CN114442195B - 短波红外图像生成装置、方法、计算机设备和存储介质 - Google Patents
短波红外图像生成装置、方法、计算机设备和存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114442195B CN114442195B CN202210105860.6A CN202210105860A CN114442195B CN 114442195 B CN114442195 B CN 114442195B CN 202210105860 A CN202210105860 A CN 202210105860A CN 114442195 B CN114442195 B CN 114442195B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- short
- light
- light field
- light source
- infrared image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 40
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 13
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 9
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 6
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 241001270131 Agaricus moelleri Species 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V13/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices covered by groups G01V1/00 – G01V11/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
本申请涉及短波红外图像生成装置、方法、计算机设备和存储介质。所述短波红外图像生成装置包括：光源获取模块，用于获取短波光源，并将短波光源进行汇聚，获取汇聚光源；光源过滤模块，用于设置截止波长，将汇聚光源中波长小于截止波长的可见光进行过滤，获取第一光场，其中，第一光场包括汇聚光源中波长大于截止波长的不可见光；光场处理模块，用于对第一光场进行反射和垂直处理，获取第二光场；光场调制模块，用于获取目标图像，并根据目标图像的像素数值对第二光场的反射方向进行控制，获取短波红外图像。将上述模块依序设置于短波红外图像生成装置的输入端至输出端，能够生成分辨率较高的短波红外图像。
Description
技术领域
本申请涉及红外图像仿真技术领域，特别是涉及短波红外图像生成装置、方法、计算机设备和存储介质。
背景技术
在探测技术领域，红外探测设备可通过红外辐射特征对空中的飞行设备进行探测，而随着飞行设备隐蔽技术的提升，需要对红外探测设备的探测能力进行评估和检测。为了降低在真实环境对飞行设备进行探测试验的风险与成本消耗，通常利用基于红外场景投影技术的半实物仿真系统对复杂环境进行模拟，在室内模拟移动目标与背景的红外辐射特征，以此对红外探测设备的探测能力进行检测，并根据检测结果对探测技术进行改进。
然而，目前的红外场景投影技术主要工作于对波长范围为3-5微米的中波红外和波长范围为8-14微米的长波红外进行模拟，对于存在高强度灰体辐射的波长范围为0.9-2.5微米的短波红外波段，由于需要考虑材料的热稳定和系统功耗，现有技术对短波红外图像进行模拟时存在分辨率低等问题。
发明内容
基于此，提供短波红外图像生成装置、方法、计算机设备和存储介质，改善红外模拟过程中短波红外图像模拟性能不佳的问题。
一方面，提供短波红外图像生成装置，所述装置包括：
光源获取模块，用于获取短波光源，并将所述短波光源进行汇聚，获取汇聚光源；
光源过滤模块，用于设置截止波长，将所述汇聚光源中波长小于所述截止波长的可见光进行过滤，获取第一光场，其中，所述第一光场包括所述汇聚光源中波长大于所述截止波长的不可见光；
光场处理模块，用于对所述第一光场进行反射和垂直处理，获取第二光场；
光场调制模块，用于获取目标图像，并根据所述目标图像的像素数值对所述第二光场的反射方向进行控制，获取短波红外图像；
按照所述短波红外图像生成装置的输入端至输出端依次设置：所述光源获取模块、所述光源过滤模块、所述光场处理模块以及所述光场调制模块。
在其中一个实施例中，光源获取模块包括：
发光单元，用于发射所述短波光源，其中，所述短波光源的波长大于0.3微米且小于2.5微米；
