Ce este calibrarea echilibrului albastru? Ce factori influențează?

Indiferent dacă sunteți în interior sau în exterior, la răsăritul sau apusul soarelui, diferite condiții de iluminare au efecte diferite asupra acurateții culorilor imaginilor. Echilibrul Automat de Alb (AWB), o funcție cheie din Procesorul de Semnal Imagistic (ISP), are rolul principal de a restaura culorile reale ale unei scene sub condiții de iluminare variabile. Setarea corectă a AWB-ului este importantă pentru calitatea produselor unui modul cameră embedat, ceea ce afectează mai multe aspecte, cum ar fi rezoluția senzorului, dimensiunea pixelilor, condițiile de iluminare și selecția obiectivului. În contrast cu ochiul uman, care se adaptează automat la diferite temperaturi de culoare pentru a echilibra diversele culori, obiectivele camerei trebuie să simuleze acest proces prin 'echilibrul alb' pentru a se asigura că imaginea finală este cât mai naturală posibil.

 
În aplicațiile de vizionare incorporată, capacitatea de reproducere a culorilor a lentilelor nu este întotdeauna aceeași și este necesară o calibrare automată corectă a echilibrului albiei. În acest articol, vom intra în detaliile conceptelor cheie ale calibrării automate a echilibrului albiei, vom analiza relația dintre lentile și echilibrul alb automat, precum și vom explica impactul temperaturii de culoare asupra ieșirii imaginii.

 
Ce este Calibrarea Automată a Echilibrului Alb?

Echilibrul Automat de Albe (AWB) este o caracteristică esențială în camerele digitale. Sarcina sa principală este să ajusteze automat echilibrul de culoare al unei imagini în diferite condiții de iluminat pentru a se asigura că albele și alte culori neutre păstrează culorile lor originale într-o imagine, compensând variațiile temperaturii de culoare a surselor de lumină. AWB permite camerei să captureze culorile mai aproape de ceea ce ochiul uman vede, menținând culori naturale și consistente, chiar și în condiții de iluminat mixt sau extreme.

 
Cum funcționează funcția AWB?

Funcția AWB funcționează identificând și ajustând zonele de culoare albă sau neutru dintr-o imagine. Când modul de cameră detectează aceste zone, ajustează intensitatea canalelor RGB (rosu, verde și albastru) pentru a se asigura că aceste zone afișează culori neutre în imagine. Acest proces implică algoritmi complexi care analizează datele imaginii și calculează automat parametrii de corecție a culorilor doriti. În unele sisteme avansate de camere foto, algoritmii AWB sunt chiar capabili să recunoască și să se adapteze la mai multe surse de iluminat, inclusiv lumină zilnică, lampe fluoresente, lampe incandescente, etc., pentru a obține o reproducere mai precisă a culorilor.

Care sunt alte factori relevanți care afectează implementarea AWB?

Pentru a implementa AWB, camera trebuie să înțeleagă cum se schimbă culorile la diferite temperaturi de culoare. Conceptul de temperatură de culoare provine din culoarea luminii emise de radiatoare negre la diferite temperaturi, de obicei măsurate în Kelvin, cu valori diferite ale temperaturii de culoare corespunzând diferitelor surse de lumină și atmosfere de culoare. De exemplu, temperatura de culoare a luminii zilnice este de aproximativ 5500 K, în timp ce temperatura de culoare a lămpilor incandescente este de aproximativ 2800 K. Scopul AWB-ului este să facă ca obiectele albe capturate de camera să apară ca un alb real în imagine la aceste diferite temperaturi de culoare.

 
Pe lângă aceasta, implementarea AWB depinde de algoritmii procesorului de semnal imagine și este influențată de caracteristicile lentilei. Prin urmare, pentru a obține cele mai bune rezultate AWB, este de asemenea extrem de importantă o calibrare sinergică între lentilă și senzorul camerei. Acest lucru include o combinație de factori precum materialul lentilei, filtrele, Unghiul Razei Principale (CRA) și revopsirea anti-reflex a lentilei.

 
Cum afectează lentila AWB?

Lentila nu este doar un component optic pentru imaginare, ci și un factor cheie în ceea ce privește acuratețea culorilor. Materialul, proiectarea și încovoierile lentilei vor avea un impact asupra luminii care trece prin ea, ceea ce la rândul său afectează culoarea luminii primite de senzorul camerei, și în cele din urmă afectează efectul de corecție al algoritmului AWB.

• Materialul lentilei: materialul lentilei poate fi plastic sau sticlă, materiale diferite au proprietăți diferite de refracție și dispersie a luminii, care vor modifica distribuția lungimilor de undă ale luminii, astfel încât să afecteze reproducerea culorii. De exemplu, lentilele din plastic pot fi mai predispuse la apariția aberrării cromatice decât cele din sticlă, ceea ce necesită ca algoritmii AWB să compenseze.
• Filtre Spectrum Culoare: Filtrele folosite în lentilă decid ce lungimi de undă ale luminii pot trece prin lentilă spre senzor. Calitatea acestor filtre afectează direct echilibrul de culoare, mai ales în ajustarea echilibrului alb automat.
• Unghiul Raielor Principale (CRA): CRA descrie unghiul sub care lentila primește lumina, pentru lentilele cu unghi larg, CRA este deosebit de importantă, deoarece afectează distribuția luminii la marginile imaginii și uniformitatea culorii. Algoritmii AWB trebuie să țină cont de CRA pentru a se asigura că corecția culorii este consistentă pe întreaga gamă de imagini.
• Revărsători Anti-Refracție: Revărsările anti-reflex pe lentile sunt folosite pentru a minimiza reflexele interne ale lentilor, a îmbunătăți transmiterea luminii și a reduce flare-ul și fenomenul de ghosting. Calitatea acestor revărsări afectează direct cantitatea și calitatea luminii primite de senzor, și prin urmare performanța AWB.

