3D相机中的参数调整

1、白平衡

什么是白平衡呢?白平衡的英文表达是:White Balance，如果不是很容易明白的话,我们可以换个表达方式:白平衡就是让白色看起来是白色。What？！白色看起来是白色？你是在搞笑吗？白色不是白色的话，难道会是黄色？我们来举个例子吧，你有一直白色的狗狗，撸一撸很舒服。你想给你的这只爱犬拍个可爱的照片，那么这只白色的狗狗在你的照片里是白色的吗？和可能是，也很可能不是。比如，你的这只爱犬站在昏黄的路灯底下，那么拍出来的照片上，这只狗狗是什么颜色的呢？还是白色吗？昏黄的路灯在狗狗的身上投射出孤独的黄色……（此处应有天地孤影任我行背景乐）。

为了让白色的狗狗在照片里是白色的，那么就需要白平衡来调整色调。

1.1 什么是白平衡

什么是白平衡呢？我们先看一段百度百科的介绍吧：

白平衡，字面上的理解是白色的平衡。白平衡是描述显示器中红、绿、蓝三基色混合生成后白色精确度的一项指标。白平衡是电视摄像领域一个非常重要的概念，通过它可以解决色彩还原和色调处理的一系列问题。白平衡是随着电子影像再现色彩真实而产生的，在专业摄像领域白平衡应用的较早。家用电子产品（家用摄像机、数码照相机）中也广泛地使用，然而技术的发展使得白平衡调整变得越来越简单容易，但许多使用者还不甚了解白平衡的工作原理，理解上存在诸多误区。它是实现摄像机图像能精确反映被摄物的色彩状况，有手动白平衡和自动白平衡等方式。许多人在使用数码摄像机拍摄的时候都会遇到这样的问题：在日光灯的房间里拍摄的影像会显得发绿，在室内钨丝灯光下拍摄出来的景物就会偏黄，而在日光阴影处拍摄到的照片则莫名其妙地偏蓝，其原因就在于白平衡的设置上。

是不是很拗口？看完也不知道什么意思，没关系，看完这篇文章你就知道什么是白平衡，该如何使用白平衡啦。

在我们使用的相机上，都可以设定白平衡，大多数的人都设定成自动白平衡，这个方式简单又方便，大部分情况下也可以满足日常拍摄的需求。相机会分析我们拍摄场景的光线环境，并且尽力还原白色，光的色调是通过色温来实现的，色温会告诉相机这些光是暖色调还是冷色调。在我们使用的相机上，都可以设定白平衡，大多数的人都设定成自动白平衡，这个方式简单又方便，大部分情况下也可以满足日常拍摄的需求。相机会分析我们拍摄场景的光线环境，并且尽力还原白色，光的色调是通过色温来实现的，色温会告诉相机这些光是暖色调还是冷色调。

1.2 色温是什么

色温说的是光线的温度，比如暖光或者冷光。色温的测量单位是开尔文，表示为K，也就是我们平常经常再说色温的时候，见到的比如5000k, 4500k这个概念。

• 冷光，色温高，偏蓝

• 暖光，色温低，偏红

现在我们是不是大概明白色温的意思了？色温其实并不难懂，上图当中色温从低到高，颜色也由偏黄的暖光到偏蓝的冷光。

1.3 常见的色温

有一些常见的场景的色温，我们需要比较熟悉，这样可以帮助我们快速的判断我们的拍摄场景，选择合适的色温。

• 阴天的下午或阴天：6000-7000K

• 直接正午的阳光：5200-5500K

• 白色荧光灯：4000K

• 白炽灯：2800K

• 蜡烛：1800K

在网上找了一张比较直观的表示色温的图片，这样更清楚的看到低色温和高色温之间的区别和色温值了。暖光的色温低，偏红，冷光的色温高，偏蓝。

1.4 如何使用白平衡

在了解了什么是白平衡以后，我们来看看如何使用白平衡吧。大部分的情况下，相机的自动白平衡都能发挥的不错，相对来说还是能得到比较准确的，但是无论相机多智能，镜头后面的那个头才最重要。相机可以帮我们设置白平衡，但是没办法代替我们思考。比如在日出日落的时候，我们可能更希望突显这种美妙的黄昏色，但是相机自动的设置会还原的比较准，所以并不能突出这种妙感，我们可能需要打破一下常规的设置才能得到想要的效果。

