การปรับเทียบสมดุลแสงขาวคืออะไร? อะไรคือปัจจัยที่มีอิทธิพล?

ไม่ว่าจะในร่มหรือกลางแจ้ง ตอนพระอาทิตย์ขึ้นหรือตก สภาพแสงที่แตกต่างกันจะส่งผลต่อความแม่นยําของสีของภาพที่แตกต่างกัน สมดุลแสงขาวอัตโนมัติ (AWB) ซึ่งเป็นฟังก์ชันหลักในตัวประมวลผลสัญญาณภาพ (ISP) มีหน้าที่หลักในการคืนสีที่แท้จริงของฉากภายใต้สภาพแสงที่เปลี่ยนแปลง การตั้งค่า AWB อย่างถูกต้องเป็นสิ่งสําคัญสําหรับคุณภาพเอาต์พุตของโมดูลกล้องฝังตัว ซึ่งส่งผลต่อหลายด้าน เช่น ความละเอียดของเซ็นเซอร์ ขนาดพิกเซล สภาพแสง และการเลือกเลนส์ เลนส์กล้องจําเป็นต้องจําลองกระบวนการนี้ผ่าน 'สมดุลแสงขาว' เพื่อให้แน่ใจว่าภาพที่ส่งออกเป็นธรรมชาติมากที่สุด ซึ่งแตกต่างจากดวงตาของมนุษย์ที่ปรับให้เข้ากับอุณหภูมิสีที่แตกต่างกันโดยอัตโนมัติเพื่อปรับสมดุลของสีต่างๆ

 
ในการใช้งานการมองเห็นแบบฝังตัว ความสามารถในการสร้างสีของเลนส์ไม่เหมือนกันเสมอไป และจําเป็นต้องมีการปรับเทียบสมดุลแสงขาวอัตโนมัติที่เหมาะสม ในบทความนี้ เราจะเจาะลึกแนวคิดหลักของการปรับเทียบสมดุลแสงขาวอัตโนมัติ วิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างเลนส์กับสมดุลแสงขาวอัตโนมัติ และอธิบายผลกระทบของอุณหภูมิสีที่มีต่อเอาต์พุตภาพ

 
การปรับเทียบสมดุลแสงขาวอัตโนมัติคืออะไร?

สมดุลแสงขาวอัตโนมัติ (AWB) เป็นคุณสมบัติที่ต้องมีในกล้องดิจิตอล งานหลักคือการปรับสมดุลสีของภาพโดยอัตโนมัติภายใต้สภาพแสงที่แตกต่างกันเพื่อให้แน่ใจว่าสีขาวและสีกลางอื่นๆ ยังคงรักษาสีที่แท้จริงในภาพ ด้วยการชดเชยความแปรปรวนของอุณหภูมิสีของแหล่งกําเนิดแสง AWB ช่วยให้กล้องสามารถจับภาพสีได้ใกล้เคียงกับสิ่งที่ตามนุษย์มองเห็นมากขึ้น และรักษาสีที่เป็นธรรมชาติและสม่ําเสมอแม้ในสภาพแสงผสมหรือสภาพแสงที่รุนแรง สีที่เป็นธรรมชาติและสม่ําเสมอแม้ภายใต้แหล่งกําเนิดแสงผสมหรือสภาพแสงที่รุนแรง

 
ฟังก์ชัน AWB ทํางานอย่างไร

ฟังก์ชัน AWB ทํางานตามการระบุและปรับพื้นที่สีขาวหรือสีกลางในภาพ เมื่อโมดูลกล้องจะปรับความเข้มของช่อง RGB (แดง เขียว และน้ําเงิน) เพื่อให้แน่ใจว่าพื้นที่เหล่านี้แสดงสีกลางในภาพ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับอัลกอริทึมที่ซับซ้อนซึ่งวิเคราะห์ข้อมูลภาพและคํานวณพารามิเตอร์การแก้ไขสีที่ต้องการโดยอัตโนมัติ ในระบบกล้องขั้นสูงบางระบบ อัลกอริทึม AWB ยังสามารถจดจําและปรับให้เข้ากับแหล่งกําเนิดแสงหลายแหล่ง รวมถึงแสงแดด หลอดฟลูออเรสเซนต์ หลอดไส้ ฯลฯ เพื่อให้ได้การสร้างสีที่แม่นยํายิ่งขึ้น

