CN109580171A - 一种红外辐射场景转换系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种红外辐射场景转换系统和方法。该系统包括:黑体辐射源、能量调制微镜阵列、能量调制微镜阵列驱动器、成像微镜阵列、成像微镜阵列驱动器、视频解码电路;黑体辐射源,提供红外辐射能量;能量调制微镜阵列,在能量调制微镜阵列驱动器的驱动下,对来自黑体辐射源的红外辐射能量进行调制,将调制后的能量反射至成像微镜阵列;视频解码电路,向成像微镜阵列驱动器提供视频信号;成像微镜阵列驱动器,根据视频信号驱动成像微镜阵列;成像微镜阵列,在成像微镜阵列驱动器的驱动下,对来自能量调制微镜阵列的调制后能量进行调制,得到红外辐射场景,实现短积分时间和高灰度级红外图像模拟。
Description
技术领域
本申请涉及仿真技术领域,特别涉及一种红外辐射场景转换系统和方法。
背景技术
红外图像采集技术在科研、安保等国民生产生活领域得到了广泛应用,相应的红外成像半实物仿真方法日臻完善,红外成像场景模拟器的动态范围和能量分辨率至关重要。
红外成像场景目标模拟器需要尽可能满足短积分时间内稳定输出高灰度级红外图像的能力,满足被测红外图像采集器测试评估需求。目前基于微机电系统数字微镜阵列(Digital Micromirror Device,DMD)技术的动态红外成像场景模拟器采用单级直接调制黑体辐射源的方式获得积分灰度图像,虽然可以在较长的积分时间内得到256级以上的高灰度级红外图像,但是无法满足高帧频红外图像采集技术测试评估所需的短积分时间和高灰度级红外图像模拟的要求。
发明内容
为解决上述问题之一,本申请提供了一种红外辐射场景转换系统和方法。
根据本申请实施例的第一个方面,提供了一种红外辐射场景转换系统,所述系统包括:黑体辐射源(1)、能量调制微镜阵列(2)、能量调制微镜阵列驱动器(3)、成像微镜阵列(4)、成像微镜阵列驱动器(5)、视频解码电路(6);
所述能量调制微镜阵列(2)与所述能量调制微镜阵列驱动器(3)相连;
所述成像微镜阵列(4)与所述成像微镜阵列驱动器(5)和所述视频解码电路(6)相连;
所述黑体辐射源(1),用于提供红外辐射能量;
所述能量调制微镜阵列驱动器(3),用于驱动所述能量调制微镜阵列(2);
所述能量调制微镜阵列(2),用于在所述能量调制微镜阵列驱动器(3)的驱动下,对来自所述黑体辐射源(1)的红外辐射能量进行调制,将调制后的能量反射至所述成像微镜阵列(4);
所述视频解码电路(6),用于向所述成像微镜阵列驱动器(5)提供视频信号;
所述成像微镜阵列驱动器(5),用于根据所述视频信号驱动所述成像微镜阵列(4);
所述成像微镜阵列(4),用于在所述成像微镜阵列驱动器(5)的驱动下,对来自所述能量调制微镜阵列(2)的调制后能量进行调制,得到红外辐射场景。
可选地,所述量调制微镜阵列(2)通过第一电路板与所述能量调制微镜阵列驱动器(3)相连。
可选地,所述成像微镜阵(4)列通过第二电路板与所述成像微镜阵列驱动器(5)相连。
可选地,所述能量调制微镜阵列(2)和所述成像微镜阵列(4)均为微镜阵列,且所述能量调制微镜阵列(2)和所述成像微镜阵列(4)的速率相同。
可选地,所述能量调制微镜阵列驱动器(3)和所述成像微镜阵列驱动器(5)为型号和配置相同的驱动器。
可选地,视频解码电路(6),用于接收图型工作站输出的视频信号,经滤波、去噪、解码处理后将所述视频信号转换为视频信号。
可选地,所述成像用微镜阵列驱动器(5),用于将所述视频信号变为驱动信号,通过所述驱动信号驱动所述成像微镜阵列(4)。
可选地,所述所述成像微镜阵列(4),用于基于所述驱动信号和外同步信号生成与被测探测系统同步的红外热像,得到红外辐射场景。
根据本申请实施例的第二个方面,提供了一种基于第一方面的红外辐射场景转换系统的红外辐射场景转换方法,所述方法包括:
黑体辐射源提供红外辐射能量;
