红外成像系统的测试对于红外成像系统的研制具有重要的意义。传统的测试方法由于需要在真实环境中进行试验，因而受时间、空间和环境等方面的限制。为解决上述问题，本文采用红外场景产生技术，提供实验所需的仿真场景，并进行红外成像系统的半实物仿真试验（如注入式仿真试验），进行红外成像系统的测试。红外场景产生技术已成功应用于跟踪器性能测试和图像处理算法研究。实验结果表明，该方法可以节省大量的人力、物力和财力，并缩短产品研发周期。

电阻阵列探测器规模已经达到256×256,红外景象生成器要求像素规模能够进一步提高,达到512×512及以上。空间低温动态场景模拟用512×512电阻阵探测器的极端功耗高达500 W,并且其工作温度为100 K的低温。设计了低温大功率电阻阵列的封装结构,并对该结构进行了热力学仿真分析与实验验证。电阻阵列探测器封装在内部为真空的壳体内,以液氮为循环介质的大冷量换热装置,探测器安装在换热装置的冷端上。仿真分析表明通过液氮可以实现探测器低于100 K的制冷;采用试验件对制冷性能进行了验证,验证结果表明设计可行、合理。

传统的仿真技术会受算法的复杂度、运算能力及接口等的限制。针对这一问题，设计了一种基于增强现实的思想在真实图像上进行实时动态红外场景仿真的系统。首先使用3DS MAX生成虚拟目标模型，再对虚拟目标模型进行几何一致性变换和红外辐射一致性变换，使用SURF-ORB特征匹配对探测器的运动姿态进行跟踪，最终通过光栅渲染使虚拟目标与真实场景进行虚实融合，完成基于增强现实的动态红外场景仿真系统的设计。实验结果显示，该系统能够实现高帧频、高真实性的红外仿真图像，具有较强的可扩展性。

空间红外下视系统的真实感红外场景仿真一直以来都是研究的一个难点。提出了一种基于卫星红外遥感反演数据的空间下视红外场景仿真方法。利用红外遥感反演数据, 通过匹配算法获得仿真波段内地表红外纹理, 建立了下视红外观测模型, 对地表红外纹理图像在传感器焦平面上重采样, 最后按照辐射传输理论, 计算生成光学入瞳前红外场景。仿真结果表明: 该方法可以逼真地模拟地物场景红外纹理特征。将热红外遥感反演技术应用于红外场景仿真, 极大简化了大规模地表场景仿真过程, 为空间下视系统红外场景仿真提供了一种直观、有效的新方法。

红外动态场景仿真技术在红外成像、跟踪和制导**等系统的性能评估中起着重要的作用，基于数字微镜器件(Digital Micromirror Device, DMD)的红外场景产生方案是红外场景仿真技术中最具研究价值的一种方案。介绍了DMD的灰度调制原理和工作方式，在此技术基础上设计了基于TI公司的0.7XGA开发平台的DMD驱动程序。通过放大原图像，提高了仿真红外图像的对比度。最后根据探测器输出的积分时间信号和帧同步信号，提出了一种提高DMD投影频率的方案。该方案投影出的灰度图像的对比度有所提高，红外成像仪可以采集到清晰的灰度图像，且每一帧灰度图像的显示时间缩短至1.12 ms，相比于常规方式的7.87 ms有了很大的提高。

在基于数字微镜器件(Digital Micromirror Device, DMD)的红外景象仿真系统中，需要 提供红外场景数字信号作为用于调制和控制DMD的输入源。为满足此项需求，提出了 一种通用的红外数字场景生成方法。首先介绍了利用计算机生成基于Vega的红外 模拟场景的流程，然后详细论述了开发红外场景驱动控制程序与格式转换程序的 设计过程。该方法不仅可以将Vega红外场景转换为静态BMP格式图像和动态AVI格式视频等 数字信号，而且还可以提高红外仿真场景应用的重用性和可移植 性，因此具有很大的工程实用价值。

红外场景仿真技术在**领域具有广泛的应用前景。介绍了红外场景仿真的 3个阶段: 数据准备、辐射计算和后处理; 对各阶段的工作内容和实现途径做了简单说明。按照红外场景仿真技术的发展趋势, 分析了国外在各发展阶段的主要工作, 介绍了国内红外场景仿真概况及笔者目前的工作。最后指出了国内在红外场景仿真方面存在的几个问题。

对基于数字微镜器件(DMD)多波段动态红外场景仿真系统的几项关键技术进行了阐述,首先分析了黑体的特性,给出了温度范围计算公式;其次,分析了几种红外材料的特性及封装技术,确定了以硫化锌为多波段仿真系统的DMD窗口材料及粘合剂封装方法的选择;最后,分析了系统的需求及红外投影光学系统的特点,确定了多波段光学系统的整体光路设计及投影系统的技术指标。

针对DMD(Digital Micromirror Device)器件是针对可见光波段设计，直接用于红外波段会遇到问题，提出了一种远心投影光学引擎架构，包括投影光学系统和照明光学系统.该光学引擎采用柯勒远心照明架构，并引入一片场镜来分离投影和照明光束.这种光学引擎结构紧凑、照明均匀、光能利用率高.

在对基于 DMD红外场景仿真系统的研究中, 为了提高仿真系统的性能, 对黑体光源温度的确定进行了研究。首先, 给出了黑体辐射的理论基础; 其次, 阐述了基于 DMD的中波红外场景仿真系统的能量传递模型, 然后分析了影响系统能量传递效率的两个因素, 一是 DMD能量传递效率, 二是投影系统的透过系数; 最后, 给出了计算黑体温度范围的参数公式, 通过 MATLAB运算可以解出温度范围。