Ce este calibrarea balansului de alb? Care sunt factorii de influență?

Fie că este în interior sau în exterior, la răsărit sau apus, diferite condiții de iluminare au efecte diferite asupra acurateței culorilor imaginilor. Balansul de alb automat (AWB), o funcție cheie în procesorul de semnal de imagine (ISP), are sarcina principală de a restabili culorile reale ale unei scene în condiții de iluminare în schimbare. Setarea corectă a AWB-ului este importantă pentru calitatea de ieșire a unui modul de cameră încorporat, care afectează o serie de aspecte, cum ar fi rezoluția senzorului, dimensiunea pixelilor, condițiile de iluminare și selectarea obiectivului. Spre deosebire de ochiul uman, care se adaptează automat la diferite temperaturi de culoare pentru a echilibra diferite culori, lentilele camerei trebuie să simuleze acest proces prin "balans de alb" pentru a se asigura că imaginea de ieșire este cât mai naturală posibil.

 
În aplicațiile de vedere încorporate, capacitatea de reproducere a culorilor lentilelor nu este întotdeauna aceeași și este necesară calibrarea automată adecvată a balansului de alb. În acest articol, vom aprofunda conceptele cheie ale calibrării automate a balansului de alb, vom analiza relația dintre lentile și balansul automat de alb și vom explica impactul temperaturii de culoare asupra ieșirii imaginii.

 
Ce este calibrarea automată a balansului de alb?

Balansul de alb automat (AWB) este o caracteristică obligatorie în camerele digitale. Sarcina sa principală este de a regla automat balansul de culoare al unei imagini în diferite condiții de iluminare pentru a se asigura că albul și alte culori neutre își păstrează culorile adevărate într-o imagine. prin compensarea variațiilor temperaturii de culoare a unei surse de lumină, AWB permite camerei să capteze culori mai aproape de ceea ce vede ochiul uman și să mențină culori naturale și consistente, chiar și în condiții de lumină mixtă sau extreme de iluminare. culori naturale și consistente chiar și în surse de lumină mixtă sau în condiții extreme de iluminare.

 
Cum funcționează funcția AWB?

Funcția AWB funcționează pe baza identificării și ajustării zonelor de culoare albă sau neutră dintr-o imagine. Cândmodulul camereidetectează aceste zone, reglează intensitatea canalelor RGB (roșu, verde și albastru) pentru a se asigura că aceste zone afișează culori neutre în imagine. Acest proces implică algoritmi complecși care analizează datele imaginii și calculează automat parametrii de corecție a culorii doriți. În unele sisteme avansate de camere, algoritmii AWB sunt chiar capabili să recunoască și să se adapteze la mai multe surse de lumină, inclusiv lumina zilei, lămpi fluorescente, lămpi cu incandescență etc., pentru a obține o reproducere mai precisă a culorilor.

Care sunt alți factori relevanți care afectează implementarea AWB?

Pentru a implementa AWB, camera trebuie să înțeleagă cum se schimbă culoarea la diferite temperaturi de culoare. Conceptul de temperatură de culoare este derivat din culoarea luminii emise de radiatoarele corpului negru la diferite temperaturi, de obicei măsurate în Kelvin, cu valori diferite ale temperaturii de culoare corespunzătoare diferitelor surse de lumină și atmosfere de culoare. De exemplu, temperatura de culoare a luminii zilei este de aproximativ 5500 K, în timp ce temperatura de culoare a lămpilor cu incandescență este de aproximativ 2800 K. Scopul AWB este de a face obiectele albe capturate de cameră să apară ca alb adevărat în imagine la aceste temperaturi de culoare diferite.

 
În plus, implementarea AWB depinde de algoritmii procesorului de semnal de imagine și este influențată de caracteristicile obiectivului. Prin urmare, pentru a obține cele mai bune rezultate AWB, este, de asemenea, extrem de important să aveți o calibrare sinergică între obiectiv și senzorul camerei. Aceasta include o combinație de factori precum materialul lentilei, filtrele, unghiul principal al razelor (CRA) și acoperirea antireflex a lentilei.

 
Cum afectează obiectivul AWb?

Lentila nu este doar o componentă optică pentru imagistică, ci și un factor cheie în acuratețea culorilor. Materialul, designul și acoperirea obiectivului vor avea un impact asupra luminii care trece prin el, ceea ce la rândul său afectează culoarea luminii primite de senzorul camerei și, în cele din urmă, afectează efectul de corecție al algoritmului AWB.

• Material lentile:Materialul lentilei poate fi din plastic sau sticlă, diferite materiale au proprietăți diferite de refracție și dispersie a luminii, ceea ce va schimba distribuția lungimii de undă a luminii, afectând astfel reproducerea culorii. De exemplu, lentilele din plastic pot fi mai susceptibile de a provoca aberații cromatice decât lentilele din sticlă, ceea ce necesită algoritmi AWB pentru a compensa.
• Filtre cu spectru de culori:Filtrele utilizate în lentilă determină ce lungimi de undă ale luminii pot trece prin lentilă către senzor. Calitatea acestor filtre afectează direct balansul de culoare, în special în reglarea automată a balansului de alb.
• Unghiul razelor principale (CRA):CRA descrie unghiul în care lentila primește lumina, pentru lentilele cu unghi larg, CRA este deosebit de important, deoarece afectează distribuția luminii la marginile imaginii și uniformitatea culorii. Algoritmii AWB trebuie să ia în considerare CRA pentru a se asigura că corecția culorii este consecventă pe întreaga gamă de imagini.
• Acoperiri antireflex:Tratamentele antireflex de pe lentile sunt utilizate pentru a minimiza reflexiile interne ale lentilelor, pentru a îmbunătăți transmisia luminii și pentru a reduce reflexiile și fantomele. Calitatea acestor acoperiri afectează în mod direct cantitatea și calitatea luminii primite de senzor și, prin urmare, performanța AWB.

