[发明专利]一种基于DMD的成像前处理装置和方法

权利要求书

1.一种基于DMD的成像前处理装置，包括CCD（1）、第一透镜组（2）、DMD（3）、第二透镜组（4）、DSP（5）和物方工作面（6），其特征在于，

所述CCD（1）与所述DMD（3）之间连接有DSP（5）；所述CCD（1）接收从所述DMD（3）反射出的视场光线；所述第一透镜组（2）将DMD面成像在CCD面上，从而决定了DMD与CCD的像元对应比例；DMD的空间调制电路通过控制DMD在+12°偏角状态的保持时间来控制空间线性调制视场光线的强度，然后将调制后的光线反射给CCD；所述第二透镜组（4）将场景成像在DMD面上，所述第二透镜组（4）的光轴与第一透镜组（2）的光轴成24°夹角，从而决定了系统视场范围和工作距离；以DSP（5）为主芯片的DSP核心运算控制电路接收CCD采集的图像信息并处理，反馈控制DMD的调制动作，以得到理想的成像效果。

2.一种基于DMD的成像前处理方法，其特征在于，采用如权利要求1所述基于DMD的成像前处理装置，并包括以下步骤：

步骤一、DMD中的微镜像元和CCD像元实现空间一一对应：

DMD翻转以纵向和横向4像元为周期成黑白相间光栅条纹，CCD像元以4为周期采样，复制移相补全整周期，显示处理后图像；若观察得到莫尔条纹，条纹数量其中：p是条纹间距，△φ是相位差，则调整CCD与DMD的相对位置直到条纹消失，从而实现DMD中的微镜像元和CCD像元在空间上一一对应；

步骤二、CCD与DMD的坐标对应关系成像：

DMD像元坐标序列成齿状排列，与实际空间坐标不符，建立DMD坐标序列变换方程:

W1(x,y)=div(x,2)-0.5,0.5+yeven(x)div(x,2),yodd(x)]]>

建立CCD与DMD坐标变换数学模型：

xCyC1=W2xDyD1=t11t12mt21t22nkxDyD1]]>

控制DMD翻转成棋盘格图案，角点检测得到对应点的CCD面坐标值，至少选取出7个点的图像坐标；联立方程解出参数t₁₁、t₁₂、t₂₁、t₂₂，m、n和k；经过W₁，W₂两次变换得到DMD与CCD的坐标对应成像关系；

步骤三、DMD与物方工作面的对应关系成像：

根据理想单透镜将任意方向的平面成像为平面像的理论，建立物方工作面方程a(x-x₀)+by+cz=0，其中x₀为此平面与光轴交点的横坐标，(a,b,c)为平面法向的方向向量,其相对应的DMD像面方程为f为第二透镜组焦距；物方工作面与DMD像面在第二透镜组的光轴上的共轭点对分别是(x₀,0,0)和物方工作面和DMD像面在第二透镜组的光轴夹角θ′和θ对应关系是物方工作面和DMD像面空间坐标对应关系方程：

v=-cosθ′cosθ×1β2-v′fsinθ′v′w=1β2-v′fsinθ′w′]]>

(v,w)和(v′,w′)分别为物平面坐标和DMD像平面坐标，是第二透镜组的视场放大率，β₁是第一透镜组的视场放大率,成像前处理的视场放大率为β=β₁β₂，从而实现成像前对入场光线的处理。