تعادل سفید چیست؟ عوامل موثر چه هستند؟

تعادل سفید خودکار (AWB) یک فناوری کلیدی در سیستم‌های بینایی مدرن است. چه در محیط‌های داخلی و چه در بیرون، در شرایط مختلف نوری، دستیابی به دقت رنگی یکنواخت همواره چالشی بزرگ محسوب می‌شود. درک و کالیبره کردن صحیح AWB برای دستیابی به کیفیت مطلوب خروجی هر سیستمی امری ضروری است ماژول دوربین فشرده . در این مقاله به بررسی اصول کارکرد AWB، عوامل مؤثر بر آن، روش‌های دقیق کالیبره کردن و ارزش کاربردی آن در دنیای واقعی خواهیم پرداخت. هدف ما کمک به مهندسان در دستیابی به بازتولید رنگی برجسته و واقع‌گرایانه است.

تعادل سفید در دوربین چیست؟

تعادل سفید خودکار (AWB) یک ویژگی ضروری در دوربین‌های دیجیتال محسوب می‌شود. وظیفه اصلی آن تنظیم خودکار تعادل رنگی تصویر است. این امر موجب می‌شود که رنگ سفید و سایر رنگ‌های خنثی در شرایط مختلف نوری به‌درستی نمایش داده شوند. AWB تغییرات دمای رنگی منبع نوری را جبران می‌کند. این امکان را فراهم می‌کند که دوربین رنگ‌ها را به گونه‌ای ثبت کند که به دید انسانی نزدیک باشد. همچنین به حفظ طبیعی بودن و یکنواختی رنگ‌ها حتی در شرایط نوری پیچیده یا منابع نوری مخلوط کمک می‌کند.

عملکرد تابع AWB چگونه است؟

این اصل کارکرد تعادل سفید خودکار بر روی شناسایی و تنظیم مناطق سفید یا خنثی در یک تصویر تمرکز می‌کند. هنگامی که ماژول دوربین این مناطق را پیدا می‌کند، شدت کانال‌های قرمز، سبز و آبی (RGB) را به دقت تنظیم می‌کند. این امر اطمینان حاصل می‌کند که این مناطق در تصویر نهایی به نظر بی‌رنگ می‌آیند. این فرآیند پیچیده متکل به الگوریتم‌های پیشرفته‌ای است که داده‌های تصویر را تحلیل می‌کنند. آن‌ها به طور خودکار تصحیح‌های رنگی مورد نیاز را محاسبه می‌کنند. برخی از سیستم‌های دوربین پیشرفته حتی می‌توانند چندین منبع نوری مانند نور روز، لامپ‌های فلورسنت یا لامپ‌های رشته‌ای را تشخیص دهند و به آن‌ها سازگار شوند. این امر منجر به ایجاد رندر رنگ دقیق‌تری می‌شود.

AWB (تعادل سفید خودکار) بخشی حیاتی از دوربین است. پردازنده سیگنال تصویر (ISP) . وظیفه اصلی پردازنده سیگنال تصویر (ISP) بازسازی واقعی رنگ‌های یک صحنه حتی در شرایط تغییر نورپردازی است. تنظیم صحیح AWB برای یک ماژول دوربین تعبیه‌شده کیفیت خروجی. این عوامل شامل چیزهایی مانند دقت سنسور، اندازه پیکسل، شرایط نوری و انتخاب لنز می‌شود. برخلاف چشم انسان که به طور خودکار با تغییرات رنگ تطبیق پیدا می‌کند، لنزهای دوربین نیازمند «تعادل سفید» هستند تا این فرآیند را شبیه‌سازی کنند. این امر اطمینان حاصل می‌کند که تصویر خروجی به قدر امکان طبیعی و واقع‌گرایانه به نظر برسد.