聚光单元，用于对所述短波光源进行汇聚处理，获取所述汇聚光源。
在其中一个实施例中，光场调制模块包括：
驱动单元，用于获取所述目标图像，并将所述目标图像的像素数值进行存储，获取控制信号；
调制单元，用于根据所述控制信号对反射微镜的转动方向进行控制，当所述控制信号为第一信号时，控制所述反射微镜向第一方向转动，当所述控制信号为第二信号时，控制所述反射微镜向第二方向转动，通过所述反射微镜的转动方向对所述第二光场的反射方向进行控制。
在其中一个实施例中，光场调制模块还包括：
时间控制单元，用于对所述反射微镜的转动时间进行控制，根据所述转动时间对所述目标图像的灰度等级进行调制，其中，控制的方式包括：采用脉冲宽度调制的方式对多个所述反射微镜在所述第一方向与所述第二方向的转动持续时间进行控制。
在其中一个实施例中，所述装置还包括：
投影模块，用于将所述红外图像投影至红外探测装置，其中，所述红外探测装置设置在所述短波红外图像生成装置的输出端。
在其中一个实施例中，光场处理模块包括：
匀光单元，用于将所述第一光场进行反射处理，获取均匀光场；
垂直单元，用于将所述均匀光场进行垂直处理，获取平行光场；
全反射单元，用于将所述平行光场进行全反射处理，获取第二光场。
在其中一个实施例中，所述装置还包括：
视频分离模块，用于获取视频图像，并将所述视频图像拆分成多个所述目标图像。
另一方面，提供了短波红外图像生成方法，所述方法包括：
获取短波光源，并将所述短波光源进行汇聚，获取汇聚光源；
设置截止波长，将所述汇聚光源中波长小于所述截止波长的可见光进行过滤，获取第一光场，其中，所述第一光场包括所述汇聚光源中波长大于所述截止波长的不可见光；
对所述第一光场进行反射和垂直处理，获取第二光场；
获取目标图像，并根据所述目标图像的像素数值对所述第二光场的反射方向进行控制，获取短波红外图像。
再一方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取短波光源，并将所述短波光源进行汇聚，获取汇聚光源；
设置截止波长，将所述汇聚光源中波长小于所述截止波长的可见光进行过滤，获取第一光场，其中，所述第一光场包括所述汇聚光源中波长大于所述截止波长的不可见光；
对所述第一光场进行反射和垂直处理，获取第二光场；
获取目标图像，并根据所述目标图像的像素数值对所述第二光场的反射方向进行控制，获取短波红外图像。
又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取短波光源，并将所述短波光源进行汇聚，获取汇聚光源；
设置截止波长，将所述汇聚光源中波长小于所述截止波长的可见光进行过滤，获取第一光场，其中，所述第一光场包括所述汇聚光源中波长大于所述截止波长的不可见光；
对所述第一光场进行反射和垂直处理，获取第二光场；
获取目标图像，并根据所述目标图像的像素数值对所述第二光场的反射方向进行控制，获取短波红外图像。
上述短波红外图像生成装置、方法、计算机设备和存储介质，通过光源获取模块获取短波光源，并将短波光源进行汇聚，获取汇聚光源；通过光源过滤模块获取汇聚光源中波长大于截止波长的不可见光，作为第一光场；通过光场处理模块对第一光场进行反射和垂直处理，获取第二光场；通过光场调制模块获取目标图像，并根据目标图像的像素数值对第二光场的反射方向进行控制，获取短波红外图像，将上述模块依序设置于短波红外图像生成装置的输入端至输出端，能够生成分辨率较高的短波红外图像。
附图说明
图1为一个实施例中短波红外图像生成装置的原理示意图；
图2为一个实施例中短波红外图像生成装置的结构框图；
图3为一个实施例中光源获取模块的结构框图；
图4为一个实施例中光场调制模块的结构框图；
图5为一个实施例中光场调制模块的结构框图；
图6为一个实施例中短波红外图像生成装置的结构框图；
图7为一个实施例中光场处理模块的结构框图；
图8为一个实施例中短波红外图像生成装置的结构框图；
图9为另一个实施例中短波红外图像生成方法的流程示意图；
图10为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
其中，附图标记说明如下：
1-光源获取模块；11-发光单元；12-聚光单元；
2-光源过滤模块；3-光场处理模块；31-匀光单元；
32-垂直单元；33-全反射单元；4-光场调制模块；
41-驱动单元；42-调制单元；43-时间控制单元；
5-投影模块；6-视频分离模块；7-红外探测装置。
实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
