Wat is witbalanskalibratie? Wat zijn de beïnvloedende factoren?

Of het nu binnen of buiten is, bij zonsopgang of zonsondergang, verschillende lichtomstandigheden hebben verschillende effecten op de kleurnauwkeurigheid van afbeeldingen. Automatische witbalans (AWB), een belangrijke functie in de Image Signal Processor (ISP), heeft als belangrijkste taak het herstellen van de ware kleuren van een scène onder veranderende lichtomstandigheden. Het correct instellen van de AWB is belangrijk voor de uitvoerkwaliteit van een ingebouwde cameramodule, die van invloed is op een aantal aspecten, zoals sensorresolutie, pixelgrootte, lichtomstandigheden en lensselectie. In tegenstelling tot het menselijk oog, dat zich automatisch aanpast aan verschillende kleurtemperaturen om verschillende kleuren in evenwicht te brengen, moeten cameralenzen dit proces simuleren door middel van 'witbalans' om ervoor te zorgen dat het uitvoerbeeld zo natuurlijk mogelijk is.

 
In embedded vision-toepassingen is het kleurreproductievermogen van lenzen niet altijd hetzelfde en is een goede automatische witbalanskalibratie vereist. In dit artikel gaan we dieper in op de belangrijkste concepten van automatische witbalanskalibratie, analyseren we de relatie tussen lenzen en automatische witbalans en leggen we de impact van kleurtemperatuur op de beelduitvoer uit.

 
Wat is automatische witbalanskalibratie?

Automatische witbalans (AWB) is een must-have functie in digitale camera's. De kerntaak is om de kleurbalans van een afbeelding automatisch aan te passen onder verschillende lichtomstandigheden om ervoor te zorgen dat wit en andere neutrale kleuren hun ware kleuren in een afbeelding behouden. door variaties in de kleurtemperatuur van een lichtbron te compenseren, stelt AWB de camera in staat om kleuren vast te leggen die dichter bij wat het menselijk oog ziet, en natuurlijke en consistente kleuren te behouden, zelfs bij gemengd licht of extreme lichtomstandigheden. Natuurlijke en consistente kleuren, zelfs onder gemengde lichtbronnen of extreme lichtomstandigheden.

 
Hoe werkt de AWB-functie?

De AWB-functie werkt op basis van het identificeren en aanpassen van witte of neutrale kleurgebieden in een afbeelding. Wanneer decamera moduledetecteert deze gebieden, het past de intensiteit van de RGB-kanalen (rood, groen en blauw) aan om ervoor te zorgen dat deze gebieden neutrale kleuren in het beeld weergeven. Dit proces omvat complexe algoritmen die de beeldgegevens analyseren en automatisch de gewenste kleurcorrectieparameters berekenen. In sommige geavanceerde camerasystemen zijn AWB-algoritmen zelfs in staat om meerdere lichtbronnen te herkennen en zich eraan aan te passen, waaronder daglicht, fluorescentielampen, gloeilampen, enz., om een nauwkeurigere kleurweergave te bereiken.

Wat zijn andere relevante factoren die van invloed zijn op de implementatie van AWB?

Om AWB te implementeren, moet de camera begrijpen hoe kleur verandert bij verschillende kleurtemperaturen. Het concept van kleurtemperatuur is afgeleid van de kleur van het licht dat wordt uitgestraald door blackbody-radiatoren bij verschillende temperaturen, meestal gemeten in Kelvin, met verschillende kleurtemperatuurwaarden die overeenkomen met verschillende lichtbronnen en kleuratmosferen. De kleurtemperatuur van daglicht ligt bijvoorbeeld rond de 5500 K, terwijl de kleurtemperatuur van gloeilampen rond de 2800 K ligt. Het doel van AWB is om witte objecten die door de camera zijn vastgelegd, bij deze verschillende kleurtemperaturen als echt wit in het beeld te laten verschijnen.

