вступ
Ви коли-небудь фотографувалися в приміщенні і помічали помаранчевий відтінок? Або зовні з блакитним виглядом? Різні джерела світла – теплі лампи розжарювання, холодне денне світло, зелені люмінесцентні лампи – змінюють колір усього. Наші очі автоматично компенсують це, тож біле простирадло скрізь виглядає білим. Проте камери потребують допомоги. Ось деавтоматичний баланс білого (AWB)входить. В aмодуль камери, AWB аналізує сцену та налаштовує кольори, щоб вони виглядали природно. У цій статті пояснюється, як працює AWB, чому це важливо для різнихмодуль камеритипи, і що шукати.
Що таке баланс білого?
Баланс білого усуває кольорові відтінки, щоб об’єкти, які здаються білими для людського ока, також були білими на зображенні. Світлий колір вимірюється в кельвінах (К) – низькі значення теплі (помаранчевий), високі – холодні (синій). Камера повинна знати колірну температуру світла, щоб точно відтворювати кольори.
Автоматичний баланс білогоавтоматично визначає джерело світла та застосовує правильну корекцію.
Як працює автоматичний баланс білого
Типовий алгоритм AWB:
Виявляє джерело світла– шляхом усереднення кольорів пікселів (припущення сірого світу) або пошуку яскравих пікселів, які мають бути білими.
Застосовує прибутки– регулює інтенсивність червоного та синього каналів; зелений канал зазвичай залишають як еталон.
Тонкі налаштування– використовує пошукову таблицю для змішаного освітлення (наприклад, флуоресцентне + віконне світло).
В амодуль камери cmos, AWB зазвичай реалізується в процесорі сигналів зображення (ISP), апаратно (на сенсорі) або програмно (на головному ЦП).
Чому AWB важливий
Без AWB, aмодуль камери HDстворить нереалістичні кольори – біла стіна виглядатиме рожевою під люмінесцентним світлом або жовтою під лампою розжарювання. AWB забезпечує:
Постійні кольори при різному освітленні.
Менше ручного виправлення пізніше.
Надійне комп’ютерне бачення (розпізнавання об’єктів вимагає нейтральних кольорів).
AWB у різних типах модулів камери
- Модуль камери HD– Типовиймодуль камери HD(1080p), що використовується у веб-камерах або ендоскопах, має вбудований AWB у своєму ISP. Він добре працює для більшості сцен у приміщенні та на відкритому повітрі, але може погано працювати під яскравим світлом (наприклад, червоним світлом операційної).
- Модуль камери CMOS– Більшістьмодуль камери cmosдатчики постачаються з ISP, який включає AWB. Для власних вбудованих систем ви можете вимкнути апаратну AWB і запровадити власний програмний алгоритм, якщо вам потрібна спеціальна робота (наприклад, медичне зображення, де точність кольору є критичною).
- Гнучкий модуль камери – A гнучкий модуль камери(наприклад, для бороскопів або ендоскопів) часто працює у вузьких темних приміщеннях із вбудованим світлодіодним підсвічуванням. Світлодіоди мають фіксовану колірну температуру (зазвичай денне світло або холодний білий). У таких випадках фіксований баланс білого (попередньо встановлений на колір світлодіода) може бути надійнішим, ніж AWB, оскільки камера бачить об’єкт лише під одним джерелом світла. Однак багато гнучких модулів все ще включають AWB для універсальності.
- Модуль камери USB – A Модуль камери USBтакі UVC (USB Video Class) зазвичай надають елементи керування AWB через операційну систему. Ви можете ввімкнути або вимкнути автоматичний баланс білого в програмному забезпеченні. Ці модулі популярні для додатків plug-and-play.
- Модульна камера Raspberry– Theмалинова модульна камера(офіційний модуль камери Raspberry Pi) використовує бібліотеку libcamera. Він увімкне AWB за замовчуванням, але ви також можете встановити фіксовану колірну температуру або вимкнути AWB для ручного керування – це корисно для астрофотографії чи машинного зору, де потрібне узгоджене перетворення кольорів від кадру до кадру.
Обмеження AWB
Навіть хороший AWB може вийти з ладу:
- Сцени без нейтральних кольорів– червона квітка, що заповнює весь кадр, може бути незбалансованою: алгоритм намагається зробити червоний «нейтральним», перетворюючи його на сірий.
- Змішане освітлення– денне світло з вікна плюс теплі кімнатні лампи; камера повинна вибрати компроміс.
- Дуже темні сцени– низьке співвідношення сигнал/шум робить оцінку кольору ненадійною.
Вибір модуля камери з хорошим AWB
- Шукайте налаштування користувача– можливість заблокувати AWB або встановити фіксовану колірну температуру корисна при постійному штучному освітленні.
- Перевірте характеристики провайдера– високоякісниймодуль камери HDУ продуктах від відомих виробників (наприклад, Sincere) використовуються розширені алгоритми AWB із пошуковими таблицями колірної температури.
- Випробуйте під вашим освітленням– знімайте зразки зображень у тих самих умовах, що й ваша камера.
Модулі камери Sincere
У Sincere ми займаємося дизайноммодуль камерипродукти з надійним автоматичним балансом білого:
- Модуль камери Cmos– Апаратний AWB з опціями тонкого налаштування.
- Модуль камери HD– Модулі 1080p і 4K зі стабільною продуктивністю кольору.
- Гнучкий модуль камери– Виберіть фіксований баланс білого або AWB.
- Модуль камери USB– Сумісність із UVC, керування AWB через стандартні API.
- Модульна камера Raspberry– MIPI-сумісні модулі з libcamera AWB.
Резюме
Автоматичний баланс білогоце життєво важлива функція для будь-якої людинимодуль камериякий працює при змінному освітленні. Він автоматично регулює кольори, щоб білі виглядали білими, а сцени – природними. Покимодуль камери HDіМодуль камери USBпристрої мають хорошу AWB за замовчуванням, вам може знадобитися ручне керування для спеціальних завдань. Агнучкий модуль камериз вбудованими світлодіодами може працювати краще з фіксованим балансом білого. Для вбудованих проектів з використанням aмалинова модульна камера, libcamera пропонує як автоматичні, так і ручні параметри. Розуміння AWB допоможе вибрати правильниймодуль камери cmosдля точного, постійного кольору.
Зверніться до Sincere, щоб обговорити вашімодуль камериіавтоматичний баланс білоговимоги.
