オートホワイトバランスとは何ですか？ - 知識

導入

室内で写真を撮ったとき、オレンジ色がかっていることに気づいたことはありますか?それとも外側の青みがかったものでしょうか？暖かい白熱電球、冷たい日光、緑色の蛍光灯など、さまざまな光源によってあらゆるものの色が変わります。私たちの目は自動的に補正するため、白いシートはどこにいても白く見えます。ただし、カメラには助けが必要です。そこですオートホワイトバランス（AWB）が入ってくる。カメラモジュール, AWBはシーンを分析し、自然に見えるように色を調整します。この記事では、AWB がどのように機能するか、さまざまな用途にとって AWB が重要である理由について説明します。カメラモジュール種類と何を探すべきか。

ホワイトバランスとは何ですか?

ホワイトバランスは色かぶりを除去し、人間の目には白く見えるオブジェクトも画像内でも白くなります。光の色はケルビン (K) で測定され、数値が低いと暖色 (オレンジ)、数値が高いと寒色 (青) になります。色を正確に再現するには、カメラが光の色温度を知っている必要があります。

オートホワイトバランス光源を自動的に検出し、適切な補正を適用します。

オートホワイトバランスの仕組み
典型的な AWB アルゴリズム:

光源を検出します– ピクセルの色を平均する (灰色の世界の仮定)、または白であるべき明るいピクセルを見つけることによって。

ゲインを適用します– 赤と青のチャンネル強度を調整します。通常、緑のチャンネルは基準として残されます。

微調整– 混合照明（蛍光灯 + 窓の光など）のルックアップテーブルを使用します。

でcmosカメラモジュール, AWB は通常、ハードウェア (センサー上) またはソフトウェア (ホスト CPU 上) のいずれかで、画像信号プロセッサ (ISP) に実装されます。

AWB が重要な理由
AWB がないと、HDカメラモジュール非現実的な色が生成されます。白い壁は蛍光灯の下ではピンク色に見え、白熱灯の下では黄色に見えます。 AWB は次のことを保証します。

さまざまな照明でも一貫した色。

後で手動で修正する必要が少なくなります。

信頼性の高いコンピュータービジョン (物体検出では中間色が期待されます)。

さまざまなカメラモジュールタイプのAWB

HDカメラモジュール– 典型的なHDカメラモジュールWeb カメラや内視鏡で使用される (1080p) には、ISP に AWB が組み込まれています。ほとんどの屋内および屋外のシーンではうまく機能しますが、強い色の光 (手術室の赤い光など) の下ではうまくいかない場合があります。
CMOSカメラモジュール- ほとんどcmosカメラモジュールセンサーには、AWB を含む ISP が付属しています。カスタム組み込みシステムの場合、特別な処理が必要な場合 (例: 色の精度が重要な医療画像処理など)、ハードウェア AWB をオフにして独自のソフトウェアアルゴリズムを実装できます。
フレキシブルカメラモジュール – A フレキシブルカメラモジュール（ボアスコープや内視鏡など）多くの場合、内蔵 LED 照明を使用して狭くて暗いスペースで作業します。 LED の色温度は固定されています (通常は昼光色または冷白色)。このような場合、カメラは 1 つの光源の下でのみオブジェクトを認識するため、固定ホワイトバランス (LED の色に事前設定) の方が AWB よりも信頼性が高い場合があります。ただし、多くの柔軟なモジュールには、汎用性を高めるために AWB が含まれています。
USBカメラモジュール – A USBカメラモジュールUVC (USB ビデオクラス) に従うと、通常、オペレーティングシステムを通じて AWB コントロールが公開されます。ソフトウェアで自動ホワイトバランスを有効または無効にできます。これらのモジュールは、プラグアンドプレイアプリケーションで人気があります。
ラズベリーモジュールカメラ–ラズベリーモジュールカメラ(公式 Raspberry Pi カメラモジュール) は libcamera ライブラリを使用します。デフォルトで AWB が有効になりますが、固定色温度を設定したり、手動制御のために AWB を無効にしたりすることもできます。フレームごとに一貫したカラーが必要な天体写真やマシンビジョンに役立ちます。

AWBの制限事項
優れた AWB であっても失敗する可能性があります。

中間色のないシーン– フレーム全体を埋める赤い花はバランスが崩れている可能性があります。アルゴリズムは赤を「ニュートラル」にしようとして、灰色に変えます。
混合照明– 窓からの日光と暖かい屋内ランプ。カメラは妥協点を選択する必要があります。
非常に暗いシーン– 信号対雑音比が低いと、色の推定の信頼性が低くなります。

優れたAWBを備えたカメラモジュールの選択

ユーザー調整を探す– AWB をロックしたり、固定色温度を設定したりする機能は、一定の人工光の下で役立ちます。
ISPの仕様を確認する- 高品質HDカメラモジュール評判の良いメーカー（シンシアなど）の製品は、色温度ルックアップテーブルを備えた高度な AWB アルゴリズムを使用しています。
照明の下でテストしてください– カメラが直面するのと同じ条件でサンプル画像をキャプチャします。

シンシアのカメラモジュール
シンシアでは、デザインを行っています。カメラモジュール信頼性の高いオートホワイトバランスを備えた製品:

Cmosカメラモジュール– 微調整オプションを備えたハードウェア AWB。
HDカメラモジュール– 安定したカラーパフォーマンスを備えた 1080p および 4K モジュール。
フレキシブルなカメラモジュール– 固定ホワイトバランスまたはAWBを選択します。
USBカメラモジュール– UVC 準拠、標準 API 経由の AWB 制御。
ラズベリーモジュールカメラ– libcamera AWB を備えた MIPI 互換モジュール。

まとめ

オートホワイトバランスあらゆるものにとって重要な機能ですカメラモジュールさまざまな光の下で機能します。白は白く見えるように色を自動的に調整し、シーンが自然に見えるようにします。その間HDカメラモジュールそしてUSBカメラモジュールデバイスには適切なデフォルト AWB が備わっていますが、特殊なタスクには手動制御が必要になる場合があります。あフレキシブルカメラモジュールLED が内蔵されている場合は、ホワイトバランスを固定した方がうまく機能する可能性があります。を使用した組み込みプロジェクトの場合、ラズベリーモジュールカメラ, libcamera では、自動オプションと手動オプションの両方が提供されます。 AWB を理解すると、適切な選択に役立ちますcmosカメラモジュール正確で一貫した色を実現します。

ご相談については、シンシアにお問い合わせくださいカメラモジュールそしてオートホワイトバランス要件。