本文是Speos Sensor System(SSS)的使用指南,這是一個(gè)強(qiáng)大的解決方案,用于camera sensor模擬結(jié)果的后處理。本文的目的是通過一個(gè)例子來理解如何正確使用SSS。當(dāng)然本文描述的分析步驟適合任何案例。
SSS是一個(gè)功能強(qiáng)大的獨(dú)立工具,用于執(zhí)行Speos camera模擬結(jié)果的后處理。Speos得到的仿真結(jié)果是照度/輻照度圖,用于計(jì)算到達(dá)camera 傳感器的光度/輻射功率。通過啟用camera模擬中的timeline時(shí)間軸參數(shù),并在camera傳感器sensor的定義中指定積分時(shí)間和軌跡文件,可以輕松地將能量結(jié)果轉(zhuǎn)換為曝光結(jié)果。要進(jìn)一步了解Speos camera模擬,建議參考CMOS 傳感器相機(jī) - 3D 場景中的圖像質(zhì)量分析。得到能量結(jié)果或是曝光結(jié)果之后,Speos SSS 開始發(fā)揮作用,自動(dòng)將曝光圖轉(zhuǎn)換為Raw圖,electron電子圖,基于傳感器的降階模型(ROM),遵循EMVA 1288標(biāo)準(zhǔn),最后形成一個(gè)顯影圖像。由于SSS工具沒有圖形用戶界面,因此了解文件管理和工作的過程至關(guān)重要。
Speos exposure map vs developed image
要從曝光圖生成顯影圖像,用戶需要不同的輸入文件:
1.A batch script批處理腳本:在本文原文的案例中,提供命名為“Launch Speos Sensor System exporters .bat”的文件,這個(gè)文件不需要修改,它能夠正確的啟動(dòng)Speos SSS文件的運(yùn)行,如果需要,可以在Speos的安裝文件中找到SSS可執(zhí)行文件(通常在“C:\Program files \ANSYS Inc\v232\Optical Products\Viewers\SSSExporter.exe”中)。
注意:如果本地安裝不在上述路徑上,則需要在batch文件中重新調(diào)用SSS文件,所以建議安裝Speos在默認(rèn)C盤。如果看到錯(cuò)誤信息“無法連接到Virtual Photometric Lab”,需要以管理員身份運(yùn)行相應(yīng)版本的Virtual Photometric Lab一次。
2.An input file輸入文件,格式為YAML。該文件指定一般處理參數(shù),如要處理的Map、要使用的傳感器文件(見下文)、要導(dǎo)出的數(shù)據(jù)、目標(biāo)文件夾等。這個(gè)文件的內(nèi)容可以根據(jù)用戶的需要進(jìn)行調(diào)整。
3.An sensor file傳感器文件,格式為YAML。該文件包含有關(guān)傳感器的有用參數(shù)(如操作條件、ROM參數(shù)、開發(fā)方法等)。這個(gè)文件的內(nèi)容可以根據(jù)用戶的需要進(jìn)行調(diào)整。
4.Exposure Map至少一個(gè)待處理的曝光圖。曝光圖以xmp格式從Speos生成。
5.傳感器規(guī)格文件(如用于量子效率的頻譜文件,用于開發(fā)算法的python腳本)。它們的類型和數(shù)量將取決于客戶案例。
SSS運(yùn)行的文件夾結(jié)構(gòu)應(yīng)該是這樣的: Batch和input “Yaml”文件必須位于同一位置。所有其他文件(Sensor ?yaml文件,Map文件,可以將它們放置在相對于此位置的任何位置,但最好是將它們放置在名為“Inputs”的文件夾中)。
該文件的通用模板在本文案例的“Templates”文件夾中提供。內(nèi)容如下:
運(yùn)行第一個(gè)示例文件,打開“Example”文件夾。在它的內(nèi)部,可以查看整個(gè)文件夾得體系結(jié)構(gòu)??梢圆榭搭A(yù)先填寫的“輸入”yaml文件:
Inputs file template
包含兩個(gè)主要部分:
1. log level日志級別,當(dāng)運(yùn)行SSS export的實(shí)例時(shí),將顯示一個(gè)帶有日志的命令提示符信息,并生成用于日志的文本文件。對于每一個(gè)日志,可以指定想要的詳細(xì)級別-'INFO'提供最少的信息,'DEBUG'提供更多關(guān)于SSS執(zhí)行的操作的詳細(xì)信息。
