一种数字全息图的零级像抑制方法及其电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及数字全息图处理领域，具体说的是一种数字全息图的零级像抑制方法 及其电路。
【背景技术】
[0002] 数字全息技术是一种采用电荷禪合元件等光电探测器件代替传统的记录干板记 录=维物体的光波的振幅和位相分布，通过将上述记录的=维物体的物光波衍射信息中的 物光和参考光波的干设图样经采集卡A/D转换后，W数字全息图的形式存储于计算机，通 过计算机模拟光学衍射过程在计算机的虚拟空间中重建物光场的技术，实现了物体的全息 再现和处理，数字与传统光学全息相比具有制作成本低、成像速度快，记录和再现灵活的特 点。
[0003] 现有技术的数字全息技术是基于计算机软件程序实现的，由于在离轴数字全息系 统记录过程中加入了参考光波进行调制，其数字重建像中将包含零级像和±1级衍射像， 零级像光强比±1级衍射像光强大得多，对衍射像形成很强的干扰，降低了原始物光场的 数字再现质量；为了提高数字再现像质量，现有技术的离轴数字全息系统在数字重建前都 会先进行零级像抑制处理，常用的零级像抑制处理方法有：（1)物光及参考光强度分布直 接消除法；（2)参考光一次任意相移法；（3)等步长相移法等。
[0004] 众所周知FIR滤波器可W做成严格线性相位，又可W具有任意的幅度特性，并且 FIR滤波器的单位抽样响应是有限长的，因此一定是稳定的。利用FIR滤波器抑制离轴数字 全息图中零级像，只需对一幅数字全息图用数字图像处理方法在空域进行预处理，算法简 单，且对重建像质量具有明显改善作用。 阳0化]基于软件实现的数字全息技术，其数据处理速度慢，同时又会丧失信息光学固有 的并行处理能力，而基于PC机的硬件平台又无法满足数字全息系统智能化、小型化、轻型 化的应用发展需求。因此，有必要提供一种能够满足数字全息图零级像抑制的实时滤波需 求，同时改善由软件实现所丧失的信息光学固有的并行处理能力的零级像抑制方法及其电 路。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种数字全息图的零级像抑制方法及其电 路，满足数字全息图零级像抑制的实时滤波需求，且同时具备并行处理能力。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0008] 提供一种数字全息图的零级像抑制方法，包括：
[0009] 获取数字全息图数据；
[0010] 依据滤波器的阶数对所述数字全息图数据进行帖窗口划分，获取帖窗口数据；
[0011] 依据滤波器的阶数对所述帖窗口数据进行像素窗口划分，获取全息图像素数据；
[0012] 依据滤波器的系数，对所述二维全息图像素数据进行卷积和运算，并输出运算结 果。
[0013] 本发明的有益效果在于：区别于现有技术基于微机的程序软件形式实现数字全息 图零级像抑制的方式中，存在数据处理速度慢、不具实时性，信息光学固有的并行处理能力 丧失等不足。本发明提供一种数字全息图的零级像抑制方法及其电路，基于像素数据处理 器和滤波器电路实现数字全息图像的零级像抑制处理过程，通过上述硬件电路方式实现零 级像抑制处理，显著提高了图像的处理效率，使其具备实时性；同时又能恢复信息图像的并 行处理能力。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明一种数字全息图的零级像抑制方法的流程方框图；
[0015] 图2为本发明一【具体实施方式】一种数字全息图的零级像抑制方法的流程方框图；
[0016] 图3为本发明一【具体实施方式】中卷积和运算的流程方框图；
[0017] 图4为本发明一种数字全息图的零级像抑制系统的整体结构方框图；
[0018] 图5为本发明一【具体实施方式】中零级像抑制电路的结构方框图；
[0019] 图6为本发明一【具体实施方式】中零级像抑制电路的结构示意图；
[0020] 图7为本发明实施例S中离轴数字全息的记录过程光路图；
[0021] 图8为本发明实施例=的零级像滤波过程示意图。 阳0巧标号说明：
[0023] 1、DSP主控处理器；2、零级像抑制电路；3、图像传感器CCD;
[0024] 21、像素数据处理器；22、滤波器电路；23、缓冲存储器；
[00巧]211、串入并出模块；212、像素数据刷新模块； 阳0%] 221、多相分解模块；222、分布式算法模块；223、求和模块。
