本发明专利技术公开了一种四套DMD叠加成像的高对比度红外景象生成方法，建模时产生灰度级为1296的图像，图像数据以DVI协议传输至图像处理模块（2），图像处理模块（2）将数据以6乘6矩阵进行合并，将合并后数据进行36求平均数，平均数对36取余，商数与余数分别对应两套中6乘6像素镜片中翻转镜片的个数；商数为余数对应能量的36倍；在图像处理单元增加商与余数的复制输出，每增加两套红外DMD动态图像转换器和红外分束器，使之满足相同的空间位置关系和光强关系，既可将生成的动态红外景象的对比度提高两套DMD辐射能量的一倍；本发明专利技术可用于帧周期范围内任意积分时间、高对比度的基于DMD的红外景象模拟器的研制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于红外传感器
，具体涉及一种用于室内条件下进行红外成像传感器功能和精度半实物仿真测试的一种四套DMD叠加成像的高对比度红外景象生产方法和系统，是一种基于四套DMD显示图像在物面叠加的红外景象生成方法。
技术介绍
红外成像传感器广泛应用于天文学、空间科学、夜间观察、红外成像制导、搜索、跟踪、告警以及科学实验中。为了测试用于卫星、红外成像导引头、红外搜索与跟踪系统、红外告警系统的红外成像传感器的性能，需要在实验室内为器提供一定的与使用条件匹配的红外景象作为输入图像，使红外成像传感器产生一定的输出，进行半实物仿真测试。数字阵列器件(Digital Micromirror Devices, DMD)可产生宽波段红外光学景象。美国光科公司最早将DMD用于中波红外和长波红外景象的产生(Proceedings of SPIE, Techonlogies forSynthetic Environments)。申请者也开发出基于DMD的红外景象模拟器(红外与激光工程，2008，37 (5):753)。现在的基于DMD的红外景象模拟器主要由图形工作站1、红外DMD动态图像转换器3和红外成像光学系统4组成，其成像原理如说明书附图1所示。红外DMD动态图像转换器包含黑体6、红外光源光学系统7、DMD8和红外DMD动态图像转换器的驱动器9。红外DMD动态图像转换器的驱动器接收图形计算机输出的数字图像信号，驱动DMD工作。DMD通过调制光源发出的经红外光源光学系统汇聚的光将图形工作站输出的数字图像信号转变为红外辐射图像，在由红外成像光学系统成像在成像面，待测试的红外成像传感器的探测面位于成像面，共光学成像传感器系统仿真测试使用。DMD通常采用脉宽调制实现对图像灰度的控制。在一帧时间内，DMD根据驱动器输入的脉宽信号，通过控制DMD的微镜反射照射其上的光进入成像光学系统的时间来实现对像素灰度的数字控制。随着红外成像传感器的发展，红外成像传感器的积分时间越来越短。这意味着，在一中贞时间内，只有在红外成像传感器的积分时间内控制DMD的微镜反射照射其上的光进入成像光学系统的时间才是有效的。例如，对于积分时间只有500μ s的红外成像传感器，需要在500 μ s内通过脉宽调制完成对像素灰度的数字控制。但是，现有的DMD及其驱动器控制I个微镜处于开态(能够反射照射其上的光进入成像光学系统的状态)的最短时间通常为7.5 μ S，因此，DMD的微镜反射光进入成像光学系统的最短时间通常为7.5 μ s，在加上每一位的成像加载时间30.72 μ s与复位时间12.5 μ S。根据以上参数计算可得出，在500 μ s积分时间内通过脉宽调制方式最多只能实现32级灰度。图像加载时间与复位时间最少占据整个有效图像显示时间的17.288%，导致原本积分时间就短，却还要在DMD加载与复位上损失17.288%有效显示时间。另一方面，在进行半实物仿真测试时，需要提供更高的对比度红外景象，以提高半实物仿真测试的逼真度，保证探测器不饱和。因此，现有的基于单个DMD的红外景象生成方法无法在帧频范围内任意时间内，通过脉宽调试方法生成高对比度的红外景象。
技术实现思路
为了解决单套DMD积分时间固定，对比度不强的问题，本专利技术提供了一种四套DMD叠加成像的高对比度红外景象生产方法和系统，是一种基于四套DMD显示图像在物面叠加的红外景象生成方法，可用于短积分时间内高对比度的DMD红外镜像模拟器的研制。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的: 图形工作站I在建模时，将灰度级为1296级的灰度图像高3位建模到G (绿色)色彩通道的低3位上，将低8位建模到R (红色)色彩通道8位上； 图像处理单元2在接收到图形工作站发送的建模信息后，将G色彩通道低3位与R色彩通道8为数据进行拼接产生一个新的11位灰度图像数据。在将此11位图像数据进行6乘6矩阵像素合并，合并结果对36取商，商数送入红外DMD动态图像转换器3-1中对应6乘6矩阵镜片翻转，余数送入红外DMD动态图像转换器3-2中对应6乘6矩阵镜片翻转。