Vad är vitbalanskalibrering? Vilka är de påverkande faktorerna?

Oavsett om det är inomhus eller utomhus, vid soluppgång eller solnedgång, har olika ljusförhållanden olika effekter på bildernas färgnoggrannhet. Automatisk vitbalans (AWB), en nyckelfunktion i bildsignalprocessorn (ISP), har huvuduppgiften att återställa de verkliga färgerna i en scen under föränderliga ljusförhållanden. Att ställa in AWB korrekt är viktigt för utmatningskvaliteten för en inbyggd kameramodul, vilket påverkar ett antal aspekter som sensorupplösning, pixelstorlek, ljusförhållanden och linsval. Till skillnad från det mänskliga ögat, som automatiskt anpassar sig till olika färgtemperaturer för att balansera olika färger, måste kameralinser simulera denna process genom "vitbalans" för att säkerställa att den utgående bilden blir så naturlig som möjligt.

 
I applikationer med inbäddat seende är linsernas färgåtergivningsförmåga inte alltid densamma och korrekt automatisk vitbalanskalibrering krävs. I den här artikeln kommer vi att fördjupa oss i nyckelbegreppen för automatisk vitbalanskalibrering, analysera förhållandet mellan linser och automatisk vitbalans och förklara färgtemperaturens inverkan på bildutdata.

 
Vad är automatisk vitbalanskalibrering?

Automatisk vitbalans (AWB) är en måste-ha-funktion i digitalkameror. Dess huvuduppgift är att automatiskt justera färgbalansen för en bild under olika ljusförhållanden för att säkerställa att vita och andra neutrala färger behåller sina verkliga färger i en bild. Genom att kompensera för variationer i färgtemperaturen hos en ljuskälla gör AWB det möjligt för kameran att fånga färger närmare vad det mänskliga ögat ser, och bibehålla naturliga och konsekventa färger, även under blandade ljus- eller extrema ljusförhållanden. Naturliga och konsekventa färger även under blandade ljuskällor eller extrema ljusförhållanden.

 
Hur fungerar AWB-funktionen?

AWB-funktionen fungerar baserat på att identifiera och justera vita eller neutrala färgområden i en bild. NärModul för kamerorupptäcker dessa områden, justerar den intensiteten på RGB-kanalerna (rött, grönt och blått) för att säkerställa att dessa områden visar neutrala färger i bilden. Denna process involverar komplexa algoritmer som analyserar bilddata och automatiskt beräknar de önskade färgkorrigeringsparametrarna. I vissa avancerade kamerasystem kan AWB-algoritmer till och med känna igen och anpassa sig till flera ljuskällor, inklusive dagsljus, lysrör, glödlampor, etc., för att uppnå mer exakt färgåtergivning.

Vilka andra relevanta faktorer påverkar AWB-implementeringen?

För att kunna implementera AWB måste kameran förstå hur färgen förändras vid olika färgtemperaturer. Begreppet färgtemperatur härrör från färgen på ljuset som avges av svartkroppsradiatorer vid olika temperaturer, vanligtvis mätt i Kelvin, med olika färgtemperaturvärden som motsvarar olika ljuskällor och färgatmosfärer. Till exempel är färgtemperaturen för dagsljus cirka 5500 K, medan färgtemperaturen för glödlampor är cirka 2800 K. Syftet med AWB är att få vita föremål som fångas av kameran att visas som riktigt vita i bilden vid dessa olika färgtemperaturer.

 
Utöver detta beror implementeringen av AWB på algoritmerna i bildsignalprocessorn och påverkas av linsens egenskaper. För att uppnå bästa AWB-resultat är det därför också extremt viktigt att ha en synergistisk kalibrering mellan objektivet och kamerasensorn. Detta inkluderar en kombination av faktorer som linsens material, filter, Chief Ray Angle (CRA) och antireflexbehandling av linsen.

 
Hur påverkar linsen AWb?

Linsen är inte bara en optisk komponent för bildbehandling, utan också en nyckelfaktor för färgnoggrannhet. Linsens material, design och beläggning kommer att ha en inverkan på ljuset som passerar genom den, vilket i sin tur påverkar färgen på ljuset som tas emot av kamerasensorn och i slutändan påverkar korrigeringseffekten av AWB-algoritmen.

• Linsens material:Linsens material kan vara plast eller glas, olika material har olika brytnings- och dispersionsegenskaper hos ljus, vilket kommer att förändra ljusets våglängdsfördelning, vilket påverkar färgåtergivningen. Till exempel kan plastlinser vara mer benägna att orsaka kromatisk aberration än glaslinser, vilket kräver AWB-algoritmer för att kompensera.
• Filter för färgspektrum:Filtren som används i linsen bestämmer vilka våglängder av ljus som kan passera genom linsen till sensorn. Kvaliteten på dessa filter påverkar direkt färgbalansen, särskilt vid automatisk justering av vitbalansen.
• Huvud Strålar Vinkel (CRA):CRA beskriver vinkeln vid vilken linsen tar emot ljus, för vidvinkelobjektiv är CRA särskilt viktigt, eftersom det påverkar fördelningen av ljus vid bildens kanter och färgjämnhet. AWB-algoritmer måste ta hänsyn till CRA för att säkerställa att färgkorrigeringen är konsekvent över hela bildområdet.
• Antireflekterande beläggningar:Antireflekterande beläggningar på linser används för att minimera inre linsreflektioner, förbättra ljusgenomsläppligheten och minska överstrålning och spökbilder. Kvaliteten på dessa beläggningar påverkar direkt mängden och kvaliteten på det ljus som tas emot av sensorn, och därmed prestandan hos AWB.

