光學(xué)圖像信息處理技術(shù)仿真分析

滿憲金

（棗莊科技職業(yè)學(xué)院 山東省棗莊市 277500）

現(xiàn)階段，光學(xué)圖像信息處理技術(shù)在我國的圖像處理工作中占據(jù)著十分重要的位置，該技術(shù)發(fā)揮著不可替代的優(yōu)勢作用。光學(xué)圖像信息處理技術(shù)相較于數(shù)字信息處理技術(shù)而言在很多方面都具有優(yōu)勢，其優(yōu)勢主要以便捷性，時效性強以及完善程度高為主?，F(xiàn)階段我國圖像信息處理技術(shù)的主要工作是以研究光學(xué)圖像信息處理技術(shù)為中心開展的。光學(xué)圖像信息處理技術(shù)研究工作的推進(jìn)不僅可以推進(jìn)仿真技術(shù)研究的發(fā)展，還有利于我國光學(xué)圖像信息處理技術(shù)的進(jìn)一步提升。

1 光學(xué)圖像信息處理技術(shù)基本概念與發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 概念

光學(xué)信息處理是以傅里葉變換的透鏡效應(yīng)作為基礎(chǔ)，在傅里葉透鏡的焦平面對所獲得的光學(xué)圖像進(jìn)行濾波處理，然后從處理的圖像信息中提取自身所需要的有用信息，在提取有用信息的時候可以將無用或者是不需要的信息進(jìn)行過濾以及抑制，然后再進(jìn)行圖像信息的處理。光學(xué)信息處理技術(shù)是在傅里葉光學(xué)理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是以傅里葉光學(xué)理論作為發(fā)展的前提及核心，利用透鏡的傅里葉轉(zhuǎn)換產(chǎn)生相應(yīng)二維圖像的空間頻譜，進(jìn)而對光信號進(jìn)行處理。光學(xué)信息處理技術(shù)是近幾年來才發(fā)展起來的一項信息處理技術(shù)，發(fā)展的時間較為短暫，但其應(yīng)用范圍還是比較廣泛。光學(xué)信息處理技術(shù)在對二維圖像的識別、增強以及復(fù)原等方面的工作，與此同時，光學(xué)信息處理技術(shù)還具有許多圖像處理功能來幫助人們進(jìn)行圖像識別。白光信息處理技術(shù)需要在適當(dāng)?shù)目臻g上引入光柵，進(jìn)而提升空間的相干性，該技術(shù)主要是利用微小的光源尺寸來進(jìn)行提升空間，該項技術(shù)在運用過程中既延續(xù)原來相干光信息處理系統(tǒng)運算振幅的能力，又不存在相干噪聲，靈活性極好。相干光信息處理技術(shù)需要以光學(xué)頻譜作為分析基礎(chǔ)對圖像信息進(jìn)行相關(guān)的處理，然后綜合利用相應(yīng)的光學(xué)理論來進(jìn)行整體的信息探析。到目前為止，相干光信息處理技術(shù)被重點運用在圖片邊緣的提升等工作事務(wù)上。

1.2 光學(xué)圖像信息處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來隨著光學(xué)圖像信息提取技術(shù)相關(guān)的新的理論的引入，光學(xué)圖像信息技術(shù)已逐步成為圖像信息提取技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域的熱點研究對象，再加之現(xiàn)代科技實力的迅速提升，各大領(lǐng)域?qū)D像信息提取的重視度以及需求度都有所提升，種種方面的提升都將促進(jìn)圖像信息提取技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。而具有較大優(yōu)勢的光學(xué)圖像信息提取技術(shù)也會在此情況下成為各大領(lǐng)域重加利用的對象。光學(xué)體系自伽利略望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明以來一直以成像工具的形象存在，直到純位相物理觀察實驗的成功才使人們對光學(xué)在圖像信息處理中的作用得到了進(jìn)一步的深入了解。例如，孔徑雷達(dá)采用光學(xué)圖像信息處理技術(shù)將圖像進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘柡笙虻厍蜻M(jìn)行信息傳遞，然后再將其轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像后呈現(xiàn)在人們的眼前。光學(xué)圖像信息處理技術(shù)具有高時效等優(yōu)勢，與此同時，還可以代替人們?nèi)ネ瓿梢恍┫褡詣雍灻@樣類似的工作。

