Что такое калибровка баланса белого? Какие факторы оказывают влияние?

Автоматическая установка баланса белого (AWB) является ключевой технологией в современных системах машинного зрения. Независимо от того, используется ли она в помещении или на улице, при различном освещении, обеспечение стабильной цветовой точности всегда является сложной задачей. Понимание и правильная калибровка AWB имеют решающее значение для качества выходного сигнала любой встроенный модуль камеры . В этой статье рассматриваются принципы работы AWB, основные влияющие факторы, точные методы калибровки и их практическая ценность. Наша цель — помочь инженерам достичь превосходного и естественного воспроизведения цветов на изображениях.

Что такое баланс белого в камере?

Автоматическая установка баланса белого (AWB) является важной функцией цифровых камер. Основная задача состоит в автоматической настройке цветового баланса изображения. Это гарантирует, что белые и другие нейтральные цвета будут выглядеть естественно при различном освещении. AWB компенсирует сдвиги в цветовой температуре источника света. Это позволяет камере передавать цвета, более близкие к тому, как их воспринимает человеческий глаз. Также обеспечивается естественная и стабильная цветопередача даже при смешанном освещении или экстремальных условиях.

Как работает функция AWB?

Компания принцип автоматической установки баланса белого направлена на определение и коррекцию белых или нейтральных цветовых областей на изображении. Когда модуль камеры обнаруживает эти области, она точно регулирует интенсивность каналов красного, зеленого и синего (RGB). Это гарантирует, что эти области будут выглядеть нейтральными на финальном изображении. Данный сложный процесс опирается на передовые алгоритмы, анализирующие данные изображения. Они автоматически рассчитывают необходимые цветовые коррекции. Некоторые продвинутые системы камер могут даже распознавать и адаптироваться к нескольким источникам света, таким как дневной свет, люминесцентные лампы или лампы накаливания. Это приводит к более точной цветопередаче.

AWB является важной частью камеры Процессора изображений (ISP) . Основная задача ISP — точно восстановить истинные цвета сцены, даже если освещение изменилось. Правильная настройка AWB имеет большое значение для встроенного модуля камеры качество вывода. Оно влияет на такие параметры, как разрешение сенсора, размер пикселя, условия освещения и выбор объектива. В отличие от человеческого глаза, который автоматически адаптируется к изменениям цвета, объективам камер требуется «баланс белого», чтобы смоделировать этот процесс. Это обеспечивает максимально естественное и реалистичное изображение на выходе.

Какие факторы влияют на реализацию автоматического баланса белого (AWB)?

Для Функция автоматического баланса белого (AWB) чтобы камера работала хорошо, она должна точно понимать, как изменяется цвет при разных цветовых температурах. Идея цветовая температура происходит от цвета света, излучаемого теоретическими черными телами при различных температурах. Обычно измеряется в Кельвинах. Разные значения Кельвина соответствуют разным источникам света и их цветовой атмосфере. Например, естественный дневной свет составляет около 5500 К, тогда как более теплый свет ламп накаливания — около 2800 К. Основная цель автоматического баланса белого (AWB) состоит в том, чтобы убедиться, что белые объекты, захваченные камерой, выглядели действительно белыми на изображении при разных цветовых температурах.

Помимо цветовой температуры, Внедрение AWB также зависит от алгоритмов ISP. На него также сильно влияют конкретные характеристики объектива. Таким образом, получение наилучших результатов AWB абсолютно требует синергетической калибровки между объективом и датчиком изображения камеры . Эта важная совместная работа включает такие факторы, как материал объектива, встроенные фильтры, угол главного луча (CRA), а также антибликовые покрытия объектива.

Как объектив влияет на AWB?

Объектив – это больше, чем просто оптическая часть для формирования изображения. Он играет ключевую роль в получении точных цветов. Материал объектива, его конструкция и покрытие влияют на свет, проходящий через него. Это, в свою очередь, напрямую воздействует на цвет света, который получает датчик изображения камеры. В конечном итоге, это влияет на то, насколько хорошо Алгоритм AWB может корректировать цвета.

Материал линзы

Материал линзы может быть пластиковым или стеклянным. Разные материалы по-разному преломляют и рассеивают свет. Эти свойства могут изменять распределение длины волны света, что, в свою очередь, влияет на общую цветопередачу. Например, пластиковые линзы могут вызывать большее цветовое искажение (хроматическую аберрацию), чем стеклянные линзы. Это означает, что алгоритмы AWB должны учитывать эти особенности для их компенсации.

Цветовые спектральные фильтры

Фильтры, встроенные в линзу, точно контролируют, какие длины волн света достигают сенсора. Качество и тип этих фильтров напрямую влияют на цветовой баланс, особенно во время автоматической настройки баланса белого процесс.

Угол главного луча (cra)

CRA описывает угол, под которым световые лучи проходят через линзу и попадают на сенсор. Для широкоугольных линз CRA особенно важен, поскольку он влияет на распределение света и цветовую однородность, особенно вблизи краев изображения. Алгоритмы AWB должны учитывать CRA, чтобы обеспечить согласованное цветовое исправление по всему изображению.

Противоотражающие покрытия

Специальные антибликовые покрытия на линзах направлены на минимизацию внутренних отражений. Эти покрытия улучшают прохождение света, повышают контрастность и уменьшают нежелательные блики и засветки. Качество этих покрытий напрямую влияет на количество и качество света, достигающего сенсора. Это, в свою очередь, влияет На качество автоматической балансировки белого . Для достижения наилучших результатов автоматической балансировки белого необходимо точное согласование параметров объектива с сенсором камеры и процессора обработки изображений (ISP).

Как выполнить калибровку автоматической балансировки белого в системе встраиваемого зрения?