ปัจจัยที่เกี่ยวข้องอื่นๆ ที่ส่งผลต่อการใช้งาน AWB มีอะไรบ้าง

ในการใช้ AWB กล้องจําเป็นต้องเข้าใจว่าสีเปลี่ยนแปลงอย่างไรที่อุณหภูมิสีต่างกัน แนวคิดของอุณหภูมิสีได้มาจากสีของแสงที่ปล่อยออกมาจากหม้อน้ําวัตถุดําที่อุณหภูมิต่างกัน ซึ่งมักจะวัดเป็นเคลวิน โดยมีค่าอุณหภูมิสีที่แตกต่างกันซึ่งสอดคล้องกับแหล่งกําเนิดแสงและบรรยากาศสีที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิสีของแสงแดดอยู่ที่ประมาณ 5500 K ในขณะที่อุณหภูมิสีของหลอดไส้อยู่ที่ประมาณ 2800 K จุดประสงค์ของ AWB คือการทําให้วัตถุสีขาวที่กล้องจับภาพปรากฏเป็นสีขาวจริงในภาพที่อุณหภูมิสีที่แตกต่างกันเหล่านี้

 
นอกจากนี้ การใช้งาน AWB ยังขึ้นอยู่กับอัลกอริทึมของตัวประมวลผลสัญญาณภาพและได้รับอิทธิพลจากลักษณะของเลนส์ ดังนั้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ AWB ที่ดีที่สุดจึงเป็นสิ่งสําคัญอย่างยิ่งที่จะต้องมีการปรับเทียบที่ทํางานร่วมกันระหว่างเลนส์และเซ็นเซอร์กล้อง ซึ่งรวมถึงการรวมกันของปัจจัยต่างๆ เช่น วัสดุเลนส์ ฟิลเตอร์ Chief Ray Angle (CRA) และการเคลือบป้องกันแสงสะท้อนของเลนส์

 
เลนส์ส่งผลต่อ AWb อย่างไร?

เลนส์ไม่ได้เป็นเพียงส่วนประกอบออปติคัลสําหรับการถ่ายภาพเท่านั้น แต่ยังเป็นปัจจัยสําคัญในความแม่นยําของสีอีกด้วย วัสดุการออกแบบและการเคลือบเลนส์จะส่งผลกระทบต่อแสงที่ผ่านซึ่งจะส่งผลต่อสีของแสงที่ได้รับจากเซ็นเซอร์กล้องและส่งผลต่อผลการแก้ไขของอัลกอริทึม AWB ในที่สุด

• วัสดุเลนส์:วัสดุของเลนส์อาจเป็นพลาสติกหรือแก้ววัสดุที่แตกต่างกันมีคุณสมบัติการหักเหและการกระจายของแสงที่แตกต่างกันซึ่งจะเปลี่ยนการกระจายความยาวคลื่นของแสงจึงส่งผลต่อการสร้างสี ตัวอย่างเช่น เลนส์พลาสติกอาจมีแนวโน้มที่จะทําให้เกิดความคลาดเคลื่อนของสีมากกว่าเลนส์แก้ว ซึ่งต้องใช้อัลกอริทึม AWB เพื่อชดเชย
• ฟิลเตอร์สเปกตรัมสี:ฟิลเตอร์ที่ใช้ในเลนส์จะกําหนดความยาวคลื่นของแสงที่สามารถผ่านเลนส์ไปยังเซ็นเซอร์ได้ คุณภาพของฟิลเตอร์เหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อสมดุลสี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการปรับสมดุลแสงขาวอัตโนมัติ
• หัวหน้ารังสีมุม (CRA):CRA อธิบายมุมที่เลนส์รับแสง สําหรับเลนส์มุมกว้าง CRA มีความสําคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากมีผลต่อการกระจายแสงที่ขอบของภาพและความสม่ําเสมอของสี อัลกอริทึม AWB จําเป็นต้องคํานึงถึง CRA เพื่อให้แน่ใจว่าการแก้ไขสีมีความสอดคล้องกันในทุกช่วงของภาพ
• การเคลือบป้องกันแสงสะท้อน:การเคลือบป้องกันแสงสะท้อนบนเลนส์ใช้เพื่อลดการสะท้อนของเลนส์ภายในปรับปรุงการส่งผ่านแสงและลดแสงแฟลร์และภาพซ้อน คุณภาพของสารเคลือบเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อปริมาณและคุณภาพของแสงที่เซ็นเซอร์ได้รับ และส่งผลต่อประสิทธิภาพของ AWB

