CUDA (Проект)/Техническое задание — различия между версиями

Текущая версия на 13:57, 10 января 2015

Основные требования

Программные средства предназначены для:

• сборки видеоизображения топологического слоя СБИС из отдельных кадров, полученных с помощью микроскопа.
• автоматизированного совмещения различных топологических слоёв одной СБИС с устранением линейных искажений.
• визуального просмотра полученных изображений
• экспорта изображений слоя в формат программ PhotoPreview и Glew.

Форматы данных

Входные форматы:

• форматы видеоизображений: BMP, JPG, DDS.
• форматы представления проекта: GLEW, Photopreview, собственный формат (Config).

Выходные форматы:

• форматы видеоизображений: BMP, DDS.
• форматы представления проекта: GLEW, Photopreview, собственный формат проекта (Config), определяемый подобно INI-файлам.

Формат Config включает:

Секция GLOBAL - описание проекта в целом - содержит:

• Число слоёв в проекте (LAYERS_NUMBER)
• Путь доступа к рабочему директорию проекта (WORK_DIR)

• По каждому слою (создаются секции слоев с именами от LAY0 до LAY15):
  • номер слоя (NUMBER) (используется для упорядочивания списка слоев)
  • имя слоя (NAME)
    • атрибут слоя (TYPE) (1 - металл, 2 - поликремний, 3 - контакт, 0 - прочее)
  • размер слоя Кадров_по_X (горизонтали) + Кадров_по_Y (вертикали) (H_SIZE и V_SIZE соответственно)
  • имя поддиректория в рабочем директории проекта, в котором хранятся файлы изображений кадров (LAYER_DIR)
  • тип изображения в кадрах входа: DDS, BMP (IMAGE_TYPE)
  • Среднее перекрытие кадров по горизонтали и вертикали(H_AVERAGE_OVERLAP и V_AVERAGE_OVERLAP)
  • Направление обхода (Например, 0 — слева направо, сверху вниз; 1 — слева направо, снизу вверх; 2 — сверху вниз, слева направо; 3 — снизу вверх, слева направо) Это задается только при импорте слоя в проект
  • следующие две позиции определяют информацию по отдельным кадрам
    • Список имён файлов изображений кадров всегда представлен в файле с именем ${LAYER_DIR}_NAMES.txt)
      — по одному имени в строке без расширения (в именах могут использоваться только буквы латинского алфавита, цифры и знаки подчеркивания)
    • Список значений координат левого верхнего угла каждого кадра в общем изображении слоя (или смещение относительно среднего перекрытия) - всегда представлен в файле с именем ${LAYER_DIR}_BIND.txt)
    • возможно, поворот отдельного кадра ???
  • Размеры отдельного кадра в пикселях по горизонтали (H_PIXEL) и вертикали (V_PIXEL) - читаются из файла изображения одного из кадров - считается, что размеры кадров равны для всего слоя
  • Значение угла поворота слоя в плоскости XY (0...±180°) (ANGLE)
  • Значение сдвига по горизонтали и вертикали (H_SHIFT и V_SHIFT)
  • Значение масштаба (масштабирование слоя с целью сведения всех слоев в один размер) SCALE (возможно потребуется пара коэффициентов - отдельно по горизонтали и вертикали)
  • ¿ Значение исправления трапеции (возможно, важен порядок применения трапеции и поворотов к исходному изображению??)
  • ¿ Цветовые параметры слоя (контраст, коррекция цвета и др.)
  • ¿ Масштаб изображения (число пикселей/мкм)
• Состояние отображения топологии при последнем просмотре
• Закладки (координаты и масштаб (+видимые слои/прозрачность) - сохранённые области на топологии
•  ???

Выполняемые функции программ

Общие вопросы:

• нужно ли совмещать данные задачи в единую программу или для каждой задачи использовать отдельную программу?
• если отдельные, то нужно проработать форматы данных для стыковки программ.
• свойства слоёв (контакты, металл, поликремний и прочее)?

