的红外仿真图像。
[0053] 图4显示本发明中的仿真板FPGA内部逻辑示意图。首先使用两块外挂SRAM缓存 以乒乓缓存方式两帧红外仿真图像，当光纤发送数据过来时其中一个SRAM作为缓存，另一 个SRAM作为数字微镜器件DMD投影显示的缓冲区，这种方式使得数据传输更为可靠。对数 字微镜器件DMD的控制方式采用了FPGA的控制方式，使得数字微镜器件DMD显示的灰度级 另IJ、显示同步等都可控，解决了采用投影仪架构无法解决的同步及灰度级不可控问题，非常 有利于红外仿真的应用。采用FPGA控制数字微镜器件DMD和DAD芯片，是本发明最为关键 的技术之一。
[0054] 所述数字仿真板用于完成以下步骤：
[0055] 1)接收光纤接收模块接收到红外仿真图像，缓存在FIFO中，然后按乒乓方式写入 两个SRAM中，每个SRAM缓存一幅图像；
[0056] 2)初始化数字微镜器件DMD和DAD芯片，以实现其处在正常工作状态；
[0057] 3)通过FPGA将红外仿真图像写入数字微镜器件DMD，然后控制DAD芯片发出驱动 电压，驱动数字微镜器件DMD微镜翻转，进行投影。
[0058] 进一步的，所述主机还连接有红外图像数据库，所述红外图像数据库用于存储面 阵红外图像源，包括目标信息的红外图像源和不包含目标信息的红外背景图像源。
[0059] 图5显示本发明方法实施例的控制流程图。系统控制软件的主要作用为：一、从红 外图像数据库中调出红外仿真图像；二、将红外仿真图像高速地发送给后级进行仿真成像； 三、控制FPGA的读取速度，进行帧频的控制。一种基于数字微镜器件DMD的红外探测器的 仿真方法，适用于上述步骤，包括以下步骤：
[0060] S1 :主机从红外图像数据库获取面阵红外图像源，并将面阵红外图像源进行灰度 变换、插值和位面转换，生成红外仿真图像，
[0061] S2 :主机通过PCI总线将红外仿真图像发送至数字发送板，
[0062] S3 :数字发送板将红外仿真图像转换成光信号，并经光纤发送至数字仿真板，
[0063] S4 :数字仿真板接收红外仿真图像，并驱动数字微镜器件DMD和DAD芯片实现红外 仿真图像投影成像仿真。
[0064] 进一步的，S3中具体包括以下步骤：
[0065] 1)数据搬移，当主机准备好一帧或者多帧红外仿真图像的时候，发出读取命令， FPGA会读取主机内存中指定地址中指定长度的一块红外仿真图像，写到FPGA的FIFO缓存 中去；
[0066] 2)FPGA从缓冲FIFO中读出红外仿真图像发给光纤模块；
[0067] 3)FPGA读完一帧红外仿真图像向主机提供中断，主机响应中断后准备好下一帧红 外仿真图像放到指定的主内存中，然后向FPGA发出读取命令。
[0068] 进一步的，S4中具体包括以下步骤：
[0069] 1)接收光纤接收模块接收到红外仿真图像，缓存在FIFO中，然后按乒乓方式写入 两个SRAM中，每个SRAM缓存一幅图像；
[0070] 2)初始化数字微镜器件DMD和DAD芯片，以实现其处在正常工作状态；
[0071] 3)通过FPGA将红外仿真图像写入数字微镜器件DMD，然后控制DAD芯片发出驱动 电压，驱动数字微镜器件DMD微镜翻转，进行投影。
[0072] 数字发送板采用了一片Xilinx公司的xc2vl000型号FPGA完成和PCI总线接口以 及和光纤模块的接口。xc2vl000具有足够的片内资源。它内部有40个18kbit的BlockRam， 可以很容易为设计提供足够多的内部FIFO缓冲。另外，内部有八个DCM时钟管理模块，可以 在只提供一路时钟输入的情况下，很容易的不用外接其他芯片就能够为内部逻辑模块之间 提供所需要的不同频率的时钟。内部有5120个Slice单元，因为本FPGA中包含了 PCI桥、 内部控制状态机，相对而言还是比较复杂的，最后实现时，实际占用的内部SIice约为40 % 左右，既有扩充更多功能的可能性，也不会给FPGA的布局布线带来太多的困难。光纤发送 模块采用了安捷伦的HFBR-5208AM，其波长是1300nm，传输速度可以达到622Mb/s，完全满 足传输要求，并串转换芯片采用了美信的MAX9218。
[0073] 数字仿真板采用了一片Xilinx公司的xc5vlx50t型号FPGA实现对数字微镜器 件DMD和DAD芯片进行驱动控制，这款芯片具有很丰富的资源，旨在为后期的图像处理算 法预留扩展空间。光纤接收模块也是安捷伦的HFBR-5208AM，串并转换芯片采用了美信的 MAX9217。DMD芯片是TI公司的0. 7XGA 12° DDR DMD，其分辨率是1024x768,其数据传输 时钟是60MHz，DDR传输方式，往数字微镜器件DMD写一个bit面的时间在108us左右，所 以对于二进制显示方式速度可以达到每秒9200多帧。同时在FPGA控制下，可以实现灰度 级别的可调。DAD芯片是TI公司配套数字微镜器件DMD使用的复位芯片，为数字微镜器件 DMD提供特定的复位逻辑。数字微镜器件DMD的窗口需要换成红外波段透射窗口，同时这里 略去光学系统的描述。SRAM则采用了 CYPRESS公司的cy7cl304dV25,存储空间为9Mbit。
