การ head สมดุลสีขาวคืออะไร? ปัจจัยที่มีผลคืออะไรบ้าง？

สมดุลสีขาวอัตโนมัติ (AWB) เป็นเทคโนโลยีหลักในระบบการมองเห็นยุคใหม่ ไม่ว่าจะเป็นการใช้งานในร่มหรือกลางแจ้ง ในสภาพแสงที่แตกต่างกัน การรักษารายละเอียดสีที่แม่นยำและสม่ำเสมอถือเป็นความท้าทายอยู่เสมอ การทำความเข้าใจและการปรับเทียบ AWB ให้ถูกต้องมีความสำคัญอย่างมากต่อคุณภาพของผลลัพธ์ โมดูลกล้องฝังตัว บทความนี้จะกล่าวถึงหลักการทำงานของ AWB ปัจจัยสำคัญที่มีผล วิธีการปรับเทียบที่แม่นยำ รวมถึงคุณค่าในการใช้งานจริงของเรา วัตถุประสงค์ของเราคือเพื่อช่วยวิศวกรให้สามารถสร้างคุณภาพสีของภาพให้ออกมาราวกับจริงได้อย่างยอดเยี่ยม

สมดุลสีขาวในกล้องคืออะไร?

สมดุลสีขาวอัตโนมัติ (AWB) เป็นคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับกล้องดิจิทัล หน้าที่หลักคือปรับสมดุลสีของภาพโดยอัตโนมัติ เพื่อให้แน่ใจว่าสีขาวและสีกลางอื่น ๆ จะปรากฏตามความเป็นจริงภายใต้แสงสว่างที่แตกต่างกัน AWB จะชดเชยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสีของแหล่งกำเนิดแสง ทำให้กล้องสามารถจับภาพสีออกมาให้ใกล้เคียงกับที่ตาของมนุษย์มองเห็นมากที่สุด รวมถึงช่วยให้สีมีความเป็นธรรมชาติและสม่ำเสมอ แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีแหล่งกำเนิดแสงหลายแบบหรือสภาพแสงที่รุนแรง

ฟังก์ชัน AWB ทำงานอย่างไร?

The หลักการทำงานของสมดุลสีขาวอัตโนมัติ มุ่งเน้นการระบุและปรับพื้นที่สีขาวหรือสีกลางในภาพ เมื่อ โมดูลกล้อง พบพื้นที่เหล่านี้ จะมีการปรับความเข้มของช่องสัญญาณ Red, Green และ Blue (RGB) อย่างละเอียด เพื่อให้แน่ใจว่าพื้นที่เหล่านี้จะมีลักษณะเป็นกลางในภาพสุดท้าย กระบวนการที่ซับซ้อนนี้อาศัยอัลกอริธึมขั้นสูงที่วิเคราะห์ข้อมูลของภาพ และคำนวณการแก้ไขสีที่จำเป็นโดยอัตโนมัติ อีกทั้งระบบกล้องขั้นสูงบางระบบยังสามารถรับรู้และปรับตัวให้เข้ากับแหล่งกำเนิดแสงหลายแบบ เช่น แสงแดด หลอดฟลูออเรสเซนต์ หรือหลอดไส้ ซึ่งช่วยให้การแสดงผลสีมีความแม่นยำมากยิ่งขึ้น

AWB เป็นส่วนสำคัญของกล้อง เครื่องประมวลสัญญาณภาพ (ISP) หน้าที่หลักของ ISP คือการฟื้นฟูสีสันที่แท้จริงของฉากให้ได้แม่นยำแม้ในสภาพแสงที่เปลี่ยนแปลง การตั้งค่า AWB ที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างมากสำหรับ โมดูลกล้องแบบฝังตัว คุณภาพของภาพที่ได้ มีผลต่อปัจจัยต่างๆ เช่น ความละเอียดของเซ็นเซอร์ ขนาดพิกเซล สภาพของแสง และการเลือกใช้เลนส์ ต่างจากสายตาของมนุษย์ที่ปรับตัวเข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสีโดยอัตโนมัติ เลนส์กล้องจำเป็นต้องใช้ 'การปรับสมดุลสีขาว (White Balance)' เพื่อเลียนแบบกระบวนการนี้ ซึ่งจะช่วยให้ภาพที่ได้มีลักษณะเป็นธรรมชาติและสมจริงมากที่สุด

