Что такое калибровка баланса белого? Какие факторы оказывают влияние?

Независимо от того, находитесь ли вы indoors или outdoors, при восходе солнца или закате, различные условия освещения оказывают разное влияние на цветовую точность изображений. Автоматическая балансировка белого (AWB), ключевая функция в процессоре обработки изображений (ISP), имеет основную задачу восстановления истинных цветов сцены при изменяющихся условиях освещения. Правильная настройка AWB важна для качества выходного сигнала встроенного камера-модуля, что влияет на множество аспектов, таких как разрешение сенсора, размер пикселей, условия освещения и выбор объектива. В отличие от человеческого глаза, который автоматически адаптируется к различным температурам цвета для балансировки цветов, камера должна имитировать этот процесс через 'балансировку белого', чтобы обеспечить максимально естественное изображение.

 
В приложениях встроенной компьютерной зрение способность воспроизведения цвета объективов не всегда одинакова, и требуется правильная калибровка автоматической балансировки белого. В этой статье мы подробно рассмотрим ключевые концепции калибровки автоматической балансировки белого, проанализируем взаимосвязь между объективами и автоматической балансировкой белого, а также объясним влияние цветовой температуры на выходное изображение.

 
Что такое калибровка автоматической балансировки белого?

Автоматическая балансировка белого (AWB) является необходимой функцией в цифровых камерах. Ее основная задача заключается в автоматической корректировке цветового баланса изображения при различных условиях освещения, чтобы обеспечить сохранение истинных цветов у белых и других нейтральных тонов на изображении. Компенсируя изменения цветовой температуры источника света, AWB позволяет камере захватывать цвета ближе к тому, что видит человеческий глаз, и поддерживать естественные и последовательные цвета, даже при смешанном свете или экстремальных условиях освещения.

 
Как работает функция AWB?

Функция AWB работает путем выявления и корректировки белых или нейтральных областей на изображении. Когда модуль камеры обнаруживает эти области и регулирует интенсивность каналов RGB (красный, зеленый и синий), чтобы обеспечить нейтральные цвета в этих областях изображения. Этот процесс включает сложные алгоритмы, которые анализируют данные изображения и автоматически рассчитывают необходимые параметры коррекции цвета. В некоторых продвинутых системах камер алгоритмы ББ (автоматическая балансировка белого) способны распознавать и адаптироваться к нескольким источникам света, включая дневной свет, люминесцентные лампы, лампы накаливания и т.д., для достижения более точного воспроизведения цветов.

Какие другие важные факторы влияют на реализацию ББ?

Для реализации автоматической балансировки белого (AWB) камера должна понимать, как изменяются цвета при разных температурах цвета. Концепция температуры цвета основана на цвете света, излучаемого чёрным телом при различных температурах, обычно измеряемых в кельвинах, с разными значениями температуры цвета, соответствующими различным источникам света и цветовым атмосферам. Например, температура цвета дневного света составляет около 5500 К, тогда как температура цвета накаливания ламп — около 2800 К. Цель AWB — заставить белые объекты, зафиксированные камерой, выглядеть настоящим белым на изображении при этих разных температурах цвета.

 
Помимо этого, реализация AWB зависит от алгоритмов процессора изображения и влияется характеристиками объектива. Поэтому для достижения наилучших результатов AWB крайне важно иметь синергетическую калибровку между объективом и датчиком камеры. Это включает комбинацию факторов, таких как материал объектива, фильтры, угол главного луча (CRA) и антиотражающее покрытие объектива.

 
Как объектив влияет на AWB?

Объектив является не только оптическим компонентом для формирования изображения, но и ключевым фактором точности цветопередачи. Материал, конструкция и покрытие объектива окажут влияние на свет, проходящий через него, что, в свою очередь, влияет на цвет света, получаемого датчиком камеры, и в конечном итоге влияет на эффективность коррекции алгоритма AWB.

• Материал объектива: материал линзы может быть пластиковым или стеклянным, разные материалы имеют различные свойства преломления и дисперсии света, что изменит распределение длины волны света, тем самым влияя на воспроизведение цвета. Например, пластиковые линзы могут быть более подвержены хроматическому аберрации, чем стеклянные линзы, что требует компенсации алгоритмами AWB.
• Фильтры цветового спектра: Фильтры, используемые в линзе, определяют, какие длины волн света могут проходить через линзу к сенсору. Качество этих фильтров напрямую влияет на баланс цветов, особенно при автоматической корректировке белого цвета.
• Угол главных лучей (CRA): CRA описывает угол, под которым линза принимает свет, для широкоугольных линз CRA особенно важен, поскольку он влияет на распределение света по краям изображения и цветовую однородность. Алгоритмы AWB должны учитывать CRA, чтобы обеспечить последовательную цветокоррекцию во всем диапазоне изображений.
• Противоотражающие покрытия: Противоотражающие покрытия на линзах используются для минимизации внутренних отражений линз, улучшения передачи света и снижения бликов и призраков. Качество этих покрытий напрямую влияет на количество и качество света, поступающего на датчик, и, следовательно, на работу автоматической балансировки белого (AWB).

