在對從日出到日落的場景進(jìn)行成像時(shí)，例如在不斷變化的照明條件下進(jìn)行成像時(shí)，獲取準(zhǔn)確的顏色特征是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。白平衡就是相機(jī)內(nèi)部克服這一挑戰(zhàn)的一個(gè)功能。

在不調(diào)整相機(jī)白平衡的情況下拍攝彩色圖像時(shí)，所顯示出來的顏色在很大程度上取決于照亮場景的光源。通過使用白平衡，可以排除不同光源的影響。基本所有彩色工業(yè)相機(jī)，都包含了自動(dòng)白平衡（AWB），可以根據(jù)不斷變化的照明條件來進(jìn)行連續(xù)的調(diào)整。

白平衡的整個(gè)目的是正確顯示場景中的白色對象。因此，對白色有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定義實(shí)際上是非常方便的。

那么，如何定義白色呢？通常以標(biāo)準(zhǔn)光源D65來定義白光。換句話說，如果使用消色差光源，則通常將光源光譜來作為白色的定義。

對于相機(jī)而言，用RGB值來體現(xiàn)顏色是很方便的。因此，通過采用標(biāo)準(zhǔn)光源D65作為白色定義時(shí)，相機(jī)記錄的數(shù)值應(yīng)該分配為R=G=B=1（歸一化）。絕大多數(shù)工業(yè)相機(jī)使用拜耳濾光片作為彩色相機(jī)的過濾器，其RGB值是有特定比率的。

白平衡之所以如此重要，是因?yàn)樗梢员３謭D像中的色彩準(zhǔn)確性并消除色偏。這是通過調(diào)整每個(gè)顏色通道的增益值來實(shí)現(xiàn)的，以考慮光源的色溫以及每個(gè)通道靈敏度的變化。

縱觀傳感器的彩色量子效率（QE）曲線，很明顯，每個(gè)通道需要不同的光量來產(chǎn)生相同的信號。通常，綠色通道最敏感，其次是紅色通道，最后是藍(lán)色通道，這意味著藍(lán)色和紅色通道需要比綠色通道更多的增益，以準(zhǔn)確描繪反射等量的藍(lán)色，綠色和紅色光的灰色表面。但是，如果光源具有較高的色溫，這意味著它會產(chǎn)生藍(lán)白色光，則相機(jī)將需要應(yīng)用較少的藍(lán)色增益，因?yàn)楣饩€中的藍(lán)色更多。

絕大多數(shù)相機(jī)都能夠根據(jù)場景的當(dāng)前照明執(zhí)行白平衡。通過使用灰色世界算法來做到這一點(diǎn)。通過軟件通過抓取視頻幀，對其進(jìn)行分析，調(diào)整顏色增益并重復(fù)直到圖像中的顏色平衡（導(dǎo)致圖像中相等數(shù)量的紅色，藍(lán)色和綠色）來完成。在執(zhí)行色彩平衡之前，最好將中性目標(biāo)（例如白紙或灰紙）放在相機(jī)前。為獲得最佳效果，應(yīng)調(diào)整圖像曝光時(shí)間，以使場景不包含任何飽和像素（最大亮度下的值）。

白平衡的關(guān)鍵點(diǎn)是，無論使用何種方法，都必須確保適當(dāng)?shù)纳试佻F(xiàn)。如果照明條件在成像過程中發(fā)生變化，也應(yīng)重復(fù)此操作。自定義白平衡可以產(chǎn)生更好的結(jié)果，尤其是在光源的色溫已知的情況下。但是，如上所述，內(nèi)置算法在執(zhí)行時(shí)通常表現(xiàn)良好。

【來源：光虎光學(xué)內(nèi)部培訓(xùn)資料】