红外探测设备可通过红外辐射特征对空中的战机、导弹等飞行设备进行探测，而为了进一步提升防空能力，尤其需要对红外探测设备的探测性能进行评估和改进。为了降低在真实环境对飞行设备进行探测试验的风险与成本消耗，通常可利用基于红外场景投影技术的半实物仿真系统对复杂环境进行模拟，在室内模拟移动目标与背景的红外辐射特征，以此对红外探测设备的探测能力进行检测。特别是对于波长范围为0.9-2.5微米的短波红外波段，由于其存在高强度的灰体辐射，针对该波段的红外辐射进行探测能有效提升探测能力，因此如何模拟生成分辨率较高的短波红外图像已越来越收到重视。
目前，红外场景投影技术主要分为直接辐射型和辐射调制型两种，直接辐射型依靠器件的电-热-光、光-热-光转换实现，典型器件有电阻阵列、转换薄膜等，辐射调制型则利用器件对辐射源进行空间强度调制实现，典型器件有DMD（Digital MicromirrorDevice，数字微镜元件）、LCoS（Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶）等。根据维恩位移定律：λT=2896μm•K，其中，λ表示物体的辐射峰值波长，T代表物体的实际温度，μm表示微米的计量单位，K表示温度单位开尔文，可见物体辐射峰值波长与物体实际温度成反比，即物体温度越高，辐射波段整体向短波方向移动。若采用直接辐射型器件实现0.9-2.5μm投影，通过计算可得知器件需要瞬时升温到1158K至3218K，考虑到材料的热稳定性及系统功耗，现有技术难以实现如此大的动态范围和响应速度。因此，可选择辐射调制方式，即利用空间光调制器快速调制短波高温光源的辐射强度，以此模拟生成短波红外图像，如图1所示，提供了短波红外图像生成装置的原理示意图。
在一个实施例中，如图2所示，提供了短波红外图像生成装置，包括：
光源获取模块，用于获取短波光源，并将所述短波光源进行汇聚，获取汇聚光源；
光源过滤模块，用于设置截止波长，将所述汇聚光源中波长小于所述截止波长的可见光进行过滤，获取第一光场，其中，所述第一光场包括所述汇聚光源中波长大于所述截止波长的不可见光；
光场处理模块，用于对所述第一光场进行反射和垂直处理，获取第二光场；
光场调制模块，用于获取目标图像，并根据所述目标图像的像素数值对所述第二光场的反射方向进行控制，获取短波红外图像；
按照所述短波红外图像生成装置的输入端至输出端依次设置：所述光源获取模块、所述光源过滤模块、所述光场处理模块以及所述光场调制模块。
在光源获取模块1中，示例性地说明，获取短波光源并进行汇聚处理，例如，可选用光谱范围为0.3-2.5微米的氙灯作为短波光源，作为短波红外图像生成装置的输入端，然后采用反射碗将氙灯发出的光进行汇聚，获取汇聚光源。
在光源过滤模块2中，示例性地说明，过滤可见光，保留不可见光，例如，沿光路方向在短波红外图像生成装置中的光源获取模块1之后建立光源过滤模块2，将光源获取模块1输出的汇聚光源作为光源过滤模块2的输入，在一些实施过程中，可采用截止波长为0.85微米的可见光截止滤光片对可见光进行过滤和截止，而对于波长范围为0.9微米至2.5微米的不可见光具有90%的透光率，以此获取本实施例中需要的短波红外光束，即第一光场，作为光源过滤模块2的输出。
在光场处理模块3中，示例性地说明，对第一光场进行反射和垂直处理，获取第二光场，例如，沿着光路方向将光场处理模块3设置于光源过滤模块2的后方，将光源过滤模块2输出的第一光场作为光场处理模块3的输入，由于经过滤光片获取的第一光场可能存在光束方向不一致等问题，而为了保证后续对短波红外图像进行生成时的图像质量，需要将第一光场进行均匀化处理，然后再通过准直光学系统将均匀的第一光场进行平行处理，最后采用TIR（Total Internal Reflection，全内反射）棱镜作为全反射单元33对平行的第一光场进行全反射，获取第二光场，并作为光场处理模块3的输出。
在光场调制模块4中，示例性地说明，获取目标图像，并根据目标图像的像素数值对第二光场的反射方向进行控制，获取短波红外图像，例如，在本实施例中可采用DMD空间光调制器，其中，DMD芯片和驱动可使用TI（Texas Instruments，德州仪器）公司的DLP（Digital Light Processing，数字光学处理） Discovery 4100芯片组，芯片型号为.7XGA，分辨率为1024×768，将DMD空间光调制器沿着光路方向设置于光场处理模块的后端，将光场处理模块3输出的第二光场作为DMD空间光调制器的输入之一，同时，还将通过计算机或者相机接收到的目标图像作为DMD空间光调制的输入之一，其中，目标图像可以为需要进行短波红外图像模拟的物体照片。DMD空间光调制器可以看作为一个半导体光开关，其中包括大量的反射微镜，每一个反射微镜可以根据不同的电信号向不同的方向进行倾斜和转动，可以将每一个反射微镜对应目标图像的一个像素，因此，DMD空间光调制器可以将目标图像数字化为8位的灰度图像，将二进制的灰度图像依次存入存储单元，作为驱动电路的控制信号，通过控制信号对大量的反射微镜的转动方向进行控制，将第二光场照向大量反射微镜，改变了第二光场中各光束的反射方向和路径，以此对应目标图像的像素数值形成不同的明暗区域，生成短波红外图像。