2 光學(xué)圖像信息處理技術(shù)的仿真意義

隨著科技水平的提高與發(fā)展，世界各國對光學(xué)信息處理技術(shù)的認(rèn)識以及研究能力都有了很大的提升，現(xiàn)下的研究人員在前人研究發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上提出了新的研究理論：三維物體識別。與此同時，Alam等研究者提出了傅里葉轉(zhuǎn)換，進(jìn)而輸出相關(guān)的圖像信息。與此同時，官玖提出了相移技術(shù)，該技術(shù)在識別圖像方便具備極強的性能優(yōu)勢。但是該相移技術(shù)在噪聲較強的工作環(huán)境下，其光能工作效率就會被削弱，與此同時其所具備的優(yōu)良性能也會受到影響。

3 光學(xué)圖像信息處理技術(shù)的應(yīng)用

3.1 圖像邊緣加強

圖像邊緣加強后會在一定程度上增強圖像信息的表達(dá)效果，是圖像信息更為清晰具體地呈現(xiàn)出來，進(jìn)而保證人們在看圖時可以更加精準(zhǔn)地獲取圖像所要表達(dá)的內(nèi)容，幫助人們更好的讀圖、識圖以及分析圖片，圖像信息加強現(xiàn)階段已被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療診斷以及軍事偵察等多個領(lǐng)域。圖像邊緣加強技術(shù)的基礎(chǔ)條件是圖像紋理工作的順利開展?，F(xiàn)階段的圖像邊緣加強技術(shù)在進(jìn)行圖像邊緣加強時具有多種方法，目前最為常用的是光柵光學(xué)微分以及光學(xué)小波轉(zhuǎn)換等方式，采取此類方法來實現(xiàn)對于圖像邊緣的增強。

3.2 圖像增減

圖像增減技術(shù)在實際的工作運用中是以檢測相似圖片中的差異性為主要工作目的，以此來幫助研究者掌握自身所研究事物之間的差異，該項技術(shù)不僅在工件加工領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，還對醫(yī)學(xué)中的某些病理變化的研究起著重要作用。與此同時，還可以幫助人們進(jìn)一步加強對自然災(zāi)害等問題的了解。相干光學(xué)圖像信息處理技術(shù)主要采用全息法以及散斑法來進(jìn)行圖像的增減。光學(xué)圖像信息處理技術(shù)無論方法怎樣不同，其處理圖像的本質(zhì)都是大致相同，其作用都在于促使人們進(jìn)一步了解光學(xué)圖像信息處理技術(shù)仿真方面的信息，以此來幫助研究者更好的展開研究，促使其在實驗中不斷完善實驗步驟進(jìn)而提升實驗的精準(zhǔn)性以及說服力。

3.3 圖像識別

圖像識別技術(shù)是對圖像中所要傳達(dá)的元素進(jìn)行分析和識別，進(jìn)而獲得圖像中所要表達(dá)的信息。圖像識別技術(shù)在我們的日常生活中應(yīng)用十分廣泛，主要應(yīng)用于人臉識別以及指紋識別，人臉識別技術(shù)以及指紋識別技術(shù)在各門禁系統(tǒng)中都是很常見的存在。相干光學(xué)識別技術(shù)是綜合利用匹配濾波識別與聯(lián)合轉(zhuǎn)換識別方面的識別方法來共同完成的圖像識別。圖像識別技術(shù)在保障人們的賬戶以及隱私安全方面發(fā)揮著巨大的作用。

3.4 反差技術(shù)調(diào)整

反差技術(shù)調(diào)整主要被應(yīng)用于對過大或過小圖片進(jìn)行調(diào)整，該項技術(shù)需要技術(shù)人員擁有較強的技術(shù)以及工作經(jīng)驗，技術(shù)人員在進(jìn)行工作時需要對感光材料的選取進(jìn)行高質(zhì)量地完成 對于使用藥劑的藥劑量也要高精度的控制，然后在進(jìn)行添置，從而保證該項技術(shù)可以順利的應(yīng)用。只有高精度地完成光感材料以及加工藥液的配置，才能進(jìn)一步完善反差調(diào)整技術(shù)，進(jìn)而促進(jìn)相關(guān)掩膜技術(shù)在仿真試驗中的應(yīng)用。但若想確保反差調(diào)整技術(shù)能夠廣泛地開展應(yīng)用，仍需要技術(shù)人員進(jìn)行反復(fù)調(diào)整圖像反差，測定后確定膜片差。與此同時技術(shù)人員加強對于加工藥液的配制以及感觀材料的調(diào)整，在此基礎(chǔ)上得到反差圖像。