ปัจจัยใดบ้างที่มีผลต่อการใช้งาน AWB

สําหรับ ฟังก์ชัน AWB ในการทำงานให้มีประสิทธิภาพ กล้องต้องเข้าใจอย่างถูกต้องว่าสีเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรภายใต้ระดับอุณหภูมิสีที่แตกต่างกัน แนวคิดของ อุณหภูมิสี เกิดขึ้นจากสีของแสงที่ปล่อยออกมาจากตัวรับรังสีดำ (Blackbody Radiators) ในทางทฤษฎีที่อุณหภูมิที่แตกต่างกัน โดยปกติจะวัดค่าเป็นหน่วยเคลวิน (Kelvin) ค่าเคลวินที่แตกต่างกันจะสอดคล้องกับแหล่งกำเนิดแสงและบรรยากาศของสีที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น แสงแดดตามธรรมชาติอยู่ที่ประมาณ 5500 K ในขณะที่แสงที่อุ่นกว่าจากหลอดไส้จะอยู่ที่ประมาณ 2800 K วัตถุประสงค์หลักของ การใช้งาน AWB คือการรับประกันว่าวัตถุสีขาวเมื่อถูกถ่ายภาพด้วยกล้อง จะปรากฏเป็นสีขาวแท้จริงในภาพภายใต้ระดับอุณหภูมิสีที่แตกต่างกันเหล่านี้

นอกจากอุณหภูมิสีแล้ว การใช้งาน AWB ยังขึ้นอยู่กับอัลกอริทึมของ ISP อีกด้วย นอกจากนี้ยังได้รับอิทธิพลอย่างมากจากคุณสมบัติเฉพาะของเลนส์ ดังนั้นการได้ผลลัพธ์ AWB ที่ดีที่สุดจำเป็นต้องมี การปรับเทียบแบบซินเนอร์จีติก (synergistic calibration) ระหว่างเลนส์และเซ็นเซอร์ของกล้อง การทำงานร่วมกันที่สำคัญนี้มีปัจจัยต่าง ๆ เข้ามาเกี่ยวข้อง เช่น วัสดุที่ใช้ทำเลนส์ ตัวกรองในตัวของเลนส์ มุมรังสีหลัก (Chief Ray Angle - CRA) และสารเคลือบป้องกันการสะท้อนบนเลนส์

เลนส์มีผลต่อ AWB อย่างไร?

เลนส์ไม่ใช่เพียงแค่ชิ้นส่วนทางแสงสำหรับการสร้างภาพเท่านั้น แต่ยังเป็นปัจจัยสำคัญในการได้สีที่แม่นยำ วัสดุ ดีไซน์ และการเคลือบผิวของเลนส์ล้วนมีผลต่อแสงที่ส่องผ่านเข้ามา ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อสีของแสงที่เซ็นเซอร์ของกล้องได้รับ ในที่สุดจึงมีผลต่อประสิทธิภาพในการแก้ไขสีของ อัลกอริทึม AWB สามารถปรับแก้สีได้

วัสดุของเลนส์

วัสดุเลนส์สามารถเป็นพลาสติกหรือแก้ว วัสดุที่แตกต่างกันมีสมบัติในการหักเหและกระจายแสงที่แตกต่างกัน ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้สามารถเปลี่ยนการกระจายความยาวคลื่นของแสง ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในคุณภาพของสีโดยรวม ตัวอย่างเช่น เลนส์พลาสติกอาจทำให้เกิดการบิดเบือนของสี (ความคลาดสี) มากกว่าเลนส์แก้ว นั่นหมายความว่าอัลกอริธึม AWB จำเป็นต้องชดเชยความแตกต่างเหล่านี้โดยเฉพาะ