在一个实施例中，如图3所示，光源获取模块包括：
发光单元，用于发射所述短波光源，其中，所述短波光源的波长大于0.3微米且小于2.5微米；
聚光单元，用于对所述短波光源进行汇聚处理，获取所述汇聚光源。
在发光单元11中，示例性地说明，用于发射短波光源，例如，将发光单元11设置在光路的起始处，可选用功率为300W、色温为6200K、光谱范围为0.3-2.5微米的氙灯作为发光单元11发射短波光源。
在聚光单元12中，示例性地说明，对短波光源进行汇聚，例如，可采用镀铝反光碗，将发光单元置于镀铝反光碗内的第一焦点处，短波光源经过镀铝反光碗的反射汇聚在第二焦点处，形成汇聚光源。
在一个实施例中，如图4所示，光场调制模块包括：
驱动单元，用于获取所述目标图像，并将所述目标图像的像素数值进行存储，获取控制信号；
调制单元，用于根据所述控制信号对反射微镜的转动方向进行控制，当所述控制信号为第一信号时，控制所述反射微镜向第一方向转动，当所述控制信号为第二信号时，控制所述反射微镜向第二方向转动，通过所述反射微镜的转动方向对所述第二光场的反射方向进行控制。
在驱动单元41中，示例性地说明，获取目标图像并将目标图像的像素数值进行存储，获取控制信号，例如，DMD的驱动单元41可通过USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）与计算机连接，获取待模拟红外图像的照片作为目标图像，将目标图像数字化为8位的灰度图像，将二进制的灰度图像依次存入存储单元，作为驱动电路的控制信号，例如，存储单元可以为CMOS RAM（Complementary Metal Oxide Semiconductor Random AccessMemory，互补金属氧化物半导体随机存取存储器），当存储单元中的数值为1时，控制信号为第一信号，当存储单元中的数值为0时，控制信号为第二信号。
在调制单元42中，示例性地说明，根据控制信号对反射微镜的转动方向进行控制，以此控制第二光场的反射方向，例如，可选取材质为铝的反射微镜，对0.9-2.5微米波段的反射率大于97%，将第一方向设置为+12°，将第二方向设置为-12°。当存储单元中的数值为1时，将该存储单元对应的反射微镜转动+12°，将该反射微镜的状态置为“开”状态，即可以通过该反射微镜对第二光场的光束进行反射；当存储单元中的数值为0时，将该存储单元对应的反射微镜转动-12°，将该反射微镜的状态置为“关”状态，即通过该反射微镜的第二光场的光束会被光吸收器进行吸收，无法进行反射。在一些实施过程中，大量反射微镜够成微镜阵列，微镜阵列外部罩着一层镀膜玻璃，称为光学窗口，可选地，选取原厂标准可见光窗口，材料为康宁7056玻璃，可以透过近红外/可见光/紫外三个波段的光线，截止波长为2.7微米左右，在0.9微米至2.5微米之间透过率＞75%，通过对微镜阵列中大量反射微镜的转动方向进行控制，将第二光场照向反射微镜，改变了第二光场中各光束的反射方向和路径，以此对应目标图像的像素数值形成不同的明暗区域，生成短波红外图像。
在一个实施例中，如图5所示，光场调制模块还包括：
时间控制单元，用于对所述反射微镜的转动时间进行控制，根据所述转动时间对所述目标图像的灰度等级进行调制，其中，控制的方式包括：采用脉冲宽度调制的方式对多个所述反射微镜在所述第一方向与所述第二方向的转动持续时间进行控制。
在时间控制单元43中，示例性地说明，采用脉冲宽度调制的方式对所述反射微镜的转动时间进行控制，例如，调制单元42中的反射微镜可以在1秒内任意改变转动方向1000次，而在1秒内，反射微镜处于第一方向转动状态的次数与处于第二方向状态的次数所形成的比例可以呈现出不同的图像灰度等级，因此在时间控制单元中，可采用脉冲宽度调制的方式决定反射微镜在一段时间内分别处于第一方向和处于第二方向的时长，将图像的8位字符发送至DMD中的RAM存储单元，可产生256个灰阶，采用地址序列将可供使用的字符按高位至低位分成8个部分，即最高位为第7位，最低位为第0位，同时，对各位的显示时间按二进制进行加权，在一些实施过程中，最高位至最低位的各位的显示时间比例可以固定为128:64:32:16:8:4:2:1，从而实现8位短波红外图像的模拟，同时充分考虑了图像的灰度特征，提升了生成的短波红外图像的分辨率。
在一个实施例中，如图6所示，短波红外图像生成装置还包括：
投影模块，用于将所述红外图像投影至红外探测装置，其中，所述红外探测装置设置在所述短波红外图像生成装置的输出端。
