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Image acquisition process simulator

By Alix de Gouvello, Laurent Soulier and Antoine Cea

Abstract

International audienceIn order to design a new sensor, exploring acquisition mode options before manufacturing allows to measure their impact on the quality of resulting image and image processing. This exploration can even be done to optimize a sensor for a given application. Hence, from the very beginning of the design of conventional or unconventional sensors, mastering picture acquisition process is a keypoint to take into account every physical phenomenon that affects image quality. To achieve this goal, an image acquisition process simulator has been designed. In order to get accurate and reliable results, the simulator had to match physical phenomena (e.g. diffraction) and to model noises. The simulator has been designed to be as modular as possible to model pixels with various function modes-for instance a differentiated-by-zone acquisition mode-, different sizes, several spectral bands, several acquisition times, different reading orders. Our simulator can also model systems whose optical design is more complex, knowing their optical transfer function. Every step of the simulation has been evaluated and the simulator has been globally tested on point sources, simulated and real pictures and aerial high definition pictures.Pour concevoir un nouveau capteur, en particulier non conventionnel, explorer les options de mode d'acquisition avant sa réalisation permet de mesurer leur impact sur la qualité des images produites. Voire, cette exploration peut être faite en vue de l'optimisation d'un capteur pour une application. C'est pourquoi la maîtrise de la chaîne d'acquisition de l'image est un élément clef pour intégrer, dès la conception des capteurs, conventionnels ou non, les différents effets altérant l'image. Pour y répondre, un simulateur de chaîne d'acquisition d'images à été développé. La fidélité du simulateur aux phénomènes physiques impliqués (tels que la diffraction) et la prise en compte des bruits sont impératives pour obtenir des résultats représentatifs. Le simulateur a été conçu pour être très modulaire et prendre en compte des capteurs à types de fonctionnement variés mais aussi des capteurs hétérogènes-où différents modes d'acquisition peuvent être présents selon la position-de différentes surfaces, plusieurs bandes spectrales, divers temps d'intégration selon les pixels, différents ordres de lecture des pixels selon différentes formes de séquences temporelles. On peut également simuler des systèmes dont l'optique serait plus complexe, connaissant leur fonction de transfert optique. Chaque étape de simulation a été évaluée et le simulateur global a été testé sur des sources ponctuelles, des images simulées et réelles et des images aériennes haute définition

Topics: [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, [INFO.INFO-TI]Computer Science [cs]/Image Processing [eess.IV]
Publisher: HAL CCSD
Year: 2019
OAI identifier: oai:HAL:cea-02363615v1

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