常规的白平衡设置都有哪些呢？自动、日光、多云、阴天、钨丝灯(白炽灯)、闪光灯、荧光灯、色温值等 。通过这些常规的预设，绝大多数的拍摄场景我们都可以搞定了。不过有时候，你还是需要手动选择一下色温来微调一下白平衡。

1.5 使用RAW格式

在拍摄的时候，如果你的相机支持RAW格式（简直就是废话了，现在手机都开始支持RAW格式了，何况相机。）那么尽量使用RAW格式进行保存。如果使用JPEG格式的话，这种格式会压缩图片，丢掉那些没有用到的曝光信息，虽然这种格式也可以通过后期调整，但是远远没有RAW格式保存完整信息调整的空间可效果更好。RAW格式的文件更大，保存所有的细节，不至于后期的时候损失照片的质量。如果你想快速的发朋友圈，又不想丧失后期的调整的话，你可以同时保存JPEG和RAW格式，只要买大一点的存储卡就可以了，存储卡都白菜价了，根本不是问题。

现在你了解什么是白平衡了吧。在实际的拍摄过程中，要想用好白平衡，出发点还是在于你的创意和构思，你想要的是准确的色调还是夸张的表现？实际的拍摄场景的白平衡是什么情况？常规的设置可以直接用吗还是需要微调？来回答这几个问题，就可以用好白平衡了。

2、3D参数调整

2.1 投影

– 投影光亮度：投影机投影的亮度，分为High（高亮度），Normal（正常亮度）和Low（低亮度）三个等级。通常深色物体使用High，反光物体使用Low。

– 投影光颜色：投影机投影的颜色，分为White（白色）和Blue（蓝色）两种。默认使用白色。

2.2 曝光次数

可以选择1、2、3 次曝光，使用多次曝光，可以改善相机对不同反射特性物体的成像。

2.3 曝光时间

根据曝光次数，设置不同的曝光时间，使相机分别采集3D 图像并融合结果。

深色物体通常使用较长的曝光时间，反光物体通常使用较短的曝光时间。对于激光相机，曝光时间须为4 的倍数。

2.4 相机增益

用于提高图像的亮度。当通过设置曝光时间无法达到期望亮度值时，建议增加增益，但可能会引入图像噪声。默认值为0dB, 调节范围为0~16dB。

3、2D 参数调整

3.1曝光模式

相机采集2D 图的曝光模式，分为Timed、Auto、HDR、Flash 四种。

• Timed：固定曝光，通常用于环境光线相对恒定的场景。

– 相机曝光时间：固定曝光模式下，相机的曝光时间。默认值为30ms。

• Auto：自动曝光，通常用于环境光线变化的场景。

– 自动曝光感兴趣区域：按下“编辑”，按照提示在弹窗中截取2D 图的感兴

趣区域（ROI）。

– 期望灰度值：控制自动曝光效果，使得感兴趣区域的灰度值趋向于期望灰

度值。调小会降低图片亮度，调大会提高图片亮度。默认值为100, 调节范

围为0~255。

• HDR：高动态范围成像，融合不同曝光时间下的成像，以提高动态范围和增强图像细节。通常用于物体的颜色深浅差别大或者表面光照分布不均的场景。

– HDR 感兴趣区域：按下“编辑”，按照提示在弹窗中截取2D 图的感兴趣区

域（ROI）。

– 色调映射：是否对图像灰度进行映射变换，使得图像看起来更自然。默认为False。

– HDR 曝光序列：按下“编辑”，按照提示在弹窗中设置HDR 的曝光时间序

列。

– 曝光序列：显示设置的曝光序列。

• Flash：使用投影补光采集2D 图，一般不使用。

3.2 锐化因子

对RGB 图像进行锐化处理，以获得更清晰的边缘细节。调大锐化程度增强, 但可能会引入图像噪声。默认值0，调节范围0~5。

4、点云后处理

• 投影亮度对比阈值：根据投影条纹亮度的对比值来判断像素是否有效，小于此阈值的像素点视为无效像素。调大可以过滤图像中的噪点，但可能造成较暗的物体被滤除。

• 点云平滑：生成点云时是否使用表面平滑算法。Off 为不使用，点云表面存在噪点，但能够呈现更多细节；Normal 为中等程度的点云平滑，能去除点云表面的一些噪点，但会造成部分细节的缺失。

