光學圖像的分析方法

Ⅰ 數字圖像處理與分析方法有哪些

數字圖像處理主要研究的內容有以下幾個方面：
1） 圖像變換由於圖像陣列很大，直接在空間域中進行處理，涉及計算量很大。因此，往往採用各種圖像變換的方法，如傅立葉變換、沃爾什變換、離散餘弦變換等間接處理技術，將空間域的處理轉換為變換域處理，不僅可減少計算量，而且可獲得更有效的處理（如傅立葉變換可在頻域中進行數字濾波處理）。目前新興研究的小波變換在時域和頻域中都具有良好的局部化特性，它在圖像處理中也有著廣泛而有效的應用。
2） 圖像編碼壓縮圖像編碼壓縮技術可減少描述圖像的數據量（即比特數），以便節省圖像傳輸、處理時間和減少所佔用的存儲器容量。壓縮可以在不失真的前提下獲得，也可以在允許的失真條件下進行。編碼是壓縮技術中最重要的方法，它在圖像處理技術中是發展最早且比較成熟的技術。
3） 圖像增強和復原圖像增強和復原的目的是為了提高圖像的質量，如去除雜訊，提高圖像的清晰度等。圖像增強不考慮圖像降質的原因，突出圖像中所感興趣的部分。如強化圖像高頻分量，可使圖像中物體輪廓清晰，細節明顯；如強化低頻分量可減少圖像中雜訊影響。圖像復原要求對圖像降質的原因有一定的了解，一般講應根據降質過程建立"降質模型"，再採用某種濾波方法，恢復或重建原來的圖像。
4） 圖像分割圖像分割是數字圖像處理中的關鍵技術之一。圖像分割是將圖像中有意義的特徵部分提取出來，其有意義的特徵有圖像中的邊緣、區域等，這是進一步進行圖像識別、分析和理解的基礎。雖然目前已研究出不少邊緣提取、區域分割的方法，但還沒有一種普遍適用於各種圖像的有效方法。因此，對圖像分割的研究還在不斷深入之中，是目前圖像處理中研究的熱點之一。
5） 圖像描述是圖像識別和理解的必要前提。作為最簡單的二值圖像可採用其幾何特性描述物體的特性，一般圖像的描述方法採用二維形狀描述，它有邊界描述和區域描述兩類方法。對於特殊的紋理圖像可採用二維紋理特徵描述。隨著圖像處理研究的深入發展，已經開始進行三維物體描述的研究，提出了體積描述、表面描述、廣義圓柱體描述等方法。
6） 圖像分類（識別）圖像分類（識別）屬於模式識別的范疇，其主要內容是圖像經過某些預處理（增強、復原、壓縮）後，進行圖像分割和特徵提取，從而進行判決分類。圖像分類常採用經典的模式識別方法，有統計模式分類和句法（結構）模式分類，近年來新發展起來的模糊模式識別和人工神經網路模式分類在圖像識別中也越來越受到重視。

Ⅱ 計算機圖像處理包括哪些步驟

計算機圖像處理是用計算機對光學圖像進行接收、提取信息、加工變換、模式識別及存儲顯示的過程。通過CCD（電荷耦合器件）等光電子器件直接接收光學信息，並進行數字化；也可以對載有光學圖像信息的膠片、相片進行閱讀以提取光學信息，實現數字化。一旦計算機獲取了光學圖像的足夠信息，就可以進行圖像增強、壓縮、復原、分割和識別等。採用模式識別方法，對某些從遠距離傳送來的模糊不清的圖像，可消除干擾，增強對比度，使得清晰可觀。計算機圖像處理技術最先用於地面衛星遙感、氣象預報等領域，在醫學檢驗圖像的分析顯示上發展很快，在生產自動控制、罪證辨識以至服飾發型設計中也得到愈來愈廣泛的應用。

