专利名称：一种消除光学联合变换相关器零级衍射的新型滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在光学相关识别领域中应用的光学器件，具体地说是一种消除光学联合变换相关器零级衍射的新型滤波器。
背景技术：
光学联合变换相关器是光学相关识别领域中一种重要的光学装置，可用于指纹图像识别、工业产品质量监测、重点目标实时判读等诸多领域。其结构简单，易于实现相关运算，目前已广泛地应用于实时图像识别领域。但光学联合变换相关器的输出平面存在着较强的零级衍射光斑，该零级衍射光斑大大降低了相关器输出的衍射效率，影响了对相关信号的探测，使光学联合变换相关器的识别能力下降，影响了对相关信号的探测。
为了消除光学联合变换相关器输出平面零级衍射光斑所产生的不利影响，目前采用的方法大多是在光学联合变换相关器的频谱面采用中值、均值或自适应阈值等方法，将联合变换功率谱二值化，以控制相关输出的零级谱，提高联合变换输出平面的相关性能。具体的方法和研究包括有对联合功率谱采用硬截止和直流阻挡的方法来降低零衍射级对输出的相关信号的影响，采用位相型SLM消除零衍射级的方法，以及基于输入的参考物对比度反转的相移技术消除联合变换相关器的零衍射级的方法等。上述方法的共同点是都只能减弱零级衍射光斑的强度，而不能消除零级衍射光斑。
实用新型内容本实用新型的目的就是提供一种消除光学联合变换相关器零级衍射的新型滤波器，以消除相关器输出平面上的零级衍射光斑，锐化相关信号，提高光学联合变换相关器的识别能力。
本实用新型是这样实现的消除光学联合变换相关器零级衍射的新型滤波器是在由液晶驱动电路控制的液晶显示面板的信号输入端连接D/A转换器，传输滤波图像数据信号的数据传输电路经CPLD时序模拟电路接至D/A转换器的信号输入端。而数据传输电路的信号输入端与控制计算机相接。
由于零级衍射光斑是处于光学联合变换相关器输出平面的中心处，而高级衍射峰(即真正的相关信号)都是偏离输出平面中心的，因此，本实用新型的设计思想就是利用数据传输电路、CPLD时序模拟电路和D/A转换器，在液晶显示面板上形成一个周边发灰、中心发黑的灰度滤波图像；将液晶显示面板置于光学联合变换相关器的后焦平面上，这样，液晶显示面板上的灰度滤波图像就可以遮挡住光学联合变换相关器的零衍射级，从而消除相关器输出平面上的零级衍射光斑。
本实用新型优点在于一是可将计算机生成的灰度滤波图像加载到液晶显示面板上，以消除光学联合变换相关器的零级衍射光斑，锐化相关信号，由此提高了光学联合变换相关器的衍射效率，减少了对相关信号的探测影响，提高了光学联合变换相关器的识别能力。二是与以往采用硬限幅方式消除零级衍射光斑的方法相比，本实用新型由于是采用计算机控制，因此可以针对输入场景的灰度变化，实时调整液晶显示面板上滤波图像的灰度面积大小，以保证相关输出工作在最佳状态。三是本实用新型对零级衍射光斑的处理时间短，使得光学联变换相关器可以在实时模式下进行工作。
图1是本实用新型的电路结构框图及在光路中的位置图。
图2是在液晶显示面板上形成的灰度滤波图像。
图3是本实用新型中的数据传输电路的一种电路结构框图。
图4、图5是使用本装置前后，在联合变换相关器输出平面上得到的两种相关结果。
具体实施方式
如图1所示，由光源、输入空间调制器、滤波空间调制器、两个透镜和两个CCD摄象机组成了光学联合变换相关器的光路系统。