Автоматического баланса белого включает тщательную настройку процессора обработки изображений (ISP) камеры и связанных с ней линз. Целью является коррекция изменений цветовой температуры, вызванных различными источниками света, а также учет тонких цветовых эффектов, влияющих от линз. Ниже приведены подробные шаги, обычно используемые в процессе калибровки автоматической балансировки белого.

Выбор цветовой температуры и захват изображения

Сначала сделайте серию тестовых снимков при определенных, заранее заданных цветовых температурах. Обычно сюда входят распространенные типы освещения, такие как дневной свет, люминесцентное и ламповое освещение. Этот шаг имитирует различные реальные условия освещения, с которыми может столкнуться камера, предоставляя нам важные данные для последующей калибровки.

Применить алгоритм баланса белого

Далее примените выбранный Алгоритм AWB к полученным тестовым изображениям. Цель алгоритма — найти белые или нейтральные участки на изображении. Затем он корректирует коэффициенты каналов красного, зеленого и синего (RGB) так, чтобы эти участки выглядели нейтральными при разных цветовых температурах.

Компенсировать характеристики объектива

Поскольку такие характеристики объектива, как материал, фильтры и антибликовые покрытия, могут слегка влиять на цветопередачу, необходимо учитывать эти факторы. Обычно это означает корректировку параметров внутри алгоритма автоматического баланса белого специально для устранения отклонений цвета, вызванных объективом.

Финальная настройка и оптимизация

Во время калибровки может понадобиться несколько раз повторить шаги, чтобы точно настроить параметры алгоритма AWB. Это часто включает в себя регулировку пороговых значений цветовой температуры, улучшение скорости реакции алгоритма, а также обеспечение согласованности цветов в широком диапазоне условий освещения.

Проверка и тестирование

В заключение мы проверяем эффективность калибровки AWB, тестируя камеру в реальных условиях освещения. Это включает в себя съемку изображений как при естественном, так и при искусственном освещении, а также тщательную проверку точности цветопередачи и общего качества изображения.

Для каких приложений требуется калибровка автоматической балансировки белого?

Автоматического баланса белого является важной процедурой во многих областях, особенно в встроенными системами зрения где точная передача цвета имеет критическое значение.

Фотография в помещении

При съемке в помещении профессионалы часто работают со смешанными источниками света — например, естественным светом в сочетании с искусственным освещением. В этой ситуации автоматическая баланс белого играет ключевую роль, чтобы обеспечить естественный и гармоничный вид тонов кожи и цветов сцены. Точная калибровка алгоритма AWB позволяет фотографам значительно сократить необходимость масштабной пост-обработки. Они получают изображения с отличным цветовым балансом непосредственно после съемки.

Камера заднего вида автомобиля

Камеры заднего вида в автомобилях работают в постоянно меняющихся условиях освещения — от яркого солнечного дня до слабо освещенной ночи или пасмурной погоды. Калибровка AWB значительно улучшает четкость изображения и точность цветопередачи при движении задним ходом, особенно в сложных условиях слабого освещения. Оптимизация AWB обеспечивает водителю постоянно четкий обзор сзади, что напрямую повышает безопасность.

Промышленный контроль и системы безопасности

В промышленный контроль , точная цветопередача имеет решающее значение для надежного обнаружения дефектов. Например, даже небольшие различия в цвете тканей или электронных компонентов могут указывать на дефект продукции. Аналогично, в безопасности и наблюдения , точная цветопередача помогает идентифицировать объекты и анализировать сцены. Калибровка AWB обеспечивает стабильность и надежность изображения. Оно сохраняет высококачественные визуальные данные даже в динамически изменяющихся условиях освещения.

Какой режим баланса белого использовать по умолчанию?

Большинство модули камер предлагают различные режим баланса белого настройки, такие как «Авто», «Дневной свет», «Пасмурно», «Лампа накаливания» и «Флуоресцентная лампа». Для большинства общих и повседневных ситуаций Автоматическая установка баланса белого (AWB) обычно является лучшим выбором. Это связано с тем, что он умно адаптируется к окружающему освещению. Однако в очень конкретных и стабильных условиях освещения ручной выбор предустановленного режима может обеспечить более точные результаты. Например, в помещении, освещенном только лампами накаливания, выбор предустановки «Лампа накаливания» зачастую точнее, чем использование автоматического режима. Для профессиональных приложений, требующих очень стабильной цветопередачи или конкретных тестовых условий, также широко применяется и рекомендуется ручная установка и фиксация баланса белого.

Заключение

Автоматическая установка баланса белого (AWB) является ключевой и сложной частью встроенными системами зрения . Его успех зависит не только от передовых алгоритмов ISP, но и от тесной командной работы и точной калибровки с линзы . Инженеры должны глубоко понимать всё, начиная с принцип автоматической установки баланса белого до Калибровка AWB шагов, и его важную роль в различных реальных приложениях. По мере совершенствования технологий точная настройка баланса белого будет и дальше способствовать значительным достижениям в области модуль камеры воспроизведения цвета. Это приведет к более реалистичным и надежным визуальным впечатлениям от продуктов, от потребительской электроники до сложных промышленных систем.

Sinoseen имеет более чем 14 лет богатого опыта в в области встроенного зрения . Мы стремимся помочь нашим клиентам внедрить подходящие решения с высокой производительностью модули камер . Мы также специализируемся на решении сложных задач по улучшению качества изображения, включая точную Автоматического баланса белого . Если вы ищете профессиональные встроенный модуль камеры решения или столкнулись с трудностями в настройке автоматического баланса белого , не стесняйтесь свяжитесь с экспертной командой Sinoseen уже сегодня . Мы предоставим индивидуальные технические рекомендации и поддержку продукции, чтобы повысить эффективность вашей системы визуализации.