能量调制微镜阵列在能量调制微镜阵列驱动器的驱动下,对来所述红外辐射能量进行调制,将调制后的能量反射至成像微镜阵列;
视频解码电路向成像微镜阵列驱动器提供视频信号;
成像微镜阵列驱动器根据所述视频信号驱动成像微镜阵列;
成像微镜阵列在成像微镜阵列驱动器的驱动下,对来自能量调制微镜阵列的调制后能量进行调制,得到红外辐射场景。
可选地,所述能量调制微镜阵列在能量调制微镜阵列驱动器的驱动下,对来所述红外辐射能量进行调制,将调制后的能量反射至成像微镜阵列之前,还包括:
能量调制微镜阵列接收所述红外辐射能量的时间段被均分为8小段,能量调制微镜阵列依次在每小段中接收1、2、4、8、16、32、64、128等级的红外辐射能量。
本申请所述技术方案能够实现短积分时间高灰度级红外辐射场景转换,解决基于数字微镜技术的动态红外场景生成装置单级直接调制黑体辐射源无法满足被测红外图像采集器高帧频和能量分辨率需求的问题,确保半实物仿真系统的精确度和可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1示出本发明一个实施例提供的一种红外辐射场景转换系统的结构示意图。
附图标号
1、黑体辐射源,2、能量调制微镜阵列,3、能量调制微镜阵列驱动器,4、成像微镜阵列,5、成像微镜阵列驱动器,6、视频解码电路。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明,显然,所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例,而不是所有实施例的穷举。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本方案的核心思路是采用基于两级能量调制红外辐射场景转换方法,满足短积分时间高灰度级红外场景模拟需求。
实施例1
本实施例提供一种红外辐射场景转换系统,参见图1,该红外辐射场景转换系统包括:黑体辐射源1、能量调制微镜阵列2、能量调制微镜阵列驱动器3、成像微镜阵列4、成像微镜阵列驱动器5、视频解码电路6。
其中,能量调制微镜阵列2与能量调制微镜阵列驱动器3相连。例如,量调制微镜阵列2通过第一电路板与能量调制微镜阵列驱动器3相连。
成像微镜阵列4与成像微镜阵列驱动器5和视频解码电路6相连。例如,成像微镜阵4列通过第二电路板与成像微镜阵列驱动器5相连。
黑体辐射源1,用于提供红外辐射能量。
能量调制微镜阵列驱动器3,用于驱动能量调制微镜阵列2。
能量调制微镜阵列2,用于在能量调制微镜阵列驱动器3的驱动下,对来自黑体辐射源1的红外辐射能量进行调制,将调制后的能量反射至成像微镜阵列4。
视频解码电路6,用于向成像微镜阵列驱动器5提供视频信号。
具体的,视频解码电路6,用于接收图型工作站输出的视频信号,经滤波、去噪、解码处理后将视频信号转换为视频信号。
成像微镜阵列驱动器5,用于根据视频信号驱动成像微镜阵列4。
具体的,成像用微镜阵列驱动器5,用于将视频信号变为驱动信号,通过驱动信号驱动成像微镜阵列4。
成像微镜阵列4,用于在成像微镜阵列驱动器5的驱动下,对来自能量调制微镜阵列2的调制后能量进行调制,得到红外辐射场景。
具体的,成像微镜阵列4,用于基于驱动信号和外同步信号生成与被测探测系统同步的红外热像,得到红外辐射场景。
其中,能量调制微镜阵列2和成像微镜阵列4均为微镜阵列,且能量调制微镜阵列2和成像微镜阵列4的速率相同。
由于能量调制微镜阵列采用和成像用微镜阵列相同速率的微镜阵列,可以保证在短积分时间内对能量的高速调制并在调制能量时同成像用微镜阵列同步,将调制信号转换成高灰度级红外场景。
另外,能量调制微镜阵列驱动器3和成像微镜阵列驱动器5为型号和配置相同的驱动器。
由于能量调制微镜阵列驱动器采用和成像用微镜阵列驱动器相同的驱动器,可以保证在短积分时间内对能量的高速调制并在调制能量时同成像用微镜阵列同步,将调制信号转换成高灰度级红外场景。
