[发明专利]双套DMD显示图像在物面叠加的红外景象生成方法

说明书

(一)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双套DMD显示图像在物面叠加的红外景象生成方法。 

(二)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 SyntheticEnvironments：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动态图像转换器包含黑体6、红外光源光学系统7、DMD 8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会聚的光将图形计算机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，供光学成像传感器系统仿真测试使用。 

DMD通常采用脉冲宽度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内通过脉冲宽度调制完成对像素灰度的数字控制。但是，现有的DMD及其驱动器控制一个微镜处于开态(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15μs， 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15μs。这样，在500μs积分时间内通过脉冲宽度调制只能实现33级灰度。另一方面，在进行500μs短积分时间的红外成像传感器功能和精度半实物仿真测试时，需要提供更高灰度数的红外景象，例如256级灰度的红外景象，以提高半实物仿真测试的逼真度。因此，现有的基于单个DMD的红外景象生成方法无法在短积分时间内，通过脉冲宽度调制生成大灰度数的红外景象。 

(三)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双套DMD显示图像在物面叠加的红外景象生成方法。 

本发明的解决方案是：一种双套DMD显示图像在物面叠加的红外景象生成方法，其特征在于图形计算机1将一幅原始数字灰度图像按照m进制方法分解为两幅数字灰度图像a和b，分别对应原始数字灰度图像的低灰度段和高灰度段；(m≥2，整数)； 

两套红外DMD动态图像转换器2-1，2-2分别将两幅数字灰度图像a和b在待测试红外成像传感器的积分时间内同步转换为两幅m级灰度的红外辐射图像； 

两套红外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3物面上的DMD 8和红外DMD动态图像转换器的驱动器9； 

DMD 8采用脉冲宽度调制实现对图像灰度的控制； 

两幅红外辐射图像在物面上叠加，对应像素重合； 

两幅红外辐射图像经过其后面的红外分束器5合束，再经红外成像光学系统3成像在成像面4上；