在投影模块5中，示例性地说明，用于将短波红外图像生成装置生成的短波红外图像进行投影，例如，光场调制模块4生成的短波红外图像可经过TIR棱镜进行全反射后通过投影模块5中的投影镜头投影至红外探测装置7，其中，红外探测装置7包括探测面，通过探测面对本实施例中短波红外图像生成装置生成的短波红外图像进行探测，并根据探测结果对红外探测装置7的探测性能进行评估和改进，在一些实施过程中，投影镜头可采用像方远心光路的设计方式，以此保证系统像面照度的均匀，同时降低投影物镜的畸变率，通过该方式，可将通过DMD反射的第二光场均匀地透影到红外探测装置7的探测面上，形成质量较高的短波红外图像。
在一个实施例中，如图7所示，光场处理模块包括：
匀光单元，用于将所述第一光场进行反射处理，获取均匀光场；
垂直单元，用于将所述均匀光场进行垂直处理，获取平行光场；
全反射单元，用于将所述平行光场进行全反射处理，获取第二光场。
在匀光单元31中，示例性地说明，对第一光场进行反射处理，例如，沿着光路方向，将匀光单元31的位置设置于光场处理模块3的首端，在一些实施过程中，采用中空玻璃棒作为匀光单元31的结构，第一光场的光束进入中空玻璃棒后在玻璃棒内壁多次进行反射，然后在匀光单元31的输出端输出各光束之间角度差一致的均匀的光场，作为均匀光场。
在垂直单元32中，示例性地说明，将均匀光场进行垂直处理，例如，沿着光路方向，将垂直单元32的位置设置于匀光单元31的后端，即将匀光单元31的输出作为垂直单元32的输入，在一些实施过程中，垂直单元32可采用准直光学系统，将均匀光场进行垂直处理，形成各光束方向一致的平行光场。
在全反射单元33中，示例性地说明，将平行光场进行全反射处理，例如，将全反射单元33的位置设置于垂直单元32的后端，即将垂直单元32的输出作为全反射单元33的输入，在一些实施过程中，可采用TIR棱镜对平行光场进行全反射，改变平行光场的反射角度，形成第二光场，在另一些实施过程中，在垂直单元32与全反射单元33之间还设置了反光镜，通过反光镜将平行光场的角度改变，然后进入全反射单元，经过全反射获取第二光场，作为光场处理模块的输出。
在一个实施例中，如图8所示，短波红外图像生成装置还包括：
视频分离模块，用于获取视频图像，并将所述视频图像拆分成多个所述目标图像。
在视频分离模块6中，示例性地说明，将视频图像拆分成多个目标图像，例如，在实际应用过程中，生成短波红外图像可以参照一副静止的目标图像，还可以参照一个物体的历史视频或者实时视频，因此在一些实施过程中，可采用TI公司的LM1881视频分离电路，DMD驱动电路通过USB2.0接口实时接收来自图像生成计算机的视频图像，将一帧8位图像拆分为8个1位图像，每个1位图像对应一个位平面，并顺序存储在RAM中，然后通过光场调制模块4对该帧图像进行短波红外模拟，生成短波红外图像，接着对视频中其他帧的图像实施相同操作，以此对视频中动态变化的目标图像、复杂环境进行短波红外模拟，获取分辨率较高的短波红外图像。
在该实施例中，首先通过光源获取模块1中的发光单元11发射短波光源，经过聚光单元12将短波光源进行汇聚获取汇聚光源，然后将汇聚光源经过光源过滤模块2过滤可见光，保留波长范围为为0.9微米至2.5微米的不可见光作为第一光场，然后第一光场进入光场处理模块3，依序经过匀光单元31、垂直单元32、全反射单元33，获取均匀、平行的第二光场，再将第二光场射入光场调制模块4，经过驱动单元41获取目标图像并将目标图像的像素数值进行存储，获取控制信号，通过调制单元42根据控制信号对反射微镜的转动方向进行控制，通过时间控制单元43采用脉冲宽度调制的方式对所述反射微镜的转动时间进行控制，再通过视频分离模块6获取来自计算机或者摄像头等设备的视频图像，并将视频图像拆分成多个目标图像，并将多个目标图像发送至驱动单元41，通过光场调制模块4对该帧图像进行短波红外模拟，生成短波红外图像，将短波红外图像经过投影模块5投影至红外探测装置7的探测区域，以此实现通过模拟生成短波红外图像对红外探测装置的短波探测能力进行评估和检测的目的。
在一些实施过程中，还可采用风扇对DMD芯片和氙灯光源进行风冷，避免温度上升影响短波红外图像生成装置的性能。
在另一个实施例中，如图9所示，提供了短波红外图像生成方法，步骤包括：
S1：获取短波光源，并将所述短波光源进行汇聚，获取汇聚光源；
S2：设置截止波长，将所述汇聚光源中波长小于所述截止波长的可见光进行过滤，获取第一光场，其中，所述第一光场包括所述汇聚光源中波长大于所述截止波长的不可见光；
S3：对所述第一光场进行反射和垂直处理，获取第二光场；
S4：获取目标图像，并根据所述目标图像的像素数值对所述第二光场的反射方向进行控制，获取短波红外图像。
在步骤S1中，示例性地说明，获取短波光源并进行汇聚处理，例如，可选用光谱范围为0.3-2.5微米的短弧氙灯作为短波光源，作为短波红外图像生成装置的输入端，然后采用镀铝反光碗将短弧氙灯发出的光进行汇聚，获取汇聚光源。
在步骤S2中，示例性地说明，过滤可见光，保留不可见光，例如，采用截止波长为0.85微米的可见光截止滤光片对可见光进行过滤和截止，而对于波长范围为0.9微米至2.5微米的不可见光具有90%的透光率，以此获取本实施例中需要的短波红外光束，即第一光场。
