Hva er hvitbalanskalibrering? Hva er påvirkningsfaktorene?

Uansett om det er innendørs eller utedørs, ved oppgang eller nedgang, har forskjellige lysforhold ulike effekter på fargegenittheten i bilder. Automatisk Hvitbalansering (AWB), en nøkkelfunksjon i Image Signal Processor (ISP), har den hovedsaklige oppgaven å gjenopprette de sanne fargene i et scene under endrede lysforhold. Å sette inn AWB riktig er viktig for utdatakvaliteten til en innbygd kameramodul, noe som påvirker flere aspekter som sensoppløsning, pikselstørrelse, lysforhold og linsevalg. I motsetning til menneskeøyen, som automatisk tilpasser seg forskjellige fargetemperaturer for å balansere ulike farger, trenger kameralinsene å simulere denne prosessen gjennom 'hvitbalansering' for å sikre at utdatabildet er så naturlig som mulig.

 
I innbygde visjonapplikasjoner er fargegjengivelsesevnen til linser ikke alltid den samme, og en korrekt kalibrering av automatisk hvitbalans er nødvendig. I denne artikkelen vil vi dykke ned i de viktigste konseptene ved automatisk hvitbalanskalibrering, analysere forholdet mellom linser og automatisk hvitbalans, og forklare hvordan fargetemperatur påvirker bildeutdata.

 
Hva er Automatisk Hvitbalanskalibrering?

Automatisk hvitbalansering (AWB) er en nødvendig funksjon i digitale kameraer. Den viktigste oppgaven er å automatisk justere fargebalansen på et bilde under ulike lysforhold for å sikre at hvite og andre nøytrale farger beholder deres sanne farger på et bilde ved å kompensere for variasjoner i fargetemperaturen til en lyskilde. AWB lar kameraet fange farger nærmere det menneskeøyet ser, og opprettholde naturlige og konsekvente farger, selv under blanding av lyskilder eller ekstreme lysforhold.

 
Hvordan fungerer AWB-funksjonen?

AWB-funksjonen fungerer ved å identifisere og justere hvite eller nøytrale fargeområder i et bilde. Når kamera-modul oppdager disse områdene, justerer det intensiteten av de RGB (rød, grønn og blå) kanalene for å sikre at disse områdene viser nøytrale farger i bildet. Denne prosessen involverer komplekse algoritmer som analyserer bilde-data og automatisk beregner de ønskede fargekorreksjonsparametrene. I noen avanserte kamera-systemer er AWB-algoritmene til og med i stand til å gjenkjenne og tilpasse seg flere lyskilder, inkludert dagslys, fluoreserende lamper, trådlamper etc., for å oppnå mer nøyaktig fargereproduksjon.

Hva er andre relevante faktorer som påvirker implementeringen av AWB?

For å implementere AWB, må kameraet forstå hvordan farge endrer seg ved ulike fargetemperaturer. Konseptet fargetemperatur er hentet fra fargen på lyset som utstråles av svartlegemer ved ulike temperaturer, vanligvis målt i Kelvin, med ulike fargetemperaturverdier som svarer til ulike lyskilder og fargeatmosfærer. For eksempel er fargetemperaturen på dagslys omtrent 5500 K, mens fargetemperaturen på trådløpelys er omtrent 2800 K. Målet med AWB er å gjøre hvite objekter tatt av kameraet synes som riktig hvit i bildet ved disse ulike fargetemperaturene.

 
I tillegg til dette avhenger implementeringen av AWB av algoritmene i bilde-signalforkkeren og påvirkes av egenskapene til objektivet. Derfor er det også ekstremt viktig å ha en synergetisk kalibrering mellom objektiv og kamera sensor for å oppnå beste AWB-resultater. Dette omfatter en kombinasjon av faktorer som objektivmateriale, filter, Chief Ray Angle (CRA) og anti-refleksbehandling av objektivet.

 
Hvordan påvirker objektivet AWB?

Objektivet er ikke bare et optisk komponent for bildetaking, men også en nøkkel-faktor for fargeakkuratesse. Objektivets materiale, design og overflatebehandling vil påvirke lyset som passer gjennom det, noe som på sin tur påvirker fargen på lyset som mottas av kamera-sensoren, og endelig påvirker korreksjons-effekten av AWB-algoritmen.

• Objektivmateriale: materialet i linsem kan være plast eller glass, forskjellige materialer har forskjellige brytnings- og spredningsegenskaper for lys, noe som vil endre bølgelengdefordelingen av lyset, og dermed påvirke fargereproduksjon. For eksempel kan plastlinsene være mer nøyaktig å forårsake kromatisk aberrasjon enn glaslinser, noe som krever at AWB-algoritmer kompenserer.
• Farge-spektrum-filter: Filterne som brukes i linsem bestemmer hvilke bølgelengder av lys som kan passere gjennom linsem til sensoren. Kvaliteten på disse filterne påvirker direkte fargebalansen, spesielt ved automatisk hvitbalansjustering.
• Hovedstråler-vinkel (CRA): CRA beskriver vinkelen hvorved linsem mottar lys, for bredvinkellinser er CRA særlig viktig, fordi det påvirker lysfordelingen på kanter av bildet og fargeenheter. AWB-algoritmer må ta hensyn til CRA for å sikre at fargekorreksjonen er konsekvent over hele bildeområdet.
• Antirefleksbelegg: Antirefleksionsbeklædninger på linser brukes for å minimere interne linse-refleksjoner, forbedre lysgjennomføring og redusere flimmer og spøkelser. Kvaliteten på disse beklædningene påvirker direkte mengden og kvaliteten på lyset som mottas av sensoren, og dermed ytelsen til AWB.