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ AWB ที่ดีที่สุด เลนส์จะต้องได้รับการปรับเทียบอย่างแม่นยําด้วยเซ็นเซอร์กล้องและ ISP

 
จะทําการสอบเทียบสมดุลแสงขาวในระบบการมองเห็นแบบฝังตัวได้อย่างไร?

การปรับเทียบสมดุลแสงขาวอัตโนมัติ (AWB) เกี่ยวข้องกับการปรับแต่งตัวประมวลผลสัญญาณภาพ (ISP) ของกล้องและเลนส์ที่ทํางานร่วมกับมันเพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสีจากแหล่งกําเนิดแสงต่างๆ และผลกระทบของลักษณะของเลนส์ที่มีต่อสี ต่อไปนี้เป็นขั้นตอนโดยละเอียดของกระบวนการสอบเทียบ AWB

1. การเลือกอุณหภูมิสีและการจับภาพ:ขั้นตอนแรกคือการจับภาพทดสอบที่ชุดของอุณหภูมิสีที่กําหนดไว้ล่วงหน้า ซึ่งโดยทั่วไปจะรวมถึงแสงแดด ฟลูออเรสเซนต์ หลอดไส้ ฯลฯ ขั้นตอนนี้จะจําลองอุณหภูมิสีที่กล้องอาจพบ ขั้นตอนนี้จะจําลองสภาพแวดล้อมแสงต่างๆ ที่กล้องอาจพบ และให้ฐานข้อมูลสําหรับการสอบเทียบในภายหลัง
2. การประยุกต์ใช้อัลกอริทึมสมดุลแสงขาว:จากนั้นอัลกอริทึม AWB จะถูกนําไปใช้กับภาพที่ถ่าย เป้าหมายของอัลกอริทึมคือการระบุพื้นที่สีขาวหรือเป็นกลางในภาพ และปรับอัตราขยายของช่องสัญญาณ RGB เพื่อให้พื้นที่เหล่านี้แสดงผลเป็นกลางที่อุณหภูมิสีต่างกัน
3. การชดเชยลักษณะเลนส์:เนื่องจากลักษณะของวัสดุเลนส์ฟิลเตอร์และสารเคลือบป้องกันแสงสะท้อนอาจส่งผลต่อการสร้างสีปัจจัยเหล่านี้จึงจําเป็นต้องได้รับการชดเชย โดยปกติจะเกี่ยวข้องกับการปรับพารามิเตอร์ในอัลกอริทึม AWB เพื่อแก้ไขการเบี่ยงเบนของสีที่เกิดจากเลนส์
4. การปรับแต่งและการเพิ่มประสิทธิภาพ:ในระหว่างกระบวนการสอบเทียบ อาจต้องทําซ้ําหลายครั้งเพื่อปรับแต่งพารามิเตอร์ของอัลกอริทึม AWB อย่างละเอียด การปรับเกณฑ์อุณหภูมิสี การปรับความเร็วในการตอบสนองของอัลกอริทึมให้เหมาะสม และการรับรองความสม่ําเสมอของสีภายใต้สภาพแสงที่แตกต่างกัน
5. การตรวจสอบและการทดสอบ:สุดท้าย ประสิทธิภาพของการปรับเทียบ AWB จะได้รับการตรวจสอบโดยการทดสอบกล้องภายใต้สภาพแสงจริง ซึ่งรวมถึงการถ่ายภาพภายใต้แหล่งกําเนิดแสงธรรมชาติและแสงประดิษฐ์ และการประเมินความแม่นยําของสีและคุณภาพของภาพโดยรวม

