基于DMD的动态红外景象仿真系统

基于DMD的动态红外景象仿真系统以全数字化、高图像质量等优越的性能,在红外成像系统半实物仿真性能测试中得到越来越多的关注.文中介绍了基于DMD的动态红外景象仿真系统的基本组成与工作原理;建立了系统的性能指标体系,包括帧频、视场、出瞳口径、空间分辨率、温度分辨率、温度范围、图像对比度等,并给出系统主要性能参数的选择与确定方法;分析了系统的关键技术,如窗口更换、数据处理电路和驱动电路设计、红外照明光源设计、红外准直光学系统设计、红外热像逼真度修正等;最后指出DMD在实际应用中存在的问题,为系统设计、应用以及性能评价提供参考.     

DMD动态红外景象仿真系统的电路设计与研究

概述了国外红外仿真技术的发展状况,分析了MAPS的构成,对核心器件DMD的工作原理及系统的电路进行了详细介绍,并得到了初步的实验结果。     

DMD动态红外景象仿真器研究

概述了国外红外成像制导仿真技术的发展现状,讨论了红外成像仿真系统的构成及工作原理、技术要求。根据DMD工作原理设计了一套实验室仿真装置,给出了实验结果。     

动态红外景象仿真技术的研究

概述了国外红外成像制导仿真技术的发展现状,分析讨论了红外成像仿真系统的构成及工作原理、技术要求。根据DMD工作原理设计了一套实验室仿真装置。     

动态红外景象生成方法研究

综述了目前计算机红外图像生成的思路和方法,对目标、背景、大气传输及传感器效应模拟的具体方法进行了分析、比较,并指出了适用范围;从红外景象产生的器件角度介绍了目前先进的悬浮薄膜电阻和激光二极管产生技术,并指出红外景象产生器件的发展方向;最后对红外景象生成技术进行了分析和展望。     

红外动态景象产生器的薄膜技术

Bly Cells的红外动态景象产生器的响应速度和空间分辨率是制约其应用的两个关键因素,并由其主要部件--转换薄膜的动态特性和空间特性所确定.以Bly Cell型薄膜红外动态景象产生器转换薄膜为研究对象,根据转换薄膜的工作原理,建立了它的动态温度分布模型,计算了其在环形脉冲源作用下的不同时刻温度场及其温度变化特性,分析了转换薄膜的动态特性和空间特性.计算结果表明,导热系数和密度越小,薄膜的表面发射率越大,则其时间响应越快;导热系数、密度、发射率越小,空间分辨率越高.     

数字微镜阵列动态红外景象投射器光学系统设计

利用二次成像原理,采用准直物镜组和放大倍率为1/3的投影系统的组合方式,设计了小F数、短焦距、长出瞳距、长工作距离的基于DMD的中波红外景象投射器光学系统.整个光学系统采用锗和硅两种材料,包含11片透镜,其中:准直物镜3片,投影镜头7片,场镜1片.为了实现15-40℃范围内消热差和消色差,将投影系统设计成折衍混合系统.投射器光学系统在工作温度范围内,全视场空间频率161p/mm处的MTF＞0.6,具有较好的成像效果.     

红外光学系统几何畸变效应模拟

红外光学系统几何畸变效应对红外图像效果产生影响,为提高仿真红外图像的置信度,在信号注入仿真中需要对几何畸变效应进行模拟。通过深入分析几何畸变的产生机理,建立了几何畸变效应的数学模型。对红外仿真图像叠加几何畸变效应进行了实验,表明叠加了几何畸变效应的红外仿真图像置信度明显提高。     

红外热像仿真中光学系统渐晕效应模拟研究

渐晕效应是红外光学系统普遍存在的现象,对红外成像质量的影响比较大,因此要逼真生成通过光学系统的红外仿真图像离不开渐晕效应的准确模拟.系统地提出了红外光学系统渐晕效应的仿真思路,通过光线追迹的方法对红外光学系统渐晕效应产生机理进行分析,建立渐晕效应模型,然后结合基于图像像素处理的方法对该效应进行建模仿真,并给出了仿真结果.从实验结果看,该模型的渐晕效应仿真效果较理想,有助于提高红外图像生成的逼真度.     

