光学图像信息处理技术仿真分析

褚子聿

湖北第二师范学院，湖北 武汉 430205

0 引言

图像信息处理过程中，光学图像信息处理技术的作用至关重要，该技术呈现出结构简单、处理高速的特征，与其他传统性的图像处理技术有着明显的差异性。在使用该技术的过程中内容上涵盖了相干光图像信息处理以及白光图像信息处理，其中相干光图像信息处理主要是指利用相干光源，采用光学频谱进行分析，同时利用空域、频域进行调制，最后凭借空间滤波技术展开对光学信息的处理。该技术在应用上主要有图像相减、复原、边缘增强以及识别等[1]。与相干光学信息处理相比，白光图像信息处理技术是通过白光光源来完成操作处理的，通过较小的光源提高空间相干性，同时将光栅引入输入面上，以此提高时间的相干性。从某种程度来看，该技术是对相干光图像信息处理技术的一种升级，较为常用的有黑白图像假彩色编码。这两种图像信息处理技术虽然在光源的利用上、图像处理技术上存在区别，然而在核心技术上存在一致性，都是利用傅里叶处理系统，立足于频域综合技术来完成各种图像信息处理的。该特点能够推动利用傅里叶系统对编程语言进行更换，从而对诸多光学图像信息处理技术展开仿真方面的分析。

1 光学图像信息处理技术的发展现状

自望远镜问世以来，成像大部分都是借助光学体系来完成的。20世纪60年代，在不断的试验中获得的成功使人们对整体的图像处理工作中光学所产生的作用有了进一步的了解。例如，孔径雷达在对信号进行相关处理的工作中，便是利用了光学图像信息处理技术，该技术把图像转为信号数据的形式传递到地球上，在信号顺利到达地球之后再将信号转成最初的图像形式呈现在人们的面前，便于人们了解所要传达的相关信息[2]。之后，Vander Lugt在1964年通过筹集全息的方法，完成了匹配空间滤波器的制作，使整个光学信息处理领域光学图像信息处理技术成为研究的重点方向。该系统是利用光学相关的运算技术，识别所需要成像的目标物体，在技术运行过程中，拥有运算速度快和信息容量大的优点，特别是针对二维傅里叶变换以及函数的卷积运算过程，有着明显的效果[3]。最后，该技术在很大程度上减少了人们的工作负担，如在日常工作中的人脸识别、自动签名以及指纹录入中运用得较为频繁。

2 光学图像信息处理技术的优缺点

光学图像信息处理技术在不断的发展过程中技术水平得到了很大的提升，给图像的识别带来了更可靠的技术支持，人们通过对该技术的运用，能够获取更为清晰的信息数据，给各行各业的发展带来了极大的便利。然而该技术在使用的过程中也存在一定的弊端，如无法对噪声进行全面的处理，一旦环境存在较大的噪声，光能所具备的效率便会显著降低，还会对物体的旋转准确性造成负面影响[4]。但从总体上来看，在光学图像信息处理技术的使用上，优点大于缺点，对仿真的分析有着良好的推动作用。

3 光学图像信息处理技术仿真的应用

3.1 图像边缘加强

光学图像信息处理技术在运用的过程中能够对图像的边缘进行增强，能够帮助人们加强对图像的识别，从而全面掌握图像当中所需要传达的信息内容。该技术凭借着边缘加强的特征在医学诊断、军事侦察以及航空航天等领域得到了广泛的应用。与此同时，图像边缘增强技术能够对整个图像的内容进行切割，完成对图像纹理的划分，做好对图像全部内容的分析[5]。此外，该技术在边缘增强的形式上也呈现出多样化特征，目前所使用的方法为频域滤波、光学小波转换、光栅光学微分以及激光散斑离焦的形式，实现对图像边缘的增强。

3.2 图像增减

图像增减技术的目的是对相似图片当中存在的区别进行监测和识别，帮助人们认识研究内容当中所具备的规律。该技术在医学病理变化分析、工业零部件加工领域都具有很大的意义，同时能够带领人们找出和了解自然灾害和大陆变迁等方面的内容[6]。在相干光学图像存在相减的时候，

可以采用全息法、散斑法以及光栅法来进行识别，这些技术可以帮助人们充分掌握图像信息处理的具体内容，从而在仿真试验的过程中，完善试验的相关步骤，更新素材内容，最终确保所获取到的数据内容更具精准性。

3.3 图像识别

图像识别技术是指通过识别图像中的信息和效果获取相关的图像信息，该技术在日常生活中的应用较为广泛，其中指纹系统、人脸识别都运用到了该技术。相干光学的图像便是识别技术，所采用的主要方法是通过运用匹配滤波识别和联合转换识别来进行的。因此，图像识别可以对图像展开精准识别，在运用的过程中对提升安全性具有至关重要的作用。