ตัวกรองสเปกตรัมสี

ตัวกรองที่สร้างไว้ภายในเลนส์จะควบคุมอย่างแม่นยำว่าความยาวคลื่นของแสงใดจะเข้าถึงเซ็นเซอร์ได้ คุณภาพและประเภทของตัวกรองเหล่านี้มีผลโดยตรงต่อสมดุลของสี โดยเฉพาะในระหว่างการ ปรับสมดุลสีขาวอัตโนมัติ กระบวนการ

มุมรังสีหลัก (cra)

CRA หมายถึงมุมที่แสงเข้าสู่เลนส์และตกกระทบเซ็นเซอร์ สำหรับเลนส์มุมกว้าง CRA มีความสำคัญเป็นพิเศษ เนื่องจากมันส่งผลต่อการกระจายของแสงและความสม่ำเสมอของสี โดยเฉพาะในบริเวณขอบภาพ อัลกอริธึม AWB จำเป็นต้องคำนึงถึง CRA เพื่อให้แน่ใจว่าการแก้ไขสีนั้นสม่ำเสมอทั่วทั้งภาพ

เคลือบป้องกันแสงสะท้อน

สารเคลือบป้องกันการสะท้อนพิเศษบนเลนส์มีจุดประสงค์เพื่อลดการสะท้อนภายใน สารเคลือบเหล่านี้ช่วยเพิ่มปริมาณแสงที่ผ่านเข้ามา ปรับเพิ่มความคมชัด และลดแสงสะท้อนและแสงแฟลร์ที่ไม่ต้องการ คุณภาพของสารเคลือบดังกล่าวมีผลโดยตรงต่อปริมาณและคุณภาพของแสงที่เข้าถึงเซนเซอร์ ซึ่งส่งผลต่อ ประสิทธิภาพ AWB . เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ AWB ที่ดีที่สุด เลนส์จำเป็นต้องมีการปรับเทียบกับเซนเซอร์ของกล้องและ ISP อย่างแม่นยำ

วิธีการปรับเทียบอุณหภูมิสีอัตโนมัติในระบบภาพแบบฝังตัว

การปรับเทียบค่า auto white balance ประกอบด้วยการปรับแต่งตัวประมวลผลสัญญาณภาพ (ISP) ของกล้องและเลนส์ที่ใช้งานร่วมกันอย่างระมัดระวัง เป้าหมายคือการแก้ไขการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสีจากแหล่งกำเนิดแสงที่แตกต่างกัน และผลกระทบเล็กน้อยที่เลนส์มีต่อสี ต่อไปนี้คือขั้นตอนโดยละเอียดที่มักใช้ในการปรับเทียบ AWB

การเลือกอุณหภูมิสีและการจับภาพ

ขั้นตอนแรก ให้ถ่ายภาพทดสอบชุดหนึ่งภายใต้ค่าอุณหภูมิสีที่กำหนดไว้ล่วงหน้า โดยทั่วไปจะรวมถึงประเภทของแสงที่พบบ่อย เช่น แสงกลางวัน แสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ และแสงจากหลอดไส้ ขั้นตอนนี้เป็นการจำลองสภาพแวดล้อมการให้แสงสว่างที่หลากหลายในโลกแห่งความเป็นจริงที่กล้องอาจต้องเผชิญ เพื่อให้ได้ข้อมูลสำคัญสำหรับการปรับเทียบในขั้นต่อไป

ใช้อัลกอริธึมสมดุลสีขาว

ขั้นตอนต่อไป ให้ใช้ อัลกอริทึม AWB กับภาพทดสอบที่ถ่ายไว้ เป้าหมายของอัลกอริธึมคือการค้นหาพื้นที่สีขาวหรือสีกลางในภาพ จากนั้นปรับค่าความ усистьช่องสัญญาณสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน (RGB) เพื่อให้พื้นที่เหล่านี้มีลักษณะเป็นกลางในทุกอุณหภูมิสี

ปรับชดเชยคุณสมบัติของเลนส์

เนื่องจากคุณสมบัติของเลนส์ เช่น วัสดุ ตัวกรอง และสารเคลือบกันแสงสะท้อน อาจส่งผลต่อสีอย่างละเอียดอ่อน เราจึงต้องปรับชดเชยปัจจัยเหล่านี้ โดยทั่วไปหมายถึงการปรับแต่งพารามิเตอร์ภายในอัลกอริธึม AWB เพื่อแก้ไขความเบี่ยงเบนของสีที่เกิดจากเลนส์โดยเฉพาะ