【具体实施方式】
[0027] 为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，W下结合实施方式并配合附 图予W说明。
[0028] 本发明最关键的构思在于：基于硬件电路方式实现数字全息图像的零级像抑制处 理过程，显著提高了图像的处理效率，使其具备实时性；同时又能恢复信息图像的并行处理 能力。
[0029] 本发明设及的技术术语解释：
[0030]
阳0巧请参照图IW及图2,在此，假设滤波器的阶数为R*R;
[0033] 本发明提供一种数字全息图的零级像抑制方法，包括：
[0034] 获取数字全息图数据；
[0035] 依据滤波器的阶数对所述数字全息图数据进行帖窗口划分，获取帖窗口数据；
[0036] 依据滤波器的阶数对所述帖窗口数据进行像素窗口划分，获取全息图像素数据；
[0037] 依据滤波器的系数，对所述二维全息图像素数据进行卷积和运算，并输出运算结 果。
[0038] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过硬件电路方式将数字全息图数据 依据滤波器的阶数依次转换成帖窗口数据和像素窗口数据，实现了将一维的全息图数据转 换为二维的全息图像素数据；再通过滤波器对二维的全息图像素数据进行卷积和滤波处 理，滤波处理后输出的全息图数据降低了数字再现像中零级像对±1级衍射像的干扰，实 现了数字全息图数据的零级像抑制，使得最终基于零级像滤波处理后的数字全息图数据而 进行的数字重建能够获得更好重建质量的原始和共辆像；显著提高了图像的处理效率，使 其具备实时性；同时又能恢复信息图像的并行处理能力。
[0039] 进一步的，所述"依据滤波器的阶数对所述帖窗口数据进行像素窗口划分，获取全 息图像素数据"具体为：
[0040] 获取一串行的全息图帖窗口数据；
[0041] 依据滤波器的阶数对所述一串行的全息图帖窗口数据进行像素窗口划分，获取与 滤波器的阶数相对应的并行的全息图像素数据；
[0042] 同步刷新所述像素窗口，获取所述全息图数据的下一并行的全息图像素数据。
[0043] 由上述可知，本发明实现了将串行的全息图帖窗口数据转换成R个并行的全息图 像素数据的输出，并且通过不断的同步刷新所述像素窗口，实现了R个并列像素的同步刷 新；再结合卷积和运算，实现了将全息图像素数据全部转换成与滤波器系数相对应的二维 全息图像素数据。
[0044] 请参阅图3,进一步的，所述"依据滤波器的系数，对所述二维全息图像素数据进行 卷积和运算，并输出运算结果"具体为：
[0045] 对所述全息图像素数据进行多相分解计算，得到各组多相分解后的全息图数据；
[0046] 依据分布式算法，对所述各组多相分解后的全息图数据和滤波器的系数进行乘积 和计算；
[0047] 对所有所述分布式算法模块输出的乘积和进行求和运算，输出计算结果。
[0048] 由上述可知，通过多相分解运算，能够有效提高数据处理的并行性，提高运算速 度；通过分布式算法，能够减小硬件电路规模，更易实现流水线处理，提高电路执行速度。 W例进一步的，所述"依据滤波器的阶数对所述数字全息图数据进行帖窗口划分，获取 帖窗口数据"具体为：
[0050] 在缓存区域中，依据滤波器的阶数对所述数字全息图数据进行帖窗口划分，获取 一帖窗口数据；
[0051] 输出所述一帖窗口数据；
[0052] 清空所述缓存区域中的数据。
[0053] 由上述可知，所述缓冲区域的设置，实现了对数字全息图像数据的缓存，优选采用 先入先出队列的方式进行存储，不仅能提高数据缓存的效率，又能有助于像素数据处理器 的处理。
[0054] 进一步的，所述"依据滤波器的阶数对所述数字全息图数据进行帖窗口划分，获取 帖窗口数据；依据滤波器的阶数对所述帖窗口数据进行像素窗口划分，获取全息图像素数 据"具体为： 阳化5] 将所述数字全息图数据按R列为一帖进行帖窗口划分，帖窗口从左往右移动，按 步距为一列的规律进行帖窗口数据的更新；
[0056] 对更新获取到的帖窗口数据按R行*R列为一像素进行像素窗口划分，像素窗口从 上向下移动，按步长为一行的规律进行像素窗口数据的更新，获取对应的全息图像素数据。
[0057] 由上述可知，本发明实现了快速将一维的全息图数据转换成与滤波器系数相对应 的二维的全息图像素数据，显著提高数据处理的并行性。<