3.4 反差技术调整

反差技术调整主要是针对图像存在大小偏差，利用这一技术对图像进行准确性的调整，该技术在使用过程中可以帮助技术人员展开化学工作，实现对药液和感光材料的科学添加。反差技术在使用过程中，一方面能够提升自身技术的完善性，另一方面能够在仿真试验当中利用相关的掩膜技术[7]。然而，作为技术操作者要想确保反差技术在实践中获得更好的反响，需要技术人员针对所需要调整的图像展开反差测定，同时当膜片反差得到确定之后，需要技术人员在整个图像加工当中进行药液和影响感观材料的合理使用，最终形成反差的图像。

3.5 图像恢复和假彩色编码

人们常见的线性空间保持不变点扩散函数模型图像是图像恢复技术，该图像存在模糊现象是由多方面因素造成的。与此同时，对图像恢复系统的分析能够将其定义为系统在传递函数的过程中存在缺陷问题。恢复图像一般是通过逆滤波和解卷积的方法来完成。例如，人们通过人眼只能对15～20个黑白图像的灰度进行辨别，然而假设图像是彩色的，便能够在分辨的过程中提升几百个等级。因此，相关技术人员可以先对图像的色彩进行转换，将黑白转为彩色，同时确保转换后所获取到的彩色图像具备鲜明的特点，确保图像能够为技术人员后期处理工作所使用。此外，假彩色编码便是技术操作者通过编码的方法将图像的黑白色彩向彩色进行转换的一个过程[8]。在日常生活当中，通常运用较多的领域为医学诊断、军事资料的识别等，从彩色编码的结构上来看，是利用等密度以及彩色编码作为重点内容来实现的。

4 彩色增强技术

4.1 多光谱彩色合成

通过对两张以上的波段影像展开叠掩的形式便是多光谱彩色图像合成，利用技术对不同的波段合成在同一张彩色的图像当中，从形式上来看主要包括以下几个方面。首先，利用合成仪器合成。采用多光谱彩色合成来对彩色的图像

进行最终的合成，该技术可以完成对图像当中色彩的加减，技术操作者利用同步法对差异性的波段当中的黑白单色透明片进行顺序的排列，并将其放置在投影仪上，再将颜色各异的滤光片放在图片上，促使其和投影仪上的影像实现精准的合成，最终获得彩色的图像。其次，分层曝光彩色合成法。该方法是采用彩色放大机，将滤光片放置在颜色各异的多光谱负片上，同时技术操作者对其展开三次的曝光，便能够获取到最终的彩色图片[9]。然而该技术专业性较强，技术人员在使用的过程中需要确保在彩色图像中获取，还需要确保具备三种不同滤光的影响，在进度上保持统一性，从而提高彩色图像在合成过程中的准确度。最后，染印法彩色合成。该技术使用的关键是利用彩色减色法来完成的，采用多光谱负片复制的形式，将浮雕的整个图像呈现出来，再采用黄、品、青几种染料对其染色，并将染色之后的图像放在白纸上，形成最后的彩色图像合成。

4.2 彩色密度分隔法

彩色密度分隔法是通过彩色密度的分析完成的，该方法在日常的使用中是对黑白影像当中的密度值进行不同等级的划分，同时利用颜色对不同等级进行备注，形成差异，最终获取假彩色密度分隔的图像。与此同时，在通过分析仪对图像进行分析的过程中，对各个等级的色彩进行数据上的统计，备注好各个色彩在整个图像当中所占的比重，从而为日后彩色图像分隔法的使用做出参考。

5 光学图像信息处理技术仿真的发展趋势

近年来，光学图像信息处理技术在不断的发展过程中逐渐应用到人们的日常生活中，给人们的生活带来了较大的变化。例如，交通系统的运行中，仪器可以对汽车的拍照进行精准识别，还能够在人们的出行当中利用人脸识别技术，很大程度上显示出了光学图像信息处理技术的未来趋势。现阶段，在人们的日常生活中，将摄影光学系统和图像传递到计算机当中是光学图像信息处理技术使用的主要形式[10]。该项技术在人们的实际生活中得到了大范围的应用，然而计算机在存储上信息量较大，很大程度上对图像的识别效率产生了负面影响，此外，在识别的准确程度上也有待提升。在未来的发展过程中，要想提升光学图像信息处理技术水平，需要完善计算机图像识别技术，可以利用光学形式对图像处理技术进行技术上的提升，在确保图像质量的同时提高计算机对图像的识别效率，这也是该技术相关研究人员的未来研究方向。

6 结束语

总而言之，采用光学图像信息处理技术能够改善图像的质量，虽然相干光图像信息处理与白光图像信息处理所采用的光源存在区别，但频域综合是二者图像信息处理的关键。在实际运用该技术的过程中，图像处理技术在形式上较为多样，文章结合光学处理技术当中常用的技术形式展开了仿真性的试验，试验的主要方向为光学图像边缘的增强、识别、逆滤波恢复等几个方面。通过试验所获取的模拟结果有着较好的效果，和光学的试验相比，模拟试验这一方法能够较为便捷地获取试验的整个过程和结果，从而掌握光信息处理技术的核心。此外，还可以减少试验所耗费的成本。因此，通过试验模拟的形式替代光学试验有着较高的合理性。