CN103680372A - 匹配可见光波段高速探测器的dmd显示调制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了匹配可见光波段高速探测器的DMD显示调制方法，本发明对基于DMD高帧频灰度图像显示要求，将n位灰度图像数据转换为n个位平面，并按照DMD块的要求对每个位平面数据进行块划分，根据帧频算出PWM调制时间基数，然后将图像数据进行分块错位加载至DMD并进行分块复位及PWM调制，在大幅提升图像帧频的同时不降低光学系统的光学效率。本发明适用于匹配可见光波段高速探测器，能够满足探测器在可见光波段低积分时间的要求。并且在提高帧频的同时不降低图像的亮度，对于高速探测器能完好地匹配。

Description

匹配可见光波段高速探测器的DMD显示调制方法
技术领域
本发明涉及提高目标模拟器显示帧频的技术，适用于在实验室内给可见光波段高速探测器提供可靠仿真输入，实现在实验室完成对可见光波段高速探测器性能的准确评估。
背景技术
目标模拟器实现对现场环境的模拟，在实验室内提供精确可控、可重复的实验条件，对探测器进行评估可不必经过现场试验。而探测器在可见光波段积分时间相对红外波段要短，故对目标模拟器的显示帧频相对较高。对于匹配可见光波段的高速探测器，根据奈奎斯特采样定理，目标模拟器的显示帧频至少2倍于高速探测器积分频率。
目标模拟器的显示是由数字微镜器件(DMD)完成，对于DMD灰度图像显示通常采用PWM调制。传统提高DMD显示帧频方法，采用尽量减小PWM调制时间基数来提高帧频。当位平面显示时间小于下一位平面的加载时间，则在当前位平面显示完成后，在剩下的时间里使微镜翻转至关态，以保证各个位平面显示时间满足PWM调制的比例关系。而传统提高DMD显示帧频的缺点是光学效率降低。而且帧频越高，不仅位平面显示时间小于位平面的加载时间的个数越多，而且位平面显示时间与位平面加载时间的差也越大。这样，DMD处于关态的时间比例就越高，导致图像亮度严重偏暗，这样图像将不适于作为高速探测器的仿真输入。
发明内容
本发明的目的在于提供一种DMD分块错位PWM灰度调制方法，该方法可以在满足可见光波段高速探测器帧频的同时，提供探测器可靠的仿真输入，使得目标模拟器输出的图像质量及显示帧频均能满足高速探测器的要求。
所述DMD分块错位PWM灰度调制方法，具体步骤如下：
1）读取n位灰度图像，并将图像数据经过存储器进行缓存；
2）将缓存的图像数据转换成位平面的格式，将图像数据相同位的比特数据作为一个平面数据，则可以得到n个位平面，按照DMD块的划分，对n个位平面做同样的块划分，则每个位平面可以划分成m块；
3）根据要实现帧频及图像灰度级，计算出PWM灰度调制的基数时间t，可以得到第n-1位数据显示时间为2n-1t；
4）统计出位平面显示时间小于位平面数据加载时间的个数a；
5）计算出t+treset时间内可以加载块数据的个数b，treset是DMD微镜片从一个稳态翻转至另一个稳态的时间，treset为5us；
6）进行分块错位加载数据并进行PWM调制，具体步骤如下：
（1）定义变量i，j，并初始化i，j均为0；
（2）将DMD块(m-b-i)至块(m-1-i)加载相对应的第0位数据并调制显示，然后加载调制第1位数据，直至第(a-1)位的数据加载并完成PWM调制显示，DMD的其余块加载相对应的第(a+1+j)位数据，并进行PWM调制；
（3）DMD块(m-b-i)至块(m-1-i)调制显示完第0位至第(a-1)位数据后，进行第(a+1+j)位数据加载并调制显示；
（4）变量i=i+b，变量j=j+1；
（5）若表达式(m-b-i)小于等于0，则跳至步骤（6），否则跳至步骤（2）；
（6）DMD块0至块(m-1-i)对第0位至第(a-1)位数据进行加载调制；
（7）DMD所有块对第a位数据进行加载调制；
（8）若有位数据未被处理，则DMD所有块对剩余位数据进行加载调制。本发明的优点：
（1）、本发明兼顾了目标模拟器的显示帧频与图像的亮度，帧频提高的同时不降低图像的亮度，保证在高帧频情况下依然能匹配高速探测器。
（2）、本发明在大幅提高帧频的情况下，依然保持光学效率不降低。从而保证光学系统在高帧频工作的情况下，其发热量不随帧频提高而提升。
附图说明
图1为整体设计流程图。
图2为2×2区域的4bit图像数据转换成位平面示意图。
图3为DMD分块错位调制时序简图（取8bit图像，3us的PWM调制基数时间）。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明
1）读取n位灰度图像，n选取范围在7～12之间，并将图像数据经过存储器进行缓存；
2）将缓存的图像数据转换成位平面的格式，如图2所示，将图像数据相同位的比特数据作为一个平面数据，则可以得到n个位平面，按照.7XGA型号DMD块的划分，对n个位平面做同样的块划分，则每个位平面可以划分成16个块；
3）根据要实现帧频及n位灰度图像，计算出PWM灰度调制的基数时间t，可以得到第(n-1)位数据显示时间为2n-1t；
4）统计出位平面显示时间小于位平面数据加载时间（16块数据加载的时间）的个数a，工作在最高400MHz时钟频率下，加载16块数据需要30.72us，则每块数据加载需要1.92us；
5）计算出t+treset时间内可以加载块数据的个数b，treset是DMD微镜片从一个稳态翻转至另一个稳态的时间，treset为5us，微镜片翻转到位后，需要8us的保持时间，所以t≥3，b≥4；
6）如图3所示，进行分块错位加载数据并进行PWM调制，具体步骤如下：
（1）定义变量i，j，并初始化i，j均为0；
（2）将DMD块(16-b-i)至块(15-i)加载相对应的第0位数据并调制显示，然后加载调制第1位数据，直至第(a-1)位的数据加载并完成PWM调制显示，DMD的其余块加载相对应的第(a+1+j)位数据，并进行PWM调制；
（3）DMD块(16-b-i)至块(15-i)调制显示完第0位至第(a-1)位数据后，进行第(a+1+j)位数据加载并调制显示；
（4）变量i=i+b，变量j=j+1；
（5）若表达式(16-b-i)小于等于0，则跳至步骤（6），否则跳至步骤（2）；
（6）DMD块0至块(15-i)对第0位至第(a-1)位数据进行加载调制；
（7）DMD所有块对第a位数据进行加载调制；
（8）若图像的所有位数据均被加载调制则跳至步骤7），否则跳至步骤（9）；
（9）DMD所有块对剩余位数据进行加载调制；
(10)若有新的图像要显示，则跳至步骤1），否则跳至步骤6）。

