《MATLAB仿真及其在光学课程中的应用》结合光学类课程的特点，主要介绍MATLAB在“光学原理”、“信息光学”、“光电图像处理”等课程中的应用.本书在结构上包括三个部分，共6章.第一部分为语言篇，包括第1章和第2章，是MATLAB基础部分，主要介绍MATLAB语言的基本语法、计算功能、编程基本方法和绘图功能.第二部分为应用篇，包括第3~5章，讲述MATLAB在光学类课程中的应用.其中，第3章介绍了MATLAB在光学原理课程中的应用；第4章介绍了MATLAB在信息光学课程中的应用；第5章介绍了MATLAB在光电图像处理课程中的应用.第三部分为课程设计综合实例，包括第6章，演示了光学实践教学中MATLAB系统仿真的应用。 _0+0#! J!
《MATLAB仿真及其在光学课程中的应用》特点：由浅入深，结构层次清楚；紧扣专业，仿真实例丰富，针对性强；语言精练，通俗易懂。 a{!QOX%K
本书可作为高等院校光学、光学工程、光电信息科学与工程、电子科学技术等相关专业本科生和研究生学习专业知识的辅助教材、参考书和仿真实验指导书，也可供相关专业的教师和科技工作者参考.对参加相关课程设计和毕业设计的读者来说，书中所给实例有一定参考价值。 fA'qd.{f^
8eA+d5k\.
第一部分 语言篇 tg^sCxz9]
第1章MATLAB语言概述3
F4=}}k U
1.1MATLAB简介3 EM >}0V
1.1.1MATLAB的发展历程3 ( mxT2"fC
1.1.2MATLAB的主要特点3 I%|>2}-_U
1.2MATLAB的系统组成4 R1&unm0
1.2.1MATLAB开发环境4 =4GSg1Biy
1.2.2MATLAB数学函数库5 9a'-Y
1.2.3MATLAB语言5 'mI'dG
1.2.4MATLAB图形处理系统5 [m^+,%m5]
1.2.5MATLAB程序接口5 j4=(H:c~E
1.3MATLAB R2014a的安装、启动和退出5 Gm*X'[\DD
1.3.1MATLAB R2014a的安装5 2Q;9G6 p
1.3.2MATLAB R2014a的启动和退出8 2r$#m *
1.4MATLAB R2014a的工作环境8 Kn +S, 1r
1.4.1菜单和工具栏9 0G!] =
1.4.2命令行窗口10 S"9zc
,]
1.4.3工作区11 FP[!BUOf"
1.5MATLAB R2014a帮助系统11 E .1J 2Ne
1.5.1帮助窗口11 /0\
mx4u
1.5.2帮助命令12 `1 :{0 p2q
1.5.3演示系统（Demos）13 (EPsTox
1.5.4帮助系统导航浏览器13 lKk/p^:
1.5.5远程帮助系统14 ? ` SUQm
1.6MATLAB的基本操作命令14 `y#UJYXQE
1.6.1通用命令和编辑键14 tabT0
1.6.2文件管理15 8Sz})UZ
1.7MATLAB使用初步16 s3Cc; #
习题16 m%?V7-9!k
第2章MATLAB的基本语法17 Y^<bl2"y8
2.1数据类型17 1;<R#>&,*
2.1.1数值类型17 m f' V )
2.1.2字符串17 h gJ[LU| >
2.1.3逻辑类型19 f6$b
s+oP
2.1.4元胞数组20 HR}bbsqxVf
2.1.5构架数组21 hy|b6wF&
2.1.6函数句柄（function）21 OR[{PU=X
2.2变量22 VK@ !lJ u!
2.2.1变量命名的规则22 UA|u U5 Q
2.2.2变量的赋值22 vq34/c^
2.2.3MATLAB变量的显示23 vloF::1
2.2.4MATLAB变量的存取24 $1SUU F\.
2.3数组及向量运算24 !A48TgAeE
2.3.1数组和向量的创建24 J90v!p-
2.3.2数组的寻址27 `({T]@]V
2.3.3数组的运算27 cX3l t 5
2.3.4向量运算29 86nN"!{l:
2.4矩阵及其运算30 HaIM#R32T
2.4.1矩阵的创建30 W456!OHa
2.4.2矩阵的运算31 F-6c_!