本实施例提供的红外辐射场景转换系统包括:黑体辐射源、能量调制微镜阵列、能量调制微镜阵列驱动器、成像微镜阵列、成像微镜阵列驱动器、视频解码电路;能量调制微镜阵列与能量调制微镜阵列驱动器相连;成像微镜阵列与成像微镜阵列驱动器和视频解码电路相连;黑体辐射源,用于提供红外辐射能量;能量调制微镜阵列驱动器,用于驱动能量调制微镜阵列;能量调制微镜阵列,用于在能量调制微镜阵列驱动器的驱动下,对来自黑体辐射源的红外辐射能量进行调制,将调制后的能量反射至成像微镜阵列;视频解码电路,用于向成像微镜阵列驱动器提供视频信号;成像微镜阵列驱动器,用于根据视频信号驱动成像微镜阵列;成像微镜阵列,用于在成像微镜阵列驱动器的驱动下,对来自能量调制微镜阵列的调制后能量进行调制,得到红外辐射场景,实现短积分时间和高灰度级红外图像模拟。
实施例2
基于实施例1提供的红外辐射场景转换系统,本实施例提供一种红外辐射场景转换方法。
黑体辐射源提供红外辐射能量。
能量调制微镜阵列在能量调制微镜阵列驱动器的驱动下,对来红外辐射能量进行调制,将调制后的能量反射至成像微镜阵列。
视频解码电路向成像微镜阵列驱动器提供视频信号。
成像微镜阵列驱动器根据视频信号驱动成像微镜阵列。
成像微镜阵列在成像微镜阵列驱动器的驱动下,对来自能量调制微镜阵列的调制后能量进行调制,得到红外辐射场景。
具体的,视频解码电路接收图型工作站输出的视频信号,经过滤波、去除噪声、解码处理后将其转换为成像微镜阵列驱动器可以接收的信号。成像用微镜阵列驱动器将视频解码电路生成的视频信号变为成像用微反射镜阵列的驱动信号,在外同步信号的作用下使成像微镜阵列生成与被测探测系统同步的红外热像。
本实施例提供的方法中,黑体辐射源提供红外辐射能量,能量调制微镜阵列通过电路板与能量调制微镜阵列驱动器相连,在驱动作用下,对来自黑体辐射源的红外辐射能量进行调制,完成调制的能量被能量调制微镜阵列反射到成像微镜阵列,成像微镜阵列通过电路板与成像微镜阵列驱动器和视频解码电路相连,在驱动作用下,对来自能量调制微镜阵列的红外辐射能量进行调制,获得所需的红外辐射场景。
在具体实现时,能量调制微镜阵列在能量调制微镜阵列驱动器的驱动下,对来红外辐射能量进行调制过程,可以通过8421的扩展编码来说明。
具体的,通过8421的扩展编码可以得到从1到任意数字的组合,如果需要组合出从1到255这些数字,只需要1、2、4、8、16、32、64、128这8组数字。由于红外图像采集器成像是一个靠时间的累积获取能量的过程,所以,可以把获得能量的时间分成8个相等的时段,把1、2、4、8、16、32、64、128这8组数字作为每个时段可获得的最大能量,这样,想获得从1-255等级的能量只需要按照8421扩展编码表在相应的时段输出能量即可。
达成这一目标分为两个过程:
一是可以控制每个时段输出能量和不输出能量,通过成像微镜阵列来实现,成像微镜阵列上的每个小镜子都是可以独立控制翻转的,正向翻转的时候,能量输出,反向翻转的时候,能量不输出。
二是在8个时段内分别给能量调制微镜阵列1、2、4、8、16、32、64、128这些等级的能量,即在能量调制微镜阵列在能量调制微镜阵列驱动器的驱动下,对来所述红外辐射能量进行调制,将调制后的能量反射至成像微镜阵列之前,能量调制微镜阵列接收所述红外辐射能量的时间段被均分为8小段,能量调制微镜阵列依次在每小段中接收1、2、4、8、16、32、64、128等级的红外辐射能量。
具体通过能量调制微镜阵列来实现,通过控制能量调制微镜阵列上面在8个时段内正向翻转的微镜的数量,便可以将8个时段内输出的能量控制在1、2、4、8、16、32、64、128这些等级,通过聚光光学系统将输出的能量汇聚后照射在成像微镜阵列上,使成像微镜阵列在8个时段内,分别获得1、2、4、8、16、32、64、128这些等级的能量。