Программа импорта проекта

• Создаёт проект - совокупность файлов изображений кадров для нескольких слоёв одной топологии СБИС.
• на входе могут задаваться:
  • каталог[и] с файлами изображений кадров слоёв (для которых нужно указать порядок следования/обхода фотографирования слоя: сверху-вниз слева-направо...)
  • файлы описания слоёв для программы Photopreview/Glew

Программа сшивки отдельных слоев ()

• Грузит изображения отдельных кадров слоёв топологии СБИС
  • Вопросы:
    • грузит по одному слою, или задаются сразу все слои?
    • кроме изображений нужно ли задавать файл со списком файлов изображения кадров (по одному слою или по всем слоям)?
    • брать ли на входе файл Glew/Photopreview?
• Находит наилучшее совмещение между кадрами видеоизображений
  • задаётся средняя область перекрытия по вертикали и горизонтали
  • величину контрольной зоны перекрытия (поиска лучшего совмещения)
• по определённым перекрытиям (наилучшего совмещения отдельных кадров) совмещает отдельные кадры в единое изображение слоя
  • Вопрос: Что делать если не совмещаются?
• разрезает единое изображение слоя на отдельные кадры, которые совмещаются встык (нужно ли это?).
• сохраняет полученные изображения в формате DDS + Config
  • Вопросы:
    • нужен ли здесь DDS, или можно использовать BMP (PPM)?
    • нужно ли сохранять значения наилучших перекрытий (или это отладочная информация)?
    • нужно ли сохранение в форматах GLEW и Photopreview?
    • нужна ли визуализация полученного единого изображения слоя? или как контролировать качество сшифки?

Глобальный вопрос:

• На выходе программы что нужно получить?
  • исходные изображения (BMP/DDS?) + Config1 (включающий координаты (левый верхний угол) кадров в единых координатах общего изображения слоя)
  • { исходные изображения (BMP/DDS?) + Config1 (координаты с перекрытием) } + { кадры без перекрытия сшитого изображения слоя (BMP/DDS?) + Config2 (координаты без перекрытия) }
  • кадры без перекрытия сшитого изображения слоя (BMP/DDS?) + Config2 (координаты без перекрытия)

Программа коррекции отдельных слоёв (MergeLayers)

• загружает изображения всех слоёв топологии СБИС
• осуществляет следующие действия над видеоизображением:
  • просмотр изображений слоёв
    • масштабирование отображаемого (видимого) изображения слоёв
      • общий вид (вписать в окно - fit to window);
      • увеличение/уменьшение в два раза;
      • увеличение выделенной области на весь экран/окно;
      • "плавное" увеличение/уменьшения масштаба отображения изображения;
    • перемещение по изображению по четырём направлениям
    • центрирование изображение заданной точке
    • запоминание позиции и переход к сохранённой позиции ?!
  • поворот изображения отдельного слоя:
    • на произвольный угол, заданный пользователем, по часовой либо против часовой стрелки;
    • автоматическое выравнивание (поворот) при задании пользователем двух точек, которые должны лежать на одной прямой (вертикальной или горизонтальной);
  • поворот изображения всех слоёв (либо одного слоя?) на угол ±90°, 180°;
  • "исправление" трапеции, при задании пользователем четырёх точек углов многоугольника;
  • масштабирование видеоизображения для совмещения отдельных слоёв (изменение линейных размеров)
  • сдвиг слоёв друг относительно друга

• Экспорт слоёв в формат Photopreview/GleW + BMP

Программа просмотра слоёв (DDSView[er])