3.5 圖像恢復(fù)與假彩色編碼

圖像恢復(fù)就是對已經(jīng)模糊或者完整度不高的圖片進(jìn)行修整，也就是所謂的圖片復(fù)原，圖像復(fù)原則是利用相關(guān)退化過程的先驗知識，去恢復(fù)已經(jīng)模糊退化的圖像，將其完整地再現(xiàn)出來。導(dǎo)致圖像模糊的原因有很多：其一是由于圖片的形成技術(shù)過差，導(dǎo)致圖片在形成的過程中就不夠清晰。其二是由于圖像的內(nèi)容運行與該圖片的底片出現(xiàn)了一致的情況；其三則是受到自然條件的制約，例如在進(jìn)行圖片擇取的過程中受到了大氣干擾。其四就是成像系統(tǒng)內(nèi)部在進(jìn)行函數(shù)傳遞的過程中出現(xiàn)了問題。人們最常用的圖像復(fù)原方法是逆濾波與解卷積的方式來進(jìn)行圖像恢復(fù)。例如，人的眼睛對于色彩圖片的分辨能力就相較于黑白圖像要高出很多，可以直接從15～20個等級的黑白圖像中的灰度變化的分辨度提升至幾百個等級的分辨度，因此，對于圖像的識別，為了保證人們可以更好地識別圖像中所提供的信息，技術(shù)人員就要將黑白圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將其轉(zhuǎn)化為彩色圖像，以此方式來使圖像呈現(xiàn)出更加具體明確的信息特征，具體的特征的呈現(xiàn)可以幫助工作人員更好地進(jìn)行信息的提取進(jìn)而保證信息銜接的精準(zhǔn)度更高。對于假彩色編碼就是指工作人員將黑白圖像以編碼的形式轉(zhuǎn)化為彩色圖像的具體編制過程，假彩色編碼在實際的生活應(yīng)用中主要被用于軍事識別以及工作的分析之中。彩色編碼則是利用編碼的方法將黑白圖像的灰度圖像不同彩色色調(diào)轉(zhuǎn)換的一個過程，該技術(shù)屬于一種色彩加強技術(shù)，主要是為了加強人們眼睛的目視判讀效果，其中最為常見的技術(shù)當(dāng)屬目視分割技術(shù)。

4 彩色增強技術(shù)

4.1 多光譜彩色合成

將兩張或者兩張以上的影像進(jìn)行疊加進(jìn)而將其合二為一或者合多為一的過程被稱為多光譜彩色圖像合成，該技術(shù)主要是將不同波段的影像進(jìn)行合成。多光譜彩色合成主要包含了以下幾種方法：其一為儀器合成，儀器合成顧名思義就是利用相應(yīng)的合成儀器對所要加工的圖片進(jìn)行合成；其二為分層曝光彩色合成。該方法主要是通過將顏色（紅、藍(lán)、綠）多光譜負(fù)片放置于彩色放大機(jī)上然后對其進(jìn)行分次（三次）曝光；其三為染印法彩色合成。該方法的實現(xiàn)途徑是通過彩色減色的方法來完成彩色合成。該技術(shù)主要采用黃、品、青三種染料以多光譜負(fù)片拷貝為基礎(chǔ)，然后在此基礎(chǔ)上對圖片進(jìn)行染色最終促使圖像的形成。

儀器合成：采用儀器合成的圖像主要是通過光譜彩色合成技術(shù)，該技術(shù)分為加法合成與減法合成兩個類別，其中的加法合成則是需要技術(shù)人員采取同步的方法對圖像進(jìn)行彩色合成，減法合成則是將不同波段的黑白透明單片按照先后的順序依次放置于投影儀，然后在不同顏色的濾光片的配合下完成彩色合成。

