Co to jest kalibracja balansu bieli? Jakie są czynniki wpływające?

Niezależnie od tego, czy w pomieszczeniu, czy na zewnątrz, o wschodzie lub zachodzie słońca, różne warunki oświetleniowe mają różny wpływ na dokładność kolorów obrazów. Automatyczny balans bieli (AWB), kluczowa funkcja procesora sygnału obrazu (ISP), ma głównym zadaniem przywrócenie prawdziwych kolorów sceny w zmieniających się warunkach oświetleniowych. Prawidłowe ustawienie AWB jest ważne dla jakości wyjściowej wbudowanego modułu kamery, co wpływa na wiele aspektów, takich jak rozdzielczość czujnika, rozmiar piksela, warunki oświetleniowe i wybór obiektywu. W przeciwieństwie do ludzkiego oka, które automatycznie dostosowuje się do różnych temperatur barwowych, aby zrównoważyć różne kolory, obiektywy aparatów muszą symulować ten proces za pomocą "balansu bieli", aby zapewnić, że obraz wyjściowy jest tak naturalny, jak to tylko możliwe.

 
W zastosowaniach z wbudowanym systemem wizyjnym zdolność odwzorowania kolorów soczewek nie zawsze jest taka sama i wymagana jest odpowiednia automatyczna kalibracja balansu bieli. W tym artykule zagłębimy się w kluczowe pojęcia związane z automatyczną kalibracją balansu bieli, przeanalizujemy związek między obiektywami a automatycznym balansem bieli oraz wyjaśnimy wpływ temperatury barwowej na wyjście obrazu.

 
Co to jest automatyczna kalibracja balansu bieli?

Automatyczny balans bieli (AWB) to niezbędna funkcja w aparatach cyfrowych. Jego głównym zadaniem jest automatyczne dostosowywanie balansu kolorów obrazu w różnych warunkach oświetleniowych, aby zapewnić, że biel i inne neutralne kolory zachowują swoje prawdziwe kolory na obrazie. kompensując zmiany temperatury barwowej źródła światła, AWB pozwala kamerze uchwycić kolory bliższe temu, co widzi ludzkie oko, oraz zachować naturalne i spójne kolory, nawet w mieszanym świetle lub ekstremalnych warunkach oświetleniowych. Naturalne i spójne kolory nawet przy mieszanych źródłach światła lub ekstremalnych warunkach oświetleniowych.

 
Jak działa funkcja AWB?

Funkcja AWB działa w oparciu o identyfikowanie i dostosowywanie białych lub neutralnych obszarów kolorów na obrazie. GdyModuł kamerywykrywa te obszary, dostosowuje intensywność kanałów RGB (czerwony, zielony i niebieski), aby zapewnić, że obszary te mają neutralne kolory na obrazie. Proces ten obejmuje złożone algorytmy, które analizują dane obrazu i automatycznie obliczają pożądane parametry korekcji kolorów. W niektórych zaawansowanych systemach kamer algorytmy AWB są nawet w stanie rozpoznać i dostosować się do wielu źródeł światła, w tym światła dziennego, lamp fluorescencyjnych, żarówek itp., aby uzyskać dokładniejsze odwzorowanie kolorów.

Jakie są inne istotne czynniki, które wpływają na implementację AWB?

Aby zaimplementować AWB, kamera musi zrozumieć, jak zmienia się kolor w różnych temperaturach barwowych. Pojęcie temperatury barwowej wywodzi się z barwy światła emitowanego przez grzejniki ciała doskonale czarnego w różnych temperaturach, zwykle mierzonych w kelwinach, z różnymi wartościami temperatury barwowej odpowiadającymi różnym źródłom światła i atmosferom barwowym. Na przykład temperatura barwowa światła dziennego wynosi około 5500 K, podczas gdy temperatura barwowa żarówek wynosi około 2800 K. Celem AWB jest sprawienie, aby białe obiekty uchwycone przez kamerę wyglądały na obrazie jako prawdziwe białe w tych różnych temperaturach barwowych.

