【摘 要】隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及相關(guān)設(shè)備的不斷完善，全息技術(shù)也因此受到了不斷推動而快速發(fā)展。近年來，全息技術(shù)中的數(shù)字技術(shù)更是突飛猛進(jìn)，研究應(yīng)用越來越受到關(guān)注。全息技術(shù)中的兩個(gè)重要的組成部分為：計(jì)算機(jī)圖像處理和CCD技術(shù)。文章著重從前一者進(jìn)行闡述，并作了模擬試驗(yàn)，介紹其在全息學(xué)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】全息技術(shù) 計(jì)算機(jī)圖像處理 CCD技術(shù)

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及攝像設(shè)備的不斷進(jìn)步，數(shù)字化的全息技術(shù)越來越受到關(guān)注。所謂數(shù)字化的全息技術(shù)就是對全息成像的整個(gè)過程能夠利用數(shù)字化的信號來進(jìn)行處理，這其中包括全息圖像的記錄以及存儲還有后期的處理等過程。這種技術(shù)淘汰了以往的全息干涉技術(shù)，對于信息的記錄取而代之的是CCD技術(shù)；淘汰了光學(xué)衍射技術(shù)，取而代之的是計(jì)算機(jī)的模擬技術(shù)。本文從計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在全息學(xué)中的應(yīng)用方面進(jìn)行詳細(xì)的闡述與討論。

圖像處理技術(shù)

計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)就是將接收到的圖片通過數(shù)字化即計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)字矩陣存儲起來，然后利用計(jì)算機(jī)算法對數(shù)字矩陣進(jìn)行處理。在實(shí)際應(yīng)用中，由于目的以及用途的不同，常常要對數(shù)理方法分類，大概包括以下這么幾種。（1）數(shù)字化圖像。多位數(shù)字化圖像就是將普通意義上的模擬圖片進(jìn)行在計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)字化即轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式。（2）增強(qiáng)以及復(fù)原。為了對那些不需要在某些用途中著重分析的部分先出或者弱化以使它們對有用信息的干擾減小，使信息更加的清晰和便于處理。（3）圖像編碼。所謂編碼就是對圖像進(jìn)行壓縮處理，既確保圖像不失真又要能簡化圖像，這樣就會使得圖像易于存儲。（4）圖像重建。有時(shí)候并不能直接獲得圖像，而是獲得采集來的數(shù)據(jù)，這時(shí)就要利用圖像重建這一功能將圖像重新建立出來。（5）模式識別。有時(shí)利用圖像功能來進(jìn)行系統(tǒng)的密碼設(shè)置，比如較高科技的人臉識別，指紋識別技術(shù)。這些都是利用了模式識別這一功能。（6）計(jì)算機(jī)的圖形學(xué)。所謂計(jì)算機(jī)圖形學(xué)指的是對于模糊概念上的圖形，即不是實(shí)際存在的圖形通過這一技術(shù)顯示出來。

眾所周知，在二十世紀(jì)八十年代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展可謂是速度驚人，伴隨著的是計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用。即便是到今天為止，許多領(lǐng)域都采用了計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，如醫(yī)學(xué)、軍事、科研甚至就是人們生活中許多小的方面都離不開它。通過這些年的不斷發(fā)展與進(jìn)步，我國的計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)漸漸地趕上了國外一些發(fā)達(dá)國家的步伐，在諸如衛(wèi)星、傳感器等圖像應(yīng)用方面甚至已經(jīng)處于領(lǐng)先的地位。