• 噪点去除：生成点云时是否使用去除噪点算法。Off 为不使用，结果可能存在噪点；Normal为中等程度的噪点去除。默认为Normal。

• 深度测量范围：深度测量范围可用于深度图像的噪点过滤或背景去除。

下限：根据深度图Z 方向上的值设置感兴趣区域，小于下限的像素点将被滤除。

上限：根据深度图Z 方向上的值设置感兴趣区域，大于上限的像素点将被滤除。

5、曝光和增益

工业相机工作过程中曝光(Exposure)是图像传感器进行感光的过程。在曝光过程中,CCD/CMOS收集光子并转换成电荷;曝光结束后,CCD/CMOS通过一定的方式将电荷移出。从光曝光对照片质量的影响很大,如果曝光过度,则照片过亮,失去图像细节;如果曝光不足,则照片过暗,同样会失去图像细节。控制曝光就是控制总的光通量,也就是曝光过程中到达CCD/CMOS表面的光子的总和。

影响曝光的因素有三个:光圈。光圈控制光线进入的通路的大小,光圈越大,则单位时间的光通量越大,光圈越小,则单位时间的光通量越小。曝光时间。也就是快门速度。在数码相机中,可以采用电子快门,也可以采用传统的机械快门。快门速度和光圈大小是互补的,比如,为了加更多的光可以进来。增益。经过双采样之后的模拟信号的放大增益。由于在对图像信号进行放大的过程中同时也会放大噪声信号,因此通常把放大器增益设为最小,曝光和增益是直接控制传感器(CCD/CMOS)上读出来的数据，是要优先调节的，以调节曝光时间为主。在不过曝的前提下，增加曝光时间可以增加信噪比，使图像清晰。当然，对于很弱的信号，曝光也不能无限增加，因为随着曝光时间的增加，噪音也会积累， 曝光补偿就是增加拍摄时的曝光量。增益一般只是在信号弱，但不想增加曝光时间的情况下使用，一般相机增益都产生很大噪音。工业相机在不同增益时图像的成像质量不一样，增益越小，噪点越小；增益越大，噪点越多，特别是在暗处。数码相机的ISO就是这里说的增益，增大ISO，是增加感光器件对光的灵敏度。高感光度对低光照灵敏，同时对噪杂信号也灵敏，信噪比小，所以高感光度噪点也多(可利用图片软件的降噪功能减轻或去除)。调节亮度增益说白了就是改变ISO，改变CMOS传感器的感光性能，但是会影响到画质。调节曝光补偿则是为了改变快门速度，不改变ISO不会影响画质。工业相机不同增益时图像的成像质量不一样，增益越小，噪点越小；增益越大，噪点越多，特别是暗处。增益在工业相机中叫增益，在民用数码相机、单反中，有一个更常用的名字叫ISO。ISO越大，则增益越大，图像的噪声也越多。而评价各厂商的相机产品时，往往后评价其在高增益条件下的成像质量如何。增益一般只是在信号弱，但不想增加曝光时间的情况下使用。一般相机增益都产生很大噪音的，所以几乎不怎么用。其中曝光和增益是直接控制传感器（CCD/CMOS）上读出来的数据，是要优先调节的，以调节曝光时间为主。不过曝的前提下，增加曝光时间可以增加信噪比，使图像清晰。软件上有个选项可以把过曝的区域显示出来。当然，对于很弱的信号，曝光也不能无限增加，因为随着曝光时间增加，噪音也会积累。所谓冷CCD就是靠降温减少噪音，从而可以长时间曝光拍摄弱信号。

6、相机通信函数

• connect()：根据相机的IP 地址连接到相机

• captureDepthImg()：获取深度图像

• captureColorImg()：获取彩色图像

• getCameraIntri()：获取相机的固有参数

• getCameraIp()：获取相机的IP 地址

• getCameraVersion()：获取相机的版本号

• getParameter()：获取相机中特定参数的值

• setParameter()：设置相机中特定参数的值

• captureRgbPointCloud()：以pcl :: PointXYZRGB 数据结构形式获取点云

7、HDR功能

一般而言相机成像时，其感光度需要随着场景亮度做调整；对于明暗对比度很高的场景，可采用多次曝光叠加成像的技术实现更高范围的曝光范围，即高动态范围成像（HDR）。3D 视觉系统中不同颜色/材质/粗糙度的物体表面对光照的反光程度不一致，也会出现明暗对比度很高的情况，同样采用HDR 多次曝光的技术，使得3D 视觉系统获得的有效信息更充足。

来源：马少爷

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