2.4.3矩阵的常用函数运算33 JU&+c6>
2.5多项式及其运算34 tDUwy^j
2.5.1多项式的构造34 J4 Dry<
2.5.2多项式的运算34 HV<Lf
6gE
2.5.3多项式拟合36 vTn}*d.K=
2.6符号运算37 E YA,h c
2.6.1基本符号对象37 qx%}knB
2.6.2符号表达式38 Yup3^E
w&
2.6.3符号表达式的运算38 y(
y8+ZT
2.6.4常用的符号运算39 s&j-\bOic9
2.7MATLAB绘图40 R ##~*>#
2.7.1MATLAB绘图的基本步骤41 ;J7F J3n
2.7.2二维绘图41 m8.U &0
2.7.3图形修饰43 y+7PwBo%e
2.7.4三维绘图46 <tioJG{OT
2.7.5特殊图形48 u]OW8 rc
2.7.6四维图形50 ~g.$|^,.O/
2.8MATLAB程序设计51 |fo0
2.8.1M文件编辑器51 :,)lm.}]t
2.8.2命令文件53 ({o'd=nO
2.8.3函数文件53 p) +k=b
2.8.4M文件的规则54 m)oJFF
2.8.5全局变量与局部变量54 ={u0_ j
W
2.8.6程序流控制55 vx4+QQY P
2.8.7程序设计举例58 iTaWu p
2.8.8程序设计的基本原则60 =G]@+e
习题60 /t(C>$ }p
参考文献62 [ +P#tIL
X]'7Ov
第二部分 应用篇 %Rsp;1Z
第3章MATLAB在光学原理中的应用举例65 M'/aZ#
b
3.1平面电磁波在不同媒介分界面上的入射、反射和折射65 TiH) 5
3.1.1电矢量平行入射面的反射系数和振幅透射系数65 c_>f0i
3.1.2电矢量垂直入射面66 8,uB8C9
3.1.3菲涅耳公式66 0x!2ihf
3.2光的干涉68 P67o{EdK
3.2.1波的叠加原理68 ]~3 U
3.2.2光波的干涉71 t]e;;q=L.
3.2.3杨氏干涉实验71 fj&i63 ?e
3.2.4牛顿环74
a` 0=AQ
3.2.5迈克尔逊干涉仪75 LcE+ GC
3.3光的衍射79 7hcNf,
3.3.1光的衍射现象79 E6 WA}_
3.3.2矩孔和圆孔衍射82 ?^N3&ukkyo
3.3.3光栅衍射83 nqf,4MR
3.4光的偏振84 \7*`}&
3.4.1光波的偏振态84 T' ~! 9Q
3.4.2光波的偏振态的仿真85 n..g~ $k
3.5平行光束通过透镜聚焦87 Y3=_ec3w
3.5.1平凸透镜光线追迹87 LlSZr)X
参考文献90 OD_W8!-
第4章MATLAB在信息光学中的应用举例91 I&YSQK:b
4.1信息光学函数91 uyY|v$FM
4.1.1矩形函数91 )Qvk*9OS
4.1.2阶跃函数93 ?y!E-&
4.1.3符号函数94 Cn[0(s6
4.1.4sinc函数94 kTvd+TP4
4.1.5高斯函数95 Lup kr xV
4.2傅里叶变换97 ,f&5pw
=
4.3卷积定理99 7t*"%]o
4.4傅里叶透镜的仿真101 1w&!H ]%{
4.5计算全息103 9rA=pH%<>B
4.5.1全息透镜103 gatB QwJb9
4.4.2二元傅里叶变换全息图105 4f;HQ-Iv
参考文献107 i _%Q`i
第5章MATLAB在光电图像处理中的应用108 pf7 it5
5.1图像及数字图像简介108 G2FXrkU
5.1.1索引图像108 ]H1I,`=@
5.1.2RGB图像109 (V HL{rj
5.1.3二值图像109 >_LDMs[-p
5.1.4灰度图像109 qQH]`#P
5.2数字图像的读取、显示及输出110 7!N2-6GV
5.2.1图像的读取110 ~B(6+~%
5.2.2图像的显示110 WH \)) y-
5.2.3图像的输出112 #KiRfx4G
5.2.4添加颜色条112 eD#hpl
5.3图像类型的转化113 zO
MA
5.3.1dither函数113 lO_UPC\@fw
5.3.2gray2ind函数114 IOV(seEY
5.3.3im2bw函数115 Dmu/RD5X:
5.3.4rgb2gray函数116 AoI /n4T^
5.3.5rgb2ind函数116 mOlI#5H
5.4图像的代数操作117 }_68j8`
5.4.1图像的相加117 LoGVwRmoC
5.4.2图像的相减119 2Roc|)-47
5.4.3图像的相乘121 9\DQ>V TQ
5.4.4图像的相除121 TU
1I} ,
5.5图像的对比度增强123 'uxX5k/D@t
5.5.1线性变换123 W!&vul5
5.5.2非线性变换123 b 'pOJS
5.6图像的锐化124 =pC3~-;3
5.6.1边界提取和锐化124 4%3M b-#Y]
5.6.2锐化滤波器125 yT,.z 0
5.7图像的边缘检测127 E}tqQ*u
5.7.1边缘检测算子127 '^"6+ k
5.7.2边缘检测的MATLAB实现128 !dC<4qZ\C
5.8基于灰度的图像分割131 d:U9pC$
5.9图像的膨胀与腐蚀134 oGRhnP'PF+
5.9.1膨胀和腐蚀134 mFZ?hOyP.
