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。

DMD衍射特性及其在红外场景仿真中的应用

为了提高基于数字微镜器件(DMD)的红外场景仿真系统输出图像对比度,分析了DMD的结构及工作原理,利用其类似闪耀光栅的结构特点,建立仿真模型。利用傅里叶光学分析其衍射特性,并用MATLAB进行仿真。当单色平行光入射,通过改变输入光波波长,分析衍射光强分布变化,得出入射光波波长与微镜片越相近,衍射效果越显著;通过改变入射角,分析衍射光强变化,得出在一定范围内改变入射角,衍射光强发生偏移,对输出图像影响发生变化。在红外场景仿真系统中,可以通过改变光源入射角提高输出图像的的对比度。

基于数字微镜器件的红外场景仿真系统设计

利用红外场景仿真技术对红外成像系统进行测试已成为各国研究的热点。提出了一种基于数字微镜器件(DMD)的红外场景仿真系统设计方案,对系统设计过程中各个组成部分进行了详细介绍,并对系统的部分性能参数进行了分析,如微镜片的衍射特性、能量转换效率、显示帧频等。最后,结合系统的应用背景和存在的问题,对下一步的研究工作做了展望。

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。

基于DMD中波红外场景仿真系统光源温度的研究

在对基于DMD红外场景仿真系统的研究中,为了提高仿真系统的性能,对黑体光源温度的确定进行了研究。首先,给出了黑体辐射的理论基础;其次,阐述了基于DMD的中波红外场景仿真系统的能量传递模型,然后分析了影响系统能量传递效率的两个因素,一是DMD能量传递效率,二是投影系统的透过系数;最后,给出了计算黑体温度范围的参数公式,通过MATLAB运算可以解出温度范围。

基于DMD的红外场景仿真系统投影光路消热差设计

基于DMD的红外场景仿真系统投影光路是仿真系统的关键组成部分。设计了一种准直投影光学系统，利用不同材料热性能互补的无热化光学设计方法，得到系统的初始结构，将某一面设计为二元面，降低了系统像差，提高了光学传递性能，达到系统的消热差设计。投影光路采用折射式结构，工作在8-12μm长波红外波段，焦距为113mm，半视场角为4．5°，F数为1．3°利用ZEMAX软件对光学系统进行了优化，满足了仿真系统的使用要求。

基于DMD的静态场景仿真成像特性分析

由于数字微镜器件特殊的成像特点,使得场景仿真系统在工作过程中需要解决帧频匹配问题,否则会出现图像混淆现象。分析了DMD芯片实现脉宽调制的特点以及帧频匹配对仿真场景成像系统的影响。通过在仿真系统不同显示时间和探测器不同积分时间情况下进行实验,得出了仿真系统进行静态场景仿真时帧频匹配需要满足的条件,即当满足探测器积分时间达到仿真系统显示时间的整数倍时,就可以避免图像混淆现象发生,而不需要外接同步触发信号。这种方法可以降低工程实现难度,对红外场景仿真系统的推广应用具有重要意义。

一种红外场景仿真系统工作状态寻优方法

红外场景仿真系统的成像质量关系着仿真实验的质量。对红外场景生成装置的主要技术指标进行测评,主要包括时间特性、空间分辨率、空间均匀性、几何畸变等,这些指标可以全面反映仿真系统的技术性能。为了在实际应用过程中迅速、简洁地确定仿真系统的最佳工作状态,提出了一种客观评价算法,通过采用标准红外成像设备对仿真系统进行探测成像,与场景生成器所仿真的实物场景进行对比,实现对场景仿真系统的定性评价和标定。实际应用表明,该方法便于每次使用之前进行系统标定,可以快速、便捷确定仿真系统的最优工作状态。

基于DMD多波段动态红外场景仿真系统的关键技术研究

对基于数字微镜器件(DMD)多波段动态红外场景仿真系统的几项关键技术进行了阐述,首先分析了黑体的特性,给出了温度范围计算公式;其次,分析了几种红外材料的特性及封装技术,确定了以硫化锌为多波段仿真系统的DMD窗口材料及粘合剂封装方法的选择;最后,分析了系统的需求及红外投影光学系统的特点,确定了多波段光学系统的整体光路设计及投影系统的技术指标。

DMD窗口更换技术研究

针对基于DMD的红外场景仿真系统要求,本文提出了适合对DMD进行窗口更换的方法,为DMD窗口更换提供了借鉴,提高了基于DMD红外场景仿真系统的性能;首先对各种红外材料的性能及适用性进行分析;其次对适合DMD的窗口封装技术进行了分析,DMD窗口封装技术比常规窗口封装技术更复杂,需考虑的因素更多,如温度、压力、空气氧化以及静电等的影响;最后以对型号0.7″XGA的DMD芯片窗口更换为例,对更换窗口前后的DMD芯片性能进行测试,并给出了测试结果。测试结果表明,实验中所用DMD窗口更换方法能满足基于DMD场景仿真系统要求。