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ISP 客观效果调试

基础模块校准​

客观校准是图像调试的基础，当Sensor或镜头是第一次使用，需要完成客观校准后，才能得到一份初版效果，用于后续主观效果调试

名称说明
BLC黑电平校准，以确保图像的动态范围从真正的黑色开始
AWB白平衡校准，以确保图像在不同光源下白色还原正常
MSC均匀度校准，以确保图像使在整个视场中具有相同的亮度色度水平
CCM色彩校准，以确保图像色彩的准确性
D2D噪声校准，以确保ISP区分噪声及细节轮廓准确性
  • Sensor 第一次使用，需要将上述的所有校准项完成一轮校准
  • Sensor 保持不变，只更换了镜头，只需要重新校准AWB、MSC、CCM模块即可
  • 校准顺序建议按照BLC -> AWB -> MSC -> CCM -> D2D进行

BLC 校准流程​

原理简介

Sensor 输出数据中包含了OB（optical black）或data pedestal部分，需要去除，以免影响画面暗部表现。去除的方法是每个像素的R、Gr、Gb、B都减去一个值

标定过程

  • 使用镜头盖或其他工具遮黑Sensor，确保Sensor处于全黑的环境。

  • 离线连接上调试工具，并按照下面流程将ISP模块全部关闭并设置为手动曝光

  • 点击ISP Test，在ByPass Setting模块，点击All Operation中的disable，关闭所有ISP模块,点击write，使修改生效

BLC标定流程1

  • 点击ISP Test，在Test Attr模块,将TestMode设置为Mannual Mode，并修改Exposure Line为16（16代表一行曝光行）,将Gain修改为256（256代表一倍增益），点击write，使修改生效

BLC标定流程2

  • 点击Calibration，再点击BLC按钮，跳出BLC标定界面后，修改预览格式为BAYER格式（请根据实际Sensor输出的拜尔格式进行选择），点击Dump直到预览界面出现图像后点击Stop

BLC标定流程3

  • 在BLC标定界面，选择对应的Gain，如当前使用的Gain为256（以256为一倍增益），那么应该选择Gain为0；这里的Gain与《ISP 图像调优介绍》中介绍的联动策略的一致，0代表1倍增益，1代表2倍增益，2代表4倍增益
  • 点击Calc进行标定计算，计算完成后各通道均会得到一个BLC值。

BLC标定流程4

  • 重新回到第4个步骤，将Gain修改为512（二倍增益），再依次进行5~7的步骤
  • 按照上述步骤，依次完成各增益下的BLC校准，最后点击Apply将校准值写入生效

注意事项

  • 通常情况下，现在主流的CMOS Sensor都是自己把black level处理好，然后加上一个pedestal，所以 Sensor 设定的black level一般是准确的。因此可以与Sensor原厂沟通确认BLC值需要设置为多少，如果Sensor原厂确认的BLC值与BLC标定得到的BLC值差异较大，请与Sensor原厂确认Sensor配置。

AWB 校准流程​

原理简介

人眼具有独特的适应性，在一定的色温范围内，人眼无法察觉白色物体偏色，而摄像头对白色的响应却随着环境色温变化而变化。这就需要有AWB（自动白平衡），使得摄像头拍摄的图像更接近人眼的视觉习惯。在实际操作中，是在不同色温下给予Sensor输出值不同的Rgain与Bgain。而为了准确判断出当前的色温，需要事先标定出不同色温下的RGB响应特性

标定过程

  • 将设备放入灯箱中，让设备镜头对向灯箱壁

AWB标定流程1

  • 离线连接上调试工具，点击ISP Test，在ByPass Setting模块，点击All Operation中的disable后，将BLC Enable,关闭除BLC外的所有ISP模块,点击write，使修改生效

AWB标定流程2

  • 点击Calibration，再点击WB按钮，跳出AWB标定界面，打开灯箱并选择为D65光源
  • 点击WB标定界面的Get Exp（这个按钮会自动将亮度调整为合适校准的亮度），待亮度调整正常后，右击下面6500K的色温点，在弹出的界面点击Calc
  • 分别切换灯箱光源为Tl84（4000K）、CWF（4200K）、A（2800K）、H（2200K），重复上面第四个步骤，完成上述几种光源的校准

