Wat is witbalanscalibratie? Welke invloedsfactoren zijn er?

Automatische witbalans (AWB) is een kern technologie in moderne visiesystemen. Of het nu binnen of buiten is, bij verschillend licht is consistente kleur nauwkeurigheid altijd een uitdaging. Het begrijpen en correct kalibreren van AWB is cruciaal voor de uitvoerkwaliteit van elke ingebouwde camera-module . Dit artikel verkent de werking van AWB, belangrijke beïnvloedende factoren, nauwkeurige kalibratiemethoden en de praktische waarde. Ons doel is om ingenieurs te helpen bij het behalen van uitstekende, realistische kleurweergave in beelden.

Wat is witbalans in een camera?

Automatische witbalans (AWB) is een essentiële functie in digitale camera's. De hoofdtaak hiervan is om automatisch de kleur balans van een afbeelding aan te passen. Dit zorgt ervoor dat witte en andere neutrale kleuren er natuurgetrouw uitzien onder verschillende verlichting. AWB compenseert verschuivingen in de kleurtemperatuur van de lichtbron. Dit stelt de camera in staat kleuren vast te leggen die lijken op wat het menselijk oog ziet. Het helpt ook om de kleuren natuurlijk en consistent te houden, zelfs bij gemengde lichtbronnen of extreme verlichting.

Hoe werkt de AWB-functie?

De principe van automatische witbalans richt zich op het identificeren en aanpassen van witte of neutrale kleurvlakken in een afbeelding. Wanneer de camera Module deze gebieden vindt, verfijnt het de intensiteit van de rode, groene en blauwe (RGB) kanalen. Dit zorgt ervoor dat deze gebieden er in de uiteindelijke afbeelding neutraal uitzien. Dit complexe proces vertrouwt op geavanceerde algoritmen die beelddata analyseren. Zij berekenen automatisch de benodigde kleurcorrecties. Sommige geavanceerde camerasystemen kunnen zelfs meerdere lichtbronnen herkennen en zich daaraan aanpassen, zoals daglicht, TL-verlichting of gloeilampen. Dit leidt tot een nauwkeurigere kleurweergave.

AWB is een essentieel onderdeel van de camera's Beeldsignaalprocessor (ISP) . De belangrijkste taak van de ISP is om de werkelijke kleuren van een scène nauwkeurig te herstellen, zelfs bij veranderende verlichting. Een juiste AWB-instelling is zeer belangrijk voor een ingebogen camera-module de kwaliteit van de output. Dit heeft invloed op aspecten zoals sensorresolutie, pixelsgrootte, lichtomstandigheden en de keuze van lens. In tegenstelling tot het menselijk oog, dat automatisch adapteert aan kleurveranderingen, hebben camera-lensen 'witbalans' nodig om dit proces te simuleren. Dit zorgt ervoor dat de uitvoerafbeelding er zo natuurlijk en realistisch mogelijk uitziet.

Welke factoren beïnvloeden de implementatie van automatische witbalans (AWB)?

Voor de AWB-functie om goed te werken, moet de camera nauwkeurig begrijpen hoe kleur verandert met verschillende kleurtemperaturen. Het idee van kleurtemperatuur komt voort uit de kleur van het licht dat wordt uitgezonden door theoretische zwarte stralers bij verschillende temperaturen. Het wordt meestal uitgedrukt in Kelvin. Verschillende Kelvin-waarden komen overeen met verschillende lichtbronnen en hun bijbehorende kleurtemperaturen. Bijvoorbeeld, natuurlijk daglicht is ongeveer 5500 K, terwijl de warmer gloed van gloeilampen ongeveer 2800 K is. Het belangrijkste doel van AWB is ervoor zorgen dat witte objecten, wanneer vastgelegd door de camera, er in de afbeelding onder deze verschillende kleurtemperaturen daadwerkelijk wit uitzien.

Naast kleurtemperatuur, AWB-implementatie hangt ook af van de algoritmen van de internetprovider. Het wordt ook sterk beïnvloed door de specifieke kenmerken van de lens. Dus, om de beste AWB-resultaten te behalen, is absoluut vereist synergetische kalibratie tussen de lens en de camera-sensor . Deze cruciale samenwerking omvat factoren zoals het lensmateriaal, de ingebouwde filters, de Chief Ray Angle (CRA) en de antireflecterende coatings van de lens.

Hoe beïnvloedt de lens de AWB?