For å oppnå optimale AWB-resultater, må linsen kalibreres nøyaktig med kamera-sensoren og ISP.

 
Hvordan utføre hvitbalans-kalibrering i et innbygd visjonssystem?

Automatisk hvitbalanse (AWB)-kalibrering involverer finjustering av kamerets bilde-signalforklarende enhet (ISP) og linser som jobber sammen med den for å kompensere for fargetemperaturvariasjoner fra forskjellige lyskilder og effekten av linsesegnets egenskaper på farge. Følgende er de detaljerte stegene i AWB-kalibreringsprosessen.

1. Fargetemperaturvalg og bildeavtrekk: Første steg er å ta et testbilde ved en serie forhåndsbestemte fargetemperaturer, som vanligvis inkluderer dagslys, fluoresenser, trådløs, etc. Dette steget simulerer fargetemperaturen kameraet kan møte på. Dette steget simulerer de ulike belysningsmiljøene kameraet kan møte på og gir en datagrunnlag for etterfølgende kalibrering.
2. Hvitbalanseralgoritme i bruk: deretter brukes AWB-algoritmen på de tatt bilde. Målet med algoritmen er å identifisere hvite eller nøytrale områder i bildet og justere forsterkningen av RGB-kanalene slik at disse områdene vises nøytralt ved ulike fargetemperaturer.
3. Kompensasjon for linseegenskaper: Ettersom egenskapene til lensematerialer, filter og antirefleksbelagninger kan påvirke fargegjengivelse, må disse faktorene kompenseres for. Dette involverer vanligvis å justere parameterne i AWB-algoritmen for å rette opp fargeavvik forårsaket av linsen.
4. Finjustering og optimalisering: Under kalibreringsprosessen kan flere iterasjoner være nødvendige for å finjustere parametrene i AWB-algoritmen. Dette omfatter justering av farge temperaturtresshold, optimisering av algoritmens svarhastighet og å sikre fargekonsistens under ulike belysningsforhold.
5. Validering og testing: Til slutt verifiseres effektiviteten av AWB-kalibreringen ved å teste kameraet under faktiske belysningsforhold. Dette inkluderer å ta bilder under både naturlige og kunstige lyskilder og vurdere fargeakkuratesse og generell bildekvalitet.

Hvilke anvendelser krever automatisk hvitbalanskalibrering?

Innendørs fotografering

I innendørs fotografi trenger fotografer ofte å jobbe med blanding av lyskilder, som naturlig lys blandet med kunstig lys. rollen til AWB her er å sikre at huden på folk og fargene i bildet er naturlig koordinert. Ved å nøyaktig kalibrere AWB-algoritmen kan fotografen redusere etterbearbeidningsarbeidet og få bilder med god fargebalanse direkte.

Bilbaksekkamera

Bilbaksekkamere opererer på ulike tider av døgnet og under ulike lysforhold. Kalibrering av AWB forbedrer tyngden og fargeakkuratesse på bildene når man bakser om natten eller på skyete dager. Ved å optimalisere AWB kan førere få en klar baksyningsyn under ulike lysforhold og forbedre sikkerheten.

Sinoseen hjelper med inbygd visjonsteknologi for linsekalibrering og kameramodultilpasning

På Sinoseen kan vi hjelpe ingeniører og teknikere innen embedded visjon med å velge riktig linse og koble den til riktig kamera-modul for å møte deres applikasjonskrav. I tillegg tilbyr vi også en rekke tilpassingsmessige tjenester, inkludert men ikke begrenset til husdesign, på-bord design og mer. For mer informasjon om Sinoseens produkter og tjenester, kan du kontakte oss fritt .

FAQ

1: Hvorfor trenger jeg AWB-kalibrering for min linse?

Egenskapene til en linse, som materiale, filter og anti-refleksionsbeklæmminger, påvirker lyset som passer gjennom den og dermed fargereproduksjonen. AWB-kalibrering av linsene utføres for å kompensere for fargeavvik som er forårsaket av disse faktorene og for å sikre fargeakkuratesse og naturlighet i bildene.

 
2: Hvordan påvirker fargetemperatur bildekvaliteten?

Fargetemperatur bestemmer fargen på lyskilden, og ulike fargetemperaturer resulterer i ulike fargeatmosfærer. Fargetemperatur påvirker kameraets tolkning og gjengiving av farger. For eksempel kan et bilde under en lav fargetemperaturlyske kilde være varm, mens et bilde under en høy fargetemperaturlyske kilde kan være kjølig. AWB kompenserer for disse variasjonene ved å justere kameraets fargetemperaturinnstillinger for å sikre fargeakkuratesse i bildet.