光學圖像信息處理技術仿真分析

褚子聿

湖北第二師范學院，湖北 武漢 430205

0 引言

圖像信息處理過程中，光學圖像信息處理技術的作用至關重要，該技術呈現出結構簡單、處理高速的特征，與其他傳統性的圖像處理技術有著明顯的差異性。在使用該技術的過程中內容上涵蓋了相干光圖像信息處理以及白光圖像信息處理，其中相干光圖像信息處理主要是指利用相干光源，采用光學頻譜進行分析，同時利用空域、頻域進行調制，最后憑借空間濾波技術展開對光學信息的處理。該技術在應用上主要有圖像相減、復原、邊緣增強以及識別等[1]。與相干光學信息處理相比，白光圖像信息處理技術是通過白光光源來完成操作處理的，通過較小的光源提高空間相干性，同時將光柵引入輸入面上，以此提高時間的相干性。從某種程度來看，該技術是對相干光圖像信息處理技術的一種升級，較為常用的有黑白圖像假彩色編碼。這兩種圖像信息處理技術雖然在光源的利用上、圖像處理技術上存在區別，然而在核心技術上存在一致性，都是利用傅里葉處理系統，立足于頻域綜合技術來完成各種圖像信息處理的。該特點能夠推動利用傅里葉系統對編程語言進行更換，從而對諸多光學圖像信息處理技術展開仿真方面的分析。

1 光學圖像信息處理技術的發展現狀

自望遠鏡問世以來，成像大部分都是借助光學體系來完成的。20世紀60年代，在不斷的試驗中獲得的成功使人們對整體的圖像處理工作中光學所產生的作用有了進一步的了解。例如，孔徑雷達在對信號進行相關處理的工作中，便是利用了光學圖像信息處理技術，該技術把圖像轉為信號數據的形式傳遞到地球上，在信號順利到達地球之后再將信號轉成最初的圖像形式呈現在人們的面前，便于人們了解所要傳達的相關信息[2]。之后，Vander Lugt在1964年通過籌集全息的方法，完成了匹配空間濾波器的制作，使整個光學信息處理領域光學圖像信息處理技術成為研究的重點方向。該系統是利用光學相關的運算技術，識別所需要成像的目標物體，在技術運行過程中，擁有運算速度快和信息容量大的優點，特別是針對二維傅里葉變換以及函數的卷積運算過程，有著明顯的效果[3]。最后，該技術在很大程度上減少了人們的工作負擔，如在日常工作中的人臉識別、自動簽名以及指紋錄入中運用得較為頻繁。

2 光學圖像信息處理技術的優缺點

光學圖像信息處理技術在不斷的發展過程中技術水平得到了很大的提升，給圖像的識別帶來了更可靠的技術支持，人們通過對該技術的運用，能夠獲取更為清晰的信息數據，給各行各業的發展帶來了極大的便利。然而該技術在使用的過程中也存在一定的弊端，如無法對噪聲進行全面的處理，一旦環境存在較大的噪聲，光能所具備的效率便會顯著降低，還會對物體的旋轉準確性造成負面影響[4]。但從總體上來看，在光學圖像信息處理技術的使用上，優點大于缺點，對仿真的分析有著良好的推動作用。

3 光學圖像信息處理技術仿真的應用

3.1 圖像邊緣加強

光學圖像信息處理技術在運用的過程中能夠對圖像的邊緣進行增強，能夠幫助人們加強對圖像的識別，從而全面掌握圖像當中所需要傳達的信息內容。該技術憑借著邊緣加強的特征在醫學診斷、軍事偵察以及航空航天等領域得到了廣泛的應用。與此同時，圖像邊緣增強技術能夠對整個圖像的內容進行切割，完成對圖像紋理的劃分，做好對圖像全部內容的分析[5]。此外，該技術在邊緣增強的形式上也呈現出多樣化特征，目前所使用的方法為頻域濾波、光學小波轉換、光柵光學微分以及激光散斑離焦的形式，實現對圖像邊緣的增強。

3.2 圖像增減

圖像增減技術的目的是對相似圖片當中存在的區別進行監測和識別，幫助人們認識研究內容當中所具備的規律。該技術在醫學病理變化分析、工業零部件加工領域都具有很大的意義，同時能夠帶領人們找出和了解自然災害和大陸變遷等方面的內容[6]。在相干光學圖像存在相減的時候，

可以采用全息法、散斑法以及光柵法來進行識別，這些技術可以幫助人們充分掌握圖像信息處理的具體內容，從而在仿真試驗的過程中，完善試驗的相關步驟，更新素材內容，最終確保所獲取到的數據內容更具精準性。

3.3 圖像識別

圖像識別技術是指通過識別圖像中的信息和效果獲取相關的圖像信息，該技術在日常生活中的應用較為廣泛，其中指紋系統、人臉識別都運用到了該技術。相干光學的圖像便是識別技術，所采用的主要方法是通過運用匹配濾波識別和聯合轉換識別來進行的。因此，圖像識別可以對圖像展開精準識別，在運用的過程中對提升安全性具有至關重要的作用。

