光学图像信息处理技术仿真分析

刘红，邓嘉宏

（1.云南机电职业技术学院机械工程系；2.云南机电职业技术学院校企办，云南 昆明 650203）

对于光学信息图像的信息处理技术，在通常情况下，可以分为白光信息处理和相干光信息处理，前者主要指的是采用微小光源尺寸，将空间的相干性进行全面提升，并在空间输入面上，适当对光栅进行引入，从而提升时间相干性，同时还能在一定范围内，对图像的相干光信息处理特点。后者在图像信息处理的工作中，需凭借光学频谱作为分析基础，然后再与空间滤波技术与傅里叶综合技术相结合，对光学信息技术进行全面分析，在现阶段的使用中，这项技术主要运用在对图片边缘的提升、影像识别和复原等工作。由于这两种技术在使用方面，采用了不同的光源，因此对于图像信息的处理技术也会有所不同，但是在本质工作中，却有着相同之处，通常情况都有利于光学图像信息基础的仿真研究。

1 光学图像信息处理的发展现状

自伽利略发明了望远镜以来，光学体系基本上都充当着成像工具的作用，到了20世纪60年代，阿内在相衬烟味观察纯位相物体实验的成功，才让人们更进一步的了解到了光学在整体图像处理工作中有效运用。例如：在孔径雷达对信号的处理工作中，就是采用了光学图像信息处理技术，从而先将图像转换成信号传递给地球，然后再将信号转化成图像的形传达给人们，供人们了解。在1964年，Vander Lugt突出采用筹集全息的方式，制作了匹配空间滤波器，自此之后，光学图像信息处理技术就成为了光学信息处理研究热点，主要工作原理是通过光学相关运算技术，目标物体进行识别，同时在实际运作中，还具备了信息容量大、运算速度快等特点，尤其是在二维傅里叶变换和函数的卷积运算，效果尤为显著。此外，这项技术还能够代替人们去做一些枯燥乏味的工作，例如人脸识别、指纹录取和自动签名等。

2 光学图像信息处理技术仿真的意义

随着人们对这项技术的不断改进，姜美花、苏显渝等人在前人研究基础上，提出了三维物体识别，主要通过正弦光场投影到物体表面的形式来实现。同时Alam等人还提出了使用条纹调制滤波器乘以联合功率谱之后，产生了傅里叶转换，形成相关图像输出。Feng等人也以此为前提，提出了振幅调制滤波技术。而在不久之后，孙鹤泉等人在Hartley交换的基础上，提出了与傅里叶变换积分相似的转换方面。官玖同时还提出了运用相移技术，对园谐展开了联合变换的相关方式，这样的方法不仅具备了旋转不变的特性，并且还能在图像的识别功能上，表现出优良的性质。但是这项技术的抗噪性不全面，当处于噪音环境下，光能效率就会明显衰减，同时影响到旋转不变性。

3 光学图像信息处理技术的应用

（1）图像边缘加强。对于图像边缘的增强，可以有效提升人们对图像的识别能力，更进一步了解到图像所要表达的真实信息，这项图像信息处理技术在现阶段被充分运用到了医学诊断、航空航天以及军事侦查等领域中。此外，图像边缘增强技术同时还是对图像的分割、图像纹理分割以及图像自身特征分析工作的前体条件和基础工作。此外，对于图像边缘的增强方式，也具备着多样性，现阶段所采用的主要是频域滤波、光栅光学微分、光学小波转换以及激光散斑离焦等方法，对图像边缘实现增强。

（2）图像增减。这项技术在实际应用过程中，主要是为了监测两组相似图片中出现的差异性，从而使人们明确自身所研究事物之间存在的变化规律。不仅对病理的变化、工件加工检测等领域有着重要作用，同时还可以帮助人们了解大陆变迁、自然灾害等。而相干光学图像出现相减的时候，主要技术方法为全息法、光栅法以及散斑法等。这些技术都能够让人们对图像信息处理具备全面的了解，从而在进行仿真实验时，将实验步骤进行不断完善，素材不断更新，保障实验数据可以更具真实性和说服力。

（3）图像识别。图像识别是用来对图像中所要表达的信息、效果进行识别，从而获得特定的图像信息，这一技术在实际生活中的运用，主要体现在指纹系统以及人脸识别中，相干光学的图像是识别技术，主要是利用了匹配滤波相关识别以及联合转换相关识别为主要方法实现的。因此能够在实践中准确对图像进行识别，在安全性工作中，发挥着不可忽视的作用。

（4）反差技术调整。这项技术主要运用在图像出现过大或者过小的现象，从而对这一现象进行调整，在反差调整技术的使用中，技术人员能够在化学中对感光材料以及加工药液进行合理添加，从而实现这项技术。这样一来，不仅能够对反差调整技术进行完善，还可以在仿真实验中采用相关掩膜技术，但是技术工作人员想要保证反差技术调整能够全面实践，首先就需要工作人员能够对需要调整的图像进行反差测定，并且在确定膜片反差后，还必须要求技术人员在图像加工过程中，加强对药液以及影响感观材料的使用，从而得到反差图像。

