本技術(shù)涉及一種場景模擬器，特別是涉及基于dmd的高幀頻高灰度等級場景模擬器，屬于場景模擬器。

背景技術(shù)：

1、場景模擬器是半實(shí)物仿真系統(tǒng)的重要部件之一，基于目標(biāo)和背景之間的數(shù)學(xué)模型，配合上位機(jī)場景模擬程序，可在實(shí)驗(yàn)室條件下生成動態(tài)場景，從而達(dá)到測試評估搜索和跟蹤系統(tǒng)性能的目標(biāo)，隨著搜索和跟蹤系統(tǒng)性能的飛躍式提升，對場景模擬器的成像分辨率、圖像幀頻、圖像灰度等級等提出更高的要求。

2、場景模擬器的電路實(shí)現(xiàn)方式包括：mos熱電阻面陣、crt、激光二極管陣列和數(shù)字微反射鏡(dmd)等方式，dmd作為反射式空間光調(diào)制器，具備分辨率高、響應(yīng)速度快和線性度好的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為場景模擬器的主要電路實(shí)現(xiàn)方案。

3、基于dmd為核心器件的場景模擬器，為實(shí)現(xiàn)灰度圖像顯示，通常使用脈寬灰度調(diào)制(pwm)方法，脈沖寬度調(diào)制利用圖像傳感器的“視覺暫留”特性，在圖像傳感器的曝光時間內(nèi)控制光照占空比實(shí)現(xiàn)灰度調(diào)制，對于n比特灰度圖像，可按照比特位劃分位n個位圖，以最低比特位圖播放時間為基準(zhǔn)時間t0，次低比特位圖播放時間t1＝2*t0，按照此規(guī)律調(diào)制，低比特位圖的播放時間是次低比特位圖播放時間的1/2倍，不同位圖播放時間存在嚴(yán)格的倍率關(guān)系，所有位圖在圖像傳感器的曝光時間內(nèi)播放完成，在圖像傳感器曝光結(jié)束時即可獲得一幅灰度圖像。

4、一幅灰度圖像播放的播放時間為2n*t0。最低比特位圖的播放時間越短，dmd場景模擬器的幀頻越高，位圖播放過程分為三個階段：dmd數(shù)據(jù)加載、dmd翻轉(zhuǎn)和dmd播放，這三個階段所需時間存在最小值限制，否則可能造成dmd器件損壞，目前，以dlp7000型號dmd為核心的場景模擬器，播放8比特灰度等級圖像時，最快幀頻在500fps以下，按此幀頻推算播放12比特灰度等級圖像時，最快幀頻在40fps以下，更高的灰度等級會導(dǎo)致最快幀頻大幅度降低，采用最小時間基數(shù)的脈沖寬度調(diào)制方法存在幀頻極限，基于單獨(dú)一片dmd器件的場景模擬器難以實(shí)現(xiàn)高幀頻高灰度等級的圖像播放，基于單獨(dú)一片dmd器件的場景模擬器難以實(shí)現(xiàn)高幀頻高灰度等級的圖像播放，為此設(shè)計(jì)基于dmd的高幀頻高灰度等級場景模擬器來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的主要目的是為了提供基于dmd的高幀頻高灰度等級場景模擬器，采用雙dmd器件協(xié)同工作，第一級dmd器件控制光源能量等級調(diào)制，第二級dmd器件控制場景位圖播放，在播放高灰度等級圖像時，可以大幅度減少播放時間，實(shí)現(xiàn)高幀頻圖像播放，場景模擬器電路系統(tǒng)采用雙dmd器件同步播放，基于型號dlp7000的dmd器件，播放12比特灰度圖像。萬兆網(wǎng)傳輸時圖像數(shù)據(jù)幀包含圖像數(shù)據(jù)幀頭、圖像順序號和圖像行號等輔助信息，圖像相鄰兩像素?cái)?shù)據(jù)共24bit數(shù)據(jù)，拼接為3個字節(jié)傳輸；dmd控制電路收到圖像數(shù)據(jù)幀解析后，按照比特拆分為位圖數(shù)據(jù)，分別存儲在ddr內(nèi)存中。本發(fā)明設(shè)計(jì)的場景模擬器電路系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)播放12比特灰度圖像，播放幀頻達(dá)到100fps。

2、本實(shí)用新型的目的可以通過采用如下技術(shù)方案達(dá)到：

3、基于dmd的高幀頻高灰度等級場景模擬器，包括光源，所述光源的輸出端前方設(shè)有第五光學(xué)系統(tǒng)，并位于第五光學(xué)系統(tǒng)的正前方設(shè)置有傾斜向上的第四dmd器件，且第四dmd器件的正前面設(shè)有第四光學(xué)系統(tǒng)，并在第四光學(xué)系統(tǒng)的正前方設(shè)有垂直放置的第三dmd器件，且第三dmd器件的正前方設(shè)有第三光學(xué)系統(tǒng)，并位于第三光學(xué)系統(tǒng)的正前方設(shè)置有傾斜向上的第二dmd器件，且第二dmd器件的正前面設(shè)有第一光學(xué)系統(tǒng)，并在第一光學(xué)系統(tǒng)的正前方設(shè)有垂直放置的第一dmd器件，且第一dmd器件的正前方設(shè)有第二光學(xué)系統(tǒng)。