AWB标定流程3

  • 在空白区域单击鼠标右键添加新的色温点，按照曲线分别添加4800K、5500K两个色温点，添加的色温点要基本符合曲线走向（如下图AWB标定流程6所示）

AWB标定流程4

AWB标定流程5

AWB标定流程6

  • 点击Apply将校准值写入生效

注意事项

  • 如灯箱有5000K、7500K的标准光源，建议按照标准光源做校准，不需要手动添加

标定完白平衡如何确认标定的准确性及如何做微调？

  • 校准完白平衡后，将AE、AWB、WB、NRP、BLC打开
  • 点击Extra Tools，再点击3A Stat按钮，跳出3A Stat界面，点击Dump
  • 分别确认D65、Tl84、CWF、A、H光源下的落点是否落入标定的光源框内并基本在五角星区域，如有少许偏差，可手动微调光源框到落点聚集的区域

AWB校验界面

MSC 校准流程​

原理简介

光通过镜头后，光强分布近似与光线角度的余弦的4次方成正比，画面中央比四周要亮（Lens shading）。其次，IR filter对不同入射角度的光，截止频率不一样，画面中央与四周在色彩上也会不一致（Color shading）。ISP的LSC和MSC模块是根据像素在图像中所处的位置，给予相应的增益。LSC模块增益与像素离图像中心的距离有关，所以补偿增益呈同心圆分布。MSC模块增益受矩阵分配，可用于shading不中心对称的场景

标定过程

  • 将设备放入灯箱中，将设备镜头盖上毛玻璃。

MSC标定流程1

  • 离线连接上调试工具，点击ISP Test，在ByPass Setting模块，点击All Operation中的disable后，将BLC Enable,关闭除BLC外的所有ISP模块,点击write，使修改生效

MSC标定流程2

  • 点击Calibration，再点击MSC按钮，跳出MSC标定界面，打开灯箱并选择为H光源(2800K)
  • 点击Clean All，清除旧的MSC参数
  • 选择Temperature为2200,点击Get Exp，（这个按钮会自动将亮度调整为合适校准的亮度），待亮度调整正常后，点击Calc，完成该光源的校准，然后将VCM改成Max Code后，再点击一次Calc

MSC标定流程3

  • 分别切换灯箱光源为Tl84（4000K）、D65（6500K），重复上面第五个步骤，完成上述几种光源的校准后，点击Apply将校准值写入生效

注意事项

  • MSC校准必须在Sensor输出原始分辨率上进行
  • 由于V线大部分产品均为定焦，因此VCM的Min/Max Code使用同一组图片标定即可，如果是变焦产品，VCM需要分别校准
  • 建议2200K与2800K使用A光源进行校准，4000K-5500K使用Tl84光源进行校准，5500K-6500K使用D65光源进行校准
  • 如校准的强度不够或太强，可通过调整Compensation的值修改校准强度

CCM 校准流程​

原理简介

Sensor 对 RGB 的响应与人眼对RGB的响应并不一致，通过本项调试，可将 Sensor 对RGB的响应调到与人眼接近，实现准确的色彩还原。在实际操作中，是将Sensor输出的色彩空间通过一个色彩矩阵转化到sRGB色彩空间。

标定过程

  • 将设备放入灯箱中，让设备镜头对向24色色卡，保证色卡占据画面大小 3/4 左右。
  • 离线连接上调试工具，点击ISP Test，在ByPass Setting模块，点击All Operation中的disable后，将BLC、AWB、WB、NRP、MSC/LSC Enable，点击write，使修改生效

CCM标定流程2

  • 点击Calibration，再点击CCM按钮，跳出CCM标定界面，打开灯箱并选择为D65光源(6500K)，点击Dump预览到画面后Stop，右击鼠标将24色色卡框选上，点击Mark As，再点击All 24 Blocks，会进行24色块的标记。

CCM标定流程3

  • 调整24个框的位置及大小，使其能完整落在24色色卡的每个色块上面
  • 选择Temperature为6500，将Use Gamma设置为True，Gamma File选择TigerISP文件夹中的\data\gamma_sample.txt
  • 将Use RGB Ref.设置为True，RGB File选择TigerISP文件夹中的\data\rgb_ref_nrp_*.txt，其中*的数字选的越大，校准出来的色彩饱和度越高，建议D65、Tl84光源选择rgb_ref_nrp_90.txt，A光源选择rgb_ref_nrp_80.txt
  • 点击Get Exp，（这个按钮会自动将亮度调整为合适校准的亮度），待亮度调整正常后，点击Calc，完成该光源的校准