عوامل مؤثر در پیاده‌سازی AWB چیست؟

برای عملکرد AWB برای اینکه دوربین به خوبی کار کند، باید بتواند به درستی نحوه تغییر رنگ را با تغییر دمای رنگ درک کند. ایده دمای رنگ نور ایجاد شده توسط منابع نظری جسم سیاه در دماهای مختلف است. این مقدار معمولاً بر حسب کلوین اندازه‌گیری می‌شود. مقادیر مختلف کلوین با منابع نوری متفاوت و محیط‌های رنگی مرتبط با آنها مطابقت دارند. به عنوان مثال، نور روز طبیعی حدود 5500 کلوین است، در حالی که نور گرم‌تر لامپ‌های رشته‌ای حدود 2800 کلوین است. هدف اصلی AWB هدف اصلی AWB این است که اطمینان حاصل شود اشیاء سفید، زمانی که توسط دوربین ثبت می‌شوند، در تصویر در تمام دماهای رنگی مختلف به رنگ سفید واقعی به نظر برسند.

به جز دمای رنگ، پیاده‌سازی AWB همچنین به الگوریتم‌های ISP بستگی دارد. این موضوع همچنین تحت تأثیر قرار می‌گیرد از ویژگی‌های خاص لنز. بنابراین، دستیابی به بهترین نتایج AWB به طور کامل نیاز دارد به کالیبراسیون هم‌افزایی بین لنز و سنسور دوربین . این همکاری حیاتی شامل عواملی مانند ماده‌ی تشکیل‌دهنده‌ی لنز، فیلترهای داخلی آن، زاویه‌ی نور اصلی (CRA) و پوشش‌های ضد انعکاس لنز است.

عدسی چگونه بر روی AWB تأثیر می‌گذارد؟

لنز تنها یک قطعه‌ی نوری برای تصویربرداری نیست. این عنصر عامل کلیدی در دستیابی به رنگ‌های دقیق است. ماده، طراحی و پوشش‌های لنز همه بر نوری که از آن عبور می‌کند تأثیر می‌گذارند. این امر به طور مستقیم رنگ نوری را که سنسور دوربین دریافت می‌کند تحت تأثیر قرار می‌دهد. در نهایت، موجب می‌شود تا چگونگی عملکرد الگوریتم AWB در تصحیح رنگ‌ها تحت تأثیر قرار گیرد.

ماده عدسی

جنس لنز می‌تواند پلاستیکی یا شیشه‌ای باشد. مواد مختلف نور را به شیوه‌های متفاوتی خم می‌کنند و پراکندگی متفاوتی به نور می‌دهند. این ویژگی‌ها می‌توانند توزیع طول موج نور را تغییر دهند و در نتیجه، باعث تأثیر بر روی بازتولید رنگ کلی شوند. به عنوان مثال، لنزهای پلاستیکی ممکن است اعوجاج رنگی بیشتری (ابیراهی رنگی) نسبت به لنزهای شیشه‌ای ایجاد کنند. این موضوع به این معنی است که الگوریتم‌های AWB باید به طور خاص برای جبران این تفاوت‌ها طراحی شوند.

فیلترهای طیف رنگی

فیلترهایی که در داخل لنز ساخته شده‌اند، دقیقاً کنترل می‌کنند کدام طول موج‌های نور به سنسور می‌رسند. کیفیت و نوع این فیلترها به طور مستقیم بر تعادل رنگی تأثیر می‌گذارند، به خصوص در حین تنظیم خودکار تعادل سفید فرآیند شما ایجاد نشود.

زاویه پرتو اصلی (CRA)

CRA زاویه‌ای را که پرتوهای نور از طریق آن وارد لنز شده و به سنسور برخورد می‌کنند توصیف می‌کند. برای لنزهای زاویه باز، CRA به ویژه اهمیت دارد. این امر توزیع نور و یکنواختی رنگ را تحت تأثیر قرار می‌دهد، به خصوص در نزدیکی لبه‌های تصویر. الگوریتم‌های AWB باید CRA را در نظر بگیرند تا اطمینان حاصل شود که تصحیح رنگ در سراسر تصویر یکسان است.

پوشش‌های ضد انعکاس

پوشش‌های ضد انعکاس ویژه روی عدسی‌ها به منظور کمینه کردن انعکاس‌های داخلی به کار می‌روند. این پوشش‌ها موجب بهبود میزان نوری که از عدسی عبور می‌کند، افزایش کنتراست و کاهش نویز ناخواسته و تابش مزاحم می‌شوند. کیفیت این پوشش‌ها به طور مستقیم بر میزان و کیفیت نوری که به سنسور می‌رسد تأثیر می‌گذارد. این عامل به نوبه خود بر عملکرد AWB . برای دستیابی به بهترین نتایج AWB، عدسی باید به دقت با سنسور دوربین و ISP هماهنگ شود.