Ⅲ 光學分析法有哪些類型

主要根據物質發射，吸收電磁輻射以及物質與電磁輻射的相互作用來進行分析的一類重要的儀器分析法。

光學分析法是基於物質對光的吸收或激發後光的發射所建立起來的一類方法，比如紫外-可見分光光度法，紅外及拉曼光譜法，原子發射與原子吸收光譜法，原子和分子熒光光譜法，核磁共振波譜法，質譜法等。

Ⅳ 幾何光學的光學影像

如果物點在垂軸平面上移動時，其完善像點也在垂軸平面上作線性移動，則此光學系統成像是理想的。可以證明，非常靠近光軸的細小物體，其每個物點都以很細的、很靠近光軸的單色光束被光學系統成像時，像是完善的。這表明，任何實際的光學系統(包括單個球面、單個透鏡)的近軸區都具有理想成像的性質。
為便於一般地了解光學系統的成像性質和規律，在研究近軸區成像規律的基礎上建立起被稱為理想光學系統的光學模型。這個模型完全撇開具體的光學系統結構，僅以幾對基本點的位置以及一對基本量的大小來表徵。
根據基本點的性質能方便地導出成像公式，從而可以了解任意位置的物體被此模型成像時，像的位置、大小、正倒和虛實等各種成像特性和規律。反過來也可以根據成像要求求得相應的光學模型。任何具體的光學系統都能與一個等效模型相對應，對於不同的系統，模型的差別僅在於基本點位置和焦距大小有所不同而已。
高斯光學的理論是進行光學系統的整體分析和計算有關光學參量的必要基礎。
利用光學系統的近軸區可以獲得完善成像，但沒有什麼實用價值。因為近軸區只有很小的孔徑(即成像光束的孔徑角)和很小的視場(即成像范圍)，而光學系統的功能，包括對物體細節的分辨能力、對光能量的傳遞能力以及傳遞光學信息的多少等，正好是被這兩個因素所決定的。要使光學系統有良好的功能，其孔徑和視場要遠比近軸區所限定的為大。
當光學系統的孔徑和視場超出近軸區時，成像質量會逐漸下降。這是因為自然點發出的光束中，遠離近軸區的那些光線在系統中的傳播光路偏離理想途徑，而不再相交於高斯像點(即理想像點)之故。這時，一點的像不再是一個點，而是一個模糊的彌散斑；物平面的像不再是一個平面，而是一個曲面，而且像相對於物還失去了相似性。所有這些成像缺陷，稱為像差。

Ⅳ 遙感圖像處理的光學處理

遙感圖像的光學處理包括一般的照相處理、光學的幾何糾正、分層疊加曝光、相關掩模處理、假彩色合成、電子灰度分割和物理光學處理等。光學處理有時稱為模擬處理。數字處理是指用計算機圖像分析處理系統進行的遙感圖像處理。遙感圖像的數字處理往往與多光譜掃描儀和專題制圖儀圖像數據的應用聯系在一起。數字處理方式靈活，重復性好，處理速度快，可以得到高像質和高幾何精度的圖像，容易滿足特殊的應用要求，因而得到廣泛的應用。

Ⅵ 簡述圖像真實檢驗的主要技術

圖像真實性鑒別方法
摘要 通過從圖像檢驗的原理入手，對常見的偽造圖像方法進行分析研究，介紹了照片的質量檢驗、照片重復區域法檢驗、數字圖像與數碼相機本底雜訊一致性檢驗、圖像內容間景深關系的檢驗、光照方向一致性的檢驗、照片中成像透視比例的檢驗、模擬攝影法檢驗和實物對照檢驗等方法，檢驗圖像的真實性。
關鍵詞 偽造圖像 檢驗鑒定