红外半实物仿真系统的关键技术

红外半实物仿真系统通过生成高逼真动态红外场景图像,为红外成像系统提供测试环境,在红外成像系统的开发、测试和评估中起着非常重要的作用。围绕红外半实物仿真系统中的关键技术,介绍了该系统中采用的动态红外图像生成技术和红外场景投影技术的原理及其优缺点和目前发展状况,以及红外场景仿真和投影器件的发展方向。     

凝视红外成像制导系统数学建模与仿真技术

基于凝视红外成像制导工作的原理,论述了凝视红外成像末制导系统虚拟样机及其工作环境建模方法,介绍了红外成像制导仿真系统数学软硬件环境和仿真方法,给出了初步的数学仿真结果,对开展凝视红外成像末制导系统技术研究具有指导意义。     

机载红外预警系统反导预警能力建模与仿真分析

红外探测是弹道导弹预警的主要手段之一.分析了弹道导弹及其背景的红外辐射特性;在综合考虑地球曲率、高度、气象条件、大气特性等条件的基础上,建立了红外传输的空间大气透过率计算模型;给出了机载红外预警系统的探测距离模型及其求解方法;通过仿真分析了不同飞行高度的机载红外预警系统对不同射程弹道导弹的助推段、末助推段、中段、末段以及短程弹道导弹的预警能力.仿真结果验证了大气透过率计算模型的有效性,论证了机载红外预警系统执行弹道导弹预警任务的可行性.研究结果表明:处于特定高度的机载红外预警系统具有很强的战术弹道导弹预警能力.     

空间目标动态红外图像的计算机生成

介绍了大气层外空间目标动态红外图像仿真的实现。对空间目标进行了几何建模和运动特性建模。在此基础上,着重研究了空间目标的红外辐射特性,简化了通常使用的计算航天器温度的节点网络法,建立了空间目标外表面的红外热辐射模型,并将计算结果量化,形成灰度值。最后,利用计算机图形学的方法生成了动态红外图像。     

红外成像制导系统虚拟样机

建立了基于三维场景的红外成像制导系统虚拟样机。虚拟样机模型分为成像系统、信号处理、运动控制三个模块。在分析各模块实现的基础上,重点研究了虚拟样机与三维场景之间的运动关系及数据交换过程,并实现了数学建模。利用时间放大方法,探讨了解决仿真中实时性与逼真性之间矛盾的途径。最后,利用三维红外场景数据进行了导弹制导过程仿真试验,并给出系统作用距离与探测概率关系、弹道曲线等仿真结果。     

一种动态红外烟幕图像仿真方法

通过分析烟幕遮蔽目标的原理,建立高斯扩散模型、烟幕消光模型和温度衰减模型,对不同状态下烟幕的红外辐射进行实时计算,模拟了烟幕红外图像的动态变化。初步实现了风力,重力等对烟幕的影响效果,提高了烟幕红外图像仿真的逼真度。     

自然地表红外图像的模拟

自然界的地表是非常复杂的,影响其温度分布和红外辐射特性的因素很多,如地表的起伏、土壤类型、植被类型、土壤湿度和气象条件等.要精确计算自然地表的温度和红外辐射特性,生成红外图像,必须建立考虑各种影响因素的三维传热传质模型.这种方法要花费大量的计算时间,是不实用的.文中利用一维模型的计算结果并结合随机模拟方法,针对具体自然地表(不同植被、裸露地表等)的实际红外辐射强度的相关长度、均方根误差以及相邻像素点的空间距离,模拟生成了自然地表的红外图像.探测器的视场和视角对观察到的图像影响是很大的,对同一地面区域,使用不同视场的探测器观察,得到的图像不同,即使使用同一探测器,如果用不同的视角观察同一区域,得到的图像也是不同的.因此文中根据不同的红外探测器视场以及同一探测器的不同的视角,将该图像转换成了红外探测器视场内的图像,分析了对应不同视场和视角的自然地表红外图像的特征.     

便携式实时红外动态场景仿真器设计与实现

传统的基于PC机实现的红外动态场景仿真器,实时性能差,且体积庞大,不适合外场试验。本文设计并实现了一种便携式实时红外动态场景仿真器,该仿真器以ADSP-TS201 DSP作为核心处理器,运行红外动态场景生成算法;利用FPGA实现数据输入输出,负责输出红外图像给后端信号处理设备,并接收其反馈信号;以CY7C68013A控制器扩展USB接口,作为上位主机接口,用于监控仿真器运行。文中详细介绍了该仿真器的设计与实现,并给出了实验结果。     

红外微辐射元的研制

利用表面微机械加工技术，研制出微桥结构红外微辐射元．该辐射元是电阻阵列动态红外景象产生器的基本组成单元．辐射元可以产生等效黑体辐射温度为300～500K的红外辐射，能够满足中波、长波红外半实物仿真的需求．