CN114279685A - 一种可变距离可变光谱的微光夜视目标动态模拟方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可变距离可变光谱的微光夜视目标动态模拟方法及装置，包括以下步骤：S1：中控计算机下发目标的光谱信息给多光谱投影系统。S2：多光谱投影系统控制可见光光源调制模块中每一颗LED灯的亮度。S3：多光谱投影系统控制近红外光源调制模块中每一颗LED灯的亮度。S4：中控计算机将待模拟目标的尺寸灰度图发给多光谱投影系统。S5：多光谱投影系统控制可见光DMD模块，输出该图像。S6：多光谱投影系统控制近红外DMD模块，输出该图像。S7：模拟出微光夜视目标。S8：中控计算机解算宽光谱漫反射屏相对准直物镜的离焦距离，驱动电动位移台移动到所需的距离。本发明提高了夜视目标模拟的仿真度，极大的提高了微光夜视训练、检测的水平。
Description
技术领域
本发明主要涉及微光夜视的技术领域，具体为一种可变距离可变光谱的微光夜视目标动态模拟方法及装置。
背景技术
微光夜视通过光电转换及增强，可使人类能看见夜间肉眼无法识别的微弱光目标，广泛用于军事、安防等领域，微光夜视的人员训练、设备检校等工作通常依赖于人工模拟的微光目标源。现有的模拟微光目标源通常只能模拟固定场景，距离固定，光谱、色温固定的静态目标，仿真度不高，与真实动态场景复杂光谱目标差距较大。
发明内容
为了改善现有的模拟微光目标源通常只能模拟固定场景，距离固定，光谱、色温固定的静态目标，仿真度不高，与真实动态场景复杂光谱目标差距较大的问题，本发明提供一种可变距离可变光谱的微光夜视目标动态模拟方法及装置。
本发明采用如下的技术方案：
一种可变距离可变光谱的微光夜视目标动态模拟方法，包括以下步骤：
S1：中控计算机根据待模拟的目标的光谱信息下发给多光谱投影系统，信息1：可见光光源调制模块的光谱特性曲线和照度值，信息2：近红外光源调制模块的光谱特性曲线和照度值。
S2：多光谱投影系统主控板控制可见光光源调制模块中每一颗LED灯的亮度，可见光光谱仪和微光照度计分别对光谱特性和照度实施监测并将监测数据反馈至主控板，主控板根据监测数据修正各LED灯的亮度，从而拟合出符合S1中控计算机给定的可见光光谱特性曲线的光源，最终通过积分球的混光与匀光，从积分球出光口输出符合要求的均匀可见光光源。
S3：多光谱投影系统主控板控制近红外光源调制模块中每一颗LED灯的亮度，近红外光谱仪和微光辐照度计分别对光谱特性和辐照度实施监测并将监测数据反馈至主控板，主控板根据监测数据修正各LED灯的辐亮度，从而拟合出符合S1中控计算机给定的近红外光谱特性曲线的光源，最终通过积分球混光与匀光，从积分球出光口输出符合要求的均匀近红外光源。
S4：中控计算机将待模拟目标的尺寸灰度图发给多光谱投影系统。
首先解算尺寸信息，同样尺寸的目标，与观测者距离不同，其给观测者的大小感官不同，待模拟的目标在多光谱投影系统可见光DMD模块和近红外DMD模块上应生成的图像尺寸按以下公式计算：
其中：
D0为目标图案在DMD模块上的尺寸大小，
D1为目标图案在现实世界的尺寸大小，
L1为目标图案在现实世界与观测者的距离，
f1为准直物镜焦距，
β1为多光谱投影系统的投影放大率；
进一步地，解算出可见光和近红外的灰度信息下发给多光谱投影系统，信息1：可见光R通道的图像灰度图、G通道的图像灰度图、B通道图像的灰度图，信息2：近红外通道图像灰度图。
S5：多光谱投影系统主控板根据给定的可见光R/G/B通道灰度图，控制可见光DMD模块，输出该图像。
S6：多光谱投影系统主控板根据给定的近红外通道灰度图，控制近红外DMD模块，输出该图像。
S7：可见光DMD模块和近红外DMD模块通过各自的照明镜头和TIR棱镜后，经过合束棱镜合束，将可见光图像与近红外图像融合，并通过投影镜头将图像投射至宽光谱反射屏，从而模拟出光谱范围为400nm～1000nm的微光夜视目标。
