의 재질은 플라스틱 또는 유리일 수 있으며, 다른 재질은 빛의 굴절과 분산 속성이 다르기 때문에 빛의 파장 분포가 변하게 되어 색상 재현에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 플라스틱 렌즈는 유리 렌즈보다 색수차를 더 많이 일으킬 가능성이 있어 AWB 알고리즘이 이를 보정해야 합니다.
• 색 스펙트럼 필터: 렌즈에서 사용되는 필터는 어떤 파장의 빛이 센서로 전달될 수 있는지를 결정합니다. 이러한 필터의 품질은 특히 자동 백색 균형 조정에서 색상 균형에 직접적인 영향을 미칩니다.
• 최대 광선 각도 (CRA): CRA는 렌즈가 빛을 수신하는 각도를 설명합니다. 광각 렌즈의 경우 CRA가 특히 중요하므로 이미지 가장자리의 빛 분포와 색상 균일성을 좌우합니다. AWB 알고리즘은 전체 이미지 범위에서 색상 교정이 일관되도록 CRA를 고려해야 합니다.
• 반사 방지 코팅: 렌즈의 반사 방지 코팅은 내부 렌즈 반사를 최소화하고, 빛 전달을 개선하며, 플레어와 고스트 현상을 줄이기 위해 사용됩니다. 이러한 코팅의 품질은 센서가 수신하는 빛의 양과 품질에 직접적인 영향을 미쳐 AWB의 성능에 영향을 줍니다.

최적의 AWB 결과를 얻기 위해서는 렌즈가 카메라 센서 및 ISP와 정확히 교정되어야 합니다.

 
임베디드 비전 시스템에서 화이트 밸런스 교정 방법은 무엇인가요?

자동 화이트 밸런스(AWB) 교정은 카메라의 이미지 신호 처리기(ISP)와 이를 통해 작동하는 렌즈를 다양한 조명 소스의 색온도 변화와 렌즈 특성의 색상에 대한 영향을 보상하기 위해 세밀하게 조정하는 과정입니다. 다음은 AWB 교정 절차의 상세 단계입니다.

1. 색온도 선택 및 이미지 캡처: 첫 번째 단계는 사전에 정해진 일련의 색온도에서 테스트 이미지를 캡처하는 것으로, 일반적으로 낮 동안의 빛, 형광등, 백열등 등이 포함됩니다. 이 단계는 카메라가 마주칠 수 있는 색온도를 시뮬레이션합니다. 이 단계는 카메라가 마주칠 수 있는 다양한 조명 환경을 시뮬레이션하고 후속 교정을 위한 데이터베이스를 제공합니다.
2. 화이트 밸런스 알고리즘 적용: 다음으로, AWB 알고리즘이 캡처된 이미지에 적용됩니다. 알고리즘의 목표는 이미지 내의 흰색 또는 중립 영역을 식별하고 이러한 영역이 다양한 색온도에서 중립적으로 표현될 수 있도록 RGB 채널의 게인을 조정하는 것입니다.
3. 렌즈 특성 보상: 렌즈 재료, 필터 및 반사 방지 코팅의 특성이 색상 재현에 영향을 줄 수 있기 때문에 이러한 요소들은 보상되어야 합니다. 이는 일반적으로 렌즈로 인한 색상 편차를 수정하기 위해 AWB 알고리즘의 매개변수를 조정하는 것을 포함합니다.
4. 세부 조정 및 최적화: キャリブレーション 과정 중에 AWB 알고리즘의 매개변수를微세 조정하기 위해 여러 번의 반복이 필요할 수 있습니다. 이는 색온도 임계값을 조정하고, 알고리즘 응답 속도를 최적화하며, 다양한 조명 상태에서 색상 일관성을 보장하는 것을 포함합니다.
5. 검증 및 테스트: 마지막으로, 실제 조명 상태에서 카메라를 테스트하여 AWB 캘리브레이션의 효과를 확인합니다. 이는 자연광과 인공광 아래에서 이미지를 촬영하고, 색상 정확도와 전체 이미지 품질을 평가하는 것을 포함합니다.

어떤 애플리케이션이 자동 백 밸런스 캘리브레이션을 요구합니까?

실내 사진 촬영

실내 촬영에서는 사진작가들이 자연광과 인공광이 섞인 다양한 조명 환경에서 작업해야 하는 경우가 많습니다. AWB의 역할은 사람들의 피부색과 장면의 색상이 자연스럽게 조화를 이루도록 보장하는 것입니다. AWB 알고리즘을 정확히 교정함으로써 사진작가는 후보정 작업을 줄이고, 바로 좋은 색상 균형을 가진 이미지를 얻을 수 있습니다.

후방 카메라

차량 후방 카메라는 하루 중 다른 시간대와 다양한 조도 조건에서 작동합니다. AWB 교정은 밤이나 흐린 날에 후진 시 이미지의 선명도와 색상 정확도를 향상시킵니다. AWB를 최적화하면 운전자는 다양한 조명 조건에서도 명확한 후방 시야를 확보하고 안전성을 높일 수 있습니다.

Sinoseen은 렌즈 교정 및 카메라 모듈 맞춤 설정을 위한 임베디드 비전 엔지니어링을 지원합니다.

Sinoseen에서는 임베디드 비전 프로젝트 엔지니어와 기술자들이 적절한 렌즈를 선택하고 필요한 응용 요구사항에 맞는 적합한 카메라 모듈을 매칭할 수 있도록 도와드립니다. 또한, 하우징 설계, 보드 설계 등 다양한 커스터마이제이션 서비스도 제공합니다. Sinoseen의 제품과 서비스에 대한 더 자세한 정보는 언제든지 문의해 주시기 바랍니다 .

자주 묻는 질문

1: 왜 내 렌즈에 대해 AWB 캘리브레이션이 필요하나요?

렌즈의 소재, 필터 및 반사 방지 코팅과 같은 특성은 이를 통과하는 빛과 색상 재현에 영향을 미칩니다. 이러한 요인으로 인한 색상 편차를 보정하고 이미지의 색상 정확도와 자연스러움을 확보하기 위해 렌즈의 AWB 캘리브레이션이 수행됩니다.

 
2: 색온도가 이미지 품질에 어떻게 영향을 미치나요?

색온도는 빛원의 색을 결정하며, 다른 색온도는 서로 다른 색 분위기를 형성합니다. 색온도는 카메라가 색상을 해석하고 재현하는 방식에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 낮은 색온도의 빛 아래에서는 이미지가 따뜻하게 보일 수 있지만, 높은 색온도의 빛 아래에서는 시원한 느낌을 줄 수 있습니다. AWB(자동 백 밸런스)는 이러한 변화를 보상하기 위해 카메라의 색온도 설정을 조정하여 이미지에서 색상의 정확성을 유지합니다.