（5）图像恢复和假彩色编码。图像恢复技术指的是对一个被人们所知晓的线性空间不变点扩散函数模型的图像，这一图像出现模糊，有着许多原因，例如：第一点，在图片形成的过程中，图片成形技术差；第二点，所需图像的内容运行与底片出现一致性；第三点，图片选取过程中，受到了大气等因素的直接影响等。此外，这项系统的整体分析，可以直接归结为系统传递函数出现了缺陷。对于图像恢复，通常情况下所采用的主要是逆滤波或者是解卷积。例如：人眼对于黑白图像的灰度变化，一般而言最多只能分辨出15～20个等级，但是如果图像是彩色的情况，就能够直接提升几百个等级对图像进行分辨，所以技术人员就需要针对黑白图像进行彩色转化，并保证转化之后的彩色图像，能够表现出更加鲜明的特征，以便图像能够与当前技术人员的处理工作和研究工作相适应。对于假彩色编码而言，指的就是技术人员采用编码的方式，将黑白图像转化为不同彩色图像的整体过程，在实际生活中，主要是运用在对材料的分析工作、医学诊断以及军事识别等过程中，同时彩色编码的整体结构，主要采用了等密度加彩色编码为主要内容来实现。

4 彩色增强技术

（1）多光谱彩色合成。多光谱彩色图像的合成工作，指的是将两张或者两张以上的不同波段影像进行叠掩，从而将这些不同波段的影像合成为以一张彩色图像的技术，主要包含了以下几种形式：第一，合成仪器的合成。采用合成仪器对彩色图像进行合成，是通过多光谱彩色合成以完成彩色图像合成技术，这项技术还可以分为加色法合成与减色法合成，前者是将技术人员通过同步的方法，对所获取的不同波段黑白单色透明片按照先后顺序，分别放在投影仪上，同时再将这些图片配上颜色各异的滤光片，从而与投影的影像准确与其重合，进而得出的彩色图像；第二，分层曝光彩色合成法。这种合成方法主要指的是在彩色放大机上，对红、蓝、绿多光谱负片分别配上相对应的滤光片，并在之后的工作中，技术人员分三次对其进行曝光，最终得到彩色图片的方法。但是这项技术需要一定的专业性，需要技术人员在彩色图像获取中，保证三个不同滤光的影像，能够保持统一重叠进度，从而加强彩色图像的合成精度；第三，染印法彩色合成。这项合成技术的要领主要是通过彩色减色法实现的，通过多光谱负片拷贝的方法，呈现出浮雕的整片，然后再利用黄、品、青三种染料，分别对其进行染色，最后将染色后的图像印在白纸上，完成对彩色图像的合成。

（2）彩色密度分隔法。这项技术主要是靠彩色密度分析仪来实现的，而在实际的运用过程中，将黑白影像的密度值，分别划分成不同的等级，并且还能将这些等级用不同的颜色表示出来，从而得到假彩色密度分隔图像，此外，分析仪还能直接统计出各个等级的色彩在图像中所占据的相关百分比，为其他彩色图像分隔提供依据。

5 光学图像信息处理技术仿真的发展趋势

在近几年的发展过程中，光学图像信息处理技术已经与人们的实际生活紧密相连，并且对人们生活造成了一定的影响。例如：在交通系统的运行过程中，仪器对汽车牌照的识别能力以及人脸识别功能就是采用了这样的技术，因此也就体现出了这项技术在研究领域的发展前景。目前，人们在生活中，对于光学图像信息处理技术的使用，主要体现在将摄影光学系统以及图像传送到计算机中，再根据计算机内部的储存系统，找出与之匹配的图像信息进行过滤，进而找出需要进行探测的目标图像。虽然这项技术在人们生活中广泛运用，但是由于计算机储存量相对较大，也就直接影响到了对图像的整体识别速度，并且在识别进度上也不能体现出准确性。为了完善计算机图像识别技术，人们通过采用光学的方式对其进行了不断改进，进而使计算机克服了上述缺点，在保证了图像质量的同时，还能实现对图像的快速识别，成为了人们所关注的重点技术。

6 结语

光学图像信息技术运用到实际生活和工作中，对于航天航空技术以及导盲等技术领域而言，有着广泛的发展前景。

参考文献：

[1]王忠福.光学图像信息处理技术仿真研究[J].中国新通信,2015，(1):24.

[2]林远芳,郑晓东,郑赪,等.基于ASAP的“光学图像相加减”效果仿真及实验验证[J].实验技术与管理,2016,(3):105-111.

[3]刘文娟,张仙玉.采用特征匹配的多重光融合图像稳像技术[J].软件导刊,2016,(7):193-195.