基于DMD的动态红外场景仿真技术研究

相对于现有红外场景仿真技术而言,基于数字微镜器件(DMD)的动态红外场景仿真技术具有高图像分辨率、高光学效率、高亮度等优点,已逐渐成为红外目标成像仿真技术发展的主要方向.结合国内外研究现状,详细阐述了基于DMD的红外场景仿真技术原理及其工作过程,探讨了灰度调制和转换效率计算问题,最后对几个关键技术问题进行了归纳.     

基于DMD的红外场景模拟器图像数据传输和分割存储方法

分析了DMD型红外场景模拟器相较电阻阵型在半实物仿真实验中没有广泛应用的原因。通过分析发现DMD型模拟器的数据传输带宽的大小和外同步触发延时长短对系统的实时性都有影响,并且指出图像接口的数据传输带宽高于有效带宽2倍时才能满足系统仿真的高实时性要求。设计了满足实时性要求的专用千兆网的硬件,具有极小的延时时间并且满足UDP/IP协议的数据传输软件和有利于DMD灰度显示高实时性的图像分割和存储的方法。实验验证了该方法能够传输100 Hz以上的分辨率为1 024768的8位灰度图像,而外同步触发信号与系统播放开始信号延时仅为70 s,并具有良好的稳定性。     

基于DMD的红外场景仿真器设计及测试

红外场景仿真器是红外制导武器半实物仿真系统中的关键设备。文中以某型号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)为实现方式,采用VC和Vega软件为开发工具,开发完成了基于DMD的动态红外场景仿真器系统。对系统结构、场景生成器及其参数测试方法进行了详细设计,给出了测试结果。该仿真器系统参数测试满足设计要求,并且目前已经在某型号红外成像导引头半实物仿真测试系统中获得应用,逼真度高,取得了理想的应用效果。     

基于DMD的红外场景仿真系统实验分析

基于数字微镜器件(DMD)的动态红外场景仿真系统由于其特性已成为研究热点并广泛应用。介绍了DMD的工作原理及其灰度调制技术。分析了探测器积分时间与DMD显示时间匹配对系统成像的影响,得出在静态场景仿真时两者满足一定关系即能消除图像混淆现象,而在动态场景仿真时只有外接同步信号的情况下才能得到清晰完整的图像,并进行了实验验证。     

基于DMD的动态红外场景投影光学系统设计

为了能够在实验室内实物模拟红外成像,降低光电系统的研发成本和提供可重复的实验环境,需要红外场景仿真器.动态红外投影技术是红外成像测试与评估的关键技术,与传统仿真器相比,采用数字微镜器件(DMD)的红外仿真器可以在更大动态范围内进行高速模拟,这种模拟方法空间分辨率和温度分辨率较高,能满足较高的帧频要求,有较好的应用前景.回顾了动态红外场景投影技术及其分类,描述了基于DMD动态红外场景系统的原理.分析了红外光学系统的特点,给出了投影系统的设计参数,系统使用800×600的DMD,工作在长波波段.使用像差平衡理论设计了投影系统的基本结构,为了得到更好的分辨率和成像质量,利用CODEV软件进行了设计优化,并给出了设计结果及其像差曲线,结果表明:设计满足要求.     

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.给出主要指标实现方法,测试结果表明该系统能很好地将数字图像加载至DMD镜面,加装光学模块后可成功生成满足灰度等级及帧频数要求的红外图像.     

基于DMD的红外目标模拟器偏振分光系统

数字微镜器件（Digital Micromirror Device,DMD）由于具有高帧频、高空间分辨率、高温度分辨率以及大动态范围等特点,成为红外景象生成最常用器件。为避免红外目标模拟器光学系统中照明系统与投影系统相互遮挡和碰撞,需要在系统中加入分光棱镜,而普通分光棱镜具有光能利用率低的缺点。为解决这一问题,提高红外目标模拟器光能效率,从物理光学基本理论出发,提出了一种基于偏振原理的分光方法并设计了偏振棱镜,大大提高了系统的光能利用率,得到了满意结果。     

基于 DMD 的红外场景仿真系统光学性能分析

随着红外成像系统在目标探测、夜间导航以及精确制导等领域的广泛应用,利用模拟红外场景对红外成像系统进行成像测试已逐渐成为研究的热点.介绍了数字微镜器件(DMD)的封装结构和工作原理,给出了一种基于 DMD 的红外场景仿真系统设计方案,提出了系统设计过程中需要重点考虑的几个问题.对系统成像过程中芯片反射系数、能量传递效率、输出图像对比度等光学性能等进行了重点分析.在光学器件选定的情况下,根据各部分相对位置,可计算出仿真系统的能量传递效率,最后分析了影响输出图像对比度的主要因素.     

