O que é calibração de balanço de branco? Quais são os fatores de influência?

Seja em ambientes internos ou externos, ao nascer ou ao pôr do sol, diferentes condições de iluminação têm efeitos diferentes na precisão das cores das imagens. O Balanço de Branco Automático (AWB), uma função chave no Processador de Sinal de Imagem (ISP), tem a principal tarefa de restaurar as cores verdadeiras de uma cena sob condições de iluminação variáveis. Configurar o AWB corretamente é importante para a qualidade de saída de um módulo de câmera incorporado, o que afeta vários aspectos, como resolução do sensor, tamanho do pixel, condições de iluminação e seleção da lente. Ao contrário do olho humano, que se adapta automaticamente a diferentes temperaturas de cor para equilibrar várias cores, as lentes das câmeras precisam simular esse processo por meio do 'balanço de branco' para garantir que a imagem de saída seja o mais natural possível.

 
Em aplicações de visão incorporada, a capacidade de reprodução de cores das lentes nem sempre é a mesma e é necessária uma calibração automática adequada do balanço de branco. Neste artigo, vamos nos aprofundar nos principais conceitos de calibração automática do balanço de branco, analisar a relação entre lentes e balanço automático de branco e explicar o impacto da temperatura da cor na saída da imagem.

 
O que é calibração automática do balanço de branco?

O Balanço de Branco Automático (AWB) é um recurso obrigatório em câmeras digitais. Sua principal tarefa é ajustar automaticamente o equilíbrio de cores de uma imagem sob diferentes condições de iluminação para garantir que os brancos e outras cores neutras mantenham suas cores verdadeiras em uma imagem. ao compensar as variações na temperatura da cor de uma fonte de luz, o AWB permite que a câmera capture cores mais próximas do que o olho humano vê e mantenha cores naturais e consistentes, mesmo sob luz mista ou condições extremas de iluminação. cores naturais e consistentes, mesmo sob fontes de luz mistas ou condições extremas de iluminação.

 
Como funciona a função AWB?

A função AWB funciona com base na identificação e ajuste de áreas de cores brancas ou neutras em uma imagem. Quando omódulo de câmeradetecta essas áreas, ajusta a intensidade dos canais RGB (vermelho, verde e azul) para garantir que essas áreas mostrem cores neutras na imagem. Esse processo envolve algoritmos complexos que analisam os dados da imagem e calculam automaticamente os parâmetros de correção de cores desejados. Em alguns sistemas de câmera avançados, os algoritmos AWB são capazes de reconhecer e se adaptar a várias fontes de luz, incluindo luz do dia, lâmpadas fluorescentes, lâmpadas incandescentes, etc., para obter uma reprodução de cores mais precisa.

Quais são os outros fatores relevantes que afetam a implementação do AWB?

Para implementar o AWB, a câmera precisa entender como a cor muda em diferentes temperaturas de cor. O conceito de temperatura de cor é derivado da cor da luz emitida por radiadores de corpo negro em diferentes temperaturas, geralmente medidas em Kelvin, com diferentes valores de temperatura de cor correspondentes a diferentes fontes de luz e atmosferas de cor. Por exemplo, a temperatura de cor da luz do dia é de cerca de 5500 K, enquanto a temperatura de cor das lâmpadas incandescentes é de cerca de 2800 K. O objetivo do AWB é fazer com que os objetos brancos capturados pela câmera apareçam como branco verdadeiro na imagem nessas diferentes temperaturas de cor.

 
Além disso, a implementação do AWB depende dos algoritmos do processador de sinal de imagem e é influenciada pelas características da lente. Portanto, para obter os melhores resultados AWB, também é extremamente importante ter uma calibração sinérgica entre a lente e o sensor da câmera. Isso inclui uma combinação de fatores como o material da lente, filtros, ângulo de raio principal (CRA) e revestimento antirreflexo da lente.

 
Como a lente afeta o AWb?

A lente não é apenas um componente óptico para imagens, mas também um fator chave na precisão das cores. O material, o design e o revestimento da lente terão um impacto na luz que passa por ela, o que, por sua vez, afeta a cor da luz recebida pelo sensor da câmera e, em última análise, afeta o efeito de correção do algoritmo AWB.

• Material da lente:O material da lente pode ser plástico ou vidro, diferentes materiais têm diferentes propriedades de refração e dispersão da luz, o que alterará a distribuição do comprimento de onda da luz, afetando assim a reprodução da cor. Por exemplo, as lentes de plástico podem ser mais propensas a causar aberração cromática do que as lentes de vidro, o que requer algoritmos AWB para compensar.
• Filtros de espectro de cores:Os filtros usados na lente determinam quais comprimentos de onda de luz podem passar pela lente para o sensor. A qualidade desses filtros afeta diretamente o equilíbrio de cores, especialmente no ajuste automático do balanço de branco.
• Ângulo dos raios principais (CRA):CRA descreve o ângulo em que a lente recebe luz, para lentes grande angulares, CRA é particularmente importante, porque afeta a distribuição da luz nas bordas da imagem e a uniformidade da cor. Os algoritmos AWB precisam levar em consideração o CRA para garantir que a correção de cores seja consistente em toda a gama de imagens.
• Revestimentos antirreflexo:Revestimentos antirreflexo nas lentes são usados para minimizar os reflexos internos da lente, melhorar a transmissão de luz e reduzir reflexos e fantasmas. A qualidade desses revestimentos afeta diretamente a quantidade e a qualidade da luz recebida pelo sensor e, portanto, o desempenho do AWB.

