首先,镜头系统设计导出与Ansys Zemax OpticStudio。
使用OpticStudio对摄像头的光学系统进行设计,镜头设计是一个广角光学系统,广角视野是停车辅助场景所必需的,整个视野是200度。
在OpticStudio中,使用“Export Reduced Order Model to Speos ”工具将当前系统的降阶模型(ROM)写入一个*.OPTDistortion的文件,Speos可读的该格式文件,文件包含传感器上的每个采样点输出的有关光线方向、起点、发射率、聚焦和距离的信息,由于系统输出降阶模型数据的行为是在样本值之间插值的,所以添加的样本点越多,模型的精度就越好。输出的*.OPTDistortion文件将在Speos中定义camera sensor传感器,计算到达光学传感器的光能量图。使用ROM代替完整的光学系统将更快得到Speos仿真的结果。此外,值得强调的是,由于镜头的几何形状和属性没有存储在ROM中,因此镜头系统供应商的知识产权IP可以得到保护。ROM中考虑的光学效应包括几何像差(畸变、场曲率)、色差、视场(FOV)、景深(DOF)等。
现在使用Ansys Speos将摄像头集成到停车环境中的车辆上。使用FMVSS111法规标准的停车场景,为了符合规则测试,汽车模型必须停在与场景几何图形的精确距离处,以评估停车辅助摄像头的视场。
分别设置Camera.Geometric几何类型摄像头,在交互式模拟中用于投影摄像头的视场,和Camera.Photomrtric光度摄像头,用于逆向模型生成曝光图,并且光度摄像头和几何摄像头都配备了OpticStudio设计的ROM降阶模型。
评估位于车辆后部的摄像头是否成功通过FMVSS 111标准,真正的测试是检查用户是否能从仪表板上看到障碍物,位于场景后面的5个障碍物必须完全可见,而前面的两个障碍物必须部分可见。Speos光学仿真结果与视场投影一致,可以清楚地看到前面的2个障碍以及后面的5个障碍,该光学系统满足FMVSS111标准视场要求。
使用最后的光度学模拟结果来生成摄像头产生的实际图像,可应用于仪表板上显示的图像。为此,使用Speos传感器系统SSS工具,这是一个后处理工具,可以将Speos的辐照度和曝光映射转换为原始映射,并使用光学传感器的降阶模型处理RGB图像。本文使用索尼IMX226 RGB CMOS传感器,该文件包含传感器线性表征的EMVA-1288标准数据,根据索尼技术文档中检索到的IMX226的技术信息创建。SSS可以处理模拟实际摄像头传感器如何将该信息转换为电子,并考虑可能影响图像质量的所有相关噪声,甚至可以生成电子图和噪声图,这对于了解传感器在各种照明条件下的性能至关重要。
后处理完成后,可以在SSS文件夹中找到结果文件,包含传感器在进行任何处理之前捕获的所有Raw图数据,这些Raw数据是无价的,可以对传感器的属性有最清晰的了解,这个Raw图像也可以被开发成最终格式,可以根据需要用于不同的应用程序。以下是经过可视化、色彩准确性和整体美感优化的后处理的最终仪表板显示图像。
Speos还能够通过多频仿真,生成多真仿真结果,最终以视频方式呈现。以下视频以3倍增益拍摄,每帧积分时间为60毫秒,以每秒35帧的标准速率播放。这是驾驶员通过停车辅助摄像头看到的实时图像。图像清晰,动作流畅,表明该系统非常适合实时应用。
这个动画场景不仅验证了Speos传感器设置,还提供了停车辅助系统的操作体验。Speos的设计、仿真和实际应用的集成,已经为汽车行业的部署做好了充分的准备。
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