[發(fā)明專利]基于雙色濾波片的雙波段紅外目標(biāo)模擬器及該模擬器的雙波段紅外圖像的生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310253465.3
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103308284A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周程灝;王治樂;張寅;錢育龍;宋宇
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G02B7/00;G02B5/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及紅外技術(shù)領(lǐng)域和仿真技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于測試紅外成像設(shè)備性能的雙波段紅外目標(biāo)模擬器及該模擬器的雙波段紅外圖像的生成方法。?

背景技術(shù)

在紅外熱成像系統(tǒng)研制的末期，需要一種既能夠節(jié)省經(jīng)費(fèi)又能準(zhǔn)確評價(jià)系統(tǒng)性能的在室內(nèi)完成的方法，目前常用的方法是利用紅外景象仿真系統(tǒng)對目標(biāo)場景進(jìn)行模擬來測試紅外成像系統(tǒng)。作為紅外仿真系統(tǒng)的核心，紅外目標(biāo)模擬器是世界各大紅外武器試驗(yàn)中心的重點(diǎn)研究內(nèi)容。?

隨著各種紅外成像對抗技術(shù)的發(fā)展，單一波段的探測已經(jīng)不能滿足紅外成像系統(tǒng)的使用要求，因此紅外探測技術(shù)正在逐漸從單一波段向雙波段探測發(fā)展。目前世界各國已研制出多種雙色紅外制導(dǎo)武器，我國也在加緊該方面的研究。與此同時(shí)，針對紅外雙色成像系統(tǒng)性能測試的雙色目標(biāo)模擬器的研制也是世界各仿真實(shí)驗(yàn)室的重點(diǎn)研究項(xiàng)目。?

對于雙波段目標(biāo)模擬器，調(diào)節(jié)能量比是很重要的技術(shù)要求。然而，現(xiàn)有的用于紅外雙色成像系統(tǒng)性能測試的雙色模擬器大多采用兩個景象生成器件對兩個波段單獨(dú)成像，再經(jīng)過后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)將兩幅圖像合成一副圖像實(shí)現(xiàn)雙波段景象的模擬。這種用于紅外雙色成像系統(tǒng)性能測試的雙色模擬器雖然能量比可調(diào)，但是不僅提高了研制成本，還使投影光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，調(diào)試和設(shè)計(jì)難度加大，使兩個圖像的配準(zhǔn)不容易控制。而目前對于使用一片景象生成器件的雙波段模擬器的雙波段紅外圖像的生成方法不能夠調(diào)節(jié)兩個波段的能量比，模擬能力有限，只能夠針對某一目標(biāo)模擬。?

發(fā)明內(nèi)容

為解決目前對于使用一片景象生成器件的雙波段模擬器的雙波段紅外圖像的生成方法不能夠調(diào)節(jié)兩個波段的能量比的問題，本發(fā)明提出了基于雙色濾波片的雙波段紅外目標(biāo)模擬器及該模擬器的雙波段紅外圖像的生成方法。?

基于雙色濾波片的雙波段紅外目標(biāo)模擬器包括計(jì)算機(jī)、視屏處理電路、視頻驅(qū)動電路、步進(jìn)電機(jī)控制器、步進(jìn)電機(jī)、景象生成器件、雙色濾波片和投影光學(xué)系統(tǒng)，?

計(jì)算機(jī)的圖像信號輸出端與視頻處理電路的圖像信號輸入端相連，視頻處理電路的控?制信號輸出端與視頻驅(qū)動電路的控制信號輸入端相連，視頻驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端與景象生成器件的驅(qū)動信號輸入端相連，所述景象生成器件的光發(fā)射端位于投影光學(xué)系統(tǒng)的物方焦平面上、且該景象生成器件的輸出光軸與所述投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸為同一條直線，雙色濾波片位于景象生成器件和投影光學(xué)系統(tǒng)之間，景象生成器件發(fā)射的紅外輻射光先入射至雙色濾波片，經(jīng)該雙色濾波片透射的紅外輻射光入射至投影光學(xué)系統(tǒng)后，經(jīng)該投影光學(xué)系統(tǒng)透射后的紅外輻射光為雙波段紅外目標(biāo)模擬器的輸出光；計(jì)算機(jī)的控制信號輸出端與步進(jìn)電機(jī)控制器的控制信號輸入端相連，步進(jìn)電機(jī)控制器的控制信號輸出端與步進(jìn)電機(jī)的控制信號輸入端相連，步進(jìn)電機(jī)用于驅(qū)動雙色濾波片以其中心為軸旋轉(zhuǎn)。?

所述景象生成器件為圖像電阻陣或DMD微鏡器件。?

所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，包括一號凸透鏡、二號凸透鏡和三號凸透鏡，入射至投影光學(xué)系統(tǒng)的紅外輻射光經(jīng)一號凸透鏡轉(zhuǎn)換成平行光束，此平行光束入射至二號凸透鏡、經(jīng)二號凸透鏡和三號凸透鏡轉(zhuǎn)換成平行光束輸出，三號凸透鏡與二號凸透鏡的像方焦點(diǎn)之間的距離等于三號凸透鏡的前焦距，?

所述的雙色濾波片，所述雙色濾波片為圓形波片，雙色濾波片由其一條直徑分為兩個濾波區(qū)域，每個濾波區(qū)域只能透過單一波段的紅外輻射光，并且兩個濾波區(qū)域所透射的紅外輻射光的波段不相同。?

基于上述雙色濾波片的雙波段紅外目標(biāo)模擬器的雙波段紅外圖像的生成方法：?

步驟一、通過計(jì)算機(jī)設(shè)置景象生成器件的幀頻和步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動頻率，使景象生成器件的幀頻等于待測系統(tǒng)幀頻的兩倍，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動頻率等于被測系統(tǒng)的幀頻。?

步驟二、景象生成器件在設(shè)定的頻率下生成圖像，計(jì)算機(jī)控制景象生成器件生成的每幀圖像的能量，同時(shí)，計(jì)算機(jī)還控制步進(jìn)電機(jī)在設(shè)定的轉(zhuǎn)動頻率下轉(zhuǎn)動，進(jìn)而驅(qū)動雙色濾波片轉(zhuǎn)動，并使得在景象生成器件產(chǎn)生一幀圖像的過程中雙色濾波片的單一波段部分位于景象生成器件的光發(fā)射端與投影光學(xué)系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)濾波，使得景象生成器件生成的兩幅圖像分別經(jīng)雙色濾波片的兩個濾波區(qū)域?yàn)V波后獲得兩個波段的圖像，所述兩個波段的圖像均發(fā)送給投影光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙波段紅外圖像的生成；?

所述雙波段紅外圖像中的兩個紅外波段能量比即為景象生成器件生成的相應(yīng)幀圖像的能量比。?

基于雙色濾波片的雙波段紅外目標(biāo)模擬器的工作原理：?