De lens is meer dan alleen een optisch onderdeel voor beeldvorming. Het is een belangrijke factor voor het verkrijgen van nauwkeurige kleuren. Het lensmateriaal, de ontwerping en de coating beïnvloeden allemaal het licht dat erdoorheen gaat. Dit heeft op zijn beurt een directe invloed op de kleur van het licht dat de camera-sensor ontvangt. Uiteindelijk beïnvloedt dit hoe goed de AWB-algoritme kleuren kan corrigeren.

Materiaal van de lens

Het lensmateriaal kan kunststof of glas zijn. Verschillende materialen breken en verspreiden licht op een andere manier. Deze eigenschappen kunnen de golflengteverdeling van het licht veranderen, wat vervolgens de algehele kleurweergave beïnvloedt. Bijvoorbeeld kunnen kunststof lenzen meer kleurvervorming (chromatische aberratie) veroorzaken dan glazen lenzen. Dit betekent dat AWB-algoritmen specifiek compensatie moeten bieden voor deze effecten.

Kleurenspectrumfilters

In de lens ingebouwde filters bepalen nauwkeurig welke lichtgolflengten de sensor bereiken. De kwaliteit en het type van deze filters beïnvloeden direct de kleurenbalans, met name tijdens de automatische witbalansaanpassing process.

Hoofdstralenhoek (cra)

CRA beschrijft de hoek waaronder lichtstralen de lens binnenkomen en de sensor raken. Voor groothoeklenzen is CRA bijzonder belangrijk. Dit komt omdat het de lichtverdeling en kleuruniformiteit beïnvloedt, met name in de buurt van de beeldranden. AWB-algoritmen moeten rekening houden met CRA om ervoor te zorgen dat de kleurencorrectie consistent is over het hele beeld.

Antireflexcoating

Speciale antireflectiecoatings op lenzen richten zich op het minimaliseren van interne reflecties. Deze coatings verbeteren de hoeveelheid licht die doorgelaten wordt, verhogen het contrast en verminderen ongewenste glare en ghosting. De kwaliteit van deze coatings heeft direct invloed op de hoeveelheid en kwaliteit van het licht dat de sensor bereikt. Dit beïnvloedt op zijn beurt AWB-prestaties . Voor optimale AWB-resultaten moet de lens nauwkeurig gekalibreerd zijn met de camera-sensor en ISP.

Hoe voer je een automatische witbalanskalibratie uit in een embedded visionsysteem?

Automatische witbalanskalibratie houdt zorgvuldig bijstellen van de Image Signal Processor (ISP) van de camera en de bijbehorende lenzen in. Het doel is om rekening te houden met veranderingen in kleurtemperatuur veroorzaakt door verschillende lichtbronnen en de subtiele effecten die lenzen op kleur hebben. Hieronder volgen de gedetailleerde stappen die meestal betrokken zijn bij het AWB-kalibratieproces.

Selectie van kleurtemperatuur en beeldopname

Eerst een reeks testbeelden vastleggen onder specifieke, vooraf bepaalde kleurtemperaturen. Dit omvat meestal gangbare verlichtingstypen zoals daglicht, tl-licht en gloeilicht. Deze stap simuleert de verschillende realistische verlichtingsomgevingen waarmee de camera mogelijk in aanraking komt, waardoor we essentiële gegevens verkrijgen voor de later uit te voeren kalibratie.

Pas het witbalansalgoritme toe

Vervolgens het geselecteerde AWB-algoritme toepassen op de vastgelegde testbeelden. Het doel van het algoritme is om witte of neutrale gebieden binnen het beeld te detecteren. Daarna worden de versterkingswaarden van de Rood, Groen en Blauw (RGB) kanalen aangepast, zodat deze gebieden neutraal blijven onder de verschillende kleurtemperaturen.

Compenseer voor lenskenmerken

Aangezien lenskenmerken zoals materiaal, filters en antireflectiecoatings de kleur op een subtiele manier kunnen beïnvloeden, moeten deze factoren worden gecompenseerd. Dit houdt meestal in dat bepaalde parameters binnen het AWB-algoritme worden aangepast om specifieke kleurafwijkingen die door de lens worden veroorzaakt, te corrigeren.

Nafijnen en optimaliseren

Tijdens de kalibratie moet u de stappen mogelijk meerdere keren herhalen om de parameters van het AWB-algoritme nauwkeurig af te stellen. Dit omvat het aanpassen van de kleurtemperatuurdrempels, het verbeteren van de reactiesnelheid van het algoritme en ervoor zorgen dat de kleuren consistent zijn onder een breed scala aan verlichtingsomstandigheden.