本实施例提供的红外辐射场景转换方法,黑体辐射源提供红外辐射能量;能量调制微镜阵列在能量调制微镜阵列驱动器的驱动下,对来红外辐射能量进行调制,将调制后的能量反射至成像微镜阵列;视频解码电路向成像微镜阵列驱动器提供视频信号;成像微镜阵列驱动器根据视频信号驱动成像微镜阵列;成像微镜阵列在成像微镜阵列驱动器的驱动下,对来自能量调制微镜阵列的调制后能量进行调制,得到红外辐射场景,实现短积分时间和高灰度级红外图像模拟。
尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种红外辐射场景转换系统,其特征在于,所述系统包括:黑体辐射源(1)、能量调制微镜阵列(2)、能量调制微镜阵列驱动器(3)、成像微镜阵列(4)、成像微镜阵列驱动器(5)、视频解码电路(6);
所述能量调制微镜阵列(2)与所述能量调制微镜阵列驱动器(3)相连;
所述成像微镜阵列(4)与所述成像微镜阵列驱动器(5)和所述视频解码电路(6)相连;
所述黑体辐射源(1),用于提供红外辐射能量;
所述能量调制微镜阵列驱动器(3),用于驱动所述能量调制微镜阵列(2);
所述能量调制微镜阵列(2),用于在所述能量调制微镜阵列驱动器(3)的驱动下,对来自所述黑体辐射源(1)的红外辐射能量进行调制,将调制后的能量反射至所述成像微镜阵列(4);
所述视频解码电路(6),用于向所述成像微镜阵列驱动器(5)提供视频信号;
所述成像微镜阵列驱动器(5),用于根据所述视频信号驱动所述成像微镜阵列(4);
所述成像微镜阵列(4),用于在所述成像微镜阵列驱动器(5)的驱动下,对来自所述能量调制微镜阵列(2)的调制后能量进行调制,得到红外辐射场景。
2.根据权利要求1所述的一种红外辐射场景转换系统,其特征在于,所述量调制微镜阵列(2)通过第一电路板与所述能量调制微镜阵列驱动器(3)相连。
3.根据权利要求1所述的一种红外辐射场景转换系统,其特征在于,所述成像微镜阵(4)列通过第二电路板与所述成像微镜阵列驱动器(5)相连。
4.根据权利要求1所述的一种红外辐射场景转换系统,其特征在于,所述能量调制微镜阵列(2)和所述成像微镜阵列(4)均为微镜阵列,且所述能量调制微镜阵列(2)和所述成像微镜阵列(4)的速率相同。
5.根据权利要求1所述的一种红外辐射场景转换系统,其特征在于,所述能量调制微镜阵列驱动器(3)和所述成像微镜阵列驱动器(5)为型号和配置相同的驱动器。
6.根据权利要求1所述的一种红外辐射场景转换系统,其特征在于,视频解码电路(6),用于接收图型工作站输出的视频信号,经滤波、去噪、解码处理后将所述视频信号转换为视频信号。
7.根据权利要求1所述的一种红外辐射场景转换系统,其特征在于,所述成像用微镜阵列驱动器(5),用于将所述视频信号变为驱动信号,通过所述驱动信号驱动所述成像微镜阵列(4)。
8.根据权利要求7所述的一种红外辐射场景转换系统,其特征在于,所述所述成像微镜阵列(4),用于基于所述驱动信号和外同步信号生成与被测探测系统同步的红外热像,得到红外辐射场景。
9.一种基于权利要求1至8任一权利要求所述的红外辐射场景转换系统的红外辐射场景转换方法,其特征在于,所述方法包括:
黑体辐射源提供红外辐射能量;
能量调制微镜阵列在能量调制微镜阵列驱动器的驱动下,对来所述红外辐射能量进行调制,将调制后的能量反射至成像微镜阵列;
视频解码电路向成像微镜阵列驱动器提供视频信号;
成像微镜阵列驱动器根据所述视频信号驱动成像微镜阵列;
成像微镜阵列在成像微镜阵列驱动器的驱动下,对来自能量调制微镜阵列的调制后能量进行调制,得到红外辐射场景。
10.根据权利要求9所述的红外辐射场景转换方法,其特征在于,所述能量调制微镜阵列在能量调制微镜阵列驱动器的驱动下,对来所述红外辐射能量进行调制,将调制后的能量反射至成像微镜阵列之前,还包括:
能量调制微镜阵列接收所述红外辐射能量的时间段被均分为8小段,能量调制微镜阵列依次在每小段中接收1、2、4、8、16、32、64、128等级的红外辐射能量。
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