偽造照片在其偽造過程中使用的素材、工具、材料等十客觀存在的，同時拍攝過程中的構圖，用光、調焦以及各種景物的透視關系和照片後期製作中的色彩矯正、反差控制等，無不反映出照片是否一體性的特徵，它們為檢驗鑒定提供了可行性，由於科技發展變化迅速，電腦製作出鑒定計算機偽造照片的標准和數據，目前也非常困難。本文從鑒定照片原理入手，介紹照片檢驗的常用方法。

1 檢驗原理
1.1 攝影成像的景深
我們在拍照時要對拍攝主體進行調焦，使主體清晰成像在焦平面上，而且景物空間中位於調焦無平面前後一定距離內的景物，也能結成人眼視覺上相對清晰的影像，人們常將調焦物前後相對清晰成像的景物空間距離稱為景深。景深現象的產生是由於人眼存在最小分辨角的緣故，他是一個相對的概念。從景深產生的原理可知，照片上景深范圍內的物體的清晰程度是不一致的，成漸變趨勢，越靠近對焦平面，影像的清晰度越高；此外，前景深小於後景深。這一成像特性對添加性偽造照片的鑒別停工了理論根據。
1.2 拍攝成像的透視原理
物體通過光學鏡頭成像在焦平面上時符合物體成像的透視原理。物體在照片上成像後雖然從三維空間轉變到二維平面上，但照片中物體位置的關系還是符合空間中的透視規律的。物體在照片中成像的透視的規律如下：
（1） 凡是兌換面平行的直線、平面，在畫面上就沒有變化，仍保持它原有的方向。
（2） 不平行畫面的平行直線要消失到一點，這個點叫消點。
（3） 近大遠小。是因為看近的物體所用視角大，看遠的物體視角小。視角大的透視圖就大，是較小透視圖就小。
（4） 平面要消失到一條直線上，這條直線就是消線。消線就是平面的方向，消線不同就是平面的方向不同。
透視原理為判斷照片中人物身高和檢驗拼接偽造照片提供了依據。
1.3 用光及光照均勻性
攝影是用光成像，光在攝影中同時起到照明和造型兩種作用。不同的打光角度和方向，在照片上形成各自不同的光線線條和影調。在照片檢驗中，光線線條和影調的一致性可以判斷照片的真實性。
鏡頭成像時，相面照度的不均勻性決定了圖像中通以色塊的亮度是變化的，也就是說不管物體表面多麼均勻，照片上都沒有完全相同的成塊空間。利用該原則可以檢驗通過克隆法進行偽造的照片。
1.4 數碼相機的本底雜訊
數碼相機的成像元件（CCD或CMOS）一般有數百萬個感光單元，如果其中某個感光單元損壞，不能成像，即成為壞點——DEAD PIXEL。數碼攝影和傳統相機不同，傳統相機拍攝時很少因電子零件產生環境就復雜多了，從操作過程中機體升溫效應，CCD上的殘留能量一致於機身零件本身，甚至來自外界的電磁波干擾都有可能會在畫面上形成雜色的斑點，此為噪點。壞點和噪點共同形成了數碼相機的本底雜訊，它對用該相機拍攝出的數碼影像產出直接的影響。利用數碼相機的本底雜訊可以對數碼影像的原始性進行檢驗。
2 計算機偽造照片的類型
計算機偽造照片的原始圖像主要由數碼相機拍攝、掃描儀掃描和網上下載等方式製得。在存儲器中以數字形式存儲實物的外在表現（事物的大小、形狀、顏色、相對關系等）。由於圖像的這種存儲特點使得數字圖像易於編輯、偽造照片的類型有：
（1） 拼接性偽造。就是通過對不同照片的不同部位進行拼接。
（2） 添加性偽造。就是在照片畫面上添加某些內容。