3.4 反差技術調整

反差技術調整主要是針對圖像存在大小偏差，利用這一技術對圖像進行準確性的調整，該技術在使用過程中可以幫助技術人員展開化學工作，實現對藥液和感光材料的科學添加。反差技術在使用過程中，一方面能夠提升自身技術的完善性，另一方面能夠在仿真試驗當中利用相關的掩膜技術[7]。然而，作為技術操作者要想確保反差技術在實踐中獲得更好的反響，需要技術人員針對所需要調整的圖像展開反差測定，同時當膜片反差得到確定之后，需要技術人員在整個圖像加工當中進行藥液和影響感觀材料的合理使用，最終形成反差的圖像。

3.5 圖像恢復和假彩色編碼

人們常見的線性空間保持不變點擴散函數模型圖像是圖像恢復技術，該圖像存在模糊現象是由多方面因素造成的。與此同時，對圖像恢復系統的分析能夠將其定義為系統在傳遞函數的過程中存在缺陷問題。恢復圖像一般是通過逆濾波和解卷積的方法來完成。例如，人們通過人眼只能對15～20個黑白圖像的灰度進行辨別，然而假設圖像是彩色的，便能夠在分辨的過程中提升幾百個等級。因此，相關技術人員可以先對圖像的色彩進行轉換，將黑白轉為彩色，同時確保轉換后所獲取到的彩色圖像具備鮮明的特點，確保圖像能夠為技術人員后期處理工作所使用。此外，假彩色編碼便是技術操作者通過編碼的方法將圖像的黑白色彩向彩色進行轉換的一個過程[8]。在日常生活當中，通常運用較多的領域為醫學診斷、軍事資料的識別等，從彩色編碼的結構上來看，是利用等密度以及彩色編碼作為重點內容來實現的。

4 彩色增強技術

4.1 多光譜彩色合成

通過對兩張以上的波段影像展開疊掩的形式便是多光譜彩色圖像合成，利用技術對不同的波段合成在同一張彩色的圖像當中，從形式上來看主要包括以下幾個方面。首先，利用合成儀器合成。采用多光譜彩色合成來對彩色的圖像

進行最終的合成，該技術可以完成對圖像當中色彩的加減，技術操作者利用同步法對差異性的波段當中的黑白單色透明片進行順序的排列，并將其放置在投影儀上，再將顏色各異的濾光片放在圖片上，促使其和投影儀上的影像實現精準的合成，最終獲得彩色的圖像。其次，分層曝光彩色合成法。該方法是采用彩色放大機，將濾光片放置在顏色各異的多光譜負片上，同時技術操作者對其展開三次的曝光，便能夠獲取到最終的彩色圖片[9]。然而該技術專業性較強，技術人員在使用的過程中需要確保在彩色圖像中獲取，還需要確保具備三種不同濾光的影響，在進度上保持統一性，從而提高彩色圖像在合成過程中的準確度。最后，染印法彩色合成。該技術使用的關鍵是利用彩色減色法來完成的，采用多光譜負片復制的形式，將浮雕的整個圖像呈現出來，再采用黃、品、青幾種染料對其染色，并將染色之后的圖像放在白紙上，形成最后的彩色圖像合成。

4.2 彩色密度分隔法

彩色密度分隔法是通過彩色密度的分析完成的，該方法在日常的使用中是對黑白影像當中的密度值進行不同等級的劃分，同時利用顏色對不同等級進行備注，形成差異，最終獲取假彩色密度分隔的圖像。與此同時，在通過分析儀對圖像進行分析的過程中，對各個等級的色彩進行數據上的統計，備注好各個色彩在整個圖像當中所占的比重，從而為日后彩色圖像分隔法的使用做出參考。

5 光學圖像信息處理技術仿真的發展趨勢

近年來，光學圖像信息處理技術在不斷的發展過程中逐漸應用到人們的日常生活中，給人們的生活帶來了較大的變化。例如，交通系統的運行中，儀器可以對汽車的拍照進行精準識別，還能夠在人們的出行當中利用人臉識別技術，很大程度上顯示出了光學圖像信息處理技術的未來趨勢。現階段，在人們的日常生活中，將攝影光學系統和圖像傳遞到計算機當中是光學圖像信息處理技術使用的主要形式[10]。該項技術在人們的實際生活中得到了大范圍的應用，然而計算機在存儲上信息量較大，很大程度上對圖像的識別效率產生了負面影響，此外，在識別的準確程度上也有待提升。在未來的發展過程中，要想提升光學圖像信息處理技術水平，需要完善計算機圖像識別技術，可以利用光學形式對圖像處理技術進行技術上的提升，在確保圖像質量的同時提高計算機對圖像的識別效率，這也是該技術相關研究人員的未來研究方向。

6 結束語

總而言之，采用光學圖像信息處理技術能夠改善圖像的質量，雖然相干光圖像信息處理與白光圖像信息處理所采用的光源存在區別，但頻域綜合是二者圖像信息處理的關鍵。在實際運用該技術的過程中，圖像處理技術在形式上較為多樣，文章結合光學處理技術當中常用的技術形式展開了仿真性的試驗，試驗的主要方向為光學圖像邊緣的增強、識別、逆濾波恢復等幾個方面。通過試驗所獲取的模擬結果有著較好的效果，和光學的試驗相比，模擬試驗這一方法能夠較為便捷地獲取試驗的整個過程和結果，從而掌握光信息處理技術的核心。此外，還可以減少試驗所耗費的成本。因此，通過試驗模擬的形式替代光學試驗有著較高的合理性。