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圖1 無人機RGB CMOS 攝像頭

無人機 (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) 計算機導(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)看到并識別現(xiàn)實生活中的物體。在戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用和越來越多的自主應(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)期間周圍活動的時間記錄。這些時間序列視頻對于識別場景中的活動非常有用，這些活動為關(guān)鍵決策提供背景和歷史記錄。

圖2 UAV無人機

例如，無人機可以長時間（數(shù)小時）觀察一個特定區(qū)域，并隨著時間的推移“看到”人類正在重復(fù)進行的活動，這些活動可能意味著監(jiān)視、行為模式或潛在危險的戰(zhàn)術(shù)情況。攝像機可以在其分辨率范圍內(nèi)提供很好的不在現(xiàn)場或在現(xiàn)場記錄，但現(xiàn)在，在許多情況下，觀察到的場景的顏色和真實渲染成為了主要細節(jié)。汽車的真實顏色是什么？襯衫的真實顏色是什么？可能會影響是否找到正確目標的關(guān)鍵細節(jié)。持續(xù)長時間（8 小時以上）飛行意味著攝像機觀察所處的光照條件不是恒定的，因為日光光譜會發(fā)生變化，天氣條件也可能會改變光照條件。目前，這些RGB相機使用基本的方法(IQPC #)進行測試，該方法是為手機使用設(shè)計的，在實際使用條件下，無法呈現(xiàn)真實顏色。為此需要一種更好的方法來測試和驗證這些攝像機的顯色性，以提高任務(wù)視頻的保真度并促進更好的決策能力。

商業(yè)挑戰(zhàn)

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

圖3 標準色卡

這大致模擬了“日光”照明條件 - 或 D65 (6500K)。該方案無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)積分球光源在實際光譜下照亮這些標準色卡，以驗證真實環(huán)境條件下的相機性能。具體來說，客戶想要在所有相關(guān)條件下對這些標準圖卡的反射顏色進行光譜測量，然后對相機模擬每一種測量到的顏色。陰天、萬里無云的天空、一天中的時間（黎明、黃昏）演變以及各種人為光源，只是測量標準圖卡顏色時積分球均勻光源模擬的一部分。

圖4 標準色卡每種顏色光譜反射率

對于客戶來說，關(guān)鍵的顏色是Macbeth的顏色紅色，綠色，藍色，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“學(xué)習(xí)”任何顏色，并快速復(fù)制這些光譜，并以絕對校準的x,y色度坐標球作為完整測試的連接點。

解決方案

圖5 Labsphere（藍菲光學(xué)）積分球均勻光源

通過直接控制單個表面的光譜和強度，Labsphere（藍菲光學(xué)） 的 CCS 積分球均勻光源（現(xiàn)升級為Spctra-FT 光譜可調(diào)積分球均勻光源）具有許多優(yōu)勢。

圖6 Labsphere(藍菲光學(xué))積分球均勻光源界面圖

標準積分球光源系統(tǒng)采用16通道， 光譜“擬合”的改進或光譜范圍的增加，可以通過具有更多通道的光引擎來實現(xiàn)。定制系統(tǒng)采用 24 通道光引擎，并通過選擇光源優(yōu)化所需光譜。客戶只需提供在相關(guān)照明下測得的反射光譜。

圖7 色坐標

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

• 用于戰(zhàn)術(shù)和制導(dǎo)攝像機的真實顏色、真實光譜、真實條件驗證；

• 模擬光譜的準確 x、y、渲染值；

• 光譜引擎變化可涵蓋可見光譜、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)千小時的絕對校準操作；

• 緊湊外形，便于生產(chǎn)或研發(fā)；

• 易于對系統(tǒng)進行編程以直接或遠程控制；

• 光譜之間切換速度快，穩(wěn)定性 <1 秒。