Podpora pro vědeckou CMOS kameru C4-16000
SIPS nyní podporuje první člen prémiové řady vědeckých kamer
C4, kameru C4-16000 s CMOS senzorem s rozlišením 4k × 4k a plochou snímače 37 × 37 mm
(geometricky se jedná o ekvivalent senzoru ve špičkové CCD kameře
G4-16000). Zatímco senzor použitý v kamerách C4 používá pouze
12-bitové A/D převodníky, dokáže každý obraz digitalizovat
dvakrát, a tedy dovoluje přečtení dvou snímků z každé expozice.
Jeden snímek používá kanál s vysokým zesílením, zatímco druhý
snímek je digitalizován kanálem s nízkým zesílením. Tyto dva
snímky jsou poté zkombinovány do jediného obrazu se skutečnou
16-bitovou dynamikou.

Kamera C4-16000 může být zkombinována s různými
externími filtrovými koly
Podpora pro čtení podrámců CMOS kamer Cx
Omezení vyčítání snímku pouze na podrámec (někdy nazývaného
region-of-interest nebo jen ROI) bylo přirozeně k
dispozici u všech CCD kamer řady Gx. CCD snímač je sériové
zařízení a omezení čtení na podrámec čas digitalizace příliš
nezkrátí (všechny pixely musí být posouvány po senzoru o omezení
čtené oblasti ušetří pouze čas na digitalizaci pixelů mimo
podrámec). Protože digitalizace pixelů je prováděna elektronikou
kamery, mimo CCD senzor, vyčítání podrámců CCD snímačů realizuje
kamera a samotný senzor tuto funkci nijak neovlivňuje.
Situace s CMOS snímači je přesně opačná — čtení podrámců musí implementovat samotný senzor a
elektronika kamery to neovlivňuje. Otázka tedy je, proč bylo čtení
podrámců CMOS kamer řady Cx implementováno programovým ořezáním
celého snímku, když používané senzory IMX čtení podrámců (ROI)
podporují? Problém je v samotné podpoře ROI v hardware těchto
snímačů — senzor klade na možné pozice a
velikosti podrámců řadu omezení. A co více, tato omezení se liší
mezi jednotlivými senzory a dokonce i mezi 8-bitovým a 12-bitovým
čtecím módem stejného senzoru atd. Například začátek podrámce musí
být zarovnán na určitý počet pixelů (typicky 4 nebo 8 pixelů).
Stejné omezení platí i pro šířku a výšku podrámce. Také minimální
přípustná šířka podrámce bývá často až několik stovek pixelů
apod.
Ale ovladače kamer v programu SIPS a také uživatelské rozhraní
programu nebyly navrženy s jakýmikoliv omezeními na pozici a
velikost podrámců. Neschopnost vyčíst podrámec bez omezení na
pozici a velikost vedlo k vyčítání vždy celého snímku a následného
oříznutí na požadovaný (tentokrát libovolný) podrámec v ovladači.
Časová penalizace, pokud byl např. vždy přenášen 12 MPx obraz o ořezáván na 300 kPx, je zřejmá, FPS v tomto případě bylo asi
40 krát nižší než je teoreticky možné.
Pravidlo žádná omezení na pozice a velikosti podrámců
zůstalo platné také ve verzi 3.21 programu SIPS. Ale nový ovladač
kamer Cx kombinuje oba přístupy — když
uživatel zadá podrámec, ovladač kamer Cx zkontroluje, jestli jeho
pozice a velikost odpovídají omezením kladeným použitým senzorem.
Pokud ano, hardware kamery je naprogramován aby vracel daný
podrámec a přečtený snímek je přímo vrácen uživateli. Pokud
požadovaný podrámec těmto omezením neodpovídá, ovladač zvětší
požadovanou oblast (ROI) aby vyhověl požadavkům snímače a současně
aby oblast byla nejmenší možná, ještě obsahující uživatelem
požadovaný podrámec. Tato větší oblast je poté přečtena z kamery a
oříznuta ovladačem na uživatelem požadovanou velikost. Rozdíly
mezi oblastí přečtenou z kamery a uživatelem definovaným podrámcem
jsou typicky velmi malé, několik pixelů nezbytných k zarovnání
pozice a velikosti na násobek 4 nebo 8 pixelů apod. Množství dat
přenášených z kamery je tak téměř stejné, jen programové ořezání
stojí nějaký čas.