 
Daarnaast is de implementatie van AWB afhankelijk van de algoritmen van de beeldsignaalprocessor en wordt deze beïnvloed door de kenmerken van de lens. Om de beste AWB-resultaten te bereiken, is het daarom ook uiterst belangrijk om een synergetische kalibratie te hebben tussen de lens en de camerasensor. Dit omvat een combinatie van factoren zoals het lensmateriaal, filters, Chief Ray Angle (CRA) en antireflectiecoating van de lens.

 
Hoe beïnvloedt de lens de AWb?

De lens is niet alleen een optisch onderdeel voor beeldvorming, maar ook een sleutelfactor in kleurnauwkeurigheid. Het materiaal, het ontwerp en de coating van de lens hebben invloed op het licht dat er doorheen gaat, wat op zijn beurt de kleur van het licht beïnvloedt dat door de camerasensor wordt ontvangen en uiteindelijk het correctie-effect van het AWB-algoritme.

• Materiaal lens:Het materiaal van de lens kan plastic of glas zijn, verschillende materialen hebben verschillende brekings- en dispersie-eigenschappen van licht, waardoor de golflengteverdeling van licht verandert en zo de reproductie van kleur wordt beïnvloed. Plastic lenzen kunnen bijvoorbeeld meer kans hebben om chromatische aberratie te veroorzaken dan glazen lenzen, waarvoor AWB-algoritmen nodig zijn om te compenseren.
• Kleurenspectrum filters:De filters die in de lens worden gebruikt, bepalen welke golflengten van het licht door de lens naar de sensor kunnen gaan. De kwaliteit van deze filters heeft een directe invloed op de kleurbalans, vooral bij automatische witbalansaanpassing.
• Belangrijkste Stralen Hoek (CRA):CRA beschrijft de hoek waaronder de lens licht ontvangt, voor groothoeklenzen is CRA bijzonder belangrijk, omdat het de verdeling van het licht aan de randen van het beeld en de kleuruniformiteit beïnvloedt. AWB-algoritmen moeten rekening houden met de CRA om ervoor te zorgen dat de kleurcorrectie consistent is over het hele scala aan afbeeldingen.
• Anti-reflecterende coatings:Antireflectiecoatings op lenzen worden gebruikt om interne lensreflecties te minimaliseren, de lichttransmissie te verbeteren en overstraling en reflecties te verminderen. De kwaliteit van deze coatings heeft een directe invloed op de hoeveelheid en kwaliteit van het licht dat door de sensor wordt ontvangen, en dus op de prestaties van AWB.

Om optimale AWB-resultaten te bereiken, moet de lens nauwkeurig worden gekalibreerd met de camerasensor en ISP.

 
Hoe voer je witbalanskalibratie uit in een embedded vision-systeem?

Automatische witbalanskalibratie (AWB) omvat het nauwkeurig afstellen van de beeldsignaalprocessor (ISP) van de camera en de lenzen die ermee werken om te compenseren voor variaties in de kleurtemperatuur van verschillende lichtbronnen en de effecten van lenskenmerken op kleur. Hieronder volgen de gedetailleerde stappen van het AWB-kalibratieproces.

