ptgray.1.擷取一致的顏色

以下係根據 PointGray 網站 "Capturing Consistent Color"文章整理有關影像感測器對光顏色處理的說明。

不管是人眼或者是相機，
對所謂顏色 、色彩的辨識 、解釋其實都有細微的差異，
甚至同一個人的左右眼看到的顏色都會有差異。

這並不是什麼靈異事件，
細究基本原理後就會發現這是很容易發生的正常情況，。

原因是光轉換成電子訊號的過程中，有許多的變數，
這些變數會使得同一束光轉換成電位訊號時會有微小的差異，
只是這種差異對人眼來說，很多時候無法清楚的察覺到。

但是應用到工業用自動化視覺檢測系統上時情況就不同了，
用AOI的目的就是要降低人工判斷的不確定性，
如果顏色辨識不一致那還得了?!

除了工業產品以外，
水果蔬菜農產品分類 、分級也需要用到正確的顏色，
更不用說一些衣服 、鞋子等產品也都有辨識顏色的一致性需求，
所以在工業用AOI上，如何擷取具有一致性的顏色辨識能力就很重要。

光學系統上跟顏色關係最密切的就是相機跟光源：

上圖左側是相機感測器對不同波長光線轉換成電位的效率，Quantum Efficiency
右側是不同型式光源的光譜強度分佈狀態

從上面兩個圖可以觀察到相機對不同光波長能量轉換成電位訊號的不同，

以及每一種不同光源發射的光譜也不同，

所以發射不同加上接受轉換成電位不同，
就可以知道要取得同樣的顏色其實還蠻難的；
再加上顯示器光源的光譜 、彩色濾光片等等元件的組合作用，
想用不同相機 、不同光源 、不同顯示器看到同樣的顏色，
說真的難度還蠻高的。

一般的相機為了解決不同光源光譜影響這個問題，
通常是在相機功能中加了一個"白平衡"的功能，
讓使用者可以根據拍攝環境選擇對應的光源，
例如像 Canon PowerShot G9X Mark II就支援有以下的白平衡選項：
"自動、日光(5000K)、陰影(8000K)、陰天、燈泡(2800K)、螢光燈管(4000K)、閃光燈、自訂模式、色溫"
等於相機內建了一個色彩轉換表用來對應不同的光源；

通常大多數的人都是選擇"自動"一路拍到底，
所以最常看到的情況就是拍出偏黃、偏藍的照片，
如果有搭配現場環境光源選擇正確的白平衡設定，
照片的顏色就會比較正確。

左邊跟中間沒有開白平衡，右邊有開白平衡

如果碰上現場有多種光源時，可以使用自訂白平衡，
使用上的步驟是要先準備一張"白紙"，
在現場拍一張白紙充滿整個畫面的照片，焦距不對沒有關係，
然後在自訂白平衡模式中選擇白紙的照片，
相機的微處理器就會自動轉換匹配相機感測器的色彩轉換表，
後面拍的照片顏色就會比較正常。

工業用相機應用在顏色辨識上，其實比一般照相來得單純，
主要原因是照明用光源跟環境光源的控制上相對一般相機使用環境來得穩定很多。