CCD技術(shù)和計算機圖像處理技術(shù)

來(lái)源:投稿網(wǎng) 時(shí)間:2024-02-16 10:00:08

全息技術(shù)是物理學(xué)中的一個(gè)重要發(fā)現，越來(lái)越多地應用于各個(gè)行業(yè)。隨著(zhù)CCD技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，從傳統光學(xué)全息到數字全息，全息技術(shù)也取得了質(zhì)的飛躍。傳統光學(xué)全息通過(guò)全息照片記錄光振幅和相位信息，而數字全息通過(guò)CCD記錄光和參考光的干擾，形成數字全息圖，然后通過(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)的發(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)。

1.圖像處理技術(shù)。圖像是現代社會(huì )人們獲取信息的主要手段。人們使用各種觀(guān)測系統以不同的形式和手段獲取圖像，以擴大他們的理解范圍。圖像以各種形式出現，視覺(jué)、視覺(jué)、抽象、實(shí)用，計算機可以處理，不適合計算機處理。但本質(zhì)上，圖像主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是模擬圖像，包括光學(xué)圖像、攝影圖像、電視圖像等。它處理得很快，但精度和靈活性都很差。另一種是數字圖像。它將連續的模擬圖像分散成計算機可識別的點(diǎn)陣圖像。從數字上看，數字圖像是一個(gè)定量的二維采樣數組。它是計算機技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，具有精度高、處理方便、重復性好等特點(diǎn)。

圖像處理是將圖像轉換成存儲在計算機中的數字矩陣，并使用某些算法進(jìn)行處理。圖像處理的基礎是數學(xué)，最重要的任務(wù)是設計和實(shí)現各種算法。目前，圖像處理技術(shù)已廣泛應用于許多方面。如通信技術(shù)、遙感技術(shù)、生物醫學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)、計算機科學(xué)等。根據應用領(lǐng)域的不同要求，圖像處理技術(shù)可分為許多分支，其中更重要的分支包括：①圖像數字化：通過(guò)采樣和定量將模擬圖像轉換為計算機處理的數字形式。③圖像增強和恢復：主要目的是增強圖像中的有用信息，減少干擾和噪聲，使圖像清晰或轉換為更適合分析的形式。③圖像編碼：在滿(mǎn)足一定保真條件的情況下，編碼圖像，實(shí)現壓縮圖像信息量，簡(jiǎn)化圖像存儲和傳輸的目的。④重建圖像。圖像重建的主要算法包括代數法、傅立葉反投影法和廣泛使用的卷積反投影法。⑤模式識別：識別是圖像處理的主要目的。例如，指紋識別、人臉識別等是模式識別的內容。今天的模式識別方法通常有三種：統計識別方法、句子結構模式識別方法和模糊識別方法。⑥計算機圖形學(xué)：用計算機處理和顯示實(shí)際上不存在的物體，但概念上表示的物體。

2.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)在全息學(xué)中的應用主要體現在：一是計算全息學(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、計算和處理制作全息圖。因此，它可以記錄物理上不存在的物體。二是利用圖像的增強和恢復、圖像編碼技術(shù)來(lái)改進(jìn)和實(shí)現數字全息圖像質(zhì)量。其應用大致可分為空域法和頻域法兩類(lèi)：①空域法：該方法是將圖像視為平面中各種像素的集合，然后直接處理二維函數。

空域處理方法主要有以下兩類(lèi):一類(lèi)是領(lǐng)域處理方法。包括梯度運算(Gradintalgorithm)、拉普拉斯算子運算(Laplacianoperator)、平滑算子運算(Smothingoperator)和卷積運算(Convolutionalgorithm)。第二種是點(diǎn)處理方法。包括灰度處理(greyprocessing)、面積、周長(cháng)、體積、重心運算等。②頻域法:數字圖像處理的頻域處理方法是先正交圖像，得到變換頻域系列的陣列，然后進(jìn)行各種處理，然后反向變換到空間域，得到處理結果。這類(lèi)處理包括:濾波、數據壓縮、特征提取等。

3.模擬實(shí)驗。本文利用matlab軟件和圖像處理技術(shù)編寫(xiě)程序，模擬計算全息，實(shí)現全息圖像濾波。

本文將使用matlab程序設計語(yǔ)言實(shí)現計算全息的生產(chǎn)和再現過(guò)程。標有涉及一詞，圖像尺寸為1024像素×1024像素；。模擬實(shí)驗中使用的參數為：激光模擬氦霓虹激光器，波長(cháng)638.2nm；再現距離為40cm；由于原始物圖的尺寸以像素為單位，因此像素分辨率為1。

從模擬實(shí)驗中可以看出，數字全息處理過(guò)程實(shí)際上是計算機圖像處理在全息技術(shù)中的應用過(guò)程。全息圖采用計算機圖像處理技術(shù)記錄，全息圖采用物光和參考光干預。并利用圖像的增強和恢復來(lái)處理圖像，以消除噪音，獲得更好的全息再現象。