Validatie en Testen

Tot slot bevestigen we de effectiviteit van de AWB-kalibratie door de camera te testen onder daadwerkelijke werkomstandigheden. Dit omvat het maken van beelden in zowel natuurlijk als kunstlicht en het zorgvuldig controleren van de kleurnauwkeurigheid en de algehele beeldkwaliteit.

Voor welke toepassingen is automatische witbalanskalibratie vereist?

Automatische witbalanskalibratie is belangrijk in veel vakgebieden, met name in geïmbedde visiesystemen waar nauwkeurige kleurweergave van groot belang is.

Inwendige fotografie

Bij binnenfotografie werken professionals vaak met gemengde lichtbronnen, zoals natuurlijk licht gecombineerd met kunstlicht. De rol van de automatische witbalans (AWB) is hier cruciaal om ervoor te zorgen dat huidtinten en kleuren in de scène er natuurlijk en harmonieus uitzien. Door het AWB-algoritme nauwkeurig te kalibreren, kunnen fotografen de noodzaak van uitgebreide nabewerking sterk verminderen. Ze verkrijgen beelden met uitstekende kleurenbalans direct.

Auto Rearview Camera

Achteruitrijkcamera's werken in een voortdurend veranderende belichting, van fel zonlicht tot donkere avonden of bewolkte dagen. AWB-kalibratie verbetert de beeldkwaliteit en kleurweergave aanzienlijk bij het achteruitrijden, vooral in moeilijke situaties met weinig licht. Het optimaliseren van de AWB zorgt voor een helder zicht op de achterkant, wat de veiligheid direct verbetert.

Industriële inspectie en beveiligingssurveillance

In industriële inspectie , is nauwkeurige kleurweergave essentieel om defecten correct te detecteren. Bijvoorbeeld kunnen zelfs kleine kleurverschillen in textiel of elektronische onderdelen wijzen op een productfout. Evenzo, in beveiliging en surveillance , nauwkeurige kleur helpt bij het identificeren van doelen en het analyseren van scènes. AWB-kalibratie zorgt voor beeldstabiliteit en betrouwbaarheid. Het behoudt visuele gegevens van hoge kwaliteit, zelfs in dynamisch veranderende lichtomstandigheden.

Welke standaardwitbalans moet je gebruiken?

De camera-modules bieden diverse standaardwitbalans instellingen, zoals 'Automatisch', 'Daglicht', 'Bewolkt', 'Gloeilamp' en 'TL-verlichting'. Voor de meeste algemene, dagelijkse situaties is Automatische witbalans (AWB) meestal de beste keuze. Dit komt doordat het automatisch adapteert aan het omgevingslicht. Echter, in zeer specifieke en stabiele verlichtingsomstandigheden kan handmatig een standaardvoorinstelling kiezen soms nauwkeuriger resultaten opleveren. Bijvoorbeeld in een kamer die alleen verlicht wordt door gloeilampen, is het kiezen van de voorinstelling 'Gloeilamp' vaak preciezer dan het gebruik van de automatische modus. Voor professionele toepassingen waarbij zeer consistente kleur of specifieke testomgevingen nodig zijn, is het handmatig instellen en vergrendelen van de witbalans ook een gebruikelijke en aanbevolen praktijk.

Conclusie

Automatische witbalans (AWB) is een kern- en complex onderdeel van geïmbedde visiesystemen . De succesfactor hangt niet alleen af van geavanceerde ISP-algoritmen, maar ook van nauwe samenwerking en nauwkeurige kalibratie met lenzen . Ingenieurs moeten alles goed begrijpen, van de principe van automatische witbalans tot AWB-kalibratie stappen tot de cruciale rol in diverse toepassingen in de praktijk. Naarmate de technologie zich blijft ontwikkelen, zal nauwkeurige AWB blijven bijdragen aan grote vooruitgang in camera Module kleurweergave. Dit leidt tot realistischere en betrouwbaardere visuele ervaringen voor producten, van consumentenelektronica tot complexe industriële systemen.

Sinoseen heeft meer dan 14 jaar ervaring in de ingebetd visionsveld . Wij richten ons erop klanten te helpen bij het integreren van de juiste, hoogwaardige camera-modules . Wij hebben ons ook gespecialiseerd in het oplossen van complexe beeldkwaliteitsproblemen, waaronder nauwkeurige Automatische witbalanskalibratie . Als u op zoek bent naar professionele ingebouwde camera-module oplossingen of worstelt met uitdagingen rond automatische witbalanskalibratie , aarzel niet om neem vandaag contact op met het expertenteam van Sinoseen . Wij staan klaar om u maatwerktechnisch advies en productondersteuning te bieden om de prestaties van uw visiesysteem te verbeteren.