（3） 裁減性偽造。就是在照片畫面上裁切掉或刪掉某些內容。
（4） 克隆法偽造。利用計算機圖像處理中的克隆印章對圖像的某一局部進行克隆，從而實現偽造的目的。
3 鑒別方法
3.1 圖像質量的一般檢驗
對列印或擴印出的照片進行常規觀察檢驗，結合拼接照片在剪切拼接和翻拍過程中可能出現的特點，如圖像的清晰度、反差大小、色塊大小、色調連續性，又無非正常斑塊、又無影像變形等，分析其成因是否為剪切拼接過程所遺留。對照片可能編造區域的邊緣採用實彈的放大倍率進行觀察，查看其有無線條的錯位、成像不實、圖像之間的銜接是否正常又無袖描痕跡等特徵。
對數碼圖像需要放大到像素級時才能夠觀察到圖像的細微變化，此時可以通過灰度變化的梯級、通以色塊的色彩的變化等找出圖像的可疑點或處理位置。然後進入下一步進行具體確認。
3.2 影響重復區、克隆區的檢驗
對於局部復制或是用克隆技術進行區域查詢軟體進行預檢，對同一影像的各個區域進行掃描，改變掃描區域大小，找出相似區塊和重復區塊；對不同圖像則找出兩個圖像相近或相同的區域，為進一步檢驗提供線索。
對預檢出的區域進行圖像比隊、測試，找出差異點和相同點，分析其成因、製作方式和偽裝方式，從而對圖像作出相應的認定。
3.3 數碼圖像與相機本底雜訊的一致性檢驗
對數碼圖像，如果有拍攝該圖像的相機，就可以利用本底雜訊進行圖像與數碼相機拍攝關系的認定，一方面驗證兩者的關系，另一方面也驗證了數碼圖像的原始性，因為經過圖像處理後的圖像的本底雜訊會發生相應變化。具體辦法是利用專門的數碼相機本底雜訊檢測軟體，檢驗該相機的本底雜訊，得到數碼相機的本底雜訊分布情況，然後與圖像中雜訊點相比較，判斷兩者的一致性。
3.4 圖像內容間景深關系的檢驗
對於添加或克隆方式偽造的照片，加入部分圖像個部分的清晰度與前後景間圖像的清晰度的關系大多會違背景深原理，檢驗圖像時可以先找到圖像的對焦平面，然後檢驗對焦平面先後物體的清晰度變化是否與景深原理相符合，從而判斷的真實性。
3.5 光照方向一致性的檢驗
利用攝影用光時產生的光照效果的一致性來檢驗圖像的真實性。具體方法是對圖像中各個景物在攝影用光照明方向上形成的陰影的方向、大小、強度、反差等進行分析，找出可疑點或差異點，進行數值量化檢驗，判斷成因。
3.6 照片中成像透視比例的檢驗
利用攝影的幾何透視原理和空氣透視原理，比較圖像中各個成像物的大小透視、方向透視、影調透視以及物體間的比例關系，確定圖像中有無違背規律的現象存在。
3.7 模擬攝影法檢驗和實物對照法檢驗
當被殲圖像在景深、用光和透視等方面，出現不能確認的可疑點時，常常需要實際模擬拍攝法來檢驗、驗證說明圖像中出現的真實與否。
此外，對一致送檢照片的實際拍攝人物、物體和場景檢驗時，可以通過模擬攝影法，按照被殲圖像的位置關系實際模擬拍攝，通過比對直接檢驗照片中的人、物、景符合程度和差異位置，以確定相關部位的客觀真實性。
綜上所述，計算機偽造照片的檢驗既有明確的科學理論根據，又有系統的檢驗方法，但是矛與盾是相輔相承德兩個對立面，隨著科學技術，特別是應用軟體的發展，圖像偽造技術水平也在提高，這就需要廣大技術人員共同努力，發掘、發現更多、更有效的檢驗手段和方法。

