几何位图图像分析(Geometric Bitmap Image Analysis)
"图像仿真(Image Simulation)"功能通常比该功能优越,在远离图像的中间面上需要使用仿真图除外。
该功能将RGB位图文件作为光源,根据光线追迹数据创建RGB彩色图像。该功能有很多应用,可用于对扩展光源建模、分析有效分辨率、显示畸变、表示成像物体的外观、直观呈现图像旋转概念、显示光迹图、指定一些名称。
该功能完全基于几何光线追迹。位图图像分析功能使用标准BMP、JPG和PNG文件作为光源图像,有关详细信息,请参阅详述内容

视场Y大小(Field Y Size) 该值定义了视场坐标中方形图像文件的全宽,它可以使用镜头单位或度数,具体取决于当前的视场定义(分别为高度或角度)。
图像翻转(Parity) "正"设置将使物体保持在物方空间中俯视负Z轴时所呈现的外观。图像翻转可设置为"反",该选项可从上到下反转物体。
旋转(Rotation) 可以设置为任何角(以度为单位)。实际上,此算法会在追迹光线之前旋转物体,例如将条形目标由子午方向切换至弧矢方向。
光线/像素(Rays/Pixel) 本设置可确定在每个光源图像像素及每个颜色通道上所追迹的光线数。如果在640 x 480的3色图像上选择10条光线/像素,通常将追迹9,216,000条光线。
X像素(X-Pixels) 探测器X方向的像素数。
Y像素(Y-Pixels) 探测器Y方向的像素数。
X像素大小(X-Pixel Size) 在X方向测量的每个探测器像素的大小(以镜头单位为单位或使用无焦模式时以无焦单位为单位)。
Y像素大小(Y-Pixel Size) 在Y方向测量的每个探测器像素的大小(以镜头单位为单位或使用无焦模式时以无焦单位为单位)。
光源(Source) 光源可以是均匀的或朗伯型。均匀设置会为光线均等加权。朗伯设置根据光线与物面的局部法线形成的角度的余弦为光线加权。
归一化(Normalize) 可按像素强度峰值或像素强度平均值归一化图像。使用像素强度峰值可均等缩放所有像素,因此强度最高的像素可确定图像的整体亮度。如果信噪比较低,使用此方法通常会产生很暗的图像。使用像素强度平均值可均等缩放所有像素,直至亮度平均值等于原始位图图像亮度。此方法的缺点是,某些像素过饱和,因此会在显示最大亮度时被裁剪。
使用偏振(Use Polarization) 如果选中,则将考虑偏振。进一步了解如何定义偏振态和分析功能如何使用偏振,请参阅"偏振(系统选项)(Polarization (System Explorer))"。
灰度(Grey Scale) 如果选中,将计算每个探测器像素的RGB强度平均值,以生成一个灰度检测图。虽仍将根据光源位图的相对RGB强度追迹光线,但在显示检测到的图像时将丢失所有颜色信息。
波长(Wavelength) 如果选择"RGB",则会定义3个波长:0.656、0.587.和0.486微米分别对应红、绿、蓝;不管当前波长定义如何都是如此。如果选择"1+2+3",则使用波长数据栏中当前定义的波长1、2和3。如果定义的系统波长少于三个,选项"1+2+3"将恢复为"RGB"选项。对波长3使用光源位图的红色通道,对波长2使用绿色通道,对波长1使用蓝色通道。无论使用此选项定义的波长为多少,显示的图像都将为RGB格式。另请注意,如果在波长小于波长数据栏中定义的3个波长的系统中使用该选项,则定义的最高波长将用于"填充"剩余的通道。对于特定波长选项(例如1、2、3等),将 使用B、G或R通道图像;对于大于3的波长,始终使用R通道。
视场(Field) 光源图像可以任何已定义的视场位置为中心。这使得较小的目标(例如条形图)可移动至视场中的任何位置。结果图像随后将以该视场位置的主光线坐标为中心。
输入(Input) BMP、JPG或PNG光源图像文件的名称。该文件必须位于<images>文件夹下(参阅"文件夹(Folders)")。
