干貨 | 淺談自動聚焦攝像機色溫，色彩恒常性和白平衡功能

色溫是表示光線中包含顏色成分的一個計量單位。從理論上說，黑體溫度指絕對黑體從絕對零度（－273℃）開始加溫后所呈現的顏色。

如下圖所示，在黑體受熱時，顏色會逐漸由黑變紅，轉黃，發白，最后發出藍色光。當加熱到一定的溫度，黑體發出的光所含的光譜成分，就稱為這一溫度下的色溫，計量單位為“K”（開爾文）。

< 色溫圖片1-圖片來源于網絡 >

而光源的色溫不同，光色也會不盡相同，所給人的視覺沖擊和視覺感受也會大不相同。（色溫越高，視覺特效就會越低）。

< 色溫圖片2-圖片來源于網絡 >

人類視覺獲取圖像的過程中，不僅僅有視網膜的參與，更重要的還有大腦的參與，視覺作為人類獲取外接信息的重要手段，大腦早已幫我們建立起了復雜的感知和應對。

因此在面對不同色溫的光環境下，就會有一種生理機制幫人們自動校正對物體的認知，這就是“色彩恒常性”。

色彩恒常性（Color constancy）：

是指當照射物體表面的顏色光發生變化時，人們所接收到的物體表面顏色不同，但是依舊對該物體表面顏色的知覺保持不變的知覺特性。

舉個例子，白色是甜品外層的固有色，然而在黃色光源的照射下，此時人眼所見到的甜品外層會偏黃，但是人們對該甜品外層的認知依舊保留在“白色”，這就是色彩恒常性。

< 左邊偏黃，右邊為白色-圖片來源于網絡 >

相機不同于人眼，并不具備“色彩恒常性”的知覺特性，會隨著光源色的變化，采集不同顏色的圖像，因此需要人工添加類似的功能，即為“白平衡”。

白平衡（white balance）：

在色彩轉換的過程中，根據光源的情況指定不同的白點，從而得到相應正確的色彩轉換結果，盡量減小光源色對物體表面顏色的影響。

如下圖所示，假定圖1是正常光照環境下所采集到的圖像，圖2是藍色光照下所采集到的畫面，所以整體畫面相較于圖1會偏藍偏冷。

從圖1和圖2能明顯看到，兩邊是存在一定的色差的。所以如果要把圖2還原成圖1，藍色光作為干擾因素，是需要被“色彩還原”的。

那么相機會選取一個點作為白色的平衡點（比如白色的耳機），然后計算出圖2畫面的“色溫”是多少，從而進行“色差補償”，就能夠有效還原出圖1。

< 圖1和圖2的局面對比，其中就是不同色溫之間形成的色差 >

簡單理解，白平衡就是用來還原圖像色彩的。

對人們來說，圖像越“真實”就越容易理解事物的本質，就越能夠獲得感官上的沖擊。

在實際的應用中，光源的顏色并非是一成不變的，而是在隨時變化的。舉個例子，比如中午的陽光是耀眼的金黃色，傍晚的夕陽就是橘紅色；比如城市的霓虹燈，可紅可綠也可藍...

所以多變的光環境，讓相機在采集圖像的時候面臨很多挑戰，而“白平衡”功能就是為了能快速適應快速多變的光色環境，盡量還原真實的圖像色彩。

否則上下不統一的成像質量，會讓人們對圖像上的事物產生較大的錯誤認知。

< 不同色溫下，視覺感受是不一樣的-圖片來源于網絡 >

而有時候，“白平衡功能”也能讓人在嚴重的偏色環境中，正確看清事物。

比如當前的環境嚴重偏紅，那人們可以通過對相機的色溫值進行調節，慢慢消除顏色的影響，從而更能辨清事物本身。

< 王工開發牙科術野相機時，就需要慢慢調整光色 >