S8：中控计算机根据待模拟目标的距离，解算为宽光谱漫反射屏相对准直物镜的离焦距离，通过运动控制器驱动电动位移台移动到所需的距离，通过以下公式计算：
其中：
L1为目标图案在现实世界与观测者的距离，
L2为宽光谱漫反射屏与准直物镜焦平面的距离，
f2为准直物镜的焦距；
通过以上步骤，实现了对现实世界的微光目标的距离、大小、光谱特性的动态模拟。
本发明进一步的提供了一种可变距离可变光谱的微光夜视目标动态模拟的装置：包括准直物镜、多光谱投影系统、电动位移台、运动控制器、宽光谱漫反射屏、中控计算机、光学平台、支撑座；所述准直物镜用于对微光目标的准直和距离模拟，所述多光谱投影系统用于投射动态的可变光谱的微光图案；所述宽光谱漫反射屏用于承接所述多光谱投影系统投射的微光图案；所述电动位移台可以沿准直系统光轴方向前后移动，用于改变所述多光谱投影系统和宽光谱反射屏与准直系统之间的距离；所述运动控制器用于解算并控制所述电动位移台的前后运动距离与速度；所述中控计算机用于控制所述运动控制器与多光谱投影系统。
优选的，所述多光谱投影系统由主控板、可见光光源调制模块、可见光照明镜头、可见光TIR棱镜、可见光DMD模块、近红外光源调制模块、近红外照明镜头、近红外TIR棱镜、近红外DMD模块、合束棱镜、投影镜头组成。
优选的，所述可见光光源调制模块由积分球、可见光光谱仪、微光照度计、可见光LED灯组组成；所述可见光LED灯组由光谱处于400nm～700nm，每一颗LED灯均为单波长，其中心波长间隔为10nm，每一颗单波长LED灯可由多光谱投影系统主控板单独控制发光亮度。
优选的，所述近红外光源调制模块由积分球、近红外光谱仪、微光辐照度计、近红外LED灯组组成。所述近红外LED灯组由光谱处于700nm～1000nm，每一颗LED灯均为单波长，其中心波长间隔为10nm，每一颗单波长LED灯可由多光谱投影系统主控板单独控制发光亮度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
现有的微光目标模拟方法通常采用平行光管或仿真沙盘，其主要特点是目标图案固定、目标大小固定、通常距离也不可变。本发明相比于以上方式，具有光谱特性可变、距离可变、尺寸可变能够对现实世界的微光目标进行动态仿真，能够广泛用于微光夜视镜的检测、微光夜视的训练等领域。
以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。
附图说明
图1是本发明的总体架构图；
图2是本发明中多光谱投影系统的架构图；
图3是本发明中可见光光源调制模块的框架图；
图4是本发明中近红外光源调制模块的框架图；
图5是本发明的目标模拟流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一：
一种可变距离可变光谱的微光夜视目标动态模拟方法，包括以下步骤：
S1：中控计算机根据待模拟的目标的光谱信息下发给多光谱投影系统。信息1，可见光光源调制模块的光谱特性曲线和照度值；信息2近红外光源调制模块的光谱特性曲线和照度值；
S2：多光谱投影系统主控板控制可见光光源调制模块中每一颗LED灯的亮度，可见光光谱仪和微光照度计分别对光谱特性和照度实施监测并将监测数据反馈至主控板，主控板根据监测数据修正各LED灯的亮度，从而拟合出符合S1中控计算机给定的可见光光谱特性曲线的光源，最终通过积分球的混光与匀光，从积分球出光口输出符合要求的均匀可见光光源；
S3：多光谱投影系统主控板控制近红外光源调制模块中每一颗LED灯的亮度，近红外光谱仪和微光辐照度计分别对光谱特性和辐照度实施监测并将监测数据反馈至主控板，主控板根据监测数据修正各LED灯的辐亮度，从而拟合出符合S1中控计算机给定的近红外光谱特性曲线的光源，最终通过积分球混光与匀光，从积分球出光口输出符合要求的均匀近红外光源；
S4：中控计算机将待模拟目标的尺寸灰度图发给多光谱投影系统；
