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干货 | 浅谈自动聚焦摄像机色温,色彩恒常性和白平衡功能

时间:2023-05-22  17:33:51  来源: 深圳市轩展科技有限公司  浏览数: 102


生活在快消时代,社会的发展在迈向高速的同时,人们在光照中的活动时间也在逐渐增长;而不同的光源和光环境,均会对人们空间感知、行为模式、社交活动、生理和心理健康造成不小的影响。


接下来,我们就认识下自动聚焦摄像机的色温,以及色温对人们和机器的影响。


01

色温


色温是表示光线中包含颜色成分的一个计量单位。从理论上说,黑体温度指绝对黑体从绝对零度(-273℃)开始加温后所呈现的颜色。


如下图所示,在黑体受热时,颜色会逐渐由黑变红,转黄,发白,最后发出蓝色光。当加热到一定的温度,黑体发出的光所含的光谱成分,就称为这一温度下的色温,计量单位为“K”(开尔文)。



< 色温图片1-图片来源于网络 >


而光源的色温不同,光色也会不尽相同,所给人的视觉冲击和视觉感受也会大不相同。(色温越高,视觉特效就会越低)。



< 色温图片2-图片来源于网络 >


02

色彩恒常性


人类视觉获取图像的过程中,不仅仅有视网膜的参与,更重要的还有大脑的参与,视觉作为人类获取外接信息的重要手段,大脑早已帮我们建立起了复杂的感知和应对。


因此在面对不同色温的光环境下,就会有一种生理机制帮人们自动校正对物体的认知,这就是“色彩恒常性”。



< 色温偏黄-图片来源于网络 >



色彩恒常性(Color constancy):

是指当照射物体表面的颜色光发生变化时,人们所接收到的物体表面颜色不同,但是依旧对该物体表面颜色的知觉保持不变的知觉特性。


举个例子,白色是甜品外层的固有色,然而在黄色光源的照射下,此时人眼所见到的甜品外层会偏黄,但是人们对该甜品外层的认知依旧保留在“白色”,这就是色彩恒常性。




< 左边偏黄,右边为白色-图片来源于网络 >


03

白平衡


相机不同于人眼,并不具备“色彩恒常性”的知觉特性,会随着光源色的变化,采集不同颜色的图像,因此需要人工添加类似的功能,即为“白平衡”。


白平衡(white balance)

在色彩转换的过程中,根据光源的情况指定不同的白点,从而得到相应正确的色彩转换结果,尽量减小光源色对物体表面颜色的影响。


如下图所示,假定图1是正常光照环境下所采集到的图像,图2是蓝色光照下所采集到的画面,所以整体画面相较于图1会偏蓝偏冷。



< 图1-正常光照环境 >



< 图2-画面整体偏蓝 >



从图1和图2能明显看到,两边是存在一定的色差的。所以如果要把图2还原成图1,蓝色光作为干扰因素,是需要被“色彩还原”的。


那么相机会选取一个点作为白色的平衡点(比如白色的耳机),然后计算出图2画面的“色温”是多少,从而进行“色差补偿”,就能够有效还原出图1。



< 图1和图2的局面对比,其中就是不同色温之间形成的色差 >


简单理解,白平衡就是用来还原图像色彩的。



04

“白平衡”为什么重要?


对人们来说,图像越“真实”就越容易理解事物的本质,就越能够获得感官上的冲击。


在实际的应用中,光源的颜色并非是一成不变的,而是在随时变化的。举个例子,比如中午的阳光是耀眼的金黄色,傍晚的夕阳就是橘红色;比如城市的霓虹灯,可红可绿也可蓝...


所以多变的光环境,让相机在采集图像的时候面临很多挑战,而“白平衡”功能就是为了能快速适应快速多变的光色环境,尽量还原真实的图像色彩。

否则上下不统一的成像质量,会让人们对图像上的事物产生较大的错误认知。



< 不同色温下,视觉感受是不一样的-图片来源于网络 >


而有时候,“白平衡功能”也能让人在严重的偏色环境中,正确看清事物。

比如当前的环境严重偏红,那人们可以通过对相机的色温值进行调节,慢慢消除颜色的影响,从而更能辨清事物本身。



< 王工开发牙科术野相机时,就需要慢慢调整光色 >

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