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圖1 無(wú)人機(jī)RGB CMOS 攝像頭

無(wú)人機(jī) (UAV) 使用 RGB CMOS 攝像頭為其駕駛員提供視野，并為其人工智能 (AI) 計(jì)算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)提供導(dǎo)航。在大多數(shù)情況下，這些攝像頭必須“足夠好”，駕駛員才能在合理的距離內(nèi)看到并識(shí)別現(xiàn)實(shí)生活中的物體。在戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用和越來(lái)越多的自主應(yīng)用中，RGB 攝像頭的連續(xù)數(shù)據(jù)流不僅用于導(dǎo)航，還用作任務(wù)期間周圍活動(dòng)的時(shí)間記錄。這些時(shí)間序列視頻對(duì)于識(shí)別場(chǎng)景中的活動(dòng)非常有用，這些活動(dòng)為關(guān)鍵決策提供背景和歷史記錄。

圖2 UAV無(wú)人機(jī)

例如，無(wú)人機(jī)可以長(zhǎng)時(shí)間（數(shù)小時(shí)）觀察一個(gè)特定區(qū)域，并隨著時(shí)間的推移“看到”人類正在重復(fù)進(jìn)行的活動(dòng)，這些活動(dòng)可能意味著監(jiān)視、行為模式或潛在危險(xiǎn)的戰(zhàn)術(shù)情況。攝像機(jī)可以在其分辨率范圍內(nèi)提供很好的不在現(xiàn)場(chǎng)或在現(xiàn)場(chǎng)記錄，但現(xiàn)在，在許多情況下，觀察到的場(chǎng)景的顏色和真實(shí)渲染成為了主要細(xì)節(jié)。汽車的真實(shí)顏色是什么？襯衫的真實(shí)顏色是什么？可能會(huì)影響是否找到正確目標(biāo)的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間（8 小時(shí)以上）飛行意味著攝像機(jī)觀察所處的光照條件不是恒定的，因?yàn)槿展夤庾V會(huì)發(fā)生變化，天氣條件也可能會(huì)改變光照條件。目前，這些RGB相機(jī)使用基本的方法(IQPC #)進(jìn)行測(cè)試，該方法是為手機(jī)使用設(shè)計(jì)的，在實(shí)際使用條件下，無(wú)法呈現(xiàn)真實(shí)顏色。為此需要一種更好的方法來(lái)測(cè)試和驗(yàn)證這些攝像機(jī)的顯色性，以提高任務(wù)視頻的保真度并促進(jìn)更好的決策能力。

商業(yè)挑戰(zhàn)

客戶目前正在使用由氙燈照射的 Macbeth ColorChecker 進(jìn)行輻射顏色校準(zhǔn)，如下所示。 

圖3 標(biāo)準(zhǔn)色卡

這大致模擬了“日光”照明條件 - 或 D65 (6500K)。該方案無(wú)法將較低或較高的色溫（黎明、黃昏、陰天）或人造照明條件（路燈、前燈、建筑照明）考慮在內(nèi)。 較好的解決方案是使用光譜可調(diào)積分球光源在實(shí)際光譜下照亮這些標(biāo)準(zhǔn)色卡，以驗(yàn)證真實(shí)環(huán)境條件下的相機(jī)性能。具體來(lái)說(shuō)，客戶想要在所有相關(guān)條件下對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)圖卡的反射顏色進(jìn)行光譜測(cè)量，然后對(duì)相機(jī)模擬每一種測(cè)量到的顏色。陰天、萬(wàn)里無(wú)云的天空、一天中的時(shí)間（黎明、黃昏）演變以及各種人為光源，只是測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)圖卡顏色時(shí)積分球均勻光源模擬的一部分。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)色卡每種顏色光譜反射率

對(duì)于客戶來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵的顏色是Macbeth的顏色紅色，綠色，藍(lán)色，青色，黃色，品紅，紫色，橙色。我們需要一種具有通用性的儀器來(lái)“學(xué)習(xí)”任何顏色，并快速?gòu)?fù)制這些光譜，并以絕對(duì)校準(zhǔn)的x,y色度坐標(biāo)球作為完整測(cè)試的連接點(diǎn)。

解決方案

圖5 Labsphere（藍(lán)菲光學(xué)）積分球均勻光源

通過(guò)直接控制單個(gè)表面的光譜和強(qiáng)度，Labsphere（藍(lán)菲光學(xué)） 的 CCS 積分球均勻光源（現(xiàn)升級(jí)為Spctra-FT 光譜可調(diào)積分球均勻光源）具有許多優(yōu)勢(shì)。

圖6 Labsphere(藍(lán)菲光學(xué))積分球均勻光源界面圖

標(biāo)準(zhǔn)積分球光源系統(tǒng)采用16通道， 光譜“擬合”的改進(jìn)或光譜范圍的增加，可以通過(guò)具有更多通道的光引擎來(lái)實(shí)現(xiàn)。定制系統(tǒng)采用 24 通道光引擎，并通過(guò)選擇光源優(yōu)化所需光譜。客戶只需提供在相關(guān)照明下測(cè)得的反射光譜。

圖7 色坐標(biāo)

CCS積分球均勻光源（現(xiàn)升級(jí)為Spctra-FT 光譜可調(diào)積分球均勻光源）提供了一個(gè)mathematical solver，可以將系統(tǒng)光譜通道擬合為與測(cè)量的色譜最接近的光譜和幅度匹配。解決后，可以非常準(zhǔn)確地保存和訪問(wèn)新的測(cè)試光譜。光譜可以在不到一秒的時(shí)間內(nèi)切換，從而能夠在寬范圍顏色和條件下進(jìn)行快速測(cè)試。

• 用于戰(zhàn)術(shù)和制導(dǎo)攝像機(jī)的真實(shí)顏色、真實(shí)光譜、真實(shí)條件驗(yàn)證；

• 模擬光譜的準(zhǔn)確 x、y、渲染值；

• 光譜引擎變化可涵蓋可見(jiàn)光譜、400-900nm 或以上；

• 光譜solver可在幾分鐘內(nèi)導(dǎo)入和創(chuàng)建光譜；

• 熱穩(wěn)定和直流電流穩(wěn)定的 LED 技術(shù)，可提供數(shù)千小時(shí)的絕對(duì)校準(zhǔn)操作；

• 緊湊外形，便于生產(chǎn)或研發(fā)；

• 易于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程以直接或遠(yuǎn)程控制；

• 光譜之間切換速度快，穩(wěn)定性 <1 秒。