 
Oprócz tego implementacja AWB zależy od algorytmów procesora sygnału obrazu i ma na nią wpływ charakterystyka obiektywu. Dlatego, aby osiągnąć najlepsze wyniki AWB, niezwykle ważna jest również synergiczna kalibracja między obiektywem a czujnikiem aparatu. Obejmuje to kombinację takich czynników, jak materiał soczewki, filtry, główny kąt promieniowania (CRA) i powłoka antyrefleksyjna soczewki.

 
Jak obiektyw wpływa na AWb?

Obiektyw jest nie tylko elementem optycznym do obrazowania, ale także kluczowym czynnikiem wpływającym na dokładność kolorów. Materiał, konstrukcja i powłoka obiektywu będą miały wpływ na światło, które przez niego przechodzi, co z kolei wpływa na kolor światła odbieranego przez czujnik aparatu, a ostatecznie wpływa na efekt korekcji algorytmu AWB.

• Materiał soczewki:Materiałem soczewki może być plastik lub szkło, różne materiały mają różne właściwości załamania i dyspersji światła, co zmieni rozkład długości fali światła, wpływając w ten sposób na odwzorowanie koloru. Na przykład soczewki plastikowe mogą być bardziej podatne na aberrację chromatyczną niż soczewki szklane, co wymaga algorytmów AWB do kompensacji.
• Filtry spektrum kolorów:Filtry zastosowane w obiektywie określają, jakie długości fal światła mogą przechodzić przez obiektyw do czujnika. Jakość tych filtrów ma bezpośredni wpływ na balans kolorów, zwłaszcza w przypadku automatycznej regulacji balansu bieli.
• Główny kąt promieniowania (CRA):CRA opisuje kąt, pod jakim obiektyw odbiera światło, w przypadku obiektywów szerokokątnych CRA jest szczególnie ważny, ponieważ wpływa na rozkład światła na krawędziach obrazu i jednolitość kolorów. Algorytmy AWB muszą uwzględniać CRA, aby zapewnić, że korekcja kolorów jest spójna w całym zakresie obrazów.
• Powłoki antyrefleksyjne:Powłoki antyrefleksyjne na soczewkach służą do minimalizowania wewnętrznych odbić soczewek, poprawy przepuszczalności światła oraz redukcji odblasków i zjawy. Jakość tych powłok bezpośrednio wpływa na ilość i jakość światła odbieranego przez czujnik, a co za tym idzie na wydajność AWB.

Aby osiągnąć optymalne wyniki AWB, obiektyw musi być precyzyjnie skalibrowany z czujnikiem aparatu i dostawcą usług internetowych.

 
Jak przeprowadzić kalibrację balansu bieli we wbudowanym systemie wizyjnym?

Automatyczna kalibracja balansu bieli (AWB) polega na precyzyjnym dostrojeniu procesora sygnału obrazu (ISP) aparatu i współpracujących z nim obiektywów w celu skompensowania zmian temperatury barwowej z różnych źródeł światła oraz wpływu charakterystyki obiektywu na kolor. Poniżej przedstawiono szczegółowe etapy procesu kalibracji AWB.