• загружает изображения всех слоёв топологии СБИС (DDS+Config | BMP+Config | JPG+Config?? | BMP+Glew | BMP + Photopreview)
• осуществляет следующие действия над видеоизображением:
  • просмотр изображений слоёв
    • масштабирование отображаемого (видимого) изображения слоёв
      • общий вид (вписать в окно - fit to window);
      • увеличение/уменьшение в два раза;
      • увеличение выделенной области на весь экран/окно;
      • "плавное" увеличение/уменьшения масштаба отображения изображения;
    • перемещение по изображению по четырём направлениям
    • центрирование изображение заданной точке
    • запоминание позиции и переход к сохранённой позиции (закладки)?!
      • Сохранение и открытие закладок - области отображения (координаты, масштаб, видимость слоёв) для последующего быстрого восстановления сохранённого ранее фрагмента.
  • переключение видимости и прозрачности по каждому слою топологии СБИС
  • измерение линейных размеров (инструмент линейка) по любому направлению.
    • отображение на экране линейки - с выводом значений измеренных значений
  • Печать на принтере изображений (всей топологии, видимой области (экрана), выделенного фрагмента)
  • Сохранение (экспорт в BMP/JPG/PNG) изображений (всей топологии, видимой области (экрана), выделенного фрагмента)
• Рисование заметок (линий, прямоугольников, рисованных линий, текста) на топологии ???

Возможные названия программ

Сшифка кадров:

• Connect frames
• Overlapping frames
• Combining frames
• crosslinking frames

Совмещение слоёв:

• Stitching layers
• Merge layers
• Overlapping layers
• Adapting
  • LayersAdapt/AdaptLayers
• ImageTransform[er]

Просмотр изображений:

• ImageView[er]
• ChipView[er]

Требования к аппаратуре и размерам видеоизображений

1. Комплекс программных средств должен быть оптимизирован под архитектуры "Fermi" (GF110) и "Kepler" (GK110) ф.Nvidia (CUDA v2.1 - 3.5);
2. Комплекс программных средств должен полноценно функционировать на видеоускорителях с объёмом ОЗУ 1.5 GB, и предусматривать работу со слоями видеоизображения объёмом не менее 16 GB.

Интерфейс программы построения матрицы ошибок

spect_gen.exe [-x|--xmargin Value] [-y|--ymargin Value] [-s|--offset Value] [-o|--output] <input_file_name>
 [-h|--help] - print this text
 xmargin - среднее перекрытие кадров по горизонтали (обязательный)
 ymargin - среднее перекрытие кадров по вертикали (обязательный)
 offset  - максимальный сдвиг относительно среднего перекрытия ( общее для горизонтального и вертикального перекрытия ) (обязательный)
 output  - директория для полученных файлов (необязательный)
 <input_file_name> - имя файла, который содержит список имён файлов изображений кадров слоя топологии СБИС (обязательный)
 [-l|--layer] <layer_name> - Имя слоя, влияет на имя выходных файлов матрицы ошибок <layer_name>_[r|d].  (необязательный).
           Если не задан параметр, то именем слоя считается директория, в которой лежит input_file; 
           Если не задано имя слоя и исходные файлы лежат в корневой директории, то выходные файлы именуются layer_[r|d].
 [--cols]
 [--rows]
 [--xwin]
 [--ywin]

Интерфейс программы анализа матриц ошибок и построение матрицы относительных координат совмещений

error_matrix_corrextion.exe [--cols][--rows][--xmargin] [--ymargin] [--offset] [--gap]  <path>

• "[-h|--help] - print this text
• [-V|--verbosity] - вывод отладочной информации. Дополнительные файлы изображений матриц ошибок.
• [-x|xmargin - среднее перекрытие кадров по горизонтали (обязательный)
• [-y|ymargin - среднее перекрытие кадров по вертикали (обязательный)
• [-s|offset - максимальный сдвиг относительно среднего перекрытия ( общее для горизонтального и вертикального перекрытия ) (обязательный)
• [-g|--gap] - ширина области исключения по внешнему периметру (краям) матрицы ошибок (необязательный, значение по умолчанию 0)
• <path> - папка, где лежат матрицы ошибок
• [-l|--layer] <layer_name> - Имя слоя, влияет на имя входных файлов матриц ошибок <layer_name>_[r|d].
  Если не задан параметр, то именем слоя считается имя директории <path>.
• [-m|--mode] режим расчета смещений (необязательный, значение по умолчанию 0)
  • 0 (default) - анализ матриц ошибок и расчет сходимости смещений по соседним 4м кадрам
  • 1 (simple) - простой режим расчета смещений
  • 2 -
  • 3 -