[發明專利]一種多光譜紅外探測模擬器裝置

在審

• 申請號: 201410252461.8
• 申請日: 2014-06-09
• 公開（公告）號: CN104036080A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 張建奇;張冬陽;薄振桐;劉鑫;栗旭光;林先萌;王亮;羅盤政;羅攀;申侖;賀偉明
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明涉及仿真模擬紅外成像系統，特別涉及一種多光譜紅外探測模擬器裝置。

背景技術

多光譜圖像處理系統驗證與評估系統是對在研型號和預研課題中的紅外圖像處理系統進行仿真和驗證的綜合系統。主要用于在成像導引頭及其它紅外成像系統的研制過程中，對圖像處理系統(包括探測器預處理系統)算法進行板級和系統級驗證。

多光譜紅外探測系統模擬器是多光譜圖像處理系統驗證與評估系統的一個重要組成部分，配合識別結果評價系統一起完成紅外成像，系統包括探測器預處理系統、圖像預處理系統以及圖像識別跟蹤系統在內的信息處理系統的評估。

對紅外探測器長時間通電工作和多次重復進行上電、下電操作，會對紅外探測器產生損傷，直接影響探測器的性能和使用壽命。因此有必要研制一種紅外探測器模擬器，可以模擬紅外探測器的輸出，生成滿足紅外制導系統調試時需要的圖像，從而減少紅外探測器的通電時間和使用次數，延長其使用壽命。

紅外探測器模擬器對縮短紅外制導系統研制周期、降低成本以及提高效費比具有重要的作用，符合智能化、靈活、通用性的軍事電子裝備的發展潮流，具有很強的實用價值。目前已有的紅外探測器模擬器的方案中，大多不具有實時性，并且圖像輸出方式單一，擴展性不強。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術缺陷，提供一種采用多種方式輸出，實時性好，系統擴展性強的多光譜紅外探測模擬器裝置。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種多光譜紅外探測模擬器裝置，包括主控計算機和紅外探測系統模擬器，所述紅外探測系統模擬器由主處理FPGA、協處理FPGA、輸出接口和電源系統構成，主處理FPGA和協處理FPGA通過數據總線連接；多光譜紅外探測模擬器裝置還包括控制臺模塊、圖像播放模塊、紅外成像特性計算模塊和紅外成像特性模擬模塊，其中：所述的控制臺模塊，運行于主控計算機，用于完成系統參數配置、系統工作過程控制與管理、與外部設備的交互的任務；所述的圖像播放模塊，運行于主控計算機，用于完成向紅外探測系統模擬器發送圖像數據的任務；所述的紅外成像特性計算模塊，運行于主控計算機，根據要求的紅外成像系統參數，計算用于模擬紅外成像特性的參數，將獲得的參數組織為適宜高速并行處理的格式，并完成相對于圖像數據的參數格式匹配；所述的紅外成像特性模擬模塊運行于主處理FPGA，根據輸入的紅外成像特性參數，以輸入的圖像數據為處理對象，完成成像效應在圖像上的模擬。

所述主處理FPGA用于完成成像效應的模擬計算工作，包括頭罩，光學系統，探測器性能特性的模擬計算；協處理FPGA完成非均勻性和噪聲特性的模擬計算工作，同時協處理FPGA還完成對多種輸出時序的模擬。

主控計算機通過顯卡向紅外探測系統模擬器傳輸圖像數據。

所述主控計算機與主處理FPGA之間連接有單片機，主控計算機和單片機采用串行接口連接，單片機和主處理FPGA采用標準EMIF接口連接。

所述輸出接口包括8路16位D/A轉換模擬輸出接口。

所述輸出接口還包括VGA輸出接口和備用LVDS格式的圖像輸出接口。

本發明的紅外探測器模擬器裝置，把紅外攝像頭獲取的高質量的圖像、識別結果評價系統產生的圖像，以及紅外場景仿真模擬系統產生的圖像，加入實際紅外探測器的各種效應，轉換為未經校正的圖像的模擬量，通過使用高速并行運算FPGA芯片的系統，將圖像實時加載到紅外成像系統中，以便對紅外成像系統及圖像處理機進行包括非均勻性校正等在內的全面的測試。增加了系統的實時性，而且采用多種方式輸出，增加了系統的擴展性。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

第一，本發明采用了使用高速并行運算FPGA芯片加載紅外圖像的方式，克服了現有的紅外探測模擬器實時性差的缺點，使本發明具有能實時輸出紅外圖像的優點。

第二，由于本發明的輸出方式可為時序輸出，也可為高速串行序列信號，或者模擬圖像輸出，克服了現有的紅外探測模擬器輸出方式單一的缺點，使得本發明具有擴展性強的優點。

第三，本模擬器的輸入端可為待仿真場景或是實際圖像數據，輸出端則有多種類型可選，可為時序輸出，也可為高速串行序列信號，或者模擬圖像輸出。本發明具有高實時性，低噪聲，擴展性強的優點。

附圖說明

圖1是系統硬件平臺組成圖；

圖2是系統軟件平臺組成圖；

圖3是系統結構框圖；

圖4是紅外探測模擬器的整體結構圖；

圖5是系統與外部接口圖；

圖6是控制臺模塊流程圖；