Hiệu chuẩn Cân bằng trắng là gì? Các yếu tố ảnh hưởng là gì?

Cho dù trong nhà hay ngoài trời, lúc bình minh hay hoàng hôn, các điều kiện ánh sáng khác nhau có ảnh hưởng khác nhau đến độ chính xác màu sắc của hình ảnh. Cân bằng trắng tự động (AWB), một chức năng chính trong Bộ xử lý tín hiệu hình ảnh (ISP), có nhiệm vụ chính là khôi phục màu sắc trung thực của cảnh trong điều kiện ánh sáng thay đổi. Cài đặt AWB chính xác rất quan trọng đối với chất lượng đầu ra của mô-đun máy ảnh nhúng, ảnh hưởng đến một số khía cạnh như độ phân giải cảm biến, kích thước điểm ảnh, điều kiện ánh sáng và lựa chọn ống kính. Không giống như mắt người, tự động thích ứng với các nhiệt độ màu khác nhau để cân bằng các màu khác nhau, ống kính máy ảnh cần mô phỏng quá trình này thông qua 'cân bằng trắng' để đảm bảo hình ảnh đầu ra tự nhiên nhất có thể.

 
Trong các ứng dụng thị giác nhúng, khả năng tái tạo màu sắc của tròng kính không phải lúc nào cũng giống nhau và cần hiệu chuẩn cân bằng trắng tự động thích hợp. Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu vào các khái niệm chính về hiệu chuẩn cân bằng trắng tự động, phân tích mối quan hệ giữa ống kính và cân bằng trắng tự động, và giải thích tác động của nhiệt độ màu lên đầu ra hình ảnh.

 
Hiệu chuẩn cân bằng trắng tự động là gì?

Cân bằng trắng tự động (AWB) là một tính năng bắt buộc phải có trong máy ảnh kỹ thuật số. Nhiệm vụ cốt lõi của nó là tự động điều chỉnh cân bằng màu sắc của hình ảnh trong các điều kiện ánh sáng khác nhau để đảm bảo rằng người da trắng và các màu trung tính khác duy trì màu sắc thực sự của chúng trong hình ảnh. bằng cách bù cho sự thay đổi nhiệt độ màu của nguồn sáng, AWB cho phép máy ảnh chụp màu gần hơn với những gì mắt người nhìn thấy và duy trì màu sắc tự nhiên và nhất quán, ngay cả trong điều kiện ánh sáng hỗn hợp hoặc điều kiện ánh sáng khắc nghiệt. Màu sắc tự nhiên và nhất quán ngay cả trong các nguồn sáng hỗn hợp hoặc điều kiện ánh sáng khắc nghiệt.

 
Hàm AWB hoạt động như thế nào?

Chức năng AWB hoạt động dựa trên việc xác định và điều chỉnh các vùng màu trắng hoặc trung tính trong hình ảnh. KhiMô-đun máy ảnhphát hiện các khu vực này, nó điều chỉnh cường độ của các kênh RGB (đỏ, xanh lá cây và xanh dương) để đảm bảo rằng các khu vực này hiển thị màu trung tính trong hình ảnh. Quá trình này liên quan đến các thuật toán phức tạp phân tích dữ liệu hình ảnh và tự động tính toán các thông số hiệu chỉnh màu sắc mong muốn. Trong một số hệ thống camera tiên tiến, thuật toán AWB thậm chí có thể nhận ra và thích ứng với nhiều nguồn sáng, bao gồm ánh sáng ban ngày, đèn huỳnh quang, đèn sợi đốt, v.v., để đạt được khả năng tái tạo màu sắc chính xác hơn.

Các yếu tố liên quan khác ảnh hưởng đến việc triển khai AWB là gì?

Để thực hiện AWB, máy ảnh cần hiểu màu sắc thay đổi như thế nào ở các nhiệt độ màu khác nhau. Khái niệm nhiệt độ màu bắt nguồn từ màu sắc của ánh sáng phát ra từ bộ tản nhiệt vật đen ở các nhiệt độ khác nhau, thường được đo bằng Kelvin, với các giá trị nhiệt độ màu khác nhau tương ứng với các nguồn sáng và môi trường màu khác nhau. Ví dụ, nhiệt độ màu của ánh sáng ban ngày là khoảng 5500 K, trong khi nhiệt độ màu của đèn sợi đốt là khoảng 2800 K. Mục đích của AWB là làm cho các vật thể màu trắng được chụp bởi máy ảnh xuất hiện dưới dạng màu trắng thật trong ảnh ở các nhiệt độ màu khác nhau này.

