監(jiān)控攝像機白平衡原理的調(diào)試方法淺析
閱讀：1351發(fā)布時間：2014-3-27
白平衡是監(jiān)控攝像機領(lǐng)域一個非常重要的概念，通過它可以解決色彩還原和色調(diào)處理的一系列問題。
白平衡的概念來自攝像機，即使zui簡易的黑白攝像機也幾乎都具有自動白平衡功能。其實人的眼睛天然具有白平衡功能，當我們看書的時候，在日光燈下也好，在各種不同的燈光下也好，我們的視覺中都是白紙黑字。但熟悉黑白攝像機的人們都知道色溫這個概念，同樣一個膠片，在不同的色溫下拍出物體的色彩是不同的。
簡單地說白平衡就是無論環(huán)境光線如何，仍然把“白”定義為“白”的一種功能。顏色實質(zhì)上就是對光線的解釋，在正常光線下看起來是白顏色的東西在不同色溫的光線下看起來就不是白色。所謂白平衡就是運用計算機技術(shù)把不同色溫下的白顏色調(diào)整正確，從理論上說白顏色調(diào)整正確其它色彩就都準確了。黑白攝像機的核心部件CCD傳感器在輸出信號時進行一定的修正，這種修正就叫做白平衡。
白平衡，字面上的理解是白色的平衡。那什么是白色？這就涉及到一些色彩學的知識，白色是指反射到人眼中的光線由于藍、綠、紅三種色光比例相同且具有一定的亮度所形成的視覺反應。我們都知道白色光是由赤、橙、黃、綠、青、藍、紫七種色光組成的，而這七種色光又是有紅、綠、藍三原色按不同比例混合形成，當一種光線中的三原色成分比例相同的時候，習慣上人們稱之為消色，黑、白、灰、金和銀所反射的光都是消色。通俗的理解白色是不含有色彩成份的亮度。人眼所見到的白色或其他顏色同物體本身的固有色、光源的色溫、物體的反射或透射特性、人眼的視覺感應等諸多因素有關(guān)，舉個簡單的例子，當有色光照射到消色物體時，物體反射光顏色與入射光顏色相同，既紅光照射下白色物體呈紅色，兩種以上有色光同時照射到消色物體上時，物體顏色呈加色法效應，如紅光和綠光同時照射白色物體，該物體就呈黃色。當有色光照射到有色物體上時，物體的顏色呈減色法效應。如黃色物體在品紅光照射下呈現(xiàn)紅色，在青色光照射下呈現(xiàn)綠色，在藍色光照射下呈現(xiàn)灰色或黑色。
在了解黑白攝像機白平衡之前還要搞清另一個一個非常重要的概念――色溫。所謂色溫，簡而言之，就是定量地以開爾文溫度（K）來表示色彩。英國物理學家開爾文認為，假定某一黑體物質(zhì)，能夠?qū)⒙湓谄渖系乃袩崃课?，而沒有損失，同時又能夠?qū)崃可傻哪芰咳恳?ldquo;光”的形式釋放出來的話，它便會因受到熱力的高低而變成不同的顏色。例如，當黑體受到的熱力相當于500—550攝氏度時，就會變成暗紅色，達到1050－1150攝氏度時，就變成黃色，溫度繼續(xù)升高會呈現(xiàn)藍色。光源的顏色成分是與該黑體所受的熱力溫度是相對應的，任何光線的色溫是相當于上述黑體散發(fā)出同樣顏色時所受到的“溫度”，這個溫度就用來表示某種色光的特性以區(qū)別其它，這就是色溫。打鐵過程中，黑色的鐵在爐溫中逐漸變成紅色，這便是黑體理論的例子。色溫現(xiàn)象在日常生活中非常普遍，相信人們對它并不陌生。鎢絲燈所發(fā)出的光由于色溫較低表現(xiàn)為黃色調(diào)，不同的路燈也會發(fā)出不同顏色的光，天然氣的火焰是藍色的，原因是色溫較高。*無云的藍天的色溫約為10000K，陰天約為7000~9000K，晴天日光直射下的色溫約為6000K，日出或日落時的色溫約為2000K，燭光的色溫約為1000K。這時我們不難發(fā)現(xiàn)一個規(guī)律：色溫越高，光色越偏藍；色溫越低則偏紅。某一種色光比其它色光的色溫高時，說明該色光比其它色光偏藍，反之則偏紅；同樣，當一種色光比其它色光偏藍時說明該色光的色溫偏高，反之偏低。
目前市場銷售的黑白攝像機幾乎都具備自動白平衡功能，較復雜的還可預設諸如燈光、日光燈、日光等選項和手動多種模式控制白平衡。選購黑白攝像機時，是否具有較好的白平衡功能應是考慮的問題之一。當然幾乎所有的圖像處理軟件都可以調(diào)整圖像的色彩，但如果你對圖象軟件不是很熟悉，或者不愿太麻煩去調(diào)整，你還是選擇具有較好的白平衡功能的攝像機。
由于人眼具有*的適應性，使我們有的時候不能發(fā)現(xiàn)色溫的變化。比如在鎢絲燈下呆久了，并不會覺得鎢絲燈下的白紙偏紅，如果突然把日光燈改為鎢絲燈照明，就會覺查到白紙的顏色偏紅了，但這種感覺也只能夠持續(xù)一會兒。攝像機的CCD并不能像人眼那樣具有適應性，所以如果黑白攝像機的色彩調(diào)整同景物照明的色溫不一致就會發(fā)生偏色。那么什么是白平衡呢？白平衡就是針對不同色溫條件下，通過調(diào)整攝像機內(nèi)部的色彩電路使拍攝出來的影像抵消偏色，更接近人眼的視覺習慣。白平衡可以簡單地理解為在任意色溫條件下，彩色攝像機鏡頭所拍攝的標準白色經(jīng)過電路的調(diào)整，使之成像后仍然為白色。這是一種經(jīng)常出現(xiàn)的情況，但不是全部，白平衡其實是通過黑白攝像機內(nèi)部的電路調(diào)整（改變藍、綠、紅三個CCD電平的平衡關(guān)系）使反射到鏡頭里的光線都呈現(xiàn)為消色。如果以偏紅的色光來調(diào)整白平衡，那么該色光的影像就為消色，而其他色彩的景物就會偏藍（補色關(guān)系）。
攝像機白平衡的調(diào)整是攝像操作中的一項十分重要而又容易被忽視的工作,它是保證攝像機獲得正確色彩的重要條件。
