ImSym—成像系统模拟器

在当前的相机开发领域中，供应商严重依赖实物原型来评估其设计、制造和组装的任何相机的图像质量。这种传统方法导致制造周期长、良率不理想，有时甚至需要进行昂贵的重新设计。由于缺乏有效模拟相机图像质量的方法，整个开发过程变得繁琐且耗时。

ImSym—成像系统模拟器通过提供包括镜头、传感器和图像信号处理器（ISP）在内的成像系统端到端模型，解决了这些挑战，这一切都在产品送交制造之前完成。这种创新的模拟方法有助于设计团队更有效地协作，并更快地将他们先进的成像产品推向市场。

凭借可验证的准确性水平，ImSym 模拟能够直接转化为可投产的设计，从而消除对物理原型的需要。通过将成像链的所有方面整合到一个粘合的平台中，ImSym 确保每个元素都针对峰值性能进行了优化，降低了在开发后期出现未预见到的问题的风险。

功能一览

• 业界首个系统级成像设计平台
• 设计周期加速高达60倍
• 结果由行业认证的CODE V和LightTools准确性驱动
• 领先的界面，提供卓越的客户体验
• 直观、集成的工作流程，引导您完成设计和分析
• 支持产品销售和市场营销的图像生成能力
• 用于自动化ImSym流程的Python编程语言接口
• 使用Python脚本例程的自定义ISP能力

关键功能
全面的成像链模拟

ImSym引导您完成数字光学系统的整个成像链：
• 场景捕捉：首先捕捉被成像的主体或环境。ImSym允许您模拟各种光照条件和场景复杂性，以确保在不同场景下具有强大的性能。
• 光学：操纵光线并将其聚焦到探测器阵列上。先进的光学建模工具使您能够精确设计和优化镜头系统，以实现所需的图像质量。
• 探测器阵列：将入射光子转换为初始电子信号。模拟各种传感器技术和配置，以为您的应用找到最佳选择。
• 读出电子器件：进一步将累积的电子计数转换为数字计数，以模拟模数转换器的量化效应。
• 图像信号处理：应用算法生成高质量的最终图像。在模拟环境中测试和完善图像处理算法，以确保它们在现实条件下能够最优地执行。

图1.场景与模拟图像的对比

简化协作

工程师可以在一个单一、直观的环境中建模成像系统。这种集中式方法消除了对分散工具的需求，并促进了紧密结合的开发过程。共享环境通过共享模型和模拟促进了无缝的团队协作。实时更新和版本控制确保所有团队成员都使用最新数据进行工作。

提高效率

软件建模将开发时间从几周缩短到几天，从几小时缩短到几分钟。强大的ImSym模拟引擎加速了评估和迭代过程，允许快速原型制作和开发。使用ImSym，与传统方法相比，效率提升高达60倍。这种显著的效率提升转化为更快的上市时间和更低的开发成本。

生成真实的系统级模拟

在ImSym中，工程师可以评估对一个组件的更改如何影响整个系统。这种整体的方法确保考虑了所有相互作用和依赖性，从而产生更可靠和优化的设计。
高保真模拟直接转化为生产，减少了物理原型的需要。通过最大限度地减少对物理原型的依赖，ImSym有助于减少材料浪费和环境影响。

用户友好界面

ImSym 通过直观的界面引导您完成成像链的每一步，简化了数字光学系统设计的复杂过程。即使您在光学系统设计方面经验有限，也可以快速熟练使用ImSym。全面的教程和支持资源可在设计过程的每个阶段为您提供帮助。

图2.ImSym加速设计周期

详细工作流程
步骤 1：指定输入

您可以选择图像的场景、指定相对场景辐射度、添加杂散光源、设置探测器参数，以及输入CODE V 2D图像模拟（IMS）和LightTools模型参数。这确保了相机系统性能满足客户期望，快速识别实现图像质量的最有效步骤，并改善团队沟通。

步骤 2：生成主（鸟瞰）图像

使用CODE V IMS功能，您可以计算主图像，利用CODE V 2024.03中可用、增强且更快的IMS，并显示和输出主图像。此步骤允许光学设计者通过不过度设计昂贵的镜头来节省资金，并有效地在3D视图中可视化镜头。

步骤 3：生成杂散光本征函数

您可以在LightTools中设置模型，向镜头添加初步的镜筒和垫片，并生成杂散光本征函数。这有助于最小化图像中的散射光和杂散光，并准确识别最具颠覆性的杂散光源。

步骤 4：生成杂散光

可以使用ImSym和杂散光本征函数来生成加性和场景杂散光。这最大限度地减少了图像中的散射光和杂散光，确保您获得所需的图像质量。

步骤 5：组合焦平面通量

您可以显示CODE V IMS输出文件，显示加性和场景杂散光计算的结果，并将这些与主图像结合起来。这准确地评估了将传递到探测器的图像，包括杂散光效应。

步骤 6：探测输入通量

对探测器量子效率、光谱滤光片透射率进行建模，并生成传感器噪声。将传感器响应与传感器噪声结合起来，并输出结果，以确保探测器的性能符合要求的标准。

步骤 7：处理探测到的图像

可选择生成传感器校准数据，对图像进行去马赛克处理，应用模糊和锐化效果，并运行ISP例程。这允许您快速模拟ISP性能并确定特定参数的影响。

图3.来自成像光学的模拟图像与来自场景和外部光源的杂散光效应相结合，组合辐照度由图像传感器模型处理，并使用内置或自定义图像信号处理例程进行后处理

图4.ImSym 通过全面的成像链模拟，引导您完成数字光学系统的整个成像链

ImSym的优势

作为业界首个完整的、系统级的成像设计平台，ImSym将彻底改变相机系统的开发。在CODE V和LightTools强大功能的驱动下，ImSym提供了无与伦比的分析和优化光学成像系统的能力。通过提供虚拟图像建模，与传统方法相比，ImSym将产品开发时间大幅缩短了高达60倍。由经行业验证的CODE V 和LightTools确保的结果准确性，允许进行精确、可直接投产的模拟。
使用ImSym，工程师可以在一个单一、直观的环境中，基于全面的图像质量分析，直接建模和调整镜头、传感器和ISP。这个先进的平台可以确保您的下一个良好成像产品更快地进入市场，并具有无与伦比的质量，使您能够自信地从概念过渡到生产。