 
Ngoài ra, việc triển khai AWB phụ thuộc vào các thuật toán của bộ xử lý tín hiệu hình ảnh và bị ảnh hưởng bởi các đặc điểm của ống kính. Do đó, để đạt được kết quả AWB tốt nhất, điều cực kỳ quan trọng là phải có hiệu chuẩn hiệp đồng giữa ống kính và cảm biến máy ảnh. Điều này bao gồm sự kết hợp của các yếu tố chẳng hạn như vật liệu ống kính, kính lọc, Góc tia chính (CRA), và lớp phủ chống phản xạ của ống kính.

 
Ống kính ảnh hưởng đến AWb như thế nào?

Ống kính này không chỉ là một thành phần quang học để chụp ảnh, mà còn là một yếu tố quan trọng trong độ chính xác màu sắc. Chất liệu, thiết kế và lớp phủ của ống kính sẽ có tác động đến ánh sáng đi qua nó, từ đó ảnh hưởng đến màu sắc của ánh sáng mà cảm biến máy ảnh nhận được và cuối cùng ảnh hưởng đến hiệu ứng hiệu chỉnh của thuật toán AWB.

• Vật liệu ống kính:Chất liệu của ống kính có thể là nhựa hoặc thủy tinh, các vật liệu khác nhau có tính chất khúc xạ và phân tán ánh sáng khác nhau, điều này sẽ làm thay đổi sự phân bố bước sóng của ánh sáng, do đó ảnh hưởng đến việc tái tạo màu sắc. Ví dụ, ống kính nhựa có thể có nhiều khả năng gây ra quang sai màu hơn ống kính thủy tinh, đòi hỏi các thuật toán AWB để bù.
• Bộ lọc phổ màu:Các bộ lọc được sử dụng trong ống kính xác định bước sóng ánh sáng nào có thể đi qua ống kính đến cảm biến. Chất lượng của các bộ lọc này ảnh hưởng trực tiếp đến cân bằng màu sắc, đặc biệt là trong điều chỉnh cân bằng trắng tự động.
• Góc tia chính (CRA):CRA mô tả góc mà ống kính nhận ánh sáng, đối với ống kính góc rộng, CRA đặc biệt quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến sự phân bố ánh sáng ở các cạnh của hình ảnh và tính đồng nhất màu sắc. Các thuật toán AWB cần tính đến CRA để đảm bảo rằng hiệu chỉnh màu sắc nhất quán trên toàn bộ phạm vi hình ảnh.
• Lớp phủ chống phản chiếu:Lớp phủ chống phản chiếu trên tròng kính được sử dụng để giảm thiểu phản xạ bên trong ống kính, cải thiện khả năng truyền ánh sáng và giảm lóa và bóng ma. Chất lượng của các lớp phủ này ảnh hưởng trực tiếp đến lượng và chất lượng ánh sáng mà cảm biến nhận được, và do đó ảnh hưởng đến hiệu suất của AWB.

Để đạt được kết quả AWB tối ưu, ống kính cần được hiệu chỉnh chính xác bằng cảm biến máy ảnh và ISP.

 
Làm thế nào để thực hiện hiệu chuẩn cân bằng trắng trong hệ thống thị giác nhúng?

Hiệu chuẩn cân bằng trắng tự động (AWB) bao gồm tinh chỉnh Bộ xử lý tín hiệu hình ảnh (ISP) của máy ảnh và các ống kính hoạt động với nó để bù cho sự thay đổi nhiệt độ màu từ các nguồn sáng khác nhau và ảnh hưởng của các đặc điểm ống kính lên màu sắc. Sau đây là các bước chi tiết của quy trình hiệu chuẩn AWB.

