DMD灰度调制特性及其在场景仿真中的应用

基于数字微镜器件(DMD)的红外场景仿真系统中图像显示是采用灰度调制技术实现的。介绍了DMD灰度调制技术的原理。分析了在探测器帧频不变的情况下,调整DMD显示帧频,图像灰度调制与探测器帧频之间的关系,得出如果DMD显示帧频与探测器帧频满足一定关系,不外接同步信号探测器也可以得到完整的图像,并通过实验进行了验证。     

基于DMD的高动态图像超高帧频显示方法

数字微镜器件(DMD)在用于高帧频探测系统的功能和性能测试时,必须保证DMD能够超高帧频显示图像,而传统的脉冲宽度调制(PWM)方法的显示帧频受限于DMD加载数据所需的最短耗时,无法满足实际需求.为了解决这一问题,驱动DMD超高帧频显示高动态范围的图像,在结合DMD硬件特性和传统PWM理论的基础上,利用图像叠加背景光显示技术,提出了一种改进的脉冲宽度调制DMD实现灰度图像显示的方法.适用于8位灰度以上的高动态范围图像的DMD超高帧频显示,实验表明,该方法将8位灰度图像的DMD显示帧频提高到1 kHz.     

红外动态目标模拟器驱动及控制系统设计

红外动态目标模拟器系统是红外制导武器半实物仿真系统中的关键设备。以某型空地导弹导引头半实物仿真系统为应用对象,以微反射镜阵列（DMD）为核心器件,针对DMD型红外目标模拟器的对比度、灰度等级和分辨率等关键技术指标,设计开发了基于DMD的动态红外目标模拟器系统。首先介绍了DMD芯片的工作原理和灰度成像原理,其次对同步驱动、数据加载和脉宽调制等关键电路进行详细设计,开发完成了DMD驱动及控制系统电路,设计完成了基于DMD的红外动外目标模拟系统。该模拟器目前已经成功应用于某型红外成像导引头半实物仿真测试系统中,逼真度和实时性高,涉及的关键指标得到了改进和提高。     

高帧频DMD红外景象仿真设备电路与光学系统设计

针对红外半实物仿真试验中DMD红外景象仿真设备存在的时序同步、高帧频显示、光学匹配等使用问题,设计与研制了一套能够与常见被测红外凝视成像设备匹配使用的基于DMD的红外景象仿真设备。首先提出了合理可行的同步延时驱动方案和显示控制方案,设计与研制了同步信号处理电路和驱动电路,实现了仿真图像的时序同步和高帧频显示;其次根据常见被测红外凝视成像设备的光学参数,进行了光学系统设计与仿真,研制了照明光学系统和投影光学系统,实现了与常见被测红外凝视成像设备光学匹配。检测结果表明:该设备能够与多种被测红外凝视成像设备在时序上保持同步,并实现光学匹配,输出的仿真图像帧频可达300 Hz、最大可模拟温度为160℃、最小可模拟温差为0.03℃、最大图像对比度为0.7、空间非均匀性优于1%,已在红外半实物仿真试验中发挥了巨大作用。     

动态红外场景仿真的灰度调制成像技术

红外场景仿真是红外成像制导武器设计、研制和生产过程中发现和解决问题的主要手段。文中针对红外场景仿真技术中的调制成像核心问题展开研究,在分析DMD系统灰度调制成像的基础上,借鉴PWM脉宽调制机理实现数字灰度调制技术,建立了DMD红外图像调制成像模型,研制了基于DMD图像灰度调制方法的红外场景仿真技术原理验证样机。验证结果表明,基于DMD灰度调制方式的红外场景仿真技术具备较高灰度等级、小几何畸变、高成像分辨率和对比度的技术特点,较好地满足了实验室内红外场景仿真的需要。     

基于数字微反射镜与光源复合编码的高帧频显示方法

作为常用显示器件,数字微镜器件(DMD)使用传统的脉冲宽度调制(PWM)显示方法受最小脉冲宽度限制,无法满足高帧频显示的需求。文章提出基于光源与DMD复合编码的高帧频显示技术,利用光源调制解决脉冲宽度调制导致的位平面显示时间随位平面等级指数增长的问题。通过构建包含驱动模块、光源和DMD的显示系统,采用低4位光源脉冲宽度调制与高4位DMD显示时间宽度调制相结合的方法,将8位灰度图像的显示帧频提高至2 461 Hz。     

基于DMD的红外景象投射器灰度调制与同步技术

基于数字微镜（DMD）的红外场景投射器可以被应用于场景仿真系统中。论述了应用于红外仿真系统的DMD显示灰度图像的原理和对应的DMD的工作时序,并且设计了基于TI的0.7XGA芯片组的红外场景投射器。该设计支持外部同步触发,投射图像是灰度级是8位,并且投射图像的帧频大于250Hz。仿真系统中的热像仪和投射器的同步将影响采集的结果,分析了热像仪的积分时间包含、超前和滞后于投射器播放时间对系统采集到的图案灰度产生影响,论证了严格同步在红外仿真系统中的必要性,并通过实验数据进一步证明了分析的结果。     

基于DMD的红外场景仿真器硬件系统设计

红外场景仿真器是红外成像制导系统硬件闭环仿真应用中的关键设备.以某型导弹导引头硬件闭环仿真系统为应用背景,采用FPGA为主控器件设计了基于数字微镜器件DMD的红外场景仿真器硬件系统.首先介绍了DMD及其线性灰度控制,然后对图像解码和识别、高速数据缓存、驱动控制电路以及脉冲宽度灰度调制等硬件模块进行详细设计.给出主要指标...     