1. Wybór temperatury barwowej i przechwytywanie obrazu:Pierwszym krokiem jest uchwycenie obrazu testowego w serii z góry określonych temperatur barwowych, które zwykle obejmują światło dzienne, świetlówki, żarówki itp. Ten krok symuluje temperaturę barwową, którą może napotkać kamera. Ten krok symuluje różne środowiska oświetleniowe, z którymi może się zetknąć kamera, i zapewnia bazę danych do późniejszej kalibracji.
2. Zastosowanie algorytmu balansu bieli:następnie algorytm AWB jest stosowany do przechwyconych obrazów. Celem algorytmu jest zidentyfikowanie białych lub neutralnych obszarów na obrazie i dostosowanie wzmocnienia kanałów RGB tak, aby obszary te były renderowane neutralnie w różnych temperaturach barwowych.
3. Kompensacja charakterystyki obiektywu:Ponieważ właściwości materiałów, z których wykonane są soczewki, filtry i powłoki antyrefleksyjne, mogą wpływać na odwzorowanie kolorów, czynniki te należy skompensować. Zwykle wiąże się to z dostosowaniem parametrów w algorytmie AWB w celu skorygowania odchyleń kolorów spowodowanych przez soczewkę.
4. Dostrajanie i optymalizacja:Podczas procesu kalibracji może być wymaganych kilka iteracji w celu dostrojenia parametrów algorytmu AWB. Obejmuje to dostosowywanie progów temperatury barwowej, optymalizację szybkości reakcji algorytmu i zapewnienie spójności kolorów w różnych warunkach oświetleniowych.
5. Walidacja i testowanie:Na koniec skuteczność kalibracji AWB jest weryfikowana poprzez testowanie kamery w rzeczywistych warunkach oświetleniowych. Obejmuje to robienie zdjęć zarówno przy naturalnych, jak i sztucznych źródłach światła oraz ocenę dokładności kolorów i ogólnej jakości obrazu.

Jakie aplikacje wymagają automatycznej kalibracji balansu bieli?

Fotografia wnętrz

W przypadku fotografii wewnętrznej fotografowie często muszą pracować z mieszanymi źródłami światła, takimi jak światło naturalne zmieszane ze światłem sztucznym. rolą AWB jest tutaj zapewnienie, że odcienie skóry ludzi i kolory sceny są naturalnie skoordynowane. Dzięki dokładnej kalibracji algorytmu AWB fotograf może zmniejszyć nakład pracy związany z postedycją i bezpośrednio uzyskać obrazy o dobrym balansie kolorów.

Kamera cofania samochodu

Kamery cofania w samochodach działają o różnych porach dnia i w różnych warunkach oświetleniowych. Kalibracja AWB poprawia klarowność i dokładność kolorów obrazów podczas cofania w nocy lub w pochmurne dni. Optymalizując AWB, kierowcy mogą uzyskać wyraźny widok do tyłu w różnych warunkach oświetleniowych i poprawić bezpieczeństwo.

Sinoseen pomaga wbudowanej inżynierii wizyjnej w kalibracji obiektywu i dostosowywaniu modułów kamery

W Sinoseen możemy pomóc inżynierom i technikom zajmującym się projektami systemów wizyjnych w doborze odpowiedniego obiektywu i dopasowaniu odpowiedniego modułu kamery do wymagań aplikacji. Ponadto świadczymy również różnorodne usługi dostosowywania, w tym między innymi projektowanie obudów, projektowanie pokładowe i tak dalej. Aby uzyskać więcej informacji na temat produktów i usług Sinoseen,Zapraszamy do kontaktu.

FAQ

1: Dlaczego potrzebuję kalibracji AWB dla mojego obiektywu?

Cechy soczewek, takie jak materiał, filtry i powłoki antyrefleksyjne, wpływają na światło, które przez nią przechodzi, a tym samym na odwzorowanie kolorów. Kalibracja soczewek AWB jest wykonywana w celu skompensowania odchyleń kolorów spowodowanych tymi czynnikami oraz zapewnienia dokładności kolorów i naturalności obrazów.

 
2: Jak temperatura barwowa wpływa na jakość obrazu?

Temperatura barwowa określa kolor źródła światła, a różne temperatury barwowe skutkują różnymi atmosferami barwowymi. Temperatura barwowa wpływa na interpretację i odwzorowanie kolorów przez kamerę. Na przykład obraz w źródle światła o niskiej temperaturze barwowej może być ciepły, podczas gdy obraz w źródle światła o wysokiej temperaturze barwowej może być chłodny. AWB kompensuje te różnice, dostosowując ustawienia temperatury barwowej aparatu, aby zapewnić dokładność kolorów na obrazie.