[发明专利]一种基于双套DMD的高对比度红外景象生成方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于红外传感器技术领域，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基于双套DMD的高对比度红外景象生成方法和系统。

背景技术

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，需要在实验室内为其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, Technologies for Synthetic Environments: Hardware-in-the- Loop Testing VI , 2001,4366:96-102)。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)。现有的基于DMD的红外景象模拟器主要由图形计算机1、红外DMD动态图像转换器2和红外成像光学系统3组成，其工作原理如图1所示。红外DMD动态图像转换器2包含黑体5、红外光源光学系统6、数字微镜阵列 7和数字微镜阵列驱动器8。数字微镜阵列驱动器8接收图形计算机1输出的数字图像信号，驱动数字微镜阵列7工作。数字微镜阵列7通过调制光源发出的经红外光源光学系统6会聚的光，将图形计算机1输出的数字图像信号转变为红外辐射图像，再由红外成像光学系统3成像在成像面4，待测试的红外成像传感器的探测面位于该成像面，供红外成像传感器系统仿真测试使用。

对比度是基于DMD的红外景象模拟器的一个重要指标，定义为所有微镜处于开态与所有微镜处于关态的输出能量之比。由于构成DMD的微镜尺寸与中波红外及长波红外光波波长的大小在相同数量级，微镜阵列的衍射和散射现象不可避免，因此基于单套DMD的红外景象模拟器的对比度通常不会太高，报道的中波红外DMD红外景象模拟器对比度为250:1(Proceedings of SPIE, Emerging Digital Micromirror Device Based Systems and Applications, 2009, 7210:72100I)。

随着红外成像传感器的发展，越来越多的红外成像传感器用来探测复杂的红外场景。探测的复杂红外场景中包含弱辐射的红外背景和强辐射的红外干扰，这要求在进行复杂场景的半实物仿真测试时，需要红外场景模拟器提供对比度更高的红外景象，例如10000:1，来提高半实物仿真测试的逼真度。如前所述，由于微镜阵列衍射和散射现象的存在，现有的基于单个DMD的红外景象生成方法无法提供这样高对比度的红外场景。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足。

本发明的另外一个目的是提出一种基于双套DMD的高对比度红外景象生成方法和系统。

本发明的解决方案是：一种基于双套DMD的高对比度红外景象生成方法和系统，其特征在于图形计算机1将一幅原始数字灰度图像送给两套红外DMD动态转换器2-1,2-2的数字微镜阵列驱动器8；

第一套红外DMD动态图像转换器2-1将数字灰度图像转换为红外辐射图像，其输出的红外图像经红外光学系统 9成像在第二套红外DMD动态图像转换器2-2的数字微镜阵列7上，所述第一套红外DMD动态图像转换器2-1的数字微镜阵列7的每一个像素与所述第二套红外DMD动态图像转换器2-2的数字微镜阵列7的对应像素重合；

所述第一套红外DMD动态图像转换器包含红外光源5、红外光源光学系统6、数字微镜阵列7和数字微镜阵列驱动器8；

所述第二套红外DMD动态图像转换器包含数字微镜阵列7和数字微镜阵列驱动器8；

所述两套红外DMD动态图像转换器2-1，2-2的数字微镜阵列7同步工作，显示相同图像。

本发明具有以下效果：本发明采用两套DMD动态图像转换器，每套DMD动态图像转换器均显示同一幅数字图像，第一套DMD动态图像转换器的输出图像作为第二套DMD动态图像转换器的照明光源。本发明解决了现有的单个DMD红外景象模拟器不能获得高对比的红外图像，可用于复杂场景DMD红外景象模拟器的研制。

附图说明

图1是现有的基于DMD的光学景象模拟器的工作原理图。