Ist es möglich, den Weißabgleich anhand eines Beispielbildes vorzuberechnen?

Angenommen, Ihr Hubschrauber wird im Freien operieren, sollten Sie ein anderes Verfahren anwenden als das, das von Bildfotografen angewendet wird. Akzeptierte Praxis für Fernerkundungsoperationen ist die radiometrische Kalibrierung Ihres Kamerasystems. Das bedeutet, eine Normlichtart festzulegen und die kanalspezifischen Ansprechkurven der Kamera aufzuzeichnen.

Optoelektronik-Ingenieure werden diese Aufgabe mit einer Ulbricht-Kugel und einem bitweisen Zugriff auf die digitale Antwort des Sensors erfüllen. Sobald die Reaktion charakterisiert ist, kann eine Transferkurve verwendet werden, um die Gesamtsystemreaktion auf einen absoluten radiometrischen Zustand zu kalibrieren. Dies wird im Allgemeinen durch Anwenden einer RGGB-Übertragungskurve zwischen den Debayer- und Demosaik-Schritten der Nachbearbeitung erreicht. Wenn Sie über Bilder in einem bekannten radiometrischen Zustand verfügen, können Sie diese in einem anderen Farbraum oder Erscheinungsbild Ihrer Wahl rekonstruieren.

Diese technische Strenge kann angenähert werden, indem leichter verfügbare Materialien verwendet werden. Die Beleuchtung an einem hellen, sonnigen Mittagstag in einem gemäßigten Breitengrad ist bekannt. Wenn unter diesen Bedingungen ein Bild eines zuverlässig einheitlichen und spektral ausgeglichenen Objekts aufgenommen wird, kann eine vernünftige (auf etwa 3 %) genaue Charakterisierung vorgenommen werden. Um die Genauigkeit Ihrer Kalibrierung sicherzustellen, überprüfen Sie unbedingt die spektralen Eigenschaften Ihres Motivs (überprüfen Sie beispielsweise seine Metamerieeigenschaften) und verwenden Sie auch eine unterschiedliche Belichtung, um die Spitze und Schulter Ihrer Reaktionskurve zu untersuchen.

Denken Sie daran, dass wir bei Fernerkundungsanwendungen einheitliche Bilder gegenüber hübschen bevorzugen. Verwenden Sie eine strenge Kalibrierung, seien Sie akribisch mit Ihrer Grundwahrheit und gut aussehende Bilder werden ein natürliches Nebenprodukt sein.

Sicher, es gibt keinen Grund, warum Sie nicht ein vorheriges Bild aufnehmen, den Weißabgleich berechnen und diesen auf ein zukünftiges Bild anwenden könnten. Sie können sich sogar einfallen lassen und versuchen, den Weißabgleich anhand der Änderungen in den letzten X Bildern vorherzusagen.

Aber warum sollte man das tun? Sie werden immer bessere Ergebnisse erzielen, wenn Sie das tatsächliche Bild untersuchen, auf dem Sie den Weißabgleich durchführen. In Videos möchten Sie wahrscheinlich eine gewisse Hysterese, um abrupte und erschütternde Verschiebungen zu vermeiden, aber in der Fotografie ist dies kein Problem.

Wenn Sie meinen, "ändern Sie die Verstärkung von drei Primärfarben (genau wie das Anpassen der Tonkurve), aber nicht die Verstärkung der CMOS-Kanäle, um den voreingestellten Weißabgleich zu erreichen".

Es ist unmöglich.

Weil der Weißabgleich tatsächlich die "Farbmatrix" ändert (Konvertieren der Signale von Sensoren / Farbraum in einen bestimmten Farbraum (z. B. Rec.709) durch Mischen der Signale verschiedener Kanäle).

es ist wie ein Prozess von "Channel Mixer" in Photoshop (aber Farbmatrix mischt das lineare Signal)

Und das ist der Grund dafür, dass es unmöglich ist.