Tip: Velmi často nemá uživatel při výběru podrámce striktní
požadavky na jeho přesné umístění a velikost. Z pohledu uživatele
je mírné posunutí pozice a upravení velikosti podrámce
nepodstatné. Pokud se taková úprava provede, je možné souřadnice
podrámce přímo nastavit do kamery a není nutno snímek po přečtení
zdržující programové oříznutí. Z tohoto důvodu do záložky
Frame v nástroji pro ovládání kamery Imager v
programu SIPS v3.21 přibylo tlačítko Adjust Frame.
Kliknutí na tlačítko zkontroluje, jestli aktuálně zvolené
souřadnice podrámce odpovídají omezením daným aktuálně používaným
senzorem a také čtecím módem. Pokud ne, podrámec je upraven
(zvětšen) tak, by limitům odpovídal. Čtení podrámce pak může být
prováděno přímo, bez programového ořezávání.
Charakterizace senzoru s použitím Photon Transfer
Curve
Zákony fyziky diktují, že variace signálu zachyceného
polovodičovým detektorem (signálem je v našem případě světlo
dopadající na snímač) odpovídají druhé odmocnině z velikosti
signálu samotného. Tento zákon může být použit k charakterizaci
parametrů polovodičových snímačů (CCD i CMOS) čistě na základě
série uniformně osvětlených snímků (flat fields). I pokud
konkrétní výrobce senzoru nepublikuje klíčové parametry, jako
například převodní faktor v e-/ADU, plnou kapacitu pixelu v e-
nebo absolutní čtecí šum v e- RMS, analýza série snímků,
pokrývajících dynamický rozsah snímače, a konstrukce tzv. Photon
Transfer Curve je dokáže určit.
SIPS v3.21 přidal nové tlačítko do každého okna množiny snímků,
vyvolávající funkci charakterizace senzoru. Aby analýza pracovala
správně, množina musí obsahovat páry uniformně osvětlených snímků
se stejnou expozicí. Od snímků nesmí být odečteny ani bias ani
temné snímky! Samotné expoziční časy jsou nedůležité, pouze musí
být stejné vždy pro oba snímky z každého páru. Střední hodnoty
jednotlivých snímků by měly pokrývat dynamický rozsah senzoru.
Výpočet může být omezen např. na rovnoměrně osvětlený podrámec.
Podrámec lze definovat pomocí ovládacích prvků v dialogovém okně,
případně je možné podrámec označit vybráním oblasti na kterémkoliv
snímku, otevřeném z dané množiny. Následné otevření nástroje pro
charakterizaci senzoru pak vybranou oblast použije pro omezení
výpočtu.
Výpočet čtecího šumu (Read Noise) vyžaduje, aby v byl
množině přítomen pár bias snímků (snímků s nulovým expozičním
časem).
Výpočet plné kapacity pixelu (Full Well Capacity) je
vypočítán správně, pouze pokud pár snímků v množině s nejvyšší
střední hodnotou (tedy i s nejdelším expozičním časem) je plně
saturován. Ale i pokud takový pár není v množině přítomen,
maximální hodnota v ADU může být zadána manuálně (4095 pro
12-bitové kamery, 65535 pro 16-bitové kamery atd.), aby se plná
kapacita pixelu vypočítala správně.
Upozornění: Upozorňujeme, že charakteristiky senzoru jsou
spočítány na základě statistické analýzy snímků, a tedy výsledky
se mohou mírně lišit podle testovacích snímků přítomných v
množině, jejich dynamického rozsahu, podle zvoleného podrámce
(části obrazu používaného k výpočtu) atd.
Opravy chyb
Verze 3.21 opravuje závažnou chybu v nástroji pro automatickou
pointaci (Guider tool). SIPS v3.20.2 zahrnul nový kód, i když daná
funkce dosud není dostupná v ostré verzi programu SIPS, který mohl
způsobit pády programu při pointaci. Nová verze 3.21 tuto chybu
odstraňuje.
SIPS je volně ke stažení ze sekce Download tohoto www serveru.
Chcete zůstat informování o nových verzích a novinkách v programu
SIPS? Sledujte @sipssw na Twitteru.
|