分層曝光彩色合成法：因為要保證三個不同濾光的影像在圖像彩色獲取的進(jìn)度可以保持一致，所以該技術(shù)的應(yīng)用對技術(shù)操作人員的專業(yè)知識素養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)極高，只有技術(shù)操控人員的專業(yè)素養(yǎng)具備充分才能保證彩色合成的順利進(jìn)行。

染印法彩色合成：該技術(shù)主要是通過利用多光譜彩色合成技術(shù)中的減法合成技術(shù)合成。

4.2 彩色密度分割法

彩色密度分割法主要是將單波段的黑白遙感圖像在彩色分割儀器的作用下將其依照其亮度層次劃分出等級，將不同亮度級賦予不同的等級層次后將其表達(dá)出來進(jìn)而形成彩色圖像。但是密度分割法中的彩色多是人為地設(shè)定，并且具有較高的可變度，因此其圖片顏色與真實的物象顏色之間存在著較大的差距，其圖像中的色彩被稱為圖片色，意思就是顏色僅存于圖片中，現(xiàn)實中真實的實物顏色與圖片中是不相符的。因此密度分割法下所呈現(xiàn)的顏色被稱為偽彩色變換。偽彩色變換的圖像中所呈現(xiàn)的顏色多為人為設(shè)定，因此該轉(zhuǎn)換下所呈現(xiàn)的圖片會帶有一定的人為主觀的判斷。

5 光學(xué)圖像信息處理技術(shù)仿真的未來趨向

隨著社會的進(jìn)步以及我國科技實力的不斷增強，光學(xué)圖像信息處理技術(shù)的應(yīng)用范圍也越加廣泛，與人們的生活實際中的關(guān)聯(lián)也越加緊密。例如，在進(jìn)行銀行卡綁定的時候，就會出現(xiàn)人臉識別這一到程序，以此來保障用戶的賬戶安全。到目前為止，現(xiàn)實生活中最為常見的光學(xué)圖像信息掃描技術(shù)為攝影光學(xué)系統(tǒng)與計算機(jī)的圖像傳輸。綜上而言，雖然現(xiàn)階段光學(xué)圖像信息處理技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ畹亩鄠€領(lǐng)域，但是計算機(jī)系統(tǒng)儲量過大的問題仍然對圖像信息識別的速度以及圖像識別的精準(zhǔn)度等方面有著較大的影響。因此，人們只有不斷的引入先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，并不斷地對現(xiàn)有的光學(xué)圖像信息處理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，逐步克服計算機(jī)系統(tǒng)儲量過大的問題。只有克服了光學(xué)圖像信息處理過程中的種種問題，才能保證光學(xué)信息處理的圖像信息處理的精準(zhǔn)度以及時效性，才能推進(jìn)光學(xué)圖像信息處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

光學(xué)信息處理技術(shù)現(xiàn)已成為圖像信息處理技術(shù)中不可或缺的重要圖像提取手段，該技術(shù)相較于其他的圖像信息處理技術(shù)擁有著并行高速等多方面不可替代的優(yōu)勢作用，因此，該技術(shù)在未來的信息提取中將會擁有良好的發(fā)展前景，其發(fā)展的態(tài)勢是非?？捎^的。

6 總結(jié)語

綜上所述，光學(xué)信息處理技術(shù)處理圖像信息的方法具有多樣性的特點，也因此涉及到了人們實際日常生活以及工作中的各個領(lǐng)域。光學(xué)圖像信息處理技術(shù)在醫(yī)學(xué)、軍事以及我國其他的重要領(lǐng)域的應(yīng)用也是十分重要的，并且發(fā)展前景也十分不錯。但是計算機(jī)系統(tǒng)等方面的問題仍對我國光學(xué)信息處理技術(shù)處理圖像信息的時效性以及精準(zhǔn)度有著較大的影響，因此，研究者只有不斷的完善計算機(jī)的處理系統(tǒng)并提高相關(guān)識別技術(shù)，并采取光學(xué)的方式對其加以補償，才能克服計算機(jī)所帶來的問題。由此可見，光學(xué)圖像信息技術(shù)的處理的發(fā)展仍需要研究者不斷的進(jìn)行努力，不斷的引入先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來提升光學(xué)圖像信息處理技術(shù)。只有對該技術(shù)進(jìn)行不斷地研究，才能推進(jìn)光學(xué)圖像信息處理技術(shù)在仿真這一方面的進(jìn)步。