Quelle: „Warum Sie die Luminanzumwandlung vergessen und etwas Besseres tun sollten“

Das Wichtigste zuerst: Die Farbtemperatur ist nur eine einzelne Achse des zweidimensionalen Weißabgleichs. Die Blau←→Amber-Achse der Farbtemperatur ist ungefähr senkrecht zur Grün←→Magenta-„Tönungs“-Achse, wenn sie auf einem „Farbrad“ aufgetragen wird.

Die b -Achse ist mehr oder weniger das, was wir "Farbtemperatur" nennen (der tatsächliche Farbbereich von Schwarzkörperstrahlern wäre eine Kurve, die bei -b * beginnt und sich nach rechts zum Ausgang zwischen b * und a * einhakt). Die a - Achse ist was wir nennen 'Tönung'.

Aber bei der Darstellung im CIE-xyY-Farbraum ist keine der "Achsen" ein Vektor mit einer konstanten Steigung. Die „Farbtemperatur“-Achse ist auch keine einfache Linie zwischen reinem Blau und reinem Rot.

Hier ist eine Nahaufnahme des Bereichs, durch den sich der „Farbtemperatur“-Bereich des schwarzen Körpers bewegt. Beachten Sie, dass sich mit der Änderung der Farbtemperatur auch der Winkel des Grün←→Magenta-Bereichs ändert.

Das bedeutet, dass es noch schlimmer ist, als Sie dachten. Sie könnten zwei verschiedene Lichtverhältnisse haben, bei denen die Lichtquelle 5500 K hat und eine Quelle magentafarbener und die andere Quelle grüner sein könnte. Sie müssten unterschiedliche Rot- und Blaumultiplikatoren verwenden, damit Objekte unter jeder 5500K-Lichtquelle in denselben Farben aussehen.

Ihre Frage ist vielfältig, ich kann die technische Aufgabe dahinter nicht erkennen, also klären Sie alles, was Sie wollen, in Kommentaren.

Machen das moderne Kameras beim Einstellen der Temperatur oder rechnen sie einfach nach?

Kameras haben keine Kontrolle über die Sensorausgabe, außer:

• Verstärkung/ISO

• Verschluss

• Shutter-Modus (elektronische Shutter werden bereits seit Jahren verwendet)

• Schwarzwertkorrektur (z. B. bei Canon-Sensoren)

  Deshalb:

Während des Aufnahmelaufs ein Beispielbild aufnehmen, die Weißabgleichkorrekturen berechnen und als Kamerafarbverstärkung (Rotverstärkung und Blauverstärkung) anwenden oder vielleicht die chromatischen Verstärkungen (U und V) anpassen?

Ja. Rohbilder aufnehmen und alles nachbearbeiten. RAW-Datei kann leicht gekocht werden (NR von Fuji, Kanalskalierung von Nikon, Komprimierungsartefakte in Sony MILC), ist aber in den meisten Fällen immer noch übermäßig exzellent.

Was ich erstellen möchte, ist ein automatisiertes Weißabgleichsystem, das die gewünschte Temperatur aufnimmt und basierend auf einem Beispielbild "zukünftige" Rot / Blau-Verstärkungen oder U / V-Verstärkungen berechnet. Machen das moderne Kameras beim Einstellen der Temperatur oder rechnen sie einfach nach?

Es ist möglich, vorausgesetzt, Sie sind mit Einschränkungen einverstanden:

• Wie Clark sagte, beschreibt die Schwarzkörpertemperatur nicht alle Lichtquellen
• Wenn Sie die Lichtquelle gut genug charakterisieren können, kann es unmöglich einen genauen Algorithmus geben, um den Weißabgleich anzuwenden, um diese bekannte Lichtquelle auf das Bild zu kompensieren (dh für jedes Objekt die gleiche Farbbalance wie im Bild unter der Referenzlichtquelle zu erhalten).

Das liegt daran, dass das Bild diese drei Faktoren erfasst:

• SPD des Objekts
• SPD des Leuchtmittels
• Spektralkurven des Sensors

Sie verlieren bereits Informationen, wenn Sie eine Dreibereichskamera verwenden. Sie verlieren noch mehr, wenn Sie ein Bild nicht optisch weißabgleichen. Ich spreche nicht so, als gäbe es praktische Alternativen.