在步骤S3中，示例性地说明，对第一光场进行反射和垂直处理，获取第二光场，例如，由于第一光场可能存在光束方向不一致等问题，而为了保证后续对短波红外图像进行生成时的图像质量，需要将第一光场进行均匀化处理，然后再通过准直光学系统将均匀的第一光场进行平行处理，最后采用TIR棱镜对平行的第一光场进行全反射，获取第二光场。
在步骤S4中，示例性地说明，获取目标图像，并根据目标图像的像素数值对第二光场的反射方向进行控制，获取短波红外图像，例如，在本实施例中可采用DMD空间光调制器，其中包括大量的反射微镜，每一个反射微镜可以根据不同的电信号向不同的方向进行倾斜和转动，可以将每一个反射微镜对应目标图像的一个像素，因此，DMD空间光调制器可以将目标图像数字化为8位的灰度图像，将二进制的灰度图像依次存入存储单元，作为驱动电路的控制信号，通过控制信号对大量的反射微镜的转动方向进行控制，将第二光场照向大量反射微镜，改变了第二光场中各光束的反射方向和路径，以此对应目标图像的像素数值形成不同的明暗区域，生成短波红外图像，在一些实施过程中，还可采用衰减阵列、液晶光阀对第二光场进行调制，生成短波红外图像。
应该理解的是，虽然图9的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图9中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图10所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储生成短波红外图像的数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现短波红外图像生成方法。
本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取短波光源，并将所述短波光源进行汇聚，获取汇聚光源；
设置截止波长，将所述汇聚光源中波长小于所述截止波长的可见光进行过滤，获取第一光场，所述第一光场包括所述汇聚光源中波长大于所述截止波长的不可见光；
对所述第一光场进行反射和垂直处理，获取第二光场；
获取目标图像，并根据所述目标图像的像素数值对所述第二光场的反射方向进行控制，获取短波红外图像。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取短波光源，并将所述短波光源进行汇聚，获取汇聚光源；
设置截止波长，将所述汇聚光源中波长小于所述截止波长的可见光进行过滤，获取第一光场，所述第一光场包括所述汇聚光源中波长大于所述截止波长的不可见光；
对所述第一光场进行反射和垂直处理，获取第二光场；
获取目标图像，并根据所述目标图像的像素数值对所述第二光场的反射方向进行控制，获取短波红外图像。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.短波红外图像生成装置，其特征在于，包括：
光源获取模块，用于获取短波光源，并将所述短波光源进行汇聚，获取汇聚光源；
光源过滤模块，用于设置截止波长，将所述汇聚光源中波长小于所述截止波长的可见光进行过滤，获取第一光场，其中，所述第一光场包括所述汇聚光源中波长大于所述截止波长的不可见光；
光场处理模块，用于对所述第一光场进行反射和垂直处理，获取第二光场；
光场调制模块，用于获取目标图像，并根据所述目标图像的像素数值对所述第二光场的反射方向进行控制，获取短波红外图像，其中，所述光场调制模块包括：
驱动单元，用于获取所述目标图像，并将所述目标图像的像素数值进行存储，获取控制信号；
调制单元，用于根据所述控制信号对反射微镜的转动方向进行控制，当所述控制信号为第一信号时，控制所述反射微镜向第一方向转动，当所述控制信号为第二信号时，控制所述反射微镜向第二方向转动，通过所述反射微镜的转动方向对所述第二光场的反射方向进行控制；
时间控制单元，用于对所述反射微镜的转动时间进行控制，根据所述转动时间对所述目标图像的灰度等级进行调制，其中，控制的方式包括：采用脉冲宽度调制的方式对多个所述反射微镜在所述第一方向与所述第二方向的转动持续时间进行控制；
按照所述短波红外图像生成装置的输入端至输出端依次设置：所述光源获取模块、所述光源过滤模块、所述光场处理模块以及所述光场调制模块。
2.根据权利要求1所述的短波红外图像生成装置，其特征在于，所述光源获取模块包括：
发光单元，用于发射所述短波光源，其中，所述短波光源的波长大于0.3微米且小于2.5微米；
聚光单元，用于对所述短波光源进行汇聚处理，获取所述汇聚光源。
3.根据权利要求1所述的短波红外图像生成装置，其特征在于，所述短波红外图像生成装置还包括：
投影模块，用于将所述红外图像投影至红外探测装置，其中，所述红外探测装置设置在所述短波红外图像生成装置的输出端。