ปรับแต่งและเพิ่มประสิทธิภาพ

ระหว่างการปรับเทียบ คุณอาจต้องทำซ้ำหลายขั้นตอนหลายครั้งเพื่อปรับแต่งพารามิเตอร์ของอัลกอริทึม AWB ให้แม่นยำ ซึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับการปรับค่าอุณหภูมิสีที่เป็นเกณฑ์ การเพิ่มความเร็วในการตอบสนองของอัลกอริทึม และการตรวจสอบให้แน่ใจว่าสีมีความสม่ำเสมอภายใต้สภาวะการให้แสงที่หลากหลาย

การตรวจสอบและทดสอบ

สุดท้าย เราจะยืนยันประสิทธิภาพของการปรับเทียบ AWB โดยการทดสอบกล้องภายใต้สภาวะแสงในการใช้งานจริง ซึ่งรวมถึงการถ่ายภาพในทั้งแสงธรรมชาติและแสงเทียม พร้อมทั้งตรวจสอบความแม่นยำของสีและคุณภาพของภาพโดยรวมอย่างละเอียด

แอปพลิเคชันใดบ้างที่ต้องการการปรับเทียบอัตโนมัติสำหรับสมดุลสีขาว (Auto White Balance Calibration)

การปรับเทียบค่า auto white balance มีความสำคัญอย่างมากในหลายสาขา โดยเฉพาะใน ระบบวิชั่นฝังตัว ที่ความแม่นยำของสีมีความสำคัญอย่างยิ่ง

การถ่ายภาพในร่ม

ในการถ่ายภาพในร่ม ผู้เชี่ยวชาญมักต้องทำงานภายใต้แหล่งกำเนิดแสงที่หลากหลาย เช่น แสงธรรมชาติผสมผสานกับแสงเทียม ซึ่งบทบาทของ AWB (การปรับสมดุลสีขาวอัตโนมัติ) ในที่นี้มีความสำคัญอย่างมากในการทำให้โทนสีผิวและสีสันของภาพโดยรวมดูเป็นธรรมชาติและกลมกลืนกัน ด้วยการปรับเทียบอัลกอริธึม AWB ให้แม่นยำ ช่วยให้ช่างภาพลดความจำเป็นในการแก้ไขภาพหลังการถ่ายทำอย่างละเอียด ทำให้ได้ภาพที่มีสมดุลสีที่ดีตั้งแต่แรก

กล้องถอยหลังรถยนต์

กล้องถอยหลังรถยนต์ทำงานภายใต้สภาพแสงที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา จากแสงแดดจัดในเวลากลางวัน ไปจนถึงคืนที่มืดหรือวันที่มีเมฆครึ้ม การปรับเทียบ AWB เพิ่มความชัดเจนของภาพและความแม่นยำของสีสันอย่างชัดเจนขณะถอยรถ โดยเฉพาะในสภาพแสงน้อยที่ท้าทาย การปรับแต่ง AWB ให้เหมาะสม ช่วยให้ผู้ขับขี่มองเห็นพื้นที่ด้านหลังรถได้อย่างชัดเจนตลอดเวลา และเพิ่มความปลอดภัยโดยตรง

การตรวจสอบทางอุตสาหกรรมและการเฝ้าระวังด้านความปลอดภัย

ใน การตรวจสอบทางอุตสาหกรรม การผลิตสีที่แม่นยำมีความสำคัญอย่างมากในการตรวจหาข้อบกพร่องให้ถูกต้อง เช่น ความแตกต่างของสีเพียงเล็กน้อยบนผ้าหรือชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ อาจบ่งชี้ถึงข้อบกพร่องของผลิตภัณฑ์ได้ รวมถึงใน การเฝ้าระวังและความมั่นคง , สีที่แม่นยำช่วยระบุเป้าหมายและวิเคราะห์ฉาก การปรับเทียบ AWB รับประกันความเสถียรและความน่าเชื่อถือของภาพ มันสามารถรักษาคุณภาพของข้อมูลภาพไว้ได้แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีแสงเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา

ควรเลือก White Balance ค่าเริ่มต้นแบบใด?

