[發明專利]一種基于雙套DMD的高對比度紅外景象生成方法和系統

無效

• 申請號: 201110393698.4
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102497574A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 康為民;韓四寧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04N17/00
• 分類號: H04N17/00;H04N5/33;G01J5/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于紅外傳感器技術領域，具體涉及一種用于室內條件下進行紅外成像傳感器功能和精度半實物仿真測試的基于雙套DMD的高對比度紅外景象生成方法和系統。

背景技術

紅外成像傳感器廣泛應用于天文學、空間科學、夜間觀察、紅外成像制導、搜索、跟蹤、告警以及科學實驗中。為了測試用于衛星、紅外成像導引頭、紅外搜索與跟蹤系統、紅外告警系統的紅外成像傳感器的性能，需要在實驗室內為其提供一定的與使用條件匹配的紅外景象作為輸入圖像，使紅外成像傳感器產生一定的輸出，進行半實物仿真測試。數字陣列器件(digital?micromirror?devices,?DMD)可產生寬波段紅外光學景象。美國光科公司最早將DMD用于中波紅外和長波紅外景象的產生(Proceedings?of?SPIE,?Technologies?for?Synthetic?Environments:?Hardware-in-the-?Loop?Testing?VI?,?2001,4366:96-102)。申請者也開發出基于DMD的紅外景象模擬器?(紅外與激光工程，2008，37(5)：753)。現有的基于DMD的紅外景象模擬器主要由圖形計算機1、紅外DMD動態圖像轉換器2和紅外成像光學系統3組成，其工作原理如圖1所示。紅外DMD動態圖像轉換器2包含黑體5、紅外光源光學系統6、數字微鏡陣列?7和數字微鏡陣列驅動器8。數字微鏡陣列驅動器8接收圖形計算機1輸出的數字圖像信號，驅動數字微鏡陣列7工作。數字微鏡陣列7通過調制光源發出的經紅外光源光學系統6會聚的光，將圖形計算機1輸出的數字圖像信號轉變為紅外輻射圖像，再由紅外成像光學系統3成像在成像面4，待測試的紅外成像傳感器的探測面位于該成像面，供紅外成像傳感器系統仿真測試使用。

對比度是基于DMD的紅外景象模擬器的一個重要指標，定義為所有微鏡處于開態與所有微鏡處于關態的輸出能量之比。由于構成DMD的微鏡尺寸與中波紅外及長波紅外光波波長的大小在相同數量級，微鏡陣列的衍射和散射現象不可避免，因此基于單套DMD的紅外景象模擬器的對比度通常不會太高，報道的中波紅外DMD紅外景象模擬器對比度為250:1(Proceedings?of?SPIE,?Emerging?Digital?Micromirror?Device?Based?Systems?and?Applications,?2009,?7210:72100I)。

隨著紅外成像傳感器的發展，越來越多的紅外成像傳感器用來探測復雜的紅外場景。探測的復雜紅外場景中包含弱輻射的紅外背景和強輻射的紅外干擾，這要求在進行復雜場景的半實物仿真測試時，需要紅外場景模擬器提供對比度更高的紅外景象，例如10000:1，來提高半實物仿真測試的逼真度。如前所述，由于微鏡陣列衍射和散射現象的存在，現有的基于單個DMD的紅外景象生成方法無法提供這樣高對比度的紅外場景。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足。

本發明的另外一個目的是提出一種基于雙套DMD的高對比度紅外景象生成方法和系統。

本發明的解決方案是：一種基于雙套DMD的高對比度紅外景象生成方法和系統，其特征在于圖形計算機1將一幅原始數字灰度圖像送給兩套紅外DMD動態轉換器2-1,2-2的數字微鏡陣列驅動器8；

第一套紅外DMD動態圖像轉換器2-1將數字灰度圖像轉換為紅外輻射圖像，其輸出的紅外圖像經紅外光學系統?9成像在第二套紅外DMD動態圖像轉換器2-2的數字微鏡陣列7上，所述第一套紅外DMD動態圖像轉換器2-1的數字微鏡陣列7的每一個像素與所述第二套紅外DMD動態圖像轉換器2-2的數字微鏡陣列7的對應像素重合；

所述第一套紅外DMD動態圖像轉換器包含紅外光源5、紅外光源光學系統6、數字微鏡陣列7和數字微鏡陣列驅動器8；

所述第二套紅外DMD動態圖像轉換器包含數字微鏡陣列7和數字微鏡陣列驅動器8；

所述兩套紅外DMD動態圖像轉換器2-1，2-2的數字微鏡陣列7同步工作，顯示相同圖像。

本發明具有以下效果：本發明采用兩套DMD動態圖像轉換器，每套DMD動態圖像轉換器均顯示同一幅數字圖像，第一套DMD動態圖像轉換器的輸出圖像作為第二套DMD動態圖像轉換器的照明光源。本發明解決了現有的單個DMD紅外景象模擬器不能獲得高對比的紅外圖像，可用于復雜場景DMD紅外景象模擬器的研制。

附圖說明

圖1是現有的基于DMD的光學景象模擬器的工作原理圖。