仿真用红外动态场景模拟器现场校准技术

现今红外成像导引头在武器系统中的应用越来越广,在其研制过程中普遍采用红外动态场景模拟器作为实验室内的仿真测试设备,但目前国内还没有红外动态场景模拟器的计量标准,无法保证测试结果的准确可靠。文中设计了一种仿真用红外动态场景模拟器现场校准装置,实现对红外动态场景模拟器光谱范围、帧频特性、辐射温度、非均匀性、畸变等性能参数的现场校准,并取得了较好的试验结果。     

基于DMD红外场景仿真系统的研究及应用

系统地介绍了数字微镜器件(DMD)的工作原理、发展及应用。分析了DMD在红外场景仿真应用中所面临的主要技术问题,包括二进制脉宽调制(BPWM)可能产生的短暂假信号、动态范围受微镜衍射的限制、出射光瞳的均匀照射、DMD光学窗的光谱透射以及投影仪与被测导引头同步等。同时基于DMD开发了红外场景仿真原理样机,经测试可在受控的环境下逼真模拟比较复杂的战场环境,并能对红外制导系统的性能进行评估和系统参数优化。该系统可用于红外成像导引头与红外成像火控系统的半实物仿真、光电对抗以及红外成像武器系统的教学训练,并可根据用户的要求研制紫外和可见光场景的仿真系统。     

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.     

数字微镜器件动态红外景象投影技术

动态红外景象投影技术是硬件闭环仿真(HWIL)和成像系统测试及评估的关键技术,随着数字微镜器件的研制成功,应用动态红外景象技术已备受关注。描述了动态红外景象投影技术在仿真和红外成像系统测试中的应用,具体介绍了数字微镜器件的工作原理,讨论了动态红外景象投影系统的关键技术和国内外研究现状。     

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。     

动态红外场景投影器的研究现状与展望

近年来,国内外在动态红外场景投影器的研究方面的研究均取得了很大的进展。作为半实物仿真系统的核心部分,动态红外场景投影器的技术性能限制了整个仿真平台的总体性能。分类总结了国内外对动态红外场景投影器的研究现状,展望了与红外成像精确制导技术匹配的新型动态红外场景投影器的主要技术要求。鉴于目前动态红外场景投影器的发展水平,提出一方面需要探索混合型投影器技术,以达到取长补短、优势互补的目的,另一方面需要继续加大对新型投影器的研制力度,解决目前投影器的局限性问题。     

动态红外图像转换电阻阵列技术发展

动态红外图像转换技术是建立红外成像制导系统集成与性能评定试验系统的关键技术,电阻阵列技术是动态红外图像转换技术的主要发展方向.介绍了红外成像制导系统实验室测试评估系统工作原理,并详细阐述了美国林肯实验室在该项技术的发展现状.     

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.     

红外景象模拟器的结构模型及其噪声分析

对组成红外景象模拟器的各个子系统进行了深入地分析并详细介绍了各组成部分的功能及其之间的内在联系,给出了各个子系统的数学描述,用来仿真红外景象模拟器来促进算法的发展而提高景象模拟的逼真度.根据其结构特征分析了红外景象模拟器在工作过程中的噪声问题,为红外景象模拟器的评估研究提供了有利的依据.     

红外半实物仿真系统中激光型红外投影仪的研究与进展

在动态红外景象生成系统中 ,红外投影仪是最关键、难度最大的部分。它的技术特点决定了景象生成器的性能。目前 ,悬浮电阻阵列和激光阵列是最具有发展潜力的前沿技术。由于激光技术的快速发展 ,激光型投影仪的发展也因此具有强劲的势头和宽广前景。文章介绍了激光型红外投影仪的应用、研究和发展趋势 ,并重点讨论了基于光纤的激光红外投影仪技术。