چگونه مراحل کالیبره کردن خودکار تعادل سفیدی (AWB) در یک سیستم بینایی تعبیه شده انجام شود؟

کالیبراسیون تعادل سفید خودکار مواجه هستید نیازمند تنظیم دقیق پردازنده سیگنال تصویر (ISP) دوربین و عدسی‌های مرتبط با آن است. هدف از این کار، جبران تغییرات دمای رنگ ناشی از منابع نوری مختلف و تأثیرات ظریف عدسی‌ها بر رنگ است. در ادامه مراحل معمولی که در فرآیند کالیبراسیون AWB انجام می‌شوند، آورده شده است.

انتخاب دمای رنگ و ضبط تصویر

ابتدا سری از تصاویر آزمایشی را در شرایط دمای رنگ مشخص و از پیش تعیین‌شده ثبت کنید. این مراحل معمولاً شامل انواع متداول نورپردازی مانند نور روز، نور فلورسنت و نور انسانی (نور گرم) می‌شود. این مرحله شرایط مختلف نوری واقعی که دوربین ممکن است با آن مواجه شود را شبیه‌سازی می‌کند و داده‌های ضروری برای مراحل بعدی کالیبراسیون را فراهم می‌کند.

اعمال الگوریتم تعادل سفید

مرحله بعدی، اعمال الگوریتم انتخابی الگوریتم AWB بر روی تصاویر ثبت‌شده است. هدف این الگوریتم این است که مناطق سفید یا خنثی درون تصویر را شناسایی کند. سپس بهره کانال‌های قرمز، سبز و آبی (RGB) را به گونه‌ای تنظیم کند که این مناطق تحت دمای رنگ‌های مختلف به نظر بی‌رنگ بیایند.

جبران مشخصات لنز

از آنجا که مشخصات لنز مانند جنس، فیلترها و پوشش‌های ضد انعکاسی می‌توانند به طور محسوسی رنگ را تحت تأثیر قرار دهند، لازم است این عوامل جبران شوند. این کار معمولاً به معنای تنظیم پارامترهای داخلی الگوریتم AWB است تا انحرافات رنگی ناشی از لنز به‌صورت خاص اصلاح شوند.

تنظیم دقیق و بهینه‌سازی

در حین کالیبره کردن، ممکن است مراحل مختلف را چندین بار تکرار کنید تا بتوانید به طور دقیق پارامترهای الگوریتم AWB را تنظیم کنید. این فرآیند اغلب شامل تنظیم آستانه‌های دمای رنگ، بهبود سرعت پاسخ الگوریتم و اطمینان از ثبات رنگ‌ها در محدوده گسترده‌ای از شرایط روشنایی است.

اعتبارسنجی و آزمون

در نهایت، موثر بودن کالیبره کردن AWB را با آزمایش دوربین در شرایط نوری واقعی تأیید می‌کنیم. این کار شامل گرفتن تصاویر در نور طبیعی و مصنوعی و بررسی دقیق دقت رنگی و کیفیت کلی تصویر است.

چه کاربردهایی نیازمند کالیبره کردن تعادل سفید خودکار هستند؟

کالیبراسیون تعادل سفید خودکار مواجه هستید در بسیاری از زمینه‌ها، به ویژه در سیستم‌های بینایی فراگیر جایی که دقت رنگ بسیار حیاتی است، ضروری است.

عکاسی درون‌زایی

در عکاسی درون‌سالنی، متخصصان اغلب با منابع نوری ترکیبی کار می‌کنند - مانند نور طبیعی ترکیب شده با نور مصنوعی. نقش AWB در اینجا کلیدی است تا رنگ پوست و رنگ‌های صحنه طبیعی و هماهنگ به نظر برسند. با کالیبره کردن دقیق الگوریتم AWB، عکاسان می‌توانند نیاز به ویرایش گسترده پس از عکسبرداری را به شدت کاهش دهند. آن‌ها می‌توانند تصاویری با تعادل رنگی عالی را به صورت مستقیم به دست آورند.