計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)的發(fā)展還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有停止。全息技術(shù)的下一代正在朝著3D全息成像發(fā)展。所謂3D全息成像技術(shù)就是這種技術(shù)所成的像是立體的，它是通過空氣作為介質(zhì)，利用衍射以及干涉形成立體的影像投射。能夠展現(xiàn)出如同圖像中的實(shí)際場景就在眼前，讓人如臨其境。這種技術(shù)只要將3D的圖像記錄下來，不管到何處都會近乎真實(shí)地再現(xiàn)當(dāng)時(shí)的場景，用一種超清晰的視覺以及立體感營造一種所謂的“咫尺天涯”的特殊環(huán)境。這種技術(shù)的發(fā)展會使得全息視頻會議漸漸地被淘汰掉，不但能讓觀眾欣賞到真實(shí)的3D視覺盛宴，還免去了必須戴特殊眼鏡的步驟。更為有價(jià)值的是，這種全息技術(shù)在未來還可以應(yīng)用到醫(yī)師的異地會診甚至是參加異地的病人手術(shù)。

全息學(xué)中計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的應(yīng)用

全息學(xué)中計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的應(yīng)用一般可以歸類為兩個(gè)主要方面：

（1）計(jì)算全息。這一方面應(yīng)用的最終目的是獲得全息圖。具體的實(shí)施過程是將計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)與光全息技術(shù)結(jié)合起來進(jìn)行處理，并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)的操作最終將通過計(jì)算機(jī)圖形學(xué)結(jié)合起來的兩種技術(shù)得出全息圖。

（2）圖像的增強(qiáng)與復(fù)原。為了實(shí)現(xiàn)對圖像的畫面質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化與提高，漸漸發(fā)展出了圖像編碼技術(shù)。這種技術(shù)按照不同應(yīng)用類型可以大概分為兩類，頻域和空域兩類方法。所謂空域法就是把圖像在空間中處理成各個(gè)像素的組成集合并且處理空間中的這個(gè)二維函數(shù)。頻域方法處理的過程是首先將圖像正交變換，經(jīng)過正交變換之后得到系列陣列，經(jīng)過一系列的變化之后反變換到空間域最終得到全息圖像的過程。

目前對于動態(tài)的全息3D圖像在實(shí)際生活中的里幾乎沒有，大都是應(yīng)用在軍事科學(xué)研究中。通過這項(xiàng)技術(shù)對于現(xiàn)代化的軍事管理以及指揮控制能力都是具有重要意義的，這些優(yōu)越性是以往的2D圖像達(dá)不到的。另外還有一些全息攝影技術(shù)的視頻會議設(shè)備也在開發(fā)當(dāng)中，一旦這些設(shè)備開發(fā)出來對于未來的商業(yè)也會產(chǎn)生推動意義。

模擬計(jì)算

在本文當(dāng)中借助著Matlab軟件，結(jié)合著圖像處理技術(shù)編寫了程序，這些程序可以用來模擬計(jì)算全息并最終實(shí)現(xiàn)全息圖像的濾波，圖1所表示的是這一過程的流程圖。

通過編寫Matlab程序最終來實(shí)現(xiàn)全息的制作過程。在圖2中可以看到原始的物圖，并且在物圖上表明了一個(gè)涉字，具體的尺寸為像素，緊接著在圖3中示出了參考的光波，圖4中示出了經(jīng)過計(jì)算機(jī)計(jì)算以后的計(jì)算全息圖頻譜，最后在5圖中得到了計(jì)算以后還原得到的全息再現(xiàn)圖。

圖2原始物圖 圖3參考光源

圖4計(jì)算全息圖 圖5全息再現(xiàn)圖

通過以上的程序，可以觀察到模擬計(jì)算全息并實(shí)現(xiàn)全息圖像的過程實(shí)際上就是之前說到的計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在全息技術(shù)中的應(yīng)用。通過將全息圖像利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行記錄與存儲，然后緊接著利用計(jì)算機(jī)能夠?qū)D片進(jìn)行質(zhì)量的增強(qiáng)，效果的優(yōu)化以及圖像的復(fù)原等功能將物光與參考光進(jìn)行一定的干涉，然后得到全息圖像，并進(jìn)行一定程度的處理之后消除圖像中的噪聲，最終得到優(yōu)化以后的比較高品質(zhì)的全息再現(xiàn)像。

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