4、基于dmd的高幀頻高灰度等級場景模擬器，所述第一dmd器件、第二dmd器件、第三dmd器件和第四dmd器件為dmd器件是數(shù)字微反射鏡陣列。

5、基于dmd的高幀頻高灰度等級場景模擬器的控制電路，包括fpga芯片，所述fpga芯片的輸入端電性連接有接口，所述fpga芯片的輸出端電性連接dmd數(shù)字控制器，該dmd數(shù)字控制器的輸出端電性連接dmd微鏡驅(qū)動器，所述fpga芯片還電性連接ddr3內(nèi)存，所述dmd微鏡驅(qū)動器的輸出端電性連接第一dmd器件和第二dmd器件，所述接口通過萬兆網(wǎng)光纖電纜連接上位機(jī)。

6、優(yōu)選的，所述fpga芯片采用的型號為xc7k325t，ddr3內(nèi)存型號為mt8ktf51264hz-1g6。

7、優(yōu)選的，dmd微鏡驅(qū)動器采用型號為dlpa200，dmd數(shù)字控制器采用型號為dlpc410。

8、優(yōu)選的，所述第一dmd器件、第二dmd器件、第三dmd器件和第四dmd器件采用型號為dlp7000。

9、本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果：

10、本實(shí)用新型提供的基于dmd的高幀頻高灰度等級場景模擬器，采用雙dmd器件協(xié)同工作，第一級dmd器件控制光源能量等級調(diào)制，第二級dmd器件控制場景位圖播放，在播放高灰度等級圖像時，可以大幅度減少播放時間，實(shí)現(xiàn)高幀頻圖像播放，場景模擬器電路系統(tǒng)采用雙dmd器件同步播放，基于型號dlp7000的dmd器件，播放12比特灰度圖像。萬兆網(wǎng)傳輸時圖像數(shù)據(jù)幀包含圖像數(shù)據(jù)幀頭、圖像順序號和圖像行號等輔助信息，圖像相鄰兩像素?cái)?shù)據(jù)共24bit數(shù)據(jù)，拼接為3個字節(jié)傳輸；dmd控制電路收到圖像數(shù)據(jù)幀解析后，按照比特拆分為位圖數(shù)據(jù)，分別存儲在ddr內(nèi)存中。本發(fā)明設(shè)計(jì)的場景模擬器電路系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)播放12比特灰度圖像，播放幀頻達(dá)到100fps。

技術(shù)特征：

1.基于dmd的高幀頻高灰度等級場景模擬器，其特征在于：包括光源(1)，所述光源(1)發(fā)出光源通過第五光學(xué)系統(tǒng)(10)，經(jīng)過第四dmd器件(9)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于dmd的高幀頻高灰度等級場景模擬器，其特征在于：所述第一dmd器件(2)、第二dmd器件(5)、第三dmd器件(7)和第四dmd器件(9)為dmd器件為數(shù)字微反射鏡陣列。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于dmd的高幀頻高灰度等級場景模擬器，其特征在于：包括fpga芯片，所述fpga芯片的輸入端電性連接有接口，所述fpga芯片的輸出端電性連接dmd數(shù)字控制器，該dmd數(shù)字控制器的輸出端電性連接dmd微鏡驅(qū)動器，所述fpga芯片還電性連接ddr3內(nèi)存，所述dmd微鏡驅(qū)動器的輸出端電性連接第一dmd器件(2)和第二dmd器件(5)，所述接口通過萬兆網(wǎng)光纖電纜連接上位機(jī)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于dmd的高幀頻高灰度等級場景模擬器，其特征在于：所述fpga芯片采用的型號為xc7k325t，ddr3內(nèi)存型號為mt8ktf51264hz-1g6。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于dmd的高幀頻高灰度等級場景模擬器，其特征在于：dmd微鏡驅(qū)動器采用型號為dlpa200，dmd數(shù)字控制器采用型號為dlpc410。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于dmd的高幀頻高灰度等級場景模擬器，其特征在于：所述第一dmd器件(2)、第二dmd器件(5)、第三dmd器件(7)和第四dmd器件(9)采用型號為dlp7000。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了基于DMD的高幀頻高灰度等級場景模擬器，屬于場景模擬器技術(shù)領(lǐng)域，采用雙DMD器件協(xié)同工作，第一級DMD器件控制光源能量等級調(diào)制，第二級DMD器件控制場景位圖播放，在播放高灰度等級圖像時，可以大幅度減少播放時間，實(shí)現(xiàn)高幀頻圖像播放，場景模擬器電路系統(tǒng)采用雙DMD器件同步播放，基于型號DLP7000的DMD器件，播放12比特灰度圖像。萬兆網(wǎng)傳輸時圖像數(shù)據(jù)幀包含圖像數(shù)據(jù)幀頭、圖像順序號和圖像行號等輔助信息，圖像相鄰兩像素?cái)?shù)據(jù)共24bit數(shù)據(jù)，拼接為3個字節(jié)傳輸；DMD控制電路收到圖像數(shù)據(jù)幀解析后，按照比特拆分為位圖數(shù)據(jù)，分別存儲在DDR內(nèi)存中。本發(fā)明設(shè)計(jì)的場景模擬器電路系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)播放12比特灰度圖像，播放幀頻達(dá)到100fps。

技術(shù)研發(fā)人員：李漢清,李丙玉,李俊霖,王健
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林省智宸光電技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20231227
技術(shù)公布日：2024/12/23