2. 色温与光源：黑体辐射曲线、标准光源与混合光源
做 AWB 的人，第一个要搞明白的就是「光」。说白了，相机看到的颜色不是物体本身的颜色，而是物体反射光源后的颜色。光源一变，整个画面的白平衡就全跑了。这一章我们就把光源这件事彻底讲清楚。
2.1 黑体辐射曲线——色温的物理基础
色温这个概念，最早是从黑体辐射来的。什么叫黑体？就是一个理想化的物体，能吸收所有入射的电磁辐射，不反射也不透射。你把它加热，它就会发光，而且发光的颜色随温度变化。
我记得刚入行时，导师跟我说：「你记住，色温不是温度，是颜色。」当时我还不理解。后来做项目调白平衡，才真正体会到这句话的分量。
核心概念：色温（单位 K）描述的是光源的颜色外观。低色温偏红黄（暖），高色温偏蓝（冷）。
黑体辐射曲线在色度图上是一条弧线，从深红到橙黄到白到蓝白。这条曲线就是普朗克轨迹（Planckian locus）。所有标准光源的色度坐标，都落在这条轨迹附近。
2.2 标准光源——D65、A、F系列
做 AWB 算法，标准光源就是你的「校准基准」。我建议你把下面这几个光源的色度坐标背下来，调试时你会感谢我的。
| 光源 | 色温 (K) | 特点 | 典型场景 |
|---|---|---|---|
| D65 | 6504 | 平均日光，CIE 标准 | 户外晴天、标准评测 |
| D50 | 5003 | 印刷行业标准 | 印前打样、显示器校准 |
| A | 2856 | 白炽灯，暖黄 | 室内钨丝灯照明 |
| F2 | 4230 | 冷白荧光灯 | 办公室、商场 |
| F7 | 6500 | D65 模拟荧光灯 | 高显色照明 |
| F11 | 4000 | 窄带荧光灯 | 工厂、仓库 |
我的经验：D65 是 AWB 评测的黄金标准。但实际场景中，纯 D65 很少见。你想想看，窗户进来的日光、头顶的荧光灯、桌上的台灯，混在一起才是真实世界。
2.3 混合光源场景——AWB 的真正挑战
实验室里用积分球打 D65，AWB 跑得漂漂亮亮。一拿到真实场景，全崩了。为什么？因为真实场景几乎没有单一光源。
我曾经处理过一个车载摄像头项目，车内既有日光从挡风玻璃射入，又有仪表盘的 LED 背光，还有阅读灯的白炽光。三个光源色温从 3000K 到 7000K 不等，画面一半暖一半冷。传统的全局 AWB 算法直接傻掉。
避坑指南：混合光源场景下，全局色温估计会失效。我曾经在商场拍摄测试图卡，结果 AWB 把暖色区的白墙调成了蓝色。后来发现是算法被远处的冷色荧光灯「带偏」了。
混合光源的典型场景包括：
- 室内靠窗：日光（高色温）+ 室内灯（低色温）
- 舞台灯光：多色温聚光灯混合
- 夜景街拍：路灯（钠灯 2000K）+ 霓虹灯（可变）+ 车灯（卤素 3200K）
- 多光源会议室：投影仪（高色温）+ 筒灯（暖色）+ 窗户光
处理混合光源，我个人的习惯是：先做区域分割，再逐区域估计色温，最后做空间平滑过渡。说白了，就是不能用一个色温值代表整张图。
2.4 色温估计的实用方法
讲完理论，来点实际的。色温估计最常用的方法就是灰点法（Gray World 的变体）。但灰点法有个前提：场景中要有足够的「灰色」像素。
如果场景全是纯色物体（比如一片红墙），灰点法就失效了。这时候需要引入边缘信息或高光信息做辅助。
实用技巧：我建议你在做色温估计时，同时计算三个统计量：
- 全局平均色度（Gray World）
- 高光区域色度（Specular）
- 暗部区域色度（Dark Region）
三个结果做加权融合，鲁棒性会好很多。
下面是一个简单的色温估计流程：
// 伪代码：基于灰点法的色温估计
// 输入：RGB 图像
// 输出：估计色温 (K)
1. 将图像转换到 YCbCr 或 Lab 色彩空间
2. 筛选「灰色」像素：
- 饱和度低 (S < threshold)
- 亮度适中 (Y 在 [20, 240] 之间)
3. 计算筛选后像素的 R/G 和 B/G 比值
4. 根据 R/G 和 B/G 查找色温查找表 (LUT)
5. 输出色温值
// 注意：LUT 需要预先通过标准光源标定得到我的建议：色温查找表（LUT）是工程化的关键。我在项目中会采集 20-30 个不同色温下的灰卡图像，建立 R/G-B/G 到色温的映射关系。这样做出来的 AWB 比纯理论模型准得多。
2.5 本章小结
色温是 AWB 的根基。黑体辐射曲线告诉你色温的物理意义，标准光源给你校准的锚点，混合光源场景才是真正的战场。记住一句话：没有万能的色温估计算法，只有针对场景的工程取舍。