CCM标定流程4

  • 分别切换灯箱光源为Tl84（4000K）、A（2800K），重复上面第五~第七步骤，完成上述几种光源的校准后，点击Apply将校准值写入生效

注意事项

  • 校准时标记24色色卡，必须确保每个框落入对应的色块，不能落出去或者出现一个框框住两个色块的情况

D2D 校准流程​

原理简介

由于不同 Sensor 的噪声水平差异，在不同增益下通过标定，可以更好的区分噪声及细节边缘。

标定过程

D2D​

  • 将设备放入灯箱中，让设备镜头对向灰阶卡，保证灰阶卡占据画面大小 3/4 左右。

D2D标定流程1

  • 离线连接上调试工具，点击ISP Test，在ByPass Setting模块，点击All Operation中的disable后，将BLC、AWB、WB、NRP、DGain Enable，点击write，使修改生效

D2D标定流程2

  • 点击Calibration，再点击D2D按钮，跳出D2D标定界面，打开灯箱并选择为D65光源(6500K)，将需要标定的档位勾选上（建议勾选0~7即可，其中 0 代表 1倍增益，1 代表 2 倍增益，2 代表 4 倍增益，以此类推），将Mode设置为D2D，点击Dump预览到画面后Stop，手动调整曝光行数 Exposure Line，使得在一倍增益下灰阶最亮灰块的亮度Y达到 220左右。
  • 右击鼠标将灰阶卡最亮灰块选上，点击Mark As，再点击Gray Block 0，将第一个灰块标记上，依次勾选其他灰块并做好标记。

D2D标定流程3

D2D标定流程4

  • 点击calc，完成各档位下的D2D标定
  • 标定结束后，在 ISP Test->ByPass Setting 点击Read Pane，Denoise 模块和 CNR 模块（两者都为 D2D 降噪模块）会自动打开

D2D标定流程5

  • 在 BDNF 点击Read，D2D 降噪曲线会发生变化，点击Apply同步数据

D2D标定流程6

  • 在 Dynamic Tuning->Denoise 点击Read Pane，Denoise 参数发生变化，点击Write Pane同步数据

  • 最后在 Start 菜单栏点击Save dat File备份 D2D 标定后的dat 文件

D2D标定流程7

D3D​

  • 将设备放入灯箱中，让设备镜头对向灰阶卡，保证灰阶卡占据画面大小 3/4 左右。

D3D标定流程1

  • 离线连接上调试工具，点击ISP Test，在ByPass Setting模块，点击All Operation中的disable后，将BLC、AWB、WB、NRP、DGain Enable，点击write，使修改生效

D3D标定流程2

  • 点击Calibration，再点击D2D按钮，跳出D2D标定界面，打开灯箱并选择为D65光源(6500K)，将需要标定的档位勾选上（建议勾选0~7即可，其中 0 代表 1倍增益，1 代表 2 倍增益，2 代表 4 倍增益，以此类推），将Mode设置为D3D，点击Dump预览到画面后Stop，手动调整曝光行数 Exposure Line，使得在一倍增益下灰阶卡最亮灰块的亮度 Y 达到 220左右。

  • 右击鼠标将灰阶卡最亮灰块选上，点击Mark As，再点击Gray Block 0，将第一个灰块标记上，注意接下来需要框选最亮灰块和次亮灰块的边界并标记为 1，之后以此类推依次框选灰块边界，最后框选灰阶卡最暗色块。注意框选灰块边界时要保证灰块边界位于中间，即两边不同灰块面积基本相等。

D3D标定流程3

  • 点击calc，完成各档位下的D3D标定

  • 标定结束后，在 ISP Test->ByPass Setting 点击Read Pane，TDNF 模块会自动打开

D3D标定流程4

  • 在 TDNF 点击Read，D3D 降噪曲线会发生变化，点击Apply同步数据

D3D标定流程5

  • 在 Dynamic Tuning->TDNF 点击Read Pane，TDNF 参数发生变化，点击Write Pane同步数据

  • 最后在 Start 菜单栏点击Save dat File备份 D3D 标定后的dat 文件

D3D标定流程6

注意事项

  • 新Sensor需要进行D2D校准，如果是旧Sensor只更换了镜头，那么不需要重新进行D2D校准
  • D2D校准时标记灰阶时，必须确保每个框落入对应的灰阶，不能落出去或者出现一个框框住两个灰阶的情况；D3D校准时，注意框选时要保证灰块边界位于中间，即两边不同灰块面积基本相等
  • 需确保标记的Block0为灰阶卡最亮灰块
  • D2D、D3D校准耗时较长，请确保电脑电量充足，避免标定失败