Claims (1)

1.一种匹配可见光波段高速探测器的改进DMD显示调制方法，其特征在于包括如下步骤：
1）读取n位灰度图像，并将图像数据经过存储器进行缓存；
2）将缓存的图像数据转换成位平面的格式，将图像数据相同位的比特数据作为一个平面数据，则可以得到n个位平面，按照DMD块的划分，对n个位平面做同样的块划分，则每个位平面可以划分成m块；
3）根据要实现帧频及图像灰度级，计算出PWM灰度调制的基数时间t，可以得到第n-1位数据显示时间为2n-1t；
4）统计出位平面显示时间小于位平面数据加载时间的个数a；
5）计算出t+treset时间内可以加载块数据的个数b，treset是DMD微镜片从一个稳态翻转至另一个稳态的时间，treset为5us；
6）进行分块错位加载数据并进行PWM调制，具体步骤如下：
（1）定义变量i，j，并均初始化为0；
（2）将DMD块(m-b-i)至块(m-1-i)加载相对应的第0位数据并调制显示，然后加载调制第1位数据，直至第(a-1)位的数据加载并完成PWM调制显示，DMD的其余块加载相对应的第(a+1+j)位数据，并进行PWM调制；
（3）DMD块(m-b-i)至块(m-1-i)调制显示完第0位至第(a-1)位数据后，进行第(a+1+j)位数据加载并调制显示；
（4）变量i=i+b，变量j=j+1；
（5）若表达式(m-b-i)小于等于0，则跳至步骤（6），否则跳至步骤（2）；
（6）DMD块0至块(m-1-i)对第0位至第(a-1)位数据进行加载调制；
（7）DMD所有块对第a位数据进行加载调制；
（8）若有位数据未被处理，则DMD所有块对剩余位数据进行加载调制。
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