Ⅶ 光學位移法除了成像大小還要考慮什麼因素

咨詢記錄 · 回答於2021-11-17

Ⅷ 光學分析的分類

光學分析可分為非光譜法及光譜法兩大類方法。 分子信標技術是熒光分析方法在DNA檢測領域的又一延伸。分子信標的概念是1996年由Tyagi等提出的。分子信標是一段與特定核酸互補的DNA探針，空間結構上呈「發夾」結構，其中環序列是與靶DNA互補的探針；莖的一端連接上一個熒光分子，另一端連上一個淬滅分子。當靶序列不存在時，分子信標呈「發夾」結構，莖部的熒光分子與淬滅分子非常接近（7～10nm），熒光分子發出的熒光被淬滅分子吸收，此時檢測不到熒光信號；當有靶序列存在時，分子信標的環序列與靶序列特異性結合，形成穩定的雙鏈體線性結構，此時熒光分子與淬滅分子分開，產生可被檢測的熒光信號。分子信標技術具有背景信號低、靈敏度高、特異性強等優點，在DNA檢測中有著廣闊的應用前景。目前，分子信標技術已應用於PCR靶標的實時熒光定量檢測。Perlette等在袋鼠腎細胞質中注入分子信標，實時檢測了活細胞中的RNA及RNA/DNA雜交過程。通過選擇不同的熒光分子-淬滅分子對，可設計出多色分子信標，熒光系統檢測到不同顏色的熒光，可實現多個靶序列的同時檢測。另外，可利用金錶面對熒光的淬滅作用，將熒游標記的「發夾」分子固定在金錶面，沒有靶序列時熒光被金錶面淬滅，有靶序列雜交後產生熒光。
實際上，分子信標是一種基於熒光能量轉移（FRET）的技術。熒光能量轉移是指當熒光給體和受體間的分子距離足夠近時，發生分子間的能量轉移，熒光從一個分子向另一個分子轉移。因為DNA的存在可影響體系的能量轉移，引起熒光強度的改變，熒光能量轉移技術在DNA檢測中有著廣泛的應用。高峰等研究了吖啶橙-羅丹明B二聚體能量體系作為熒光探針用於DNA的測定。Bazan等在帶正電的共軛聚電解質(cationicconjugatedpolymers，CCP）中加入熒游標記的肽苷酸（PNA-C*），由於PNA本身不帶電，不會和共軛聚電解質發生作用。當溶液中加入和PNA互補的DNA時，DNA帶有很強的負電荷，會和帶正電的共軛聚電解質形成復合物，同時DNA和熒游標記的肽苷酸雜交，形成共軛聚電解質-DNA-(PNA-C*）的三元復合物，拉近了共軛聚電解質和熒光探針C*熒光強度即可判斷出是否有待測DNA。 常用的比色法有兩種：目視比色法和光電比色法，兩種方法都是以朗伯-比爾定律（A=εbc）為基礎。常用的目視比色法是標准系列法，即用不同量的待測物標准溶液在完全相同的一組比色管中，先按分析步驟顯色，配成顏色逐漸遞變的標准色階。試樣溶液也在完全相同條件下顯色，和標准色階作比較，目視找出色澤最相近的那一份標准，由其中所含標准溶液的量，計算確定試樣中待測組分的含量。
光電比色法是在光電比色計上測量一系列標准溶液的吸光度，將吸光度對濃度作圖，繪制工作曲線，然後根據待測組分溶液的吸光度在工作曲線上查得其濃度或含量。與目視比色法相比，光電比色法消除了主觀誤差，提高了測量准確度，而且可以通過選擇濾光片來消除干擾，從而提高了選擇性。但光電比色計採用鎢燈光源和濾光片，只適用於可見光譜區和只能得到一定波長范圍的復合光，而不是單色光束，還有其他一些局限，使它無論在測量的准確度、靈敏度和應用范圍上都不如紫外-可見分光光度計。20世紀30～60年代，是比色法發展的旺盛時期，此後就逐漸為分光光度法所代替。

Ⅸ 光學分析法可分為光譜法與非光譜法,兩者的本質區別是

我是學分析化學的.
光譜法是輻射光子與物質作用,引起物質電子或原子結構發生變化,產生發射或吸收光子的現象,這類光譜發最終獲得的數據也通常是直觀的波長—強度圖譜.
光譜法有紫外-可見吸收、分子熒光磷光光譜、紅外吸收光譜、拉曼光譜、核磁共振.
非光譜法是光子與物質作用,物質本身並沒有太大改變,只是光的輻射方向與物理性質的變化.
通常這類有折射法、旋光色散法、偏振法.