本新型滤波器包括有数据传输电路1、CPLD时序模拟电路2、D/A转换器3、液晶驱动电路4和液晶显示面板5。其连接关系是由传输滤波图像数据信号的数据传输电路1经CPLD时序模拟电路2接至D/A转换器3的信号输入端；D/A转换器3的信号输出端接液晶显示面板5；液晶驱动电路4按常规方式接在液晶显示面板5的控制端。数据传输电路1的信号输入端与控制计算机的RS232串口相接。液晶显示面板5设置在光学联合变换相关器光路中的后焦平面上(图1所示)。在本新型滤波器中，液晶显示面板5可以采用双极性扭曲液晶材料的透过型TFT器件，其空间分辨率为1024×768，刷新频率为60Hz，透过率为18％。液晶驱动电路4为与其配套的常规电路结构，数据传输电路1和CPLD时序模拟电路2也均可采用常规电路搭接组成。
图3给出了数据传输电路1的一种具体实现方式的电路结构框图，其结构是以单片机为核心，外接电源、中断处理以及时钟、复位电路，连接串行EEPROM存储器和IIC总线，并与CPLD时序模拟电路2的CPLD模拟锁存器相接，发出禁能CPLD信号，还通过MAX232电平转换器，接收控制计算机传输的数据信号和控制指令。
本新型滤波器中的液晶显示面板5上所显示的灰度滤波图像(图2所示)，首先是由控制计算机制作生成的。计算机程序控制的灰度滤波图像通过RS232串口送至数据传输电路1中的单片机的SRAM中，CPLD时序模拟电路2接收到相应的信号后，依次产生出两片SRAM的地址信号和片选信号，将事先写入数据传输电路1中的单片机里的灰度滤波图像数据读出，送至D/A转换器，经数模转换后，最终在液晶显示面板5上形成一个周边发灰、中心发黑的灰度滤波图像。用其即可消除光学联合变换相关器输出平面上的零级衍射光斑。
图4、图5是使用本新型滤波器前后，在光学联合变换相关器输出平面上分别得到的两种相关结果的图像。经对比可见，在图4中部的零级衍射光斑在图5中已经被完全消除，真正的相关信号在图5中得到了很好的保留。
本新型滤波器利用控制计算机还可以作实时图像处理。因为光学联合变换相关器输入图像的场景复杂多变，输入图像的灰度变化可能会导致零级衍射光斑的大小发生变化，因此在输入场景灰度剧烈变化时，由计算机控制，实时改变滤波图像灰度面积的大小，即可有效地消除光学联合变换相关器输出平面上的零级衍射光斑。由此使得光学联变换相关器可以在实时模式下进行工作，并使得相关输出工作在最佳状态。
权利要求1.一种消除光学联合变换相关器零级衍射的新型滤波器，其特征在于该滤波器是在由液晶驱动电路(4)控制的液晶显示面板(5)的信号输入端连接D/A转换器(3)，传输滤波图像数据信号的数据传输电路(1)经CPLD时序模拟电路(2)接至D/A转换器(3)的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的消除光学联合变换相关器零级衍射的新型滤波器，其特征在于数据传输电路(1)的信号输入端与控制计算机相接。
专利摘要本实用新型涉及一种消除光学联合变换相关器零级衍射的新型滤波器，为解决零级衍射光斑对相关信号探测的影响而设计。其结构是在由液晶驱动电路控制的液晶显示面板的信号输入端连接D/A转换器，传输滤波图像数据信号的数据传输电路经CPLD时序模拟电路接至D/A转换器的信号输入端。本实用新型通过在光学联合变换相关器的后焦平面上设置液晶显示面板，形成一个周边发灰、中心发黑的灰度滤波图像，达到了消除零级衍射光斑的目的，提高了光学联合变换相关器的衍射效率和识别能力。
文档编号G02F1/13GK2869893SQ20052013548
公开日2007年2月14日 申请日期2005年12月29日 优先权日2005年12月29日
发明者张勇, 冯广斌, 阎鹏程, 毛向东 申请人:中国人民解放军总装备部军械技术研究所