动态红外景象生成方法研究

综述了目前计算机红外图像生成的思路和方法,对目标、背景、大气传输及传感器效应模拟的具体方法进行了分析、比较,并指出了适用范围;从红外景象产生的器件角度介绍了目前先进的悬浮薄膜电阻和激光二极管产生技术,并指出红外景象产生器件的发展方向;最后对红外景象生成技术进行了分析和展望。

高帧频DMD红外景象仿真设备电路与光学系统设计

针对红外半实物仿真试验中DMD红外景象仿真设备存在的时序同步、高帧频显示、光学匹配等使用问题,设计与研制了一套能够与常见被测红外凝视成像设备匹配使用的基于DMD的红外景象仿真设备。首先提出了合理可行的同步延时驱动方案和显示控制方案,设计与研制了同步信号处理电路和驱动电路,实现了仿真图像的时序同步和高帧频显示;其次根据常见被测红外凝视成像设备的光学参数,进行了光学系统设计与仿真,研制了照明光学系统和投影光学系统,实现了与常见被测红外凝视成像设备光学匹配。检测结果表明:该设备能够与多种被测红外凝视成像设备在时序上保持同步,并实现光学匹配,输出的仿真图像帧频可达300 Hz、最大可模拟温度为160℃、最小可模拟温差为0.03℃、最大图像对比度为0.7、空间非均匀性优于1%,已在红外半实物仿真试验中发挥了巨大作用。

基于DMD的动态红外景象仿真系统

基于DMD的动态红外景象仿真系统以全数字化、高图像质量等优越的性能,在红外成像系统半实物仿真性能测试中得到越来越多的关注。文中介绍了基于DMD的动态红外景象仿真系统的基本组成与工作原理;建立了系统的性能指标体系,包括帧频、视场、出瞳口径、空间分辨率、温度分辨率、温度范围、图像对比度等,并给出系统主要性能参数的选择与确定方法;分析了系统的关键技术,如窗口更换、数据处理电路和驱动电路设计、红外照明光源设计、红外准直光学系统设计、红外热像逼真度修正等;最后指出DMD在实际应用中存在的问题,为系统设计、应用以及性能评价提供参考。

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。

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16lp／mm处的MTF〉0．6，具有较好的成像效果。

电阻阵列型红外景象仿真系统的设计与实现

为了便于对红外成像系统进行测试,实现了一种通用的红外景象仿真系统,该系统采用国产128×128元的MOS电阻阵列芯片作为红外景象生成元件,利用FPGA设计电阻阵列芯片的高速驱动电路,上位机使用OpenGL,根据目标参数实时演算目标红外辐射特性,通过以太网传输至FPGA控制板,电阻阵的电学刷新率可达200Hz,图像刷新率为50Hz。针对电阻阵列的工作特性设计了恒温散热系统,保证了图像的对比度。系统构成简单可靠、成本低、可扩展性非常好,可与各种红外探测设备结合构成完善的半实物仿真系统。

红外景象投射技术研究

利用仿真系统可以在试验室对红外系统进行测试和评估,而仿真系统的关键器件是红外景象投射器。概述了几种主要的红外景象投射技术——光调制技术、电阻阵列、激光二极管阵列、基于DMD器件的数字微镜技术,以及各种技术的特点。给出了红外景投射技术的技术要求,展望了红外景象投射技术的发展方向。

电阻阵动态红外景象投射器单元电路研究

研究了电阻阵动态红外景象投射器的单元驱动电路特性,特别对辐射体的部分电学和热学特性进行了定量的测量和计算;同时采用热点耦合的方法分析了两种比较典型的单元驱动结构,并对结果进行了实际验证。

长波红外景象模拟器投影光学系统无热化设计

基于数字微镜器件（digital micromirror device,DMD）的红外景象模拟器能够为红外系统性能测试与评估提供先进的手段。根据DMD的工作原理,确定了以分光棱镜来连接照明系统和投影系统的红外景象模拟器总体方案。探讨了红外景象模拟器投影光学系统的像差特性、光学设计和无热化的设计方法,设计了一套工作在长波红外8~12μm,F#为2.8,视场角为3°的投影光学系统,并对该系统在40~60℃之间进行光学被动式无热化设计。结果表明：该系统在所要求的温度范围内,光学传递函数均接近衍射极限,成像质量满足系统的设计要求,并具有辐射能量损失小、分辨率高、结构紧凑等特点。