การใช้งานใดบ้างที่ต้องใช้การปรับเทียบสมดุลแสงขาวอัตโนมัติ

การถ่ายภาพในร่ม

ในการถ่ายภาพในร่ม ช่างภาพมักต้องทํางานกับแหล่งกําเนิดแสงผสม เช่น แสงธรรมชาติผสมกับแสงประดิษฐ์ บทบาทของ AWB ในที่นี้คือการทําให้แน่ใจว่าโทนสีผิวของผู้คนและสีของฉากนั้นประสานกันอย่างเป็นธรรมชาติ ด้วยการปรับเทียบอัลกอริทึม AWB อย่างแม่นยําช่างภาพสามารถลดภาระงานในการตัดต่อภายหลังและรับภาพที่มีสมดุลสีที่ดีได้โดยตรง

กล้องถอยหลังรถยนต์

กล้องถอยหลังรถยนต์ทํางานในช่วงเวลาต่างๆ ของวันและภายใต้สภาพแสงที่แตกต่างกัน การปรับเทียบ AWB ช่วยเพิ่มความคมชัดและความแม่นยําของสีของภาพเมื่อถอยหลังในเวลากลางคืนหรือในวันที่มีเมฆมาก การเพิ่มประสิทธิภาพ AWB ทําให้ผู้ขับขี่สามารถมองเห็นด้านหลังได้ชัดเจนภายใต้สภาพแสงที่หลากหลายและเพิ่มความปลอดภัย

Sinoseen ช่วยวิศวกรรมการมองเห็นแบบฝังตัวสําหรับการสอบเทียบเลนส์และการปรับแต่งโมดูลกล้อง

ที่ Sinoseen เราสามารถช่วยวิศวกรและช่างเทคนิคโครงการวิสัยทัศน์แบบฝังตัวเลือกเลนส์ที่เหมาะสมและจับคู่โมดูลกล้องที่เหมาะสมเพื่อตอบสนองความต้องการในการใช้งาน นอกจากนี้ เรายังให้บริการปรับแต่งที่หลากหลาย รวมถึงแต่ไม่จํากัดเพียงการออกแบบที่อยู่อาศัย การออกแบบออนบอร์ด และอื่นๆ สําหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์และบริการของ Sinoseenโปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา.

คำถามที่ถามบ่อย

1: เหตุใดฉันจึงต้องมีการปรับเทียบ AWB สําหรับเลนส์ของฉัน

ลักษณะของเลนส์ เช่น วัสดุ ฟิลเตอร์ และสารเคลือบป้องกันแสงสะท้อนส่งผลต่อแสงที่ผ่านเลนส์ และการสร้างสี การปรับเทียบเลนส์ AWB ดําเนินการเพื่อชดเชยความเบี่ยงเบนของสีที่เกิดจากปัจจัยเหล่านี้ และเพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยําของสีและความเป็นธรรมชาติของภาพ

 
2: อุณหภูมิสีส่งผลต่อคุณภาพของภาพอย่างไร?

อุณหภูมิสีเป็นตัวกําหนดสีของแหล่งกําเนิดแสง และอุณหภูมิสีที่แตกต่างกันส่งผลให้บรรยากาศของสีต่างกัน อุณหภูมิสีส่งผลต่อการตีความและการสร้างสีของกล้อง ตัวอย่างเช่น ภาพภายใต้แหล่งกําเนิดแสงที่มีอุณหภูมิสีต่ําอาจอุ่น ในขณะที่ภาพภายใต้แหล่งกําเนิดแสงที่มีอุณหภูมิสีสูงอาจเย็น AWB ชดเชยความแปรปรวนเหล่านี้โดยการปรับการตั้งค่าอุณหภูมิสีของกล้องเพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยําของสีในภาพ