【摘 要】
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传统真实场景下的红外探测系统的测试具有周期长、成本高,灵活性差等缺点。红外投影系统可以在实验室环境下模拟出测试红外探测系统所需的真实场景环境,从而快速高效地测试和计算被测红外系统的性能参数指标,在军事、航天等领域得到了广泛的研究与应用。基于DMD（Digital Micromirror Device,数字微镜器件）的红外投影系统具有高帧频、高分辨率、高对比度等优点。因此本文对DMD型红外投影系统的
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传统真实场景下的红外探测系统的测试具有周期长、成本高,灵活性差等缺点。红外投影系统可以在实验室环境下模拟出测试红外探测系统所需的真实场景环境,从而快速高效地测试和计算被测红外系统的性能参数指标,在军事、航天等领域得到了广泛的研究与应用。基于DMD（Digital Micromirror Device,数字微镜器件）的红外投影系统具有高帧频、高分辨率、高对比度等优点。因此本文对DMD型红外投影系统的设计展开系统性研究。针对红外热像仪的快速测试,提出了一种基于DMD的红外投影系统设计方案,利用系统模拟靶标图像对红外热像仪的参数计算结果进行分析,验证红外投影系统的成像质量。本文主要研究内容如下:1、介绍DMD的器件结构、工作原理和驱动平台。为了显示高灰度图像,介绍三种典型的灰度调制技术。基于被测红外热像仪参数和DMD芯片参数,给出红外投影系统的设计参数指标和系统设计总体框架图。2、根据红外投影系统的整体框架图,给出照明光学系统和成像光学系统的设计参数,利用Zemax仿真软件分别模拟照明光路仿真图和成像光路仿真图,分析照明光学系统和成像光学系统的设计结果并对成像光学系统进行公差分析。分析现有DMD窗口材料的局限性,更换DMD窗口材料。3、分析红外投影系统的软件设计需求,提出系统软件设计方案,实现对DMD芯片的驱动控制,验证了DMD驱动软件的可行性。分析传统灰度调制技术的局限性,提出两种提高系统帧频的技术方案,验证两种方案分别将系统帧频提高到450Hz和520Hz。基于CUDA技术实现系统实时成像功能,实现数据采集计算功能。4、搭建系统硬件平台,分别用真实靶标和DMD模拟靶标对红外热像仪采集图像进行分析,验证模拟靶标可以采集清晰红外图像。验证红外投影系统的同步设计功能、系统的最高帧频和系统实时成像功能。分析DMD模拟靶标和真实靶标对红外热像仪MRTD和NETD计算结果的不同,得出模拟靶标具有快速测试计算的优势。
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