Pentru a obține rezultate AWB optime, lentila trebuie să fie calibrată cu precizie cu senzorul camerei și ISP-ul.

 
Cum se efectuează calibrarea echilibrului albastru într-un sistem de vizionare embeded?

Calibrarea Echilibrului Automatic de Albastru (AWB) implică ajustarea fină a procesorului de imagine al camerei (ISP) și a lentilelor cu care lucrează aceasta pentru a compensa variațiile de temperatură a culorii din diferite surse de lumină și efectele caracteristicilor lentilelor asupra culorii. Următoarele sunt pașii detaliați ai procesului de calibrare AWB.

1. Selecția Temperaturii de culoare și Capturarea Imaginii: Prima etapă este să se captureze o imagine de test la o serie de temperaturi de culoare predefinite, care includ în mod tipic lumină zilnică, fluorescentă, incandescentă, etc. Această etapă simulează temperatura de culoare cu care camera poate să se confrunte. Această etapă simulează diferitele medii de iluminat cu care camera poate să se confrunte și oferă o bază de date pentru calibrarea ulterioară.
2. Aplicarea algoritmului de echilibru al albului: ulterior, algoritmul AWB este aplicat imaginilor capturate. Scopul algoritmului este de a identifica zonele albe sau neutre din imagine și de a ajusta gain-ul canalelor RGB astfel încât aceste zone să fie reduse neutre la diferite temperaturi de culoare.
3. Compensarea caracteristicilor lentilelor: Deoarece caracteristicile materialelor de lentile, filtrelor și revărsămintelor anti-reflex pot afecta reproducerea culorii, aceste factori trebuie compensați. Acest lucru implică, de regulă, ajustarea parametrilor din algoritmul AWB pentru a corecta deviațiile de culoare induse de lentile.
4. Ajustări fine și optimizare: Pentru a ajusta fin parametrii algoritmului AWB, în timpul procesului de calibrare poate fi necesară efectuarea mai multor iterații. Acest lucru include ajustarea pragurilor temperaturii culorii, optimizarea vitezei de răspuns a algoritmului și asigurarea consistenței culorii în diferite condiții de iluminat.
5. Validare și testare: În cele din urmă, eficacitatea calibrării AWB este verificată prin testarea camerei în condiții de iluminat reale. Acest lucru include capturarea de imagini atât la sursa de lumină naturală, cât și la cea artificială, evaluând precizia culorii și calitatea generală a imaginii.

Ce aplicații necesită calibrarea echilibrului albiei automat?

Fotografie în interior

În fotografia indoor, fotografiul trebuie adesea să lucreze cu surse de lumină mixte, cum ar fi lumina naturală amestecată cu lumina artificială. rolul AWB este acela de a se asigura că tonele de piele ale oamenilor și culorile scenei sunt natural coordonate. Prin calibrarea precisă a algoritmului AWB, fotograful poate reduce muncile de editare post-capture și obține direct imagini cu un echilibru bun al culorilor.

Camera de Marche Inversă pentru Autoturisme

Camerele de marche inversă pentru autoturisme funcționează la diferite ore ale zilei și în condiții de iluminat variate. Calibrarea AWB îmbunătățește claritatea și precizia culorilor imaginilor atunci când te întorci în spate la noapte sau pe zi de nori. Prin optimizarea AWB-ului, soferii pot obține o vedere clară din spate în diferite condiții de iluminat și pot îmbunătăți siguranța.

Sinoseen ajută la ingineria vizuală embeded pentru calibrarea lentilelor și personalizarea modulului de cameră

La Sinoseen, putem să ajutăm inginerii și tehnicienii de proiecte în visare embedată să aleagă lentila potrivită și să combine modulele corespunzătoare de cameră pentru a satisface cerințele lor de aplicare. De asemenea, oferim o varietate de servicii de personalizare, inclusiv dar nu limitat la proiectarea cutiei, proiectarea pe placă, etc. Pentru mai multe informații despre produsele și serviciile Sinoseen, nu ezitați să ne contactați .

Întrebări frecvente

1: De ce am nevoie de calibrare AWB pentru lentila mea?

Caracteristicile unei lentile, cum ar fi materialul, filtrele și revărsurile anti-reflex afectează lumina care trece prin ea și, prin urmare, reproducerea culorilor. Calibrarea AWB a lentilor este efectuată pentru a compensa deviațiile de culoare cauzate de aceste factori și pentru a asigura precizia și naturalitatea imaginilor.

 
2: Cum afectează temperatura de culoare calitatea imaginii?

Temperatura de culoare determină culoarea surselor de lumină, iar diferite temperaturi de culoare produc atmosfere de culoare diferite. Temperatura de culoare influențează interpretarea și reproducerea culorilor de către camera. De exemplu, o imagine la o sursă de lumină cu temperatură de culoare scăzută poate fi copleșitoare, în timp ce o imagine la o sursă de lumină cu temperatură de culoare ridicată poate fi rece. AWB compensează aceste variații ajustând setările de temperatură a culorilor camerei pentru a asigura exactitatea culorilor în imagine.