[發明專利]基于漸變濾光片的紅外雙色景象模擬裝置及方法

有效

• 申請號: 201310541665.9
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103528440A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 錢育龍;王治樂;周程灝;翟憲鑫;廉成;董柏序;馬馳;孫晅;周宇星
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F41G3/32
• 分類號: F41G3/32;G02B5/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及紅外仿真領域，特別涉及紅外制導技術。

背景技術

在探測制導領域，紅外雙波段復合制導技術已成為研究的主流。紅外雙色成像復合制導能夠全面提高導彈的全時日、全天候作戰能力和抗干擾能力，且與傳統的單色探測制導方式相比，增大系統的溫度動態范圍，提高偽裝目標識別能力。在紅外雙波段復合制導技術中，對雙波段系統優劣的檢測是十分必要的。對雙波段制導系統優劣的檢測一般有兩種方式：1、全實物仿真，即模擬真實目標景象，構造真實的目標環境。這種方式仿真度極高，但需要耗費大量的人力物力，制作周期很長。2、半實物仿真，即用計算機模擬生成真實的景象，也就是景象生成器產生虛擬影像供探測器接收。這種方式擁有很好的仿真度，且大大縮短了制作周期，制作工藝簡單。因此半實物仿真技術受到科學界的青睞，同時帶動了雙波段目標模擬裝置的設計與研究，并成為國內外學者研究的熱點。

目前的雙波段目標景象生成器原理基本相近，多數都是通過兩組景象生成器和投影系統獨立產生兩個波段的景象后再通過耦合鏡耦合產生雙波段圖像，通過一個透鏡將兩套系統的光路合成，可實現雙波段的目標模擬，成像效果理想，但結構較復雜，元器件較多，雜散輻射較強，不能滿足兩波段圖像耦合要求高的需求。

發明內容

本發明是為了解決在半實物仿真時，采用兩組景象生成器和投影系統導致的紅外雙波段目標模擬裝置結構復雜以及成本高的問題?，F提供一種基于漸變濾光片的紅外雙色景象模擬裝置及方法。

基于漸變濾光片的紅外雙色景象模擬裝置，它包括圖像生成器、視頻處理電路、步進電機控制器、步進電機、景象生成器、濾光片、漸變濾光片、光學投影系統和計算機；

計算機的目標圖像輸出端與圖像生成器的目標圖像輸入端連接；圖像生成器的紅外視頻信號輸出端與視頻處理電路的紅外視頻信號輸入端連接；視頻處理電路的驅動信號輸出端與景象生成器的驅動信號輸入端連接；景象生成器輸出動態紅外圖像光信號垂直入射至濾光片；經濾光片透射的光信號入射至漸變濾光片的漸變區；經漸變濾光片透射的光信號入射至光學投影系統的光信號接收端；光學投影系統發射紅外雙色目標圖像；

計算機的控制指令輸出端與步進電機控制器的控制指令輸入端連接；步進電機控制器的控制信號輸出端與步進電機的控制信號輸入端連接；漸變濾光片為圓環形，步進電機用于驅動該漸變濾光片繞其中心軸線作順時針旋轉運動；

濾光片的中心軸線穿過漸變濾光片圓環部分的中心線。

漸變濾光片以圓心為中心沿圓周均勻劃分為m個扇形區域，m為偶數；通過圓心的水平直徑將漸變濾光片分為上下兩部分，上半部分的扇形區域順時針方向透過率遞減，下半部分的扇形區域順時針方向遞增。

漸變濾光片透射兩種不同波段的光波，分別為A波段和B波段；漸變濾光片對A波段的紅外光波全部透射，對B波段的紅外光波部分透射。

景象生成器采用電阻陣列或數字微鏡元件DMD。

景象生成器使波段A的紅外光波的能量與波段B的紅外光波的能量都為E。

基于漸變濾光片的紅外雙色景象模擬裝置實現紅外雙色景象模擬的方法，它包括以下步驟：

首先，計算機控制圖像生成器產生與目標圖像對應的紅外視頻信號，該紅外視頻信號經視頻處理電路處理之后轉化為景象生成器的驅動信號，經驅動信號驅動的景象生成器輸出全波段的動態紅外圖像光波信號給濾光片；濾光片對接收到的全波段的動態紅外圖像光波信號進行濾波，獲得能量為E的A波段的紅外光波和能量為E的B波段的紅外光波；

同時，計算機控制步進電機控制器使得步進電機驅動漸變濾光片旋轉，所述漸變濾光片的轉速v的范圍是：20轉/秒≤v≤100轉/秒；所述漸變濾光片的轉動方向為順時針旋轉；

然后，漸變濾光片對接收到的A波段的紅外光波全部透射，并對接收到的B波段的紅外光波部分透射，獲得能量為N%E的B波段的紅外光波；N為自然數，且N≤100；

最后，光學投影系統接收能量為E的A波段的紅外光波和能量為N%E的B波段的紅外光波，并輸出由能量為E的A波段的紅外光波和能量為N%E的B波段的紅外光波形成的紅外雙色目標圖像。

全波段的動態紅外圖像光波信號中的每一波段的光波能量不相等。

所述的A波段的紅外光波的波段為1-2μm、3-5μm或8-12μm中的任意波段；B波段的紅外光波的波段為1-2μm、3-5μm或8-12μm中的任意波段。

所述能量為N%E的B波段的紅外光波中的N%為A波段的紅外光波與B波段的紅外光波的能量比，其獲取方式為：