Pentru a obține rezultate AWB optime, obiectivul trebuie calibrat cu precizie cu senzorul camerei și ISP-ul.

 
Cum se efectuează calibrarea balansului de alb într-un sistem de viziune încorporat?

Calibrarea automată a balansului de alb (AWB) implică reglarea fină a procesorului de semnal de imagine (ISP) al camerei și a lentilelor care lucrează cu acesta pentru a compensa variațiile de temperatură a culorii de la diferite surse de lumină și efectele caracteristicilor lentilei asupra culorii. Următorii sunt pașii detaliați ai procesului de calibrare AWB.

1. Selectarea temperaturii culorii și captura imaginii:Primul pas este capturarea unei imagini de testare la o serie de temperaturi de culoare predeterminate, care includ de obicei lumina zilei, fluorescentă, incandescentă etc. Acest pas simulează temperatura de culoare pe care o poate întâlni camera. Acest pas simulează diferitele medii de iluminare pe care le poate întâlni camera și oferă o bază de date pentru calibrarea ulterioară.
2. Aplicație algoritm balans de alb:apoi, algoritmul AWB este aplicat imaginilor capturate. Scopul algoritmului este de a identifica zonele albe sau neutre din imagine și de a ajusta câștigul canalelor RGB, astfel încât aceste zone să fie redate neutre la diferite temperaturi de culoare.
3. Compensarea caracteristicilor lentilelor:Deoarece caracteristicile materialelor lentilelor, filtrelor și tratamentelor antireflex pot afecta reproducerea culorilor, acești factori trebuie compensați. Acest lucru implică de obicei ajustarea parametrilor din algoritmul AWB pentru a corecta abaterile de culoare induse de lentile.
4. Reglare fină și optimizare:În timpul procesului de calibrare, pot fi necesare mai multe iterații pentru a regla fin parametrii algoritmului AWB. Aceasta include ajustarea pragurilor de temperatură a culorii, optimizarea vitezei de răspuns a algoritmului și asigurarea consistenței culorii în diferite condiții de iluminare.
5. Validare și testare:În cele din urmă, eficacitatea calibrării AWB este verificată prin testarea camerei în condiții reale de iluminare. Aceasta include capturarea imaginilor atât sub surse de lumină naturală, cât și artificială și evaluarea acurateței culorilor și a calității generale a imaginii.

Ce aplicații necesită calibrarea automată a balansului de alb?

Fotografie de interior

În fotografia de interior, fotografii trebuie adesea să lucreze cu surse de lumină mixte, cum ar fi lumina naturală amestecată cu lumină artificială. rolul AWB aici este de a se asigura că tonurile pielii oamenilor și culorile scenei sunt coordonate în mod natural. Prin calibrarea precisă a algoritmului AWB, fotograful poate reduce volumul de muncă de post-editare și poate obține direct imagini cu un echilibru bun al culorilor.

Cameră de marșarier auto

Camerele de marșarier funcționează în diferite momente ale zilei și în diferite condiții de iluminare. Calibrarea AWB îmbunătățește claritatea și acuratețea culorilor imaginilor atunci când mergeți în marșarier noaptea sau în zilele înnorate. Prin optimizarea AWB, șoferii pot obține o vedere clară din spate în diferite condiții de iluminare și pot îmbunătăți siguranța.

Sinoseen ajută la ingineria vizuală încorporată pentru calibrarea lentilelor și personalizarea modulului camerei

La Sinoseen, putem ajuta inginerii și tehnicienii de proiect de viziune încorporată să selecteze obiectivul potrivit și să potrivească modulul de cameră potrivit pentru a îndeplini cerințele aplicației lor. În plus, oferim și o varietate de servicii de personalizare, inclusiv, dar fără a se limita la proiectarea locuințelor, designul la bord și așa mai departe. Pentru mai multe informații despre produsele și serviciile Sinoseen,Vă rugăm să nu ezitați să ne contactați.

FAQ

1: De ce am nevoie de calibrare AWB pentru obiectivul meu?

Caracteristicile unei lentile, cum ar fi materialul, filtrele și tratamentele antireflex, afectează lumina care trece prin ea și, prin urmare, reproducerea culorilor. Calibrarea AWB a lentilelor este efectuată pentru a compensa abaterile de culoare cauzate de acești factori și pentru a asigura acuratețea culorilor și naturalețea imaginilor.

 
2: Cum afectează temperatura culorii calitatea imaginii?

Temperatura de culoare determină culoarea sursei de lumină, iar diferite temperaturi de culoare au ca rezultat atmosfere de culoare diferite. Temperatura culorii afectează interpretarea și reproducerea culorilor camerei. De exemplu, o imagine sub o sursă de lumină cu temperatură scăzută poate fi caldă, în timp ce o imagine sub o sursă de lumină cu temperatură ridicată poate fi rece. AWB compensează aceste variații prin ajustarea setărilor de temperatură a culorii camerei pentru a asigura acuratețea culorilor în imagine.