För att uppnå optimala AWB-resultat måste objektivet kalibreras exakt med kamerasensorn och ISP.

 
Hur utför man vitbalanskalibrering i ett inbäddat synsystem?

Automatisk kalibrering av vitbalans (AWB) innebär att finjustera kamerans bildsignalprocessor (ISP) och objektiven som arbetar med den för att kompensera för färgtemperaturvariationer från olika ljuskällor och effekterna av linsens egenskaper på färgen. Följande är de detaljerade stegen i AWB-kalibreringsprocessen.

1. Val av färgtemperatur och bildtagning:Det första steget är att ta en testbild vid en serie förutbestämda färgtemperaturer, som vanligtvis inkluderar dagsljus, lysrör, glödlampa, etc. Detta steg simulerar den färgtemperatur som kameran kan stöta på. Detta steg simulerar de olika ljusmiljöer som kameran kan stöta på och ger en databas för efterföljande kalibrering.
2. Tillämpning av vitbalansalgoritm:Därefter tillämpas AWB-algoritmen på de tagna bilderna. Målet med algoritmen är att identifiera vita eller neutrala områden i bilden och justera förstärkningen av RGB-kanalerna så att dessa områden blir neutrala vid olika färgtemperaturer.
3. Kompensation för linsens egenskaper:Eftersom egenskaperna hos linsmaterial, filter och antireflexbehandlingar kan påverka färgåtergivningen måste dessa faktorer kompenseras. Detta innebär vanligtvis att parametrarna i AWB-algoritmen justeras för att korrigera för linsinducerade färgavvikelser.
4. Finjustering och optimering:Under kalibreringsprocessen kan flera iterationer krävas för att finjustera parametrarna för AWB-algoritmen. Detta inkluderar justering av tröskelvärden för färgtemperatur, optimering av algoritmens svarshastighet och säkerställande av färgkonsistens under olika ljusförhållanden.
5. Validering och testning:Slutligen verifieras effektiviteten av AWB-kalibreringen genom att testa kameran under faktiska ljusförhållanden. Detta inkluderar att ta bilder under både naturliga och artificiella ljuskällor och utvärdera färgnoggrannhet och övergripande bildkvalitet.

Vilka tillämpningar kräver automatisk kalibrering av vitbalansen?

Fotografering inomhus

Vid inomhusfotografering behöver fotografer ofta arbeta med blandade ljuskällor, till exempel naturligt ljus blandat med artificiellt ljus. AWB:s roll här är att se till att människors hudtoner och scenens färger är naturligt samordnade. Genom att noggrant kalibrera AWB-algoritmen kan fotografen minska arbetsbelastningen med efterredigering och direkt få bilder med bra färgbalans.

Bil backkamera

Backkameror för bilar fungerar vid olika tider på dygnet och under olika ljusförhållanden. AWB-kalibrering förbättrar klarheten och färgnoggrannheten i bilder när du backar på natten eller på molniga dagar. Genom att optimera AWB kan föraren få en tydlig sikt bakåt under olika ljusförhållanden och förbättra säkerheten.

Sinoseen hjälper till med inbäddad synteknik för linskalibrering och anpassning av kameramodulen

På Sinoseen kan vi hjälpa ingenjörer och tekniker inom embedded vision att välja rätt lins och matcha rätt kameramodul för att uppfylla deras applikationskrav. Dessutom tillhandahåller vi också en mängd olika anpassningstjänster, inklusive men inte begränsat till bostadsdesign, design ombord och så vidare. För mer information om Sinoseen's produkter och tjänster,Tveka inte att kontakta oss.

FAQ

1: Varför behöver jag AWB-kalibrering för mitt objektiv?

Egenskaperna hos en lins som material, filter och antireflekterande beläggningar påverkar ljuset som passerar genom den och därmed färgåtergivningen. AWB-kalibrering av linser utförs för att kompensera för färgavvikelser orsakade av dessa faktorer och för att säkerställa färgnoggrannhet och naturlighet i bilderna.

 
2: Hur påverkar färgtemperaturen bildkvaliteten?

Färgtemperaturen bestämmer färgen på ljuskällan, och olika färgtemperaturer resulterar i olika färgatmosfärer. Färgtemperaturen påverkar kamerans tolkning och återgivning av färger. Till exempel kan en bild under en ljuskälla med låg färgtemperatur vara varm, medan en bild under en ljuskälla med hög färgtemperatur kan vara kall. AWB kompenserar för dessa variationer genom att justera kamerans färgtemperaturinställningar för att säkerställa färgnoggrannhet i bilden.