光學圖像信息處理技術仿真分析

滿憲金

（棗莊科技職業學院 山東省棗莊市 277500）

現階段，光學圖像信息處理技術在我國的圖像處理工作中占據著十分重要的位置，該技術發揮著不可替代的優勢作用。光學圖像信息處理技術相較于數字信息處理技術而言在很多方面都具有優勢，其優勢主要以便捷性，時效性強以及完善程度高為主。現階段我國圖像信息處理技術的主要工作是以研究光學圖像信息處理技術為中心開展的。光學圖像信息處理技術研究工作的推進不僅可以推進仿真技術研究的發展，還有利于我國光學圖像信息處理技術的進一步提升。

1 光學圖像信息處理技術基本概念與發展現狀

1.1 概念

光學信息處理是以傅里葉變換的透鏡效應作為基礎，在傅里葉透鏡的焦平面對所獲得的光學圖像進行濾波處理，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行過濾以及抑制，然后再進行圖像信息的處理。光學信息處理技術是在傅里葉光學理論的基礎上發展起來的，是以傅里葉光學理論作為發展的前提及核心，利用透鏡的傅里葉轉換產生相應二維圖像的空間頻譜，進而對光信號進行處理。光學信息處理技術是近幾年來才發展起來的一項信息處理技術，發展的時間較為短暫，但其應用范圍還是比較廣泛。光學信息處理技術在對二維圖像的識別、增強以及復原等方面的工作，與此同時，光學信息處理技術還具有許多圖像處理功能來幫助人們進行圖像識別。白光信息處理技術需要在適當的空間上引入光柵，進而提升空間的相干性，該技術主要是利用微小的光源尺寸來進行提升空間，該項技術在運用過程中既延續原來相干光信息處理系統運算振幅的能力，又不存在相干噪聲，靈活性極好。相干光信息處理技術需要以光學頻譜作為分析基礎對圖像信息進行相關的處理，然后綜合利用相應的光學理論來進行整體的信息探析。到目前為止，相干光信息處理技術被重點運用在圖片邊緣的提升等工作事務上。

1.2 光學圖像信息處理技術的發展現狀

近年來隨著光學圖像信息提取技術相關的新的理論的引入，光學圖像信息技術已逐步成為圖像信息提取技術發展領域的熱點研究對象，再加之現代科技實力的迅速提升，各大領域對圖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圖像信息提取技術的進一步發展。而具有較大優勢的光學圖像信息提取技術也會在此情況下成為各大領域重加利用的對象。光學體系自伽利略望遠鏡的發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在圖像信息處理中的作用得到了進一步的深入了解。例如，孔徑雷達采用光學圖像信息處理技術將圖像進行處理，轉變為信號后向地球進行信息傳遞，然后再將其轉變為圖像后呈現在人們的眼前。光學圖像信息處理技術具有高時效等優勢，與此同時，還可以代替人們去完成一些像自動簽名這樣類似的工作。

2 光學圖像信息處理技術的仿真意義

隨著科技水平的提高與發展，世界各國對光學信息處理技術的認識以及研究能力都有了很大的提升，現下的研究人員在前人研究發現的基礎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換，進而輸出相關的圖像信息。與此同時，官玖提出了相移技術，該技術在識別圖像方便具備極強的性能優勢。但是該相移技術在噪聲較強的工作環境下，其光能工作效率就會被削弱，與此同時其所具備的優良性能也會受到影響。

3 光學圖像信息處理技術的應用

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效果，是圖像信息更為清晰具體地呈現出來，進而保證人們在看圖時可以更加精準地獲取圖像所要表達的內容，幫助人們更好的讀圖、識圖以及分析圖片，圖像信息加強現階段已被廣泛地應用于醫療診斷以及軍事偵察等多個領域。圖像邊緣加強技術的基礎條件是圖像紋理工作的順利開展。現階段的圖像邊緣加強技術在進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微分以及光學小波轉換等方式，采取此類方法來實現對于圖像邊緣的增強。

3.2 圖像增減

圖像增減技術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，該項技術不僅在工件加工領域發揮著重要的作用，還對醫學中的某些病理變化的研究起著重要作用。與此同時，還可以幫助人們進一步加強對自然災害等問題的了解。相干光學圖像信息處理技術主要采用全息法以及散斑法來進行圖像的增減。光學圖像信息處理技術無論方法怎樣不同，其處理圖像的本質都是大致相同，其作用都在于促使人們進一步了解光學圖像信息處理技術仿真方面的信息，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而提升實驗的精準性以及說服力。