基于半导体器件的仿真系统显示驱动电路的研究

为了提高基于半导体器件的红外动态景像仿真系统的工作效率,根据仿真系统的工作特点设计了一种驱动电路.首先简述红外动态景像仿真系统的技术要求,其次给出基于半导体器件的动态红外仿真系统的工作原理,最后通过分析半导体器件的特点给出系统显示驱动电路的设计及时序图,并指出使用该驱动电路可使系统具有低功耗、高占空比、无闪烁和良好的均匀性等优点.     

7×7电寻址红外液晶光阀

采用光寻址红外液晶光阀的动态红外场景生成系统受可见光图像写入源的影响,输出的红外图像帧频较低(＜100Hz),而且光寻址液晶器件结构相对复杂,能量利用率低.针对这些缺点,提出了一种采用预应力液晶的电寻址红外液晶光阀以7×7阵列的反射式电寻址红外液晶光阀为例,介绍了电寻址红外液晶器件的结构及制作过程,设计了采用逐点扫描的驱动控制电路,得到了具有灰度的红外图形.这种电寻址红外液晶光阀结构紧凑简单,能量利用率高,输出图像的帧频可达250 Hz,为研制具有实用价值的高分辨率、高帧频的电寻址红外液晶光阀提供了技术基础.     

基于DMD的高帧频红外场景仿真系统设计

红外动态场景仿真技术在红外成像、跟踪和制导武器等系统的性能评估中起着重要的作用,基于数字微镜器件(Digital Micromirror Device, DMD)的红外场景产生方案是红外场景仿真技术中最具研究价值的一种方案。介绍了DMD的灰度调制原理和工作方式,在此技术基础上设计了基于TI公司的0.7XGA开发平台的DMD驱动程序。通过放大原图像,提高了仿真红外图像的对比度。最后根据探测器输出的积分时间信号和帧同步信号,提出了一种提高DMD投影频率的方案。该方案投影出的灰度图像的对比度有所提高,红外成像仪可以采集到清晰的灰度图像,且每一帧灰度图像的显示时间缩短至1.12 ms,相比于常规方式的7.87 ms有了很大的提高。     

Virtex-5 GTP在红外动态场景仿真中的应用

在基于数字微镜器件(DMD)的高帧频高分辨率的红外动态场景仿真系统中,从计算机到仿真板间的图像数据量大,传输实时性要求很高.我们利用FPGA芯片设计了PCI Express和光纤接口,解决了计算机和红外仿真器间的高速红外图像传输.     

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.     

一种红外数字场景生成技术

在基于数字微镜器件(Digital Micromirror Device, DMD)的红外景象仿真系统中,需要 提供红外场景数字信号作为用于调制和控制DMD的输入源。为满足此项需求,提出了 一种通用的红外数字场景生成方法。首先介绍了利用计算机生成基于Vega的红外 模拟场景的流程,然后详细论述了开发红外场景驱动控制程序与格式转换程序的 设计过程。该方法不仅可以将Vega红外场景转换为静态BMP格式图像和动态AVI格式视频等 数字信号,而且还可以提高红外仿真场景应用的重用性和可移植 性,因此具有很大的工程实用价值。     

瞬态信号集中式测量系统接口的PC机驱动设计

为了实现瞬态信号集中式测量系统数据的实时传输,设计了基于PCIe总线接口的瞬态信号集中式测量系统。瞬态信号集中式测量系统PCIe总线接口的设计包括PCIe从设备设计和PC机驱动设计,本文仅对该系统PCIe接口的PC机驱动进行研究。PCIe总线的PC机驱动程序采用NI公司的NI-VISA和LabWindows开发环境设计,首先采用NIVISA Driver Wizard软件配置PCIe设备相关信息和中断检测寄存器,生成INF驱动配置文件,接着使用LabWindows软件通过NI-VISA相关库函数对PCIe设备进行初始化和DMA数据传输设计,最后完成对PCIe总线的PC机驱动验证。实验结果表明:采用NI-VISA和LabWindows开发环境设计的PCIe总线驱动传输速率可以达到300 MB/s。NI公司的NI-VISA和LabWindows开发环境设计的PCIe总线驱动,不仅满足瞬态信号集中式测量系统的数据传输要求,而且降低了PCIe总线的开发难度,缩短了开发周期。     

基于增强现实的动态红外场景仿真系统设计研究

传统的仿真技术会受算法的复杂度、运算能力及接口等的限制。针对这一问题,设计了一种基于增强现实的思想在真实图像上进行实时动态红外场景仿真的系统。首先使用3DS MAX生成虚拟目标模型,再对虚拟目标模型进行几何一致性变换和红外辐射一致性变换,使用SURF-ORB特征匹配对探测器的运动姿态进行跟踪,最终通过光栅渲染使虚拟目标与真实场景进行虚实融合,完成基于增强现实的动态红外场景仿真系统的设计。实验结果显示,该系统能够实现高帧频、高真实性的红外仿真图像,具有较强的可扩展性。