再将商数复制后送入红外DMD动态图像转换器3-3中，将余数复制后送入红外DMD动态图像转换器3-4中； 四套红外DMD动态图像转换器3-1、3-2、3-3、3-4分别将所接收到的数字图像信息经过DMD —次翻转通过红外分束器转换为一副1296级灰度的红外辐射图像； 四套红外DMD动态图像转换器均包含红外光源6、红外光源光学系统7、位于红外成像光学系统4物面上的DMD8和红外DMD动态图像转换器的驱动器9 ； DMD8采用单次翻转，依靠图像处理单元、红外分束器以及红外光源系统对能量的调节以及图像像素合并方法实现对图像灰度的控制； 四幅红外辐射图像在物面上叠加，对应像素点重合； 四幅红外辐射图像经过其后面的红外分束器5-1、5-2、5-3合束，在经过红外成像光学系统4成像在成像面11上； 通过设计红外分束器5-1，5-2，5-3的反射率和透射率以及选择红外DMD动态图像转换器的光源强度，使位于红外分束器5-1与红外成像光学系统4之间的任意一个与光轴垂直的面10上的光强满足关系El/E2=36、E3/E4=36。El为第一套红外DMD动态转换器3_1的DMD8处于开态的一个像素经过第二红外分束器5-2反射和第一红外分束器5-1透射后在面10上的光强，E2为第二套红外DMD动态转换器3-2的DMD8处于开态的一个像素经过第一红外分束器5-1、第二红外分束器5-2透射后在面10上的光强，E3为第三套红外DMD动态转换器3-3的DMD8处于开态的一个像素经过第一红外分束器5-1、第三红外分束器5_3反射后在面10上的光强，E4为第四套红外DMD动态转换器3-4的DMD8处于开态的一个像素经过第三红外分束器5-3透射和第一红外分束器5-1反射后在面10上的光强。从而在该物面上实现1296级灰度对比度为两套DMD动态图像转换器件能量两倍的显示效果，生成具有高对比度(单DMD四倍)动态红外图像。本专利技术涉及的一种四套DMD叠加成像的高对比度红外景象生产方法和系统，只需要在图像处理单元增加两路商与余数的复制输出，再增加两套红外DMD动态图像转换器和红外分束器，使之满足相同的空间位置关系和光强关系，既可将生成的动态红外景象的对比度提高两套DMD辐射能量的一倍。本专利技术具有以下效果:本专利技术采用四套DMD动态图像转换器，四套DMD动态图像转换器在物面叠加生成具有单套DMD辐射能量4倍的高对比度动态红外景象。每增加两套红外DMD动态图像转换器和红外分束器，即可将生成的动态红外景象的对比度增加。同时，在帧频范围内任意积分时间的探测器都可以探测到一副完整灰度的红外图像。本专利技术解决了单套DMD积分时间固定，对比度不强的问题，可用于短积分时间内高对比度的DMD红外镜像模拟器的研制。【附图说明】图1是现有的基于单套DMD的光学景象模拟器的工作原理图。图2是本专利技术四套DMD显示图像在物面叠加的红外景象生成方法示意图。其中序号I是图形工作站，2是图像处理单元，3是红外DMD动态图像转换器3_1、3-2、3-3,3-4,4是红外成像光学系统，5是红外分束器5_1、5-2,5-3,6是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种四套DMD叠加成像的高对比度红外景象生成方法和系统，是基于一种四套DMD显示图像在物面叠加的红外生成方法，其特点在于：根据摘要附图所标记信息，图形工作站（1）将特殊方式建模产生的1296灰度级的红外建模图像数据经过DVI接口传输至图像处理模块（2）；图像处理模块（2）将接收到的1296级灰度图像按照6乘6像素合并在求平均，平均值对36取商，商数与余数分别对应两套红外DMD动态图像转换器（3‑1,3‑2）中6乘6像素镜片中翻转镜片的个数；将这两路商数与余数进行相应复制送入另外两套红外DMD动态图像转换器（3‑3,3‑4）中6乘6像素镜片中翻转镜片的个数；四套红外DMD动态图像转换器（3‑1，3‑2，3‑3，3‑4）将四幅数字灰度图像转换为一幅灰度为1296，对比度为原来两倍的红外辐射图像；四套红外DMD动态图像转换器均包含红外光源（6）、红外光源光学系统（7）、位于红外成像光学系统（4）物面上的DMD（8）和红外DMD动态图像转换器的驱动器（9）；四幅红外辐射图像在物面上叠加，对应像素重合；四幅红外辐射图像经过其后面红外分束器（5‑1，5‑2，5‑3）合束，在经过红外成像光学系统（4）成像在成像面（11）上；通过设计红外分束器（5‑1，5‑2，5‑3）的反射率和透射率以及选择红外DMD动态图像转换器的光源强度，使位于红外分束器（5‑1）与红外成像光学系统（4）之间的任意一个与光轴垂直的面（10）上的光强满足关系E1/E2=36、E3/E4=36，E1为第一套红外DMD动态转换器（3‑1）的DMD（8）处于开态的一个像素经过红外分束器（5‑1，5‑2）反射或者透射后在面（10）上的光强，E2为第二套红外DMD动态转换器（3‑2）的DMD（8）处于开态的一个像素经过红外分束器（5‑1，5‑2）透射后在面（10）上的光强，E3为第三套红外DMD动态转换器（3‑3）的DMD（8）处于开态的一个像素经过红外分束器（5‑1，5‑3）反射后在面（10）上的光强，E4为第四套红外DMD动态转换器（3‑4）的DMD（8）处于开态的一个像素经过红外分束器（5‑1，5‑3）反射或者透射后在面（10）上的光强，从而在该物面上实现1296级灰度对比度为两套DMD动态图像转换器件能量两倍的显示效果，生成具有高对比度动态红外图像。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：康为民，邵冬亮，
申请(专利权)人：哈尔滨新光光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。