Для достижения оптимальных результатов автоматической балансировки белого объектив должен быть точно калиброван с матрицей камеры и процессором обработки изображения (ISP).

 
Как выполнить калибровку балансировки белого в системе встраиваемого зрения?

Калибровка автоматической балансировки белого (AWB) включает в себя точную настройку процессора обработки изображения (ISP) камеры и объективов, с которыми он работает, для компенсации вариаций цветовой температуры от разных источников света и влияния характеристик объектива на цвет. Ниже приведены подробные шаги процесса калибровки AWB.

1. Выбор цветовой температуры и захват изображения: Первый шаг заключается в захвате тестового изображения при серии предопределенных цветовых температур, которые обычно включают дневной свет, fluoresцентное освещение, накаливания и т.д. Этот шаг имитирует цветовую температуру, с которой может столкнуться камера. Этот шаг имитирует различные условия освещения, с которыми может столкнуться камера, и предоставляет базу данных для последующей калибровки.
2. Применение алгоритма баланса белого: далее применяется алгоритм автоматической коррекции белого (AWB) к захваченным изображениям. Целью алгоритма является определение белых или нейтральных областей на изображении и регулировка усиления RGB каналов так, чтобы эти области оставались нейтральными при различных цветовых температурах.
3. Компенсация характеристик объектива: Так как характеристики материалов объектива, фильтров и антиотражающих покрытий могут влиять на воспроизведение цвета, эти факторы необходимо компенсировать. Обычно это включает корректировку параметров в алгоритме AWB для исправления цветовых отклонений, вызванных объективом.
4. Тонкая настройка и оптимизация: Во время процесса калибровки может потребоваться несколько итераций для точной настройки параметров алгоритма AWB. Это включает корректировку порогов цветовой температуры, оптимизацию скорости реакции алгоритма и обеспечение цветовой последовательности при разных условиях освещения.
5. Проверка и тестирование: Наконец, эффективность калибровки AWB проверяется путем тестирования камеры в реальных условиях освещения. Это включает съемку изображений как при естественном, так и при искусственном освещении, а также оценку точности цветопередачи и общего качества изображения.

Какие приложения требуют калибровки автоматического баланса белого?

Фотография в помещении

В студийной фотографии фотографы часто сталкиваются с необходимостью работы со смешанными источниками света, такими как естественный свет, смешанный с искусственным. Роль автоматической балансировки белого (AWB) заключается в обеспечении естественной гармонии оттенков кожи людей и цветов сцены. Точная настройка алгоритма AWB позволяет фотографу сократить объем постобработки и получать изображения с хорошим цветовым балансом напрямую.

Камера заднего вида автомобиля

Автомобильные камеры заднего вида работают в разное время суток и при разных условиях освещения. Калибровка AWB улучшает четкость и точность цветопередачи изображений при движении задним ходом в темное время суток или в пасмурную погоду. Оптимизация AWB позволяет водителям получать четкий обзор сзади при различных условиях освещения и повышать безопасность.

Sinoseen помогает в инженерных решениях для встраиваемого зрения, включая калибровку объективов и настройку модулей камер

В Sinoseen мы можем помочь инженерам и техникам в области встраиваемого зрения выбрать правильную оптику и подобрать подходящий камера-модуль для удовлетворения требований их приложений. Кроме того, мы также предлагаем различные услуги по индивидуальной настройке, включая, но не ограничиваясь, дизайном корпуса и печатной платы. Для получения дополнительной информации о продуктах и услугах Sinoseen свяжитесь с нами в любое время .

ЧАВО

1: Почему мне нужна калибровка AWB для моей линзы?

Характеристики линзы, такие как материал, фильтры и антиотражающие покрытия, влияют на свет, проходящий через нее, и, следовательно, на воспроизведение цвета. Калибровка AWB линз выполняется для компенсации цветовых отклонений, вызванных этими факторами, и для обеспечения точности и естественности изображений.

 
2: Как температура цвета влияет на качество изображения?

Цветовая температура определяет цвет светового источника, и различные цветовые температуры создают разные цветовые атмосферы. Цветовая температура влияет на интерпретацию и воспроизведение цветов камерой. Например, изображение при низкой цветовой температуре источника света может быть тёплым, в то время как изображение при высокой цветовой температуре может быть холодным. AWB компенсирует эти различия, регулируя настройки цветовой температуры камеры для обеспечения точности цветопередачи на изображении.