1. Selectie van kleurtemperatuur en beeldopname:De eerste stap is het vastleggen van een testbeeld bij een reeks vooraf bepaalde kleurtemperaturen, waaronder meestal daglicht, fluorescerend, gloeilamp, enz. In deze stap wordt de kleurtemperatuur gesimuleerd die de camera kan tegenkomen. Deze stap simuleert de verschillende lichtomgevingen die de camera kan tegenkomen en biedt een database voor latere kalibratie.
2. Toepassing van het witbalansalgoritme:vervolgens wordt het AWB-algoritme toegepast op de vastgelegde beelden. Het doel van het algoritme is om witte of neutrale gebieden in het beeld te identificeren en de versterking van de RGB-kanalen aan te passen zodat deze gebieden neutraal worden weergegeven bij verschillende kleurtemperaturen.
3. Compensatie voor lenskenmerken:Aangezien de eigenschappen van lensmaterialen, filters en antireflectiecoatings van invloed kunnen zijn op de kleurreproductie, moeten deze factoren worden gecompenseerd. Dit omvat meestal het aanpassen van de parameters in het AWB-algoritme om te corrigeren voor door lens veroorzaakte kleurafwijkingen.
4. Finetuning en optimalisatie:Tijdens het kalibratieproces kunnen verschillende iteraties nodig zijn om de parameters van het AWB-algoritme te verfijnen. Dit omvat het aanpassen van kleurtemperatuurdrempels, het optimaliseren van de reactiesnelheid van het algoritme en het waarborgen van kleurconsistentie onder verschillende lichtomstandigheden.
5. Validatie en testen:Ten slotte wordt de effectiviteit van de AWB-kalibratie geverifieerd door de camera te testen onder werkelijke lichtomstandigheden. Dit omvat het vastleggen van foto's onder zowel natuurlijke als kunstmatige lichtbronnen en het evalueren van de kleurnauwkeurigheid en de algehele beeldkwaliteit.

Voor welke toepassingen is automatische witbalanskalibratie vereist?

Indoor fotografie

Bij binnenfotografie moeten fotografen vaak werken met gemengde lichtbronnen, zoals natuurlijk licht gemengd met kunstlicht. de rol van AWB hier is om ervoor te zorgen dat de huidtinten van de mensen en de kleuren van de scène op natuurlijke wijze op elkaar zijn afgestemd. Door het AWB-algoritme nauwkeurig te kalibreren, kan de fotograaf de werklast van de nabewerking verminderen en direct beelden met een goede kleurbalans verkrijgen.

Auto achteruitrijcamera

Achteruitrijcamera's van auto's werken op verschillende tijdstippen van de dag en onder verschillende lichtomstandigheden. AWB-kalibratie verbetert de helderheid en kleurnauwkeurigheid van beelden bij het achteruitrijden 's nachts of op bewolkte dagen. Door de AWB te optimaliseren, kunnen bestuurders onder verschillende lichtomstandigheden een duidelijk zicht naar achteren krijgen en de veiligheid verbeteren.

Sinoseen helpt embedded vision engineering voor lenskalibratie en aanpassing van cameramodules

Bij Sinoseen kunnen we embedded vision projectingenieurs en technici helpen bij het selecteren van de juiste lens en het matchen van de juiste cameramodule om aan hun toepassingsvereisten te voldoen. Daarnaast bieden we ook een verscheidenheid aan maatwerkdiensten, inclusief maar niet beperkt tot het ontwerp van de behuizing, het ontwerp aan boord, enzovoort. Voor meer informatie over de producten en diensten van Sinoseen,Neem dan gerust contact met ons op.

FAQ

1: Waarom heb ik AWB-kalibratie nodig voor mijn lens?

De eigenschappen van een lens zoals materiaal, filters en antireflectiecoatings hebben invloed op het licht dat er doorheen gaat en dus op de kleurweergave. AWB-kalibratie van lenzen wordt uitgevoerd om kleurafwijkingen veroorzaakt door deze factoren te compenseren en om kleurnauwkeurigheid en natuurlijkheid van beelden te garanderen.

 
2: Hoe beïnvloedt de kleurtemperatuur de beeldkwaliteit?

De kleurtemperatuur bepaalt de kleur van de lichtbron en verschillende kleurtemperaturen resulteren in verschillende kleuratmosferen. De kleurtemperatuur beïnvloedt de interpretatie en reproductie van kleuren door de camera. Een afbeelding onder een lichtbron met een lage kleurtemperatuur kan bijvoorbeeld warm zijn, terwijl een afbeelding onder een lichtbron met een hoge kleurtemperatuur koel kan zijn. AWB compenseert deze variaties door de kleurtemperatuurinstellingen van de camera aan te passen om de kleurnauwkeurigheid in het beeld te garanderen.