4.根据权利要求1所述的短波红外图像生成装置，其特征在于，所述光场处理模块包括：
匀光单元，用于将所述第一光场进行反射处理，获取均匀光场；
垂直单元，用于将所述均匀光场进行垂直处理，获取平行光场；
全反射单元，用于将所述平行光场进行全反射处理，获取第二光场。
5.根据权利要求1所述的短波红外图像生成装置，其特征在于，所述短波红外图像生成装置还包括：
视频分离模块，用于获取视频图像，并将所述视频图像拆分成多个所述目标图像。
6.短波红外图像生成方法，所述方法应用于权利要求1中的短波红外图像生成装置，其特征在于，包括：
获取短波光源，并将所述短波光源进行汇聚，获取汇聚光源；
设置截止波长，将所述汇聚光源中波长小于所述截止波长的可见光进行过滤，获取第一光场，其中，所述第一光场包括所述汇聚光源中波长大于所述截止波长的不可见光；
对所述第一光场进行反射和垂直处理，获取第二光场；
获取目标图像，并根据所述目标图像的像素数值对所述第二光场的反射方向进行控制，获取短波红外图像。
7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6中所述短波红外图像生成方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6中所述短波红外图像生成方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210105860.6A CN114442195B (zh) | 2022-01-28 | 2022-01-28 | 短波红外图像生成装置、方法、计算机设备和存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210105860.6A CN114442195B (zh) | 2022-01-28 | 2022-01-28 | 短波红外图像生成装置、方法、计算机设备和存储介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114442195A CN114442195A (zh) | 2022-05-06 |
| CN114442195B true CN114442195B (zh) | 2023-11-17 |
Family
ID=81369241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210105860.6A Active CN114442195B (zh) | 2022-01-28 | 2022-01-28 | 短波红外图像生成装置、方法、计算机设备和存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114442195B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103925999A (zh) * | 2014-05-06 | 2014-07-16 | 中山大学 | 一种图像光谱探测方法及系统 |
| CN108415097A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-08-17 | 华中科技大学 | 一种多波段红外成像的图谱协同探测系统和方法 |
| CN108663118A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-10-16 | 西安电子科技大学 | 红外宽波段高光谱计算成像装置及其方法 |
| CN109297593A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-02-01 | 上海机电工程研究所 | 宽带红外光源与光谱调控方法 |
-
2022
- 2022-01-28 CN CN202210105860.6A patent/CN114442195B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103925999A (zh) * | 2014-05-06 | 2014-07-16 | 中山大学 | 一种图像光谱探测方法及系统 |
| CN108415097A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-08-17 | 华中科技大学 | 一种多波段红外成像的图谱协同探测系统和方法 |
| CN108663118A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-10-16 | 西安电子科技大学 | 红外宽波段高光谱计算成像装置及其方法 |