Para obter os melhores resultados AWB, a lente precisa ser calibrada com precisão com o sensor da câmera e o ISP.

 
Como realizar a calibração do balanço de branco em um sistema de visão incorporado?

A calibração automática do balanço de branco (AWB) envolve o ajuste fino do processador de sinal de imagem (ISP) da câmera e as lentes que trabalham com ele para compensar as variações de temperatura de cor de diferentes fontes de luz e os efeitos das características da lente na cor. A seguir estão as etapas detalhadas do processo de calibração do AWB.

1. Seleção de temperatura de cor e captura de imagem:O primeiro passo é capturar uma imagem de teste em uma série de temperaturas de cor predeterminadas, que normalmente incluem luz do dia, fluorescente, incandescente, etc. Esta etapa simula a temperatura de cor que a câmera pode encontrar. Esta etapa simula os vários ambientes de iluminação que a câmera pode encontrar e fornece um banco de dados para calibração subsequente.
2. Aplicação do algoritmo de balanço de branco:em seguida, o algoritmo AWB é aplicado às imagens capturadas. O objetivo do algoritmo é identificar áreas brancas ou neutras na imagem e ajustar o ganho dos canais RGB para que essas áreas sejam renderizadas neutras em diferentes temperaturas de cor.
3. Compensação para características da lente:Como as características dos materiais das lentes, filtros e revestimentos antirreflexo podem afetar a reprodução das cores, esses fatores precisam ser compensados. Isso geralmente envolve o ajuste dos parâmetros no algoritmo AWB para corrigir desvios de cor induzidos pela lente.
4. Ajuste fino e otimização:Durante o processo de calibração, várias iterações podem ser necessárias para ajustar os parâmetros do algoritmo AWB. Isso inclui ajustar os limites de temperatura da cor, otimizar a velocidade de resposta do algoritmo e garantir a consistência da cor em diferentes condições de iluminação.
5. Validação e teste:Finalmente, a eficácia da calibração AWB é verificada testando a câmera em condições reais de iluminação. Isso inclui capturar imagens sob fontes de luz naturais e artificiais e avaliar a precisão das cores e a qualidade geral da imagem.

Quais aplicações requerem calibração automática do balanço de branco?

Fotografia de interiores

Na fotografia de interiores, os fotógrafos precisam frequentemente de trabalhar com fontes de luz mistas, como a luz natural misturada com a luz artificial. o papel do AWB aqui é garantir que os tons de pele das pessoas e as cores da cena sejam naturalmente coordenados. Ao calibrar com precisão o algoritmo AWB, o fotógrafo pode reduzir a carga de trabalho de pós-edição e obter diretamente imagens com bom equilíbrio de cores.

Câmera de ré do carro

As câmeras de ré do carro operam em diferentes momentos do dia e sob diferentes condições de iluminação. A calibração AWB melhora a clareza e a precisão das cores das imagens ao reverter à noite ou em dias nublados. Ao otimizar o AWB, os motoristas podem obter uma visão traseira clara sob várias condições de iluminação e melhorar a segurança.

A Sinoseen ajuda na engenharia de visão incorporada para calibração de lentes e personalização do módulo da câmera

Na Sinoseen, podemos ajudar engenheiros e técnicos de projetos de visão incorporada a selecionar a lente certa e combinar o módulo de câmera certo para atender aos requisitos de sua aplicação. Além disso, também fornecemos uma variedade de serviços de personalização, incluindo, entre outros, design de caixa, design de bordo e assim por diante. Para obter mais informações sobre os produtos e serviços da Sinoseen,Por favor, não hesite em contactar-nos.

Perguntas Freqüentes

1: Por que preciso de calibração AWB para minha lente?

As características de uma lente, como material, filtros e revestimentos antirreflexo, afetam a luz que passa por ela e, portanto, a reprodução da cor. A calibração AWB das lentes é realizada para compensar os desvios de cor causados por esses fatores e para garantir a precisão das cores e a naturalidade das imagens.

 
2: Como a temperatura da cor afeta a qualidade da imagem?

A temperatura de cor determina a cor da fonte de luz, e diferentes temperaturas de cor resultam em diferentes atmosferas de cores. A temperatura da cor afeta a interpretação e a reprodução das cores da câmera. Por exemplo, uma imagem sob uma fonte de luz de baixa temperatura de cor pode ser quente, enquanto uma imagem sob uma fonte de luz de alta temperatura de cor pode ser fria. O AWB compensa essas variações ajustando as configurações de temperatura de cor da câmera para garantir a precisão da cor na imagem.