ส่วนมาก โมดูลกล้อง มีให้เลือกหลากหลาย white Balance ค่าเริ่มต้น การตั้งค่า เช่น 'อัตโนมัติ', 'แสงกลางวัน', 'มีเมฆ', 'ไส้หลอดไวน์', และ 'หลอดฟลูออเรสเซนต์' สำหรับสถานการณ์ทั่วไปในชีวิตประจำวัน สมดุลสีขาวอัตโนมัติ (AWB) มักจะเป็นทางเลือกที่ดีที่สุด เนื่องจากมันสามารถปรับตัวเข้ากับสภาพแสงโดยรอบได้อย่างชาญฉลาด อย่างไรก็ตาม ในสภาพแสงเฉพาะเจาะจงและคงที่มาก การเลือกโหมด White Balance แบบกำหนดเองอาจให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำกว่า ตัวอย่างเช่น ในห้องที่มีเพียงหลอดไส้เป็นแหล่งกำเนิดแสง การเลือกโหมด 'ไส้หลอดไวน์' มักจะให้ความแม่นยำมากกว่าการใช้โหมดอัตโนมัติ สำหรับการใช้งานเชิงมืออาชีพที่ต้องการสีที่คงที่สม่ำเสมอหรือสภาพแวดล้อมเฉพาะสำหรับการทดสอบ การตั้งค่าและล็อก White Balance แบบกำหนดเองเป็นแนวทางที่นิยมและแนะนำให้ปฏิบัติ

สรุป

สมดุลสีขาวอัตโนมัติ (AWB) เป็นส่วนหนึ่งที่สำคัญและซับซ้อนของ ระบบวิชั่นฝังตัว . ความสำเร็จขึ้นอยู่ไม่เพียงแค่กับอัลกอริทึม ISP ขั้นสูงเท่านั้น แต่ยังต้องอาศัยการทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดและการปรับเทียบค่าอย่างแม่นยำร่วมกับ เลนส์ . วิศวกรจำเป็นต้องเข้าใจอย่างลึกซึ้งตั้งแต่ หลักการทำงานของสมดุลสีขาวอัตโนมัติ ถึง การปรับเทียบ AWB ขั้นตอน ไปจนถึงบทบาทสำคัญในหลากหลายการประยุกต์ใช้จริง ด้วยเทคโนโลยีที่พัฒนาอย่างต่อเนื่อง ระบบ AWB ที่แม่นยำจะยังคงเป็นตัวขับเคลื่อนสำคัญในการพัฒนาครั้งใหญ่ในด้าน โมดูลกล้อง การสร้างสีสันที่แม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งจะนำไปสู่ประสบการณ์ภาพที่สมจริงและเชื่อถือได้มากยิ่งขึ้นสำหรับผลิตภัณฑ์ตั้งแต่เครื่องใช้ไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภคไปจนถึงระบบอุตสาหกรรมซับซ้อน

Sinoseen มีประสบการณ์มากกว่า ประสบการณ์อันยาวนาน 14 ปี ใน ด้านวิชันระบบฝังตัว . เราทุ่มเทเพื่อช่วยลูกค้าของเราในการผสานรวมโซลูชันเซนเซอร์และอุปกรณ์ที่เหมาะสมและมีประสิทธิภาพสูง โมดูลกล้อง . เรายังมีความเชี่ยวชาญในการแก้ปัญหาด้านคุณภาพของภาพที่ซับซ้อน รวมถึงการปรับเทียบค่า การปรับเทียบค่า auto white balance . หากคุณกำลังมองหาโซลูชัน โมดูลกล้องฝังตัว หรือกำลังเผชิญปัญหาด้าน การปรับเทียบค่า auto white balance , โปรดอย่าลังเลที่จะ ติดต่อทีมผู้เชี่ยวชาญของ Sinoseen วันนี้ . เราพร้อมให้คำแนะนำทางเทคนิคและบริการสนับสนุนผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมกับความต้องการของคุณ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพระบบการมองเห็นของคุณ