| CN109297593A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-02-01 | 上海机电工程研究所 | 宽带红外光源与光谱调控方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114442195A (zh) | 2022-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI448804B (zh) | 光源系統及包含該光源系統之投影裝置 | |
| US11226232B2 (en) | Multichromatic calibration method and device | |
| US8188434B2 (en) | Systems and methods for thermal spectral generation, projection and correlation | |
| EP3364228B1 (en) | Forward-on-forward high dynamic range architecture for digital micromirror devices | |
| US20140327885A1 (en) | Apparatus for obtaining enhanced contrast in projected images using digital micromirror devices | |
| Bhandari et al. | Computational Imaging | |
| CN113534596B (zh) | Rgbd立体相机及成像方法 | |
| US10304368B2 (en) | Projector, image projection method, and recording medium storing program using time-controlled pixel shifting | |
| CN114442195B (zh) | 短波红外图像生成装置、方法、计算机设备和存储介质 | |
| CN110876045B (zh) | 一种投影方法及投影仪 | |
| CN107167998B (zh) | 空间双波段复合动态场景投影仿真系统 | |
| Ley et al. | Development methodology for optomechatronic systems using the example of a high-resolution projection module | |
| Dupuis et al. | Two-band DMD-based infrared scene simulator | |
| US20220400240A1 (en) | Imaging system, control method of imaging system, and program | |
| CN108413812A (zh) | 红外多谱段动态场景模拟装置及方法 | |
| Dupuis et al. | Two-band DMD-based infrared scene simulator | |
| Gibin et al. | Generation of images in the infrared range on the basis of micromirror technologies | |
| CN106352984A (zh) | 光谱偏振图像投影装置及其投影方法 | |
| RU2789277C1 (ru) | Устройство имитации динамической сцены | |
| RU211190U1 (ru) | Устройство имитации динамической сцены | |
| CN117560476A (zh) | 图像投影的确定方法及系统、存储介质、电子设备 | |
| CN109814268A (zh) | 一种基于dmd的动态红外投影光电分光系统 | |
| Dupuis et al. | Two-band DMD-based infrared scene simulator | |
| Hu et al. | Study of dynamic infrared scene projection technology based on Digital Micro-mirror Device (DMD) | |
| KR102551895B1 (ko) | 광원의 균일도를 검사하는 장치 및 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |