Можно ли предварительно рассчитать усиление баланса белого из образца изображения

Question

Позвольте мне попытаться объяснить вопрос более подробно.

Предположим:

• У меня есть камера, которая делает снимки в динамичной среде (цветовая температура постоянно меняется)
• Я не могу использовать автоматическую балансировку белого в камере или она недоступна
• У меня запущено программное обеспечение и управление камерой, которое я могу использовать для балансировки белого
• У меня "целевая" температура

Теперь, пожалуйста, исправьте меня, поскольку я могу совершенно ошибочно предположить, как работает баланс белого. Однако возможно ли это:

Во время прогона захвата возьмите образец изображения, рассчитайте поправки баланса белого и примените их как усиления цвета камеры (усиление красного и синего) или, возможно, настройку хроматического усиления (U и V)?

Чтобы попытаться подвести итог:

То, что я хочу создать, - это автоматическая система балансировки белого, которая принимает желаемую температуру и на основе образца изображения вычисляет «будущие» усиления красного / синего или усиления U / V. Это делают современные камеры при настройке температуры или они просто постпроцессируют?

Заранее большое спасибо, и я действительно понимаю, что я могу быть совершенно неправ, и такое невозможно, поскольку все мои исследования, которые я делаю, описывают, как изменить уже сделанное изображение.

Answer 1

Предполагая, что ваш вертолет будет работать на открытом воздухе, вы захотите выполнить процедуру, отличную от той, которую выполняют фотографы-фотографы. Принятая практика для операций дистанционного зондирования заключается в радиометрической калибровке системы вашей камеры. Это означает установить стандартный источник света и записать кривые отклика камеры для конкретного канала.

Оптоэлектронные инженеры выполнят эту задачу, используя интегрированную сферу и побитовый доступ к цифровому отклику датчика. Как только характеристика охарактеризована, можно использовать кривую переноса для калибровки полного отклика системы на абсолютное радиометрическое состояние. Обычно это достигается путем применения кривой передачи RGGB между этапами дебайера и демозаики постобработки. Если у вас есть снимки в известном радиометрическом состоянии, вы можете затем восстановить их в любом другом цветовом пространстве или по своему вкусу.

Эта инженерная строгость может быть аппроксимирована с использованием более доступных материалов. Освещение в яркий солнечный день в полдень на умеренной широте хорошо известно. Если в этих условиях получено изображение надежно однородного и спектрально сбалансированного объекта, можно получить разумную (с точностью до 3%) характеристику. Чтобы гарантировать точность калибровки, не забудьте дважды проверить спектральные характеристики вашего объекта (например, проверить его свойства метамеризма), а также использовать различную экспозицию для исследования пальца и плеча вашей кривой реакции.

Помните, что в приложениях дистанционного зондирования мы предпочитаем, чтобы изображения были однородными, а не красивыми. Используйте тщательную калибровку, будьте скрупулезны со своей истинной правдой, и хорошо выглядящие картинки станут естественным побочным продуктом.

Answer 2

Ваш вопрос многократно, я не вижу технической задачи, стоящей за ним, поэтому уточните все, что вы хотите в комментариях.

Это делают современные камеры при настройке температуры или они просто постпроцессируют?

Камеры не контролируют выходной сигнал датчика, кроме:

• коэффициент усиления / ISO
• затвор
• режим затвора (электронные затворы используются годами)

• коррекция уровня черного (например, в датчиках Canon)

  Таким образом:

Во время прогона захвата возьмите образец изображения, рассчитайте поправки баланса белого и примените их как усиления цвета камеры (усиление красного и синего) или, возможно, настройку хроматического усиления (U и V)?

Да. Запишите сырые изображения и постобработайте все. Необработанный файл можно слегка приготовить (NR от Fuji, масштабирование канала от Nikon, артефакты сжатия в Sony MILC), но в большинстве случаев он все еще слишком хорош.

То, что я хочу создать, - это автоматическая система балансировки белого, которая принимает желаемую температуру и на основе образца изображения вычисляет «будущие» усиления красного / синего или усиления U / V. Это делают современные камеры при настройке температуры или они просто постпроцессируют?

Возможно, если вы в порядке с ограничениями:

• Как сказал Кларк, температура черного тела не описывает все источники света
• всякий раз, когда вы можете охарактеризовать источник света достаточно хорошо, не может быть никакого точного алгоритма, чтобы применить баланс белого для компенсации этого известного источника света к изображению (то есть получить тот же цветовой баланс, что и на изображении под эталонным источником света для любого объекта )

Это потому, что изображение отражает эти три фактора:

• СПД объекта
• СПД осветителя
• спектральные кривые сенсора

Вы уже теряете информацию всякий раз, когда используете тристимульную камеру, вы теряете еще больше, когда неоптически балансируете изображение. Я не говорю, что есть практические альтернативы.

Answer 3

Если вы имеете в виду «изменить усиление трех основных цветов (подобно настройке кривой тона), но не усиление каналов CMOS для достижения предварительно установленного баланса белого» * ​​1001 *

Это невозможно.

Поскольку баланс белого фактически меняет «цветовую матрицу» (преобразование сигналов от датчиков / цветовой гаммы в определенную цветовую гамму (например, Rec.709) путем смешивания сигналов из разных каналов).

это как процесс "Микшер канала" в Photoshop (но цветовой матричный микс линейный сигнал)

И это причина невозможности.

источник "Почему вы должны забыть о преобразовании яркости и делать что-то лучше"

Answer 4

Перво-наперво: цветовая температура - это всего лишь одна ось двумерного баланса белого. Синяя ← → янтарная ось цветовой температуры примерно перпендикулярна зеленой ← → пурпурной оси «Оттенок» при нанесении на «цветовое колесо».

Ось b - это более или менее то, что мы называем «цветовой температурой» (фактическая цветовая гамма излучателей черного тела - это кривая, начинающаяся с -b * и соединяющая вправо для выхода между b * и a * ) ось a - это то, что мы называем «оттенком».

Но при построении в цветовом пространстве CIE xyY ни одна из "осей" не является вектором с постоянным наклоном. Ось «цветовой температуры» также не является простой линией между чистым синим и чистым красным.

Вот крупный план области, через которую проходит диапазон «цветовой температуры» черного тела. Обратите внимание, что с изменением цветовой температуры меняется угол зеленого цвета ← → пурпурный диапазон.

Это значит, что это даже хуже, чем вы думали. У вас может быть два разных условия освещения, при которых освещенность составляет 5500 К, и один источник может быть более пурпурным, а другой - более зеленым. Вам потребуется использовать разные красные и синие множители, чтобы объекты выглядели одинаково под каждым источником света 5500K.

Answer 5

Конечно, нет причин, по которым вы не могли бы сделать предыдущее изображение, рассчитать баланс белого и применить его к будущему изображению. Вы даже можете придумать и попытаться предсказать, каким будет баланс белого, основываясь на изменениях в последних X изображениях.

Но зачем это делать? Вы всегда добьетесь лучших результатов, изучая фактическое изображение, с которым вы балансируете белый цвет. В видео вы, вероятно, хотите некоторый гистерезис, чтобы предотвратить резкие и резкие сдвиги, но в фотографии это не проблема.