首先解算尺寸信息，同样尺寸的目标，与观测者距离不同，其给观测者的大小感官不同，待模拟的目标在多光谱投影系统可见光DMD模块和近红外DMD模块上应生成的图像尺寸按以下公式计算：
其中：
D0为目标图案在DMD模块上的尺寸大小，
D1为目标图案在现实世界的尺寸大小，
L1为目标图案在现实世界与观测者的距离，
f1为准直物镜焦距，
β1为多光谱投影系统的投影放大率；
进一步地，解算出可见光和近红外的灰度信息下发给多光谱投影系统，信息1：可见光R通道的图像灰度图、G通道的图像灰度图、B通道图像的灰度图，信息2：近红外通道图像灰度图。
S5：多光谱投影系统主控板根据给定的可见光R/G/B通道灰度图，控制可见光DMD模块，输出该图像；
S6：多光谱投影系统主控板根据给定的近红外通道灰度图，控制近红外DMD模块，输出该图像；
S7：可见光DMD模块和近红外DMD模块通过各自的照明镜头和TIR棱镜后，经过合束棱镜合束，将可见光图像与近红外图像融合，并通过投影镜头将图像投射至宽光谱反射屏，从而模拟出光谱范围为400nm～1000nm的微光夜视目标；
S8：中控计算机根据待模拟目标的距离，解算为宽光谱漫反射屏相对准直物镜的离焦距离，通过运动控制器驱动电动位移台移动到所需的距离，通过以下公式计算：
其中：
L1为目标图案在现实世界与观测者的距离，
L2为宽光谱漫反射屏与准直物镜焦平面的距离，
f2为准直物镜的焦距；
通过以上步骤，实现了对现实世界的微光目标的距离、大小、光谱特性的动态模拟。
请着重参照附图1，一种可变距离可变光谱的微光夜视目标动态模拟的装置，包括准直物镜、多光谱投影系统、电动位移台、运动控制器、宽光谱漫反射屏、中控计算机、光学平台、支撑座；所述准直物镜用于对微光目标的准直和距离模拟，所述多光谱投影系统用于投射动态的可变光谱的微光图案；所述宽光谱漫反射屏用于承接所述多光谱投影系统投射的微光图案；所述电动位移台可以沿准直系统光轴方向前后移动，用于改变所述多光谱投影系统和宽光谱反射屏与准直系统之间的距离；所述运动控制器用于解算并控制所述电动位移台的前后运动距离与速度；所述中控计算机用于控制所述运动控制器与多光谱投影系统。
请着重参照附图2，所述多光谱投影系统由主控板、可见光光源调制模块、可见光照明镜头、可见光TIR棱镜、可见光DMD模块、近红外光源调制模块、近红外照明镜头、近红外TIR棱镜、近红外DMD模块、合束棱镜、投影镜头组成。
请着重参照附图3，所述可见光光源调制模块由积分球、可见光光谱仪、微光照度计、可见光LED灯组组成；所述可见光LED灯组由光谱处于400nm～700nm，每一颗LED灯均为单波长，其中心波长间隔为10nm，每一颗单波长LED灯可由多光谱投影系统主控板单独控制发光亮度。
请着重参照附图4，所述近红外光源调制模块由积分球、近红外光谱仪、微光辐照度计、近红外LED灯组组成。所述近红外LED灯组由光谱处于700nm～1000nm，每一颗LED灯均为单波长，其中心波长间隔为10nm，每一颗单波长LED灯可由多光谱投影系统主控板单独控制发光亮度。
上述结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种可变距离可变光谱的微光夜视目标动态模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：中控计算机根据待模拟的目标的光谱信息下发给多光谱投影系统，信息1：可见光光源调制模块的光谱特性曲线和照度值，信息2：近红外光源调制模块的光谱特性曲线和照度值；
S2：多光谱投影系统主控板控制可见光光源调制模块中每一颗LED灯的亮度，可见光光谱仪和微光照度计分别对光谱特性和照度实施监测并将监测数据反馈至主控板，主控板根据监测数据修正各LED灯的亮度，从而拟合出符合S1中控计算机给定的可见光光谱特性曲线的光源，最终通过积分球的混光与匀光，从积分球出光口输出符合要求的均匀可见光光源；