动态红外景象仿真技术的研究

概述了国外红外成像制导仿真技术的发展现状,分析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。

电阻阵红外景象投影仪非均匀性校正方法学

电阻阵红外景象投影仪是红外成像制导系统和前视红外系统等红外探测系统性能测试、评估和系统动态仿真的重要装置。但是其严重的辐射非均匀性限制了它的应用范围。因此,必须要进行校正。本文对非均匀性校正的方法学进行研究,综述几种有效的校正方法及其实施过程。

电阻阵列红外景象产生器工作模式的研究

阐述了扫描模式和快照模式的工作原理,研制出一种快照模式的电阻阵列动态红外景象产生器单元电路结构,使得所有微辐射体的显示同时被更新,得到高帧频下的稳定图像输出,有利于与测试系统的同步。采用0.6μm工艺模型参数,利用spectra仿真软件对设计的电路进行仿真,并完成单元电路流片和测试。测试结果验证了电路设计的可行性,为下一步快照模式的大规模电阻阵列器件的研制打下了坚实的基础。

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。

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。

红外景象产生器中的线程同步问题研究与实现

该文将Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ操作系统中的线程调度机制和应用程序中的线程同步控制方法相结合，对红外景象产生器软件系统中的各线程的性能进行了分析，研究了其典型线程之间的同步实现方法，同时提出了为提高应用程序效率而进行的改进并介绍了新系统的整体性能。实验证明，改进后的系统运行速度有显著的提高，应用程序对ＣＰＵ也实现了较高的利用率。

红外景象模拟器的测试方法探讨

红外景象模拟器是检验红外制导系统性能的半实物仿真试验系统的关键设备,其性能关系到半实物仿真试验的可信度。介绍了一种对各种不同类型的红外景象模拟器的动、静态辐射特性进行测试的通用方法,通过理论分析得出了红外景象模拟器的一些基本性能参数,这些工作将对红外景象模拟器的研制和改进具有一定的指导意义。

电阻阵列红外景象投射器非均匀性实时校正

电阻阵列是一种出射式红外场景投射器,为了改善投射图像质量,提高半实物仿真可信度,需要对电阻阵列的非均匀性进行实时校正。对电阻阵列结构和原理的分析表明非均匀性表现为一种固定模式的空间噪声。对辐射像元响应特性的研究发现电阻阵列的输入输出呈现非线性特性,非均匀性的本质是辐射像元间响应特性的差异。基于先验信息对辐射像元驱动数据进行补偿,对电阻阵列的非均匀性进行校正。对辐射像元的非线性进行预处理,降低校正对先验测试数据的要求。采用分段线性插值实现在线校正算法,提高校正算法的实时性。数值仿真结果表明:该方法可将电阻阵列的非均匀性降低到1%以下,在128×128和256×256像元规模下均可保证200 Hz的处理速度。基本满足红外成像半实物仿真对图像质量和帧频的要求。

基于RTX和反射内存的红外景象投射系统实时性设计

红外景象投射是红外成像半实物仿真的关键技术,实时性是其重要性能指标。提出了一种红外景象投射系统设计方案,系统由红外图像生成和红外图像转换两部分组成。图像生成系统基于通用GPU实现,图像转换基于电阻阵列实现。根据仿真应用对像元规模和帧频的需求,采用反射内存网络实现图像数据传输和帧同步。通过红外图像帧周期测试,评估系统的实时性。测试结果表明,在Windows系统下红外图像生成帧周期不稳定,会出现随机性大幅度偏差。提出采用RTX的扩展的实时性设计,给出详细实现方案。试验结果表明:Windows系统中断响应的不确定性是影响图像帧频稳定的主要原因,基于RTX的实时性设计可以保证图像生成在帧同步控制下稳定地以200 Hz帧频运行。

DMD动态红外景象仿真系统的电路设计与研究

概述了国外红外仿真技术的发展状况,分析了MAPS的构成,对核心器件DMD的工作原理及系统的电路进行了详细介绍,并得到了初步的实验结果。

红外景象投射器技术综述—1993(上)

利用真实的红外景象来测试红外成象仪和导弹寻的器,其重要性证明:对动态红外景象投射中使用的现有技术进行评述是适时的。这些技术包括:电阻列阵、可变形的反射镜列阵、反射镜薄膜器件、液晶光阀、激光记录器、激光二极管列阵和阴极射线管(CRT)。其他方法包括:受抑内全反射、热电器件、伽伐尼元件、布莱元件和二氧化钒。对每一种技术进行描述并讨论其相对的优缺点。还概括了每一种方法的现状。最后,根据每种方法的性能参数对这些方法进行比较和对照。