表面(Surface) 在表面上评估光线的表面编号。
显示光源位图(Show Source Bitmap) 如果选中,将绘制光源位图,并且不追迹任何光线。在绘制光源位图时,忽略光线数、像素数和像素大小。该功能可用于检查光源位图的外观,以及验证OpticStudio是否正确读取位图文件。
输出(Output) 将检测到的位图写入到的BMP、JPG或PNG文件的名称。检测到的位图的大小由已定义的x和y轴像素的数目确定;但为确保输出位图文件中的纵横比正确,x和y轴像素的大小必须相同。文件名称必须以BMP、JPG或PNG扩展名结尾,且不提供任何路径名。该文件将在不发出警告的情况下被创建或覆盖,并将被放置在<images>文件夹中(参见"文件夹")。
参考(Reference) 选择以下光斑中心的参考坐标:主光线或面顶点。
删除渐晕(Delete Vignetted) 如果选定,将不会绘制在光线追迹过程中被任一表面渐晕的光线。
压缩框架(Suppress Frame) 如果选中,将不会绘制框架,整个窗口将用于显示图像。
除去渐晕因子(Vignetting Factors) 如果选中,将自动除去渐晕因子。请参考"关于渐晕因子的注解(Comment about vignetting factors)"。
应用固定孔径(Apply Fixed Apertures) 如果选中,在此计算中所有未定义孔径的具有光焦度的表面都将被修改为具有当前净口径或半直径值的环形孔径。如果在孔径定义中不进行此更改,那么光线将可以通过超出所列净口径或半直径的表面,在视场Y尺寸超出视场点定义的视场时更是如此。这将导致错误的照明,一般发生在图像的边缘。
详述
另请参阅"几何图像分析(Geometric Image Analysis)",该功能与之十分相似。
有关视场单位的注解
Y视场高度可确定光学系统可查看的光源文件的物理尺寸。例如,如果使用一个50H x 100W像素的光源文件,并且Y视场高度是2.0mm(假设视场是根据物体或图像高度定义的),则每个像素表示一个0.040mm x 0.040mm的区域,并且光源位图将覆盖一个2.0mm高4.0mm宽的区域。
注意:如果视场是由像高定义的,则Y视场高度将决定像空间(而非物空间)中的物体大小。Y视场高度始终以定义视场所使用的单位为单位,因此在使用像高作为视场类型时,Y视场高度决定像空间中的光源位图高度。物空间中的光源大小则由Y视场高度除以透镜放大率这一公式决定。在使用近轴像高时,仿真图上放大率失真的情况(如果有)会被掩盖。在使用实际像高时,所有形式的畸变都会被掩盖。因此,如果选择了实际像高,该功能将自动切换到近轴像高定义视场。不建议使用实际或近轴像高定义,而是使用物高或视场角,因为这些视场类型可明确定义像空间中的物体大小和方向。
光线选择和追迹
可在光源像素单元格内的坐标中随机选择每个像素所生成的光线。此外,还可以为每个光线随机选择入瞳坐标。如果不定义光瞳切趾,像素上的光线分布是均匀的,入瞳上的光线分布也是均匀的。
在生成光线后,将追迹光线,直至追迹到选定面。如果光线已渐晕或发生错误,则忽略光线。否则,需确定光线落到接收探测器上的像素,并在相应的颜色通道中将光线强度添加到探测器的二进制计数中。
在追迹所有光线后,可根据每个探测器像素的归一化计数创建RGB图像。效率百分数的定义依据为
其中,总和i是已经过删除渐晕处理的所有光线的总和,j总和是已发射的所有光线的总和。如果选中"使用偏振(Use Polarization)"复选框,效率计算还包括考虑光学系统中的反射和透射损耗,以及光线误差。需考虑渐晕超出探测器范围的光线。
该功能将在所有可用处理器之间自动分割计算,以便提供最快运行速度。还可使用透镜的对称性加快光线追迹计算。使用"Esc"键可终止持续时间过长的图像分析计算。
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