[0074] 主机为带CPCI总线的工业控制机箱。
[0075] 本实验采用了 256x256红外图像源进行测试（插值成1024x768图像），各项指标 如下表所示：
【主权项】
1. 一种基于DMD的红外探测器的仿真装置，其特征在于：包括主机、数字发送板、数字 仿真板，所述主机通过PCI总线与数字发送板连接，所述数字发送板通过光纤与数字仿真 板连接， 数字发送板通过PCI总线接收主机发送来的红外仿真图像，然后通过光纤将红外仿真 图像发送至数字仿真板， 数字仿真板包括FPGA模块、数字微镜器件DMD和复位巧片DAD，所述数字仿真板接收 到红外仿真图像后，经FPGA模块对红外仿真图像进行兵鸟缓存，W实现数据的无缝缓冲处 理，并将红外仿真图像发送至数字微镜器件DMD，然后控制复位巧片DAD输出驱动电压，驱 动数字微镜器件DMD微镜翻转，进行投影。
2. 根据权利要求1所述的一种基于DMD的红外探测器的仿真装置，其特征在于：所述 数字发送板包括可编程口阵列FPGA和光纤发送模块，所述可编程口阵列FPGA接收主机发 送的红外仿真图像，进行电光转换后经光纤发送模块通过光纤发送模块经光纤发送至数字 仿真板。
3. 根据权利要求2所述的一种基于DMD的红外探测器的仿真装置，其特征在于：数字 发送板用于完成W下步骤： 1) 数据搬移，当主机准备好一帖或者多帖红外仿真图像时，发出读取命令，FPGA会读 取主机内存中指定地址中指定长度的一块红外仿真图像，写到FPGA的FIFO缓存中去； 2. FPGA从缓冲FIK)中读出红外仿真图像，发给光纤模块； 3. FPGA读完一帖红外仿真图像向主机提供中断，主机响应中断后准备好下一帖红外仿 真图像，放到指定的主机内存中，然后向FPGA发出读取命令。
4. 根据权利要求2所述的一种基于DMD的红外探测器的仿真装置，其特征在于： 所述数字仿真板用于完成W下步骤： 1) 接收光纤接收模块接收到红外仿真图像，缓存在FIFO中，然后按兵鸟方式写入两个 SRAM中，每个SRAM缓存一幅图像； 2) 初始化数字微镜器件DMD和DAD巧片，W实现其处在正常工作状态； 3) 通过FPGA将红外仿真图像写入数字微镜器件DMD，然后控制DAD巧片输出驱动电 压，驱动数字微镜器件DMD微镜翻转，进行投影。
5. 根据权利要求1所述的一种基于DMD的红外探测器的仿真装置，其特征在于：所述 主机还连接有红外图像数据库，所述红外图像数据库用于存储面阵红外图像源，包括目标 信息的红外图像源和不包含目标信息的红外背景图像源。
6. -种基于DMD的红外探测器的仿真方法，运用于权利要求1至5任一装置，其特征在 于；包括W下步骤： 51 ;主机从红外图像数据库获取面阵红外仿真图像，并将面阵红外仿真图像进行灰度 变换、插值和位面转换，生成红外仿真图像， 52 ;主机通过PCI总线将红外仿真图像发送至数字发送板， S3;数字发送板将红外仿真图像转换成光信号，经光纤发送至数字仿真板， S4 ;数字仿真板接收红外仿真图像，并驱动数字微镜器件DMD和DAD巧片实现红外仿真 图像投影成像仿真。
7. 根据权利要求6所述的一种基于DMD的红外探测器的仿真方法，其特征在于；S3中 具体包括w下步骤： 1) 数据搬移，当主机准备好一帖或者多帖红外仿真图像的时候，发出读取命令，FPGA 会读取主机内存中指定地址中指定长度的一块红外仿真图像，写到FPGA的FIFO缓存中 去； 2. FPGA从缓冲FIFO中读出红外仿真图像发给光纤模块； 3. FPGA读完一帖红外仿真图像向主机提供中断，主机响应中断后准备好一帖红外仿真 图像，放到指定的PC内存中，然后向FPGA发出读取命令。
8.根据权利要求6所述的一种基于DMD的红外探测器的仿真方法，其特征在于；S4中 具体包括W下步骤： 1) 接收光纤接收模块接收到红外仿真图像，缓存在FIFO中，然后按兵鸟方式写入两个 SRAM中，每个SRAM缓存一幅图像； 2) 初始化数字微镜器件DMD和DAD巧片，W实现其处在正常工作状态； 3) 通通过FPGA将红外仿真图像写入数字微镜器件DMD，然后控制DAD巧片输出驱动电 压，驱动数字微镜器件DMD微镜翻转，进行投影。
【专利摘要】本发明涉及红外搜索跟踪技术领域，具体涉及基于DMD(Digital-Mirror Device，数字微镜器件)的红外探测器的仿真装置及方法。本发明的仿真装置，能够通过高速总线从主机端的红外图像数据库获取红外仿真图像为红外系统的前期研制提供真实的仿真数据。板间通过高速光纤实现高速数据传输。本发明的仿真方法，通过FPGA来控制数字微镜器件DMD芯片及其复位芯片DAD，控制数字微镜器件DMD的开关时间，并且能在数字微镜器件DMD显示一帧图像时给出精确的同步信号，可控的显示时间及同步信号可以与红外探测器的积分时间严格匹配，能够解决红外动态仿真图像闪烁的问题。
【IPC分类】G01J5-00
【公开号】CN104535194
【申请号】CN201510020521
【发明人】黄新栋, 王旭
【申请人】厦门理工学院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月15日