你的答案可以填：紫外-可見、紅外、熒光.折射、旋光色散、偏振.

Ⅹ 光學變換處理簡介

採用近代光學信息處理技術,是當前遙感圖像處理的重要發展方向之一。

光學信息處理通常是利用薄透鏡的二維傅里葉變換本領,以相干光(激光)或部分相干光(白光),在光學信息處理系統中,對膠片圖像作光學傅里葉變換,將空間域的圖像轉換成頻率域的信息,然後通過「修改」頻譜——濾波來達到圖像的增強。故光信息處理的實質就是以傅里葉光學理論為基礎的光學變換處理。其原理如圖4-6。

圖4-5 光學比值圖像光學原理示意圖

圖4-6 光學變換技術原理圖

圖中P₁為原圖像,P₂為經單色光源S照射後產生的傅里葉頻譜,P₃為P₂的反變換。如果對P₂的頻譜不作修改,P₃僅為P₁的倒像;當在P2處置不同透過特性的透鏡,令一部分頻譜通過,而其他譜不通過,則P₃處生成的圖像即為經濾波變換的像。按濾波透鏡(圖4-7)的性質及其增強效果,可分為:

圖4-7 空間濾波器

1.低通濾波 其濾波器為一圓孔(圖4-7a),能阻擋遠離光軸的高頻成分,使光軸附近的低頻成份通過。它具有平抑細微結構,增強原圖像中主幹構造的作用。

2.高通濾波 其濾波器(圖4-7b)只對零頻作適當衰減,以削弱背景、突出光密度突變的高頻成份,起到增強邊緣和細微構造的作用,也有助於隱伏構造的顯示。

3.帶通濾波 不少地物有特定的空間頻率,製作相應的帶通濾波器(圖4-7c),只讓這部分頻帶通過,從而達到增強的目的。

4.方向濾波 選用扇形(圖4-7d₁)或狹縫(圖4-7d₂)濾波器,只讓垂直扇形中軸或狹縫方向的頻譜通過,以抽取該方向的線性信息;改變扇形中軸或狹縫方向,便能增強不同方向的線性影像。故可用作線性構造增強。

以上四種均以改變頻譜面上的振幅分布實施光信息變換,故稱振幅濾波,或簡單空間濾波。另外,還可以設置位相濾波器、光柵濾波器、匹配濾波器等。其中,光柵濾波既可增強不同方向的線性構造,也可實現圖像加、減等數學運算,獲得多種增強效果;匹配濾波主要用於圖像識別,檢測特定的目標信息。

此外,以白光(部分相干光)替代單色光源,改用彩色濾波器(半色調屏膠片——一種能將物平面上黑白圖像的影像密度轉換為空間頻譜分布的光柵),經光學傅里葉變換後,在像平面得到的則是按原圖像密度等級編碼的彩色圖像。這也稱為光學編碼,或光學假彩色頻率編碼,也是目前常用的光學變換處理方法之一。

光學信息處理具有容量大、能夠進行二維平行處理和快速實現圖像變換、卷積、相關等優點,在實際應用中已取得很好的效果,顯示出有很大的潛力。但它也有自身的局限性,比如,不及數字圖像處理靈活,處理系統本身不能作控制、分析、判斷等。將光學信息處理的快速、大容量和數字圖像處理的靈活、精度高結合在一起的光機混合處理,將是今後遙感圖像處理的發展方向。