計算機圖像處理應用技術(shù)相關(guān)論文

　　摘要：全息技術(shù)是物理學(xué)中的重大發(fā)現，近年來(lái)在各個(gè)行業(yè)得到廣泛的應用。作為全息技術(shù)中的兩個(gè)重要部分，CCD和計算機圖像處理技術(shù)，在推動(dòng)數字全息新一輪發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用，本文將著(zhù)重從計算機應用方面闡述圖像處理技術(shù)在全息中的應用。

　　關(guān)鍵詞：計算機圖像處理技術(shù)；數字全息

　　引言

　　全息技術(shù)是物理學(xué)中一重要發(fā)現，越來(lái)越多的應用于各個(gè)行業(yè)。伴隨著(zhù)CCD技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，全息技術(shù)也得到一次質(zhì)的飛躍，從傳統光學(xué)全息到數字全息。傳統光學(xué)全息將物光和參考光干涉得到全息照片來(lái)記錄光的振幅和相位信息，而數字全息則用CCD記錄物光和參考光的干涉，形成數字全息圖，再通過(guò)計算機圖像處理技術(shù)處理全息圖。因此，影響數字全息技術(shù)發(fā)展有兩個(gè)重要方面：CCD技術(shù)和計算機圖像處理技術(shù)。本文將從計算機應用方面闡述圖像處理技術(shù)在全息中的應用。

　　一、圖像處理技術(shù)

　　圖像是現代社會(huì )人們獲取信息的一個(gè)主要手段。人們用各種觀(guān)測系統以不同的形式和手段獲得圖像，以拓展其認識的范圍。圖像以各種形式出現，可視的、不可視的，抽象的、實(shí)際的，計算機可以處理的和不適合計算機處理的。但究其本質(zhì)來(lái)說(shuō)，圖像主要分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是模擬圖像，包括光學(xué)圖像、照相圖像、電視圖像等。它的處理速度快，但精度和靈活性差。另一類(lèi)是數字圖像。它是將連續的模擬圖像離散化后處理變成為計算機能夠辨識的點(diǎn)陣圖像。從數字上看，數字圖像就是被量化的二維采樣數組。它是計算機技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，具有精度高、處理方便和重復性好等特點(diǎn)。

　　圖像處理就是將圖像轉化為一個(gè)數字矩陣存放在計算機中，并采用一定的算法對其進(jìn)行處理。圖像處理的基礎是數學(xué)，最主要任務(wù)就是各種算法的設計和實(shí)現。目前，圖像處理技術(shù)已經(jīng)在很多方面有著(zhù)廣泛的應用。如通訊技術(shù)、遙感技術(shù)、生物醫學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)、計算機科學(xué)等等。根據應用領(lǐng)域的不同要求，可以將圖像處理技術(shù)劃分為許多分支，其中比較重要的分支有：①圖像數字化：通過(guò)采樣和量化將模擬圖像變成便于計算機處理的數字形式。③圖像的增強和復原：主要目的是增強圖像中的有用信息，削弱干擾和噪聲，使圖像清晰或將轉化為更適合分析的形式。③圖像編碼：在滿(mǎn)足一定的保真條件下，對圖像進(jìn)行編碼處理，達到壓縮圖像信息量，簡(jiǎn)化圖像的目的。以便于存儲和傳輸。④圖像重建：主要是利用采集的數據來(lái)重建出圖像。圖像重建的主要算法有代數法、傅立葉反投影法和使用廣泛的卷積反投影法等。⑤模式識別：識別是圖像處理的主要目的。如：指紋鑒別、人臉識別等是模式識別的內容。當今的模式識別方法通常有三種：統計識別法、句法結構模式識別法和模糊識別法。⑥計算機圖形學(xué)：用計算機將實(shí)際上不存在的，只是概念上所表示的物體進(jìn)行圖像處理和顯現出來(lái)。

　　二、計算機圖像處理技術(shù)在全息學(xué)中的應用

　　圖像處理技術(shù)在全息中的應用主要表現在：一是計算全息，基于計算機圖形學(xué)將計算機技術(shù)與光全息技術(shù)結合起來(lái)，通過(guò)計算機模擬、計算、處理，制作出全息圖。因此它可以記錄物理上不存在的實(shí)物。二是利用圖像的增強和復原，圖像編碼技術(shù)等對數字全息圖像質(zhì)進(jìn)行提高以及實(shí)現的各種算法。它的應用大致可以分為兩大類(lèi)，即空域法和頻域法：①空域法：這種方法是把圖像看作是平面中各個(gè)像素組成的集合，然后直接對這一二維函數進(jìn)行相應的處理�？沼蛱幚矸ㄖ饕�有下面兩大類(lèi):一是領(lǐng)域處理法。其中包括梯度運算(GradientAlgorithm)，拉普拉斯算子運算(LaplacianOperator)，平滑算子運算(SmoothingOperator)和卷積運算(ConvolutionAlgorithm)。二是點(diǎn)處理法。包括灰度處理(greyprocessing)，面積、周長(cháng)、體積、重心運算等等。②頻域法：數字圖像處理的頻域處理方法是首先對圖像進(jìn)行正交變換，得到變換頻域系列陣列，然后再施行各種處理，處理后再反變換到空間域，得到處理結果。這類(lèi)處包括:濾波、數據壓縮、特征提取等處理。

　　三、模擬實(shí)驗

　　本文運用matlab軟件，利用圖像處理技術(shù)，編寫(xiě)了程序，以模擬計算全息和實(shí)現全息圖像的濾波。圖1是計算全息實(shí)現流程圖。

　　本文將運用matlab程序設計語(yǔ)言實(shí)現計算全息的制作、再現過(guò)程。標有“涉”一字，圖像尺寸為1024像素×1024像素；。模擬實(shí)驗中用到的參數為：激光模擬了氦氖激光器，波長(cháng)為638.2nm；再現距離為40cm；因為原始物圖的尺寸用像素為單位表示，所以像素分辨率為1。:

　　從模擬實(shí)驗中可以看出，數字全息的處理過(guò)程其實(shí)就是計算機圖像處理在全息技術(shù)的應用過(guò)程。利用計算機圖像處理技術(shù)對全息圖進(jìn)行了記錄，將物光和參考光干涉得到了全息圖。并利用圖像的增強和復原對圖像進(jìn)行了處理，以消除噪聲，得到更好的全息再現象。

　　本文僅模擬了計算全息的實(shí)現和再現過(guò)程，其實(shí)，計算機圖像處理在全息技術(shù)中的應用是全方位的，用實(shí)驗方法得到的全息圖中包含了更多的其他無(wú)用信息（噪聲），圖像處理技術(shù)在這里就顯得尤為重要。隨著(zhù)計算機圖像處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，全息技術(shù)必然會(huì )迎來(lái)新的一輪發(fā)展和飛躍。

　　參考文獻：

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