Speos Sensor System(SSS)的使用指南

概述

本文是Speos Sensor System（SSS）的使用指南，這是一個強(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時間軸參數(shù)，并在camera傳感器sensor的定義中指定積分時間和軌跡文件，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

文件格式

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，這個文件不需要修改，它能夠正確的啟動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 Incv232Optical ProductsViewersSSSExporter.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)。

Batch script批處理腳本文件模板

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：

輸入YAML文件模板

運(yùn)行第一個示例文件，打開“Example”文件夾。在它的內(nèi)部，可以查看整個文件夾得體系結(jié)構(gòu)?？梢圆榭搭A(yù)先填寫的“輸入”yaml文件:

Inputs file template

包含兩個主要部分:

1. log level日志級別，當(dāng)運(yùn)行SSS export的實(shí)例時，將顯示一個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。

傳感器YAML文件模板

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)行案例

運(yùn)行第一個示例文件，打開“Example”文件夾。在它的內(nèi)部，可以查看整個文件夾得體系結(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的曝光時間獲得圖像，具有完美的量子效率，即每個收集到的光子都轉(zhuǎn)換成整個光譜帶的電子，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 '”來生成另一個結(jié)果，而不是覆蓋更改前一個結(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)

在最后一個例子中，可以看到量子效率對結(jié)果的影響。由于第二個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。

文章來源：本文轉(zhuǎn)載于Ansys光電大本營公眾號

審核編輯：湯梓紅