S3：多光谱投影系统主控板控制近红外光源调制模块中每一颗LED灯的亮度，近红外光谱仪和微光辐照度计分别对光谱特性和辐照度实施监测并将监测数据反馈至主控板，主控板根据监测数据修正各LED灯的辐亮度，从而拟合出符合S1中控计算机给定的近红外光谱特性曲线的光源，最终通过积分球混光与匀光，从积分球出光口输出符合要求的均匀近红外光源；
S4：中控计算机将待模拟目标的尺寸灰度图发给多光谱投影系统，
首先解算尺寸信息，同样尺寸的目标，与观测者距离不同，其给观测者的大小感官不同，待模拟的目标在多光谱投影系统可见光DMD模块和近红外DMD模块上应生成的图像尺寸按以下公式计算：
其中：
D0为目标图案在DMD模块上的尺寸大小，
D1为目标图案在现实世界的尺寸大小，
L1为目标图案在现实世界与观测者的距离，
f1为准直物镜焦距，
β1为多光谱投影系统的投影放大率；
进一步地，解算出可见光和近红外的灰度信息下发给多光谱投影系统，信息1：可见光R通道的图像灰度图、G通道的图像灰度图、B通道图像的灰度图，信息2：近红外通道图像灰度图；
S5：多光谱投影系统主控板根据给定的可见光R/G/B通道灰度图，控制可见光DMD模块，输出该图像；
S6：多光谱投影系统主控板根据给定的近红外通道灰度图，控制近红外DMD模块，输出该图像；
S7：可见光DMD模块和近红外DMD模块通过各自的照明镜头和TIR棱镜后，经过合束棱镜合束，将可见光图像与近红外图像融合，并通过投影镜头将图像投射至宽光谱反射屏，从而模拟出光谱范围为400nm～1000nm的微光夜视目标；
S8：中控计算机根据待模拟目标的距离，解算为宽光谱漫反射屏相对准直物镜的离焦距离，通过运动控制器驱动电动位移台移动到所需的距离，通过以下公式计算：
其中：
L1为目标图案在现实世界与观测者的距离，
L2为宽光谱漫反射屏与准直物镜焦平面的距离，
f2为准直物镜的焦距；
通过以上步骤，实现了对现实世界的微光目标的距离、大小、光谱特性的动态模拟。
2.一种可变距离可变光谱的微光夜视目标动态模拟的装置，其特征在于：包括准直物镜、多光谱投影系统、电动位移台、运动控制器、宽光谱漫反射屏、中控计算机、光学平台、支撑座；
所述准直物镜用于对微光目标的准直和距离模拟，所述多光谱投影系统用于投射动态的可变光谱的微光图案；所述宽光谱漫反射屏用于承接所述多光谱投影系统投射的微光图案；所述电动位移台可以沿准直系统光轴方向前后移动，用于改变所述多光谱投影系统和宽光谱反射屏与准直系统之间的距离；所述运动控制器用于解算并控制所述电动位移台的前后运动距离与速度；所述中控计算机用于控制所述运动控制器与多光谱投影系统。
3.根据权利要求2所述的一种可变距离可变光谱的微光夜视目标动态模拟的装置，其特征在于：所述多光谱投影系统由主控板、可见光光源调制模块、可见光照明镜头、可见光TIR棱镜、可见光DMD模块、近红外光源调制模块、近红外照明镜头、近红外TIR棱镜、近红外DMD模块、合束棱镜、投影镜头组成。
4.根据权利要求3所述的一种可变距离可变光谱的微光夜视目标动态模拟的装置，其特征在于：所述可见光光源调制模块由积分球、可见光光谱仪、微光照度计、可见光LED灯组组成；所述可见光LED灯组由光谱处于400nm～700nm，每一颗LED灯均为单波长，其中心波长间隔为10nm，每一颗单波长LED灯可由多光谱投影系统主控板单独控制发光亮度。
5.根据权利要求4所述的一种可变距离可变光谱的微光夜视目标动态模拟的装置，其特征在于：所述近红外光源调制模块由积分球、近红外光谱仪、微光辐照度计、近红外LED灯组组成，所述近红外LED灯组由光谱处于700nm～1000nm，每一颗LED灯均为单波长，其中心波长间隔为10nm，每一颗单波长LED灯可由多光谱投影系统主控板单独控制发光亮度。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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