红外成像目标模拟器图像生成系统的实时性措施

动态红外图像实时生成是红外成像制导半实物仿真系统目标模拟器的关键技术之一.图像生成的质量与实时性是设计和研制红外图像实时生成系统需重点考虑的问题.介绍了某红外图像实时生成系统的设计方案,详细阐述了系统的实时性措施.从系统的硬件选型、硬件设计和软件设计共7个方面(即选用基于反射内存的实时通信网络、基于PC架构的图形工作站、关闭垂直同步、驱动控制单元实时性设计、Windows XP系统实时性改造、图像渲染控制与帧时间测试、非均匀性校正算法的在线查表)出发,来保证图像生成的实时性.红外图像实时生成系统的测试表明:图像生成的帧时间可控制在5 ms内,满足全系统200 Hz帧频的要求,所采取的实时性措施是有效的.     

电阻阵列非均匀性校正算法实时性研究

非均匀性是电阻阵列输出图像固定噪声的主要来源,非均匀性校正是电阻阵列应用于半实物仿真中图像实时生成的一个不可缺少的环节.通过对校正算法的分析,设计算法实时性测试系统,并对校正在线算法进行改进,满足200Hz的帧频要求.在两种硬件平台方案下对算法的实时性进行测试,测试结果说明:非均匀性校正算法是影响动态红外图像生成实时性的一个重要因素,采用专用的硬件计算设备是提高整个系统实时性的必然选择.     

基于CIG的动态红外图像实时生成系统

动态红外图像实时生成是红外成像半实物仿真系统的关键技术.介绍了国内外在该领域的研究现状和发展趋势,研究了空中目标的红外辐射模型和基于计算机图像生成技术进行红外图像生成的过程,分析了Vega生成红外图像的原理,并提出了采用商用图形工作站组建图像生成系统的方案.采用HP图形工作站组建硬件平台,在VC环境下采用Vega红外模块编写图像生成软件,在三种不同工作方式下对实时性进行了定量的测试.结果表明:PC架构商用图形工作站的计算能力能够满足红外成像半实物仿真对成像实时性的要求,配以像素数据协处理板卡,该方案还可以满足未来更大图像规模的应用需求.     

MOS电阻阵列驱动控制器设计

提出了一种能够驱动128×128电阻阵列达到200Hz帧频,并且有能力驱动256×256电阻阵列达到100 Hz帧频的驱动控制器设计.针对电阻阵列驱动控制器的高实时性要求,在设计中采用了FPGA、双端口RAM、PC104模块和反射内存网等技术.研究了解决图像数据的高速传输和多路模拟驱动信号的高速产生等电阻阵列驱动控制领域的关键技术问题的方法.PC104、FPGA和反射内存网等技术的应用为将来对更大规模电阻阵列的驱动控制留下了扩展余地.     

电阻阵列红外景象投射器非均匀性实时校正

电阻阵列是一种出射式红外场景投射器,为了改善投射图像质量,提高半实物仿真可信度,需要对电阻阵列的非均匀性进行实时校正。对电阻阵列结构和原理的分析表明非均匀性表现为一种固定模式的空间噪声。对辐射像元响应特性的研究发现电阻阵列的输入输出呈现非线性特性,非均匀性的本质是辐射像元间响应特性的差异。基于先验信息对辐射像元驱动数据进行补偿,对电阻阵列的非均匀性进行校正。对辐射像元的非线性进行预处理,降低校正对先验测试数据的要求。采用分段线性插值实现在线校正算法,提高校正算法的实时性。数值仿真结果表明:该方法可将电阻阵列的非均匀性降低到1%以下,在128×128和256×256像元规模下均可保证200 Hz的处理速度。基本满足红外成像半实物仿真对图像质量和帧频的要求。     

电阻阵列辐射输出特性评估

电阻阵列是一种出射式动态红外场景投射器件,它通过控制流经电阻元的电流使电阻发热产生红外辐射,达到成像目的.由于非均匀性校正等需求,需要使用红外成像探测器测试单个电阻元的辐射特性.由于输入电流和输出红外辐射之间复杂的非线性关系,电阻阵列的辐射输出特性主要通过测试数据拟合来获取.基于典型的光学系统配置,给出了电阻元辐射亮度与探测器辐射照度之间的关系式,分析了光轴上及轴外电阻元辐射亮度的测试方法;通过对硅桥和悬浮薄膜电阻阵列电阻元的分析,给出了实际温度与等效黑体温度之间的对应关系,对电阻阵列辐射输出特性的测试具有一定的理论参考价值.     

电阻阵列非均匀性测试

电阻阵列的非均匀性是一种固定模式的空间噪声,已成为影响红外图像质量的主要因素.根据电阻阵列的非均匀性信息,对其输入数据进行补偿是校正非均匀性的一种有效的方式.分析了校正算法对非均匀性测试的需求;提出基于成像探测的非均匀性测量手段;研究了图像退化对非均匀性测试的影响;根据测试中输入图像数据的特点,提出一种基于迭代测试的盲复原方法.仿真结果表明,基于迭代的复原方法能有效地从退化图像中复原电阻阵列的实际非均匀性图像,并取得较好的校正效果.     

红外图像实时生成系统的实时性实现

针对红外图像实时生成系统的实时性需求,从高帧频图像实时生成、图像数据实时传输、实时控制三个方面对系统中与实时性相关的关键环节进行了探讨。通过选用高品质的图形工作站、搭建高速通信网络、图像实时生成软件的实时性设计和实时操作系统VxWorks与硬件的无缝连接等措施,使系统实现了高实时性。论证表明,采用这些措施可以在Windows XP操作平台上生成128×128像元、200 Hz以上帧频的逼真红外图像。     

基于Creator和Vega的红外图像实时生成软件设计

针对红外成像仿真对高逼真高实时动态红外图像的需求,提出了一种以Visual C 为开发平台,基于可视化仿真软件Creator和Vega设计开发红外图像实时生成软件的方法.简要介绍了Creator软件的功能,分析了Vega开发环境的主要特点,给出了场景和红外辐射建模方法,重点讨论了在Vega环境下开发红外图像实时生成软件的设计流程和TMM工具、MAT工具以及Sensor模块功能模块的功用,同时对软件进行了实时性设计.     

基于PSF估计的电阻阵列非均匀性测试

电阻阵列的非均匀性是一种固定模式的空间噪声,是影响红外图像质量的主要因素。测试数据的准确性对非均匀性校正效果是至关重要的,全屏测试时辐射能量的扩散是导致测试误差的重要原因。分析了经典图像复原方法的局限性,提出一种新的基于PSF粗估计的迭代测试方法。分析了不同PSF估计误差对新方法收敛速度和测试精度的影响,评估了不同PSF条件下的测试效果。数值仿真结果表明,新的方法计算量更低,收敛速度更快,且能够适应更宽的平滑因子参数范围。新方法可有效地从退化图像中复原电阻阵列的实际非均匀性图像,取得较好的校正效果。