3.3 圖像識別

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

3.4 反差技術調整

反差技術調整主要被應用于對過大或過小圖片進行調整，該項技術需要技術人員擁有較強的技術以及工作經驗，技術人員在進行工作時需要對感光材料的選取進行高質量地完成 對于使用藥劑的藥劑量也要高精度的控制，然后在進行添置，從而保證該項技術可以順利的應用。只有高精度地完成光感材料以及加工藥液的配置，才能進一步完善反差調整技術，進而促進相關掩膜技術在仿真試驗中的應用。但若想確保反差調整技術能夠廣泛地開展應用，仍需要技術人員進行反復調整圖像反差，測定后確定膜片差。與此同時技術人員加強對于加工藥液的配制以及感觀材料的調整，在此基礎上得到反差圖像。

3.5 圖像恢復與假彩色編碼

圖像恢復就是對已經模糊或者完整度不高的圖片進行修整，也就是所謂的圖片復原，圖像復原則是利用相關退化過程的先驗知識，去恢復已經模糊退化的圖像，將其完整地再現出來。導致圖像模糊的原因有很多：其一是由于圖片的形成技術過差，導致圖片在形成的過程中就不夠清晰。其二是由于圖像的內容運行與該圖片的底片出現了一致的情況；其三則是受到自然條件的制約，例如在進行圖片擇取的過程中受到了大氣干擾。其四就是成像系統內部在進行函數傳遞的過程中出現了問題。人們最常用的圖像復原方法是逆濾波與解卷積的方式來進行圖像恢復。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，技術人員就要將黑白圖像進行轉化，將其轉化為彩色圖像，以此方式來使圖像呈現出更加具體明確的信息特征，具體的特征的呈現可以幫助工作人員更好地進行信息的提取進而保證信息銜接的精準度更高。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轉換的一個過程，該技術屬于一種色彩加強技術，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當屬目視分割技術。

4 彩色增強技術

4.1 多光譜彩色合成

將兩張或者兩張以上的影像進行疊加進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，該技術主要是將不同波段的影像進行合成。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的合成儀器對所要加工的圖片進行合成；其二為分層曝光彩色合成。該方法主要是通過將顏色（紅、藍、綠）多光譜負片放置于彩色放大機上然后對其進行分次（三次）曝光；其三為染印法彩色合成。該方法的實現途徑是通過彩色減色的方法來完成彩色合成。該技術主要采用黃、品、青三種染料以多光譜負片拷貝為基礎，然后在此基礎上對圖片進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，該技術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人員采取同步的方法對圖像進行彩色合成，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度可以保持一致，所以該技術的應用對技術操作人員的專業知識素養的標準極高，只有技術操控人員的專業素養具備充分才能保證彩色合成的順利進行。

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

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出來進而形成彩色圖像。但是密度分割法中的彩色多是人為地設定，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的顏色被稱為偽彩色變換。偽彩色變換的圖像中所呈現的顏色多為人為設定，因此該轉換下所呈現的圖片會帶有一定的人為主觀的判斷。

5 光學圖像信息處理技術仿真的未來趨向

隨著社會的進步以及我國科技實力的不斷增強，光學圖像信息處理技術的應用范圍也越加廣泛，與人們的生活實際中的關聯也越加緊密。例如，在進行銀行卡綁定的時候，就會出現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，現實生活中最為常見的光學圖像信息掃描技術為攝影光學系統與計算機的圖像傳輸。綜上而言，雖然現階段光學圖像信息處理技術已經被廣泛地應用于人們日常生活的多個領域，但是計算機系統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度等方面有著較大的影響。因此，人們只有不斷的引入先進的科學技術，并不斷地對現有的光學圖像信息處理技術進行改進，逐步克服計算機系統儲量過大的問題。只有克服了光學圖像信息處理過程中的種種問題，才能保證光學信息處理的圖像信息處理的精準度以及時效性，才能推進光學圖像信息處理技術的進一步發展。

光學信息處理技術現已成為圖像信息處理技術中不可或缺的重要圖像提取手段，該技術相較于其他的圖像信息處理技術擁有著并行高速等多方面不可替代的優勢作用，因此，該技術在未來的信息提取中將會擁有良好的發展前景，其發展的態勢是非常可觀的。

6 總結語

綜上所述，光學信息處理技術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域。光學圖像信息處理技術在醫學、軍事以及我國其他的重要領域的應用也是十分重要的，并且發展前景也十分不錯。但是計算機系統等方面的問題仍對我國光學信息處理技術處理圖像信息的時效性以及精準度有著較大的影響，因此，研究者只有不斷的完善計算機的處理系統并提高相關識別技術，并采取光學的方式對其加以補償，才能克服計算機所帶來的問題。由此可見，光學圖像信息技術的處理的發展仍需要研究者不斷的進行努力，不斷的引入先進的科學技術來提升光學圖像信息處理技術。只有對該技術進行不斷地研究，才能推進光學圖像信息處理技術在仿真這一方面的進步。