دوربین عقب‌رو کار

دوربین‌های عقب‌روی خودرو در شرایط نوری متغیر کار می‌کنند، از نور خورشید روشن تا شب تاریک یا روز ابری. کالیبره کردن AWB وضوح تصویر و دقت رنگ‌ها را هنگام عقب‌روی، به ویژه در شرایط کم‌نور دشوار به طور چشمگیری بهبود می‌بخشد. بهینه کردن AWB به راننده یک دید عقبی همواره واضح و واضح‌تر ارائه می‌دهد و به طور مستقیم ایمنی را افزایش می‌دهد.

بازرسی صنعتی و نظارت امنیتی

در بازرسی صنعتی ، تولید دقیق رنگ برای تشخیص صحیح نقص‌ها ضروری است. برای مثال، حتی تفاوت‌های جزئی در رنگ پارچه‌ها یا قطعات الکترونیکی می‌تواند نشانه‌ای از عیب محصول باشد. به همین ترتیب، در نظارت امنیتی , رنگ دقیق به شناسایی اهداف و تحلیل صحنه‌ها کمک می‌کند. کالیبره کردن AWB ثبات و قابلیت اطمینان تصویر را تضمین می‌کند. حتی در محیط‌های نوری که به صورت پویا تغییر می‌کنند، داده‌های بصری با کیفیت بالا را حفظ می‌کند.

چه تعادل سفید پیش‌فرضی باید استفاده شود؟

بیشتر ماژول‌های دوربین گوناگونی ارائه می‌دهند تعادل سفید پیش‌فرض مانند 'اتوماتیک'، 'روشنایی روز'، 'ابری'، 'نور گرم' و 'نور سفید فلورسنت'. برای بیشتر مواقع عمومی و روزمره، تعادل سفید خودکار (AWB) معمولا بهترین انتخاب است. دلیل این امر این است که به طور هوشمندانه با نور محیط تطبیق می‌کند. با این حال، در شرایط نورپردازی بسیار خاص و ثابت، انتخاب دستی یک پیش‌تنظیم پیش‌فرض ممکن است نتایج دقیق‌تری ارائه دهد. به عنوان مثال، در یک اتاق که فقط با لامپ‌های نور گرم روشن می‌شود، انتخاب پیش‌تنظیم 'نور گرم' اغلب دقیق‌تر از حالت اتوماتیک است. برای کاربردهای حرفه‌ای که به رنگ‌های بسیار یکنواخت یا محیط‌های آزمایش خاص نیاز است، تنظیم دستی و قفل کردن تعادل سفید نیز یک روش متداول و پیشنهادی است.

نتیجه‌گیری

تعادل سفید خودکار (AWB) بخشی اصلی و پیچیده از سیستم‌های بینایی فراگیر . موفقیت آن تنها به الگوریتم‌های پیشرفته ISP بستگی ندارد، بلکه به کار تیمی نزدیک و کالیبراسیون دقیق با عدسی‌ها . مهندسان باید از اصل کارکرد تعادل سفید خودکار به کالیبره کردن AWB مرحله‌ها و نقش حیاتی آن در کاربردهای واقعی مختلف. با بهبود مداوم فناوری، AWB دقیق به طور مداوم پیشرفت‌های بزرگی را در ماژول دوربین بازتولید رنگی به وجود خواهد آورد. این امر منجر به تجربیات بصری واقعی‌تر و قابل اعتمادتری برای محصولاتی از جمله الکترونیک مصرفی تا سیستم‌های صنعتی پیچیده خواهد شد.

سینوسین بیش از 14 سال تجربه غنی در در حوزه دید ماشینی . ما مصمم به کمک به مشتریانمان در یکپارچه‌سازی AWB ماژول‌های دوربین . همچنین ما در حل چالش‌های دشوار کیفیت تصویر، از جمله کالیبراسیون دقیق کالیبراسیون تعادل سفید خودکار مواجه هستید . اگر به دنبال راه‌حل‌های حرفه‌ای ماژول دوربین فشرده هستید یا با چالش‌هایی در کالیبراسیون تعادل سفید خودکار مواجه هستید , آزاد به حساب امروز با تیم متخصصان سینوسین تماس بگیرید . ما در اینجا هستیم تا مشاوره فنی سفارشی و پشتیبانی محصول را برای ارتقاء عملکرد سیستم بینایی شما فراهم کنیم.