2. Processing mode處理模式- SSS可以用兩種方式處理exposure map結(jié)果,一種是文件逐一處理,另一種是全部處理位于特定文件夾中的文件('All in folder')??梢栽凇癿ode”中指定正確的模式。根據(jù)選擇的模式,填寫輸入輸出等信息文件夾,導(dǎo)出的結(jié)果格式等。
該文件的通用模板在本文案例的“Templates”文件夾中提供。內(nèi)容如下:
Sensor file template
包含三個(gè)主要部分:
1.工作條件,可以指定傳感器的溫度,工作增益等。
2.傳感器降階模型(EMVA 1288標(biāo)準(zhǔn)),能夠通過填充時(shí)間噪聲和暗噪聲、像素拜耳矩陣和效率、系統(tǒng)增益等更準(zhǔn)確地表征傳感器。
3.開發(fā),這部分是相當(dāng)靈活的,因?yàn)閭鞲衅鲗⒃紙D像轉(zhuǎn)換為顯影圖像的方法因傳感器而異??梢蕴顚懲ㄓ玫慕ㄗh參數(shù),如去馬賽克算法、拍攝光源、顏色重新縮放因子,也可以插入任何基于python腳本的自定義開發(fā)方法。
運(yùn)行第一個(gè)示例文件,打開“Example”文件夾。在它的內(nèi)部,可以查看整個(gè)文件夾得體系結(jié)構(gòu)??梢圆榭搭A(yù)先填寫的“輸入”yaml文件:
可以看到將逐個(gè)處理map,因?yàn)檫x擇了“給定文件”模式,并且指定了“Set 0”,所以只轉(zhuǎn)換了一組map結(jié)果,位于“Inputs”文件夾中,命名為“Exposure.xmp”。將由也位于“Inputs”文件夾中“sensor yaml”所寫的傳感器參數(shù)對map結(jié)果進(jìn)行處理。要求SSS export將處理后的圖像以PNG格式導(dǎo)出到“Outputs”文件夾中(該文件夾在運(yùn)行SSS export之前不必存在)??梢圆榭碨ensor yaml文件內(nèi)容,例如,傳感器以10ms的曝光時(shí)間獲得圖像,具有完美的量子效率,即每個(gè)收集到的光子都轉(zhuǎn)換成整個(gè)光譜帶的電子,傳感器的像素矩陣由經(jīng)典的2x2 RGGB拜耳矩陣組成。最后,可以預(yù)先查看將開始后處理的exposure map 結(jié)果。
Virtual 100% QE.spectrum
Exposure.xmp
2.運(yùn)行SSS
確認(rèn)了對要準(zhǔn)換后處理得文件參數(shù)得確認(rèn),然后就可以啟動(dòng)SSS export進(jìn)入后處理過程,只需要雙擊“Launch Speos Sensor System exporters .bat”,將打開一個(gè)命令提示符并顯示正在進(jìn)行的進(jìn)度。完成該過程后,只需按另一個(gè)鍵退出命令提示符,并查看“Outputs”文件夾中生成的結(jié)果。
Speos exposure map vs developed image
如果改變輸入,以查看傳感器參數(shù)對處理圖像的影響。例如,可以人為地修改傳感器YAML中的文件,例如QE光譜。
Virtual degraded QE.spectrum
提示:在輸入的YAML文件中,可以添加“Rename: ' degraded '”來生成另一個(gè)結(jié)果,而不是覆蓋更改前一個(gè)結(jié)果。
然后可以得到新的結(jié)果:
Speos exposure map vs developed image (perfect QE) vs developed image (degraded QE)
在最后一個(gè)例子中,可以看到量子效率對結(jié)果的影響。由于第二個(gè)傳感器不能有效地將“綠色”波長的光子轉(zhuǎn)換為電子,因此顯影后圖像顯示出的是彩色偽影。相關(guān)閱讀
Zemax手機(jī)鏡頭設(shè)計(jì) | 第 1 部分:光學(xué)設(shè)計(jì)
Zemax手機(jī)鏡頭設(shè)計(jì) | 第 2 部分:使用 OpticsBuilder 實(shí)現(xiàn)光機(jī)械封裝
Zemax手機(jī)鏡頭設(shè)計(jì) | 第 3 部分:使用 STAR 模塊和 ZOS-API 進(jìn)行 STOP 分析
使用Ansys Speos進(jìn)行智能手機(jī)鏡頭雜散光分析
Lumerical Zemax Speos 聯(lián)合案例 | CMOS 傳感器相機(jī):3D 場景中的圖像質(zhì)量分析