1. Lựa chọn nhiệt độ màu và chụp ảnh:Bước đầu tiên là chụp ảnh thử nghiệm ở một loạt các nhiệt độ màu được xác định trước, thường bao gồm ánh sáng ban ngày, huỳnh quang, sợi đốt, v.v. Bước này mô phỏng nhiệt độ màu mà máy ảnh có thể gặp phải. Bước này mô phỏng các môi trường ánh sáng khác nhau mà máy ảnh có thể gặp phải và cung cấp cơ sở dữ liệu để hiệu chuẩn tiếp theo.
2. Ứng dụng thuật toán cân bằng trắng:tiếp theo, thuật toán AWB được áp dụng cho các hình ảnh đã chụp. Mục tiêu của thuật toán là xác định các vùng trắng hoặc trung tính trong hình ảnh và điều chỉnh độ lợi của các kênh RGB để các khu vực này được hiển thị trung tính ở các nhiệt độ màu khác nhau.
3. Bù cho các đặc điểm của ống kính:Vì các đặc tính của vật liệu ống kính, bộ lọc và lớp phủ chống phản chiếu có thể ảnh hưởng đến tái tạo màu sắc, những yếu tố này cần được bù đắp. Điều này thường liên quan đến việc điều chỉnh các tham số trong thuật toán AWB để điều chỉnh độ lệch màu do ống kính gây ra.
4. Tinh chỉnh và tối ưu hóa:Trong quá trình hiệu chuẩn, một số lần lặp lại có thể được yêu cầu để tinh chỉnh các tham số của thuật toán AWB. Điều này bao gồm điều chỉnh ngưỡng nhiệt độ màu, tối ưu hóa tốc độ phản hồi của thuật toán và đảm bảo tính nhất quán của màu sắc trong các điều kiện ánh sáng khác nhau.
5. Xác nhận và thử nghiệm:Cuối cùng, hiệu quả của hiệu chuẩn AWB được xác minh bằng cách kiểm tra máy ảnh trong điều kiện ánh sáng thực tế. Điều này bao gồm chụp ảnh dưới cả nguồn sáng tự nhiên và nhân tạo và đánh giá độ chính xác màu sắc và chất lượng hình ảnh tổng thể.

Những ứng dụng nào yêu cầu hiệu chuẩn cân bằng trắng tự động?

Chụp ảnh trong nhà

Trong chụp ảnh trong nhà, các nhiếp ảnh gia thường cần phải làm việc với các nguồn sáng hỗn hợp, chẳng hạn như ánh sáng tự nhiên trộn với ánh sáng nhân tạo. vai trò của AWB ở đây là đảm bảo rằng tông màu da của con người và màu sắc của cảnh được phối hợp tự nhiên. Bằng cách hiệu chỉnh chính xác thuật toán AWB, nhiếp ảnh gia có thể giảm khối lượng công việc chỉnh sửa hậu kỳ và trực tiếp thu được hình ảnh với sự cân bằng màu sắc tốt.

Camera lùi xe

Camera lùi xe hoạt động vào các thời điểm khác nhau trong ngày và trong các điều kiện ánh sáng khác nhau. Hiệu chuẩn AWB cải thiện độ rõ nét và độ chính xác màu sắc của hình ảnh khi đảo chiều vào ban đêm hoặc vào những ngày nhiều mây. Bằng cách tối ưu hóa AWB, người lái xe có thể có được tầm nhìn phía sau rõ ràng trong các điều kiện ánh sáng khác nhau và cải thiện độ an toàn.

Sinoseen giúp kỹ thuật thị giác nhúng để hiệu chuẩn ống kính và tùy chỉnh mô-đun máy ảnh

Tại Sinoseen, chúng tôi có thể giúp các kỹ sư và kỹ thuật viên dự án tầm nhìn nhúng chọn ống kính phù hợp và phù hợp với mô-đun máy ảnh phù hợp để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng của họ. Ngoài ra, chúng tôi cũng cung cấp nhiều dịch vụ tùy chỉnh, bao gồm nhưng không giới hạn ở thiết kế nhà ở, thiết kế trên tàu, v.v. Để biết thêm thông tin về các sản phẩm và dịch vụ của Sinoseen,Xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.

FAQ

1: Tại sao tôi cần hiệu chuẩn AWB cho ống kính của mình?

Các đặc tính của ống kính như vật liệu, bộ lọc và lớp phủ chống phản chiếu ảnh hưởng đến ánh sáng đi qua nó và do đó tái tạo màu sắc. Hiệu chuẩn AWB của ống kính được thực hiện để bù cho độ lệch màu gây ra bởi các yếu tố này và để đảm bảo độ chính xác màu sắc và tính tự nhiên của hình ảnh.

 
2: Nhiệt độ màu ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng hình ảnh?

Nhiệt độ màu xác định màu sắc của nguồn sáng và nhiệt độ màu khác nhau dẫn đến bầu không khí màu khác nhau. Nhiệt độ màu ảnh hưởng đến việc giải thích và tái tạo màu sắc của máy ảnh. Ví dụ: hình ảnh dưới nguồn sáng nhiệt độ màu thấp có thể ấm, trong khi hình ảnh dưới nguồn sáng nhiệt độ màu cao có thể mát. AWB bù đắp cho những biến thể này bằng cách điều chỉnh cài đặt nhiệt độ màu của máy ảnh để đảm bảo độ chính xác màu trong hình ảnh.