[发明专利]一种四套DMD叠加成像的高对比度红外景象生成方法

说明书

本发明公开了一种四套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一种四套DMD叠加成像的高对比度红外景象生成方法，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。

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，在一帧时间内，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500μs的红外成像传感器，需要在500μs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1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7.5μs，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7.5μs，在加上每一位的成像加载时间30.72μs与复位时间12.5μs。根据以上参数计算可得出，在500μs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。

发明内容

为了解决单套DMD积分时间固定，对比度不强的问题，本发明提供了一种四套DMD叠加成像的高对比度红外景象生成方法，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。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：