5.9.2结构元素134 k'5?M
5.9.3膨胀的MATLAB实现135 $+I;oHWI
5.9.4腐蚀的MATLAB实现136 _n` a`2C|m
参考文献136 byfJy^8G
a)'5Nw9*
第三部分 实例篇 ;{" +g)u
第6章课程设计综合实例139 [Yc G(^^
6.1基于MATLAB的汽车牌照识别系统的设计与实现139 n0e1k.A
6.1.1设计目的139 jE/AA!DC#
6.1.2设计任务及具体要求139 pn5Q5xc
6.1.3基本原理概述139 :65~[$ 2
6.1.4设计方案及验证140 & J2M1z%
参考文献148 9BuSN*4
6.2基于MATLAB的空间滤波仿真实现148 Oa l3rb
6.2.1设计目的148 &mtJ Rfnu
6.2.2设计任务及要求148 uPl\I6k
6.2.3设计原理概述149 D'Y-6W3
6.2.4空间滤波的仿真设计实现149 q CnZh J
参考文献154 eXf22;L z
6.3基于MATLAB的高斯光束及传输特性分析154 0ok-IHE<
6.3.1设计目的154 !GNBDRr
6.3.2设计任务及要求155 ] A+?EE2/
6.3.3设计原理概述155 PJL=$gBgKk
6.3.4MATLAB仿真实现155 t?'!$6
参考文献160 ptZ <ow&
6.4基于MATLAB的光纤定向耦合器的耦合特性分析161 3S}Pm2D2
6.4.1设计目的161 2P @sn!*{1
6.4.2设计任务及要求161 4Q6mo/=H
6.4.3设计原理概述161 ^kB8F"X
6.4.4设计实现163 F ;2w1S^
参考文献169 I\$X/t +dH
6.5基于MATLAB的光学图像加密/解密技术的研究169 #odI EC/
6.5.1设计目的169 A* /Hj TX
6.5.2设计任务及要求169 pv Gf\pu
6.5.3设计原理概述169 T
r1?620
6.5.4设计实现171 ,^ . 88<
参考文献178 ZG Ku>yM
6.6基于MATLAB的相关识别178 W|g4z7Pb
6.6.1设计目的178 r y` z(f
6.6.2设计任务及要求178 /Y7<5!cS
6.6.3设计原理概述178 +yD`3`
E
6.6.4图像相关识别MATLAB的仿真实现180 y3o25}"
参考文献183 B2 'i7P s
6.7MATLAB在激光光斑测量中的应用183 cLsV`@J(k
6.7.1设计目的183 M 4?ig}kh
6.7.2设计任务及要求183 &b fA.&
`
6.7.3设计原理概述183 qtQ6cq Ld
6.7.4设计实现185 #nPQ!NB/
参考文献187 Bx4w )9+3
6.8基于MATLAB的激光束合成187 SX#
e:_
6.8.1设计目的187 a+Kj1ix
6.8.2设计任务及要求188 yooX$
6.8.3设计原理概述188 <BMXCk
6.8.4设计实现188 mSb# Nn6W
参考文献193 A"G
1^8wvX
6.9MATLAB在透镜像差计算中的应用194 ' DL`Ee\
6.9.1设计目的194 f>UXD
6.9.2设计任务及要求194 ^!<BQP7
6.9.3设计原理概述194 h1 B16)
6.9.4设计实现197 w"cZHm
参考文献200 *&^:T~|=!
6.10基于MATLAB的人脸识别200 to DG7XN}
6.10.1设计目的200 < v@9#c
6.10.2设计任务及具体要求201 |n,<1QY
6.10.3基本原理概述201 bj>v|#r^
6.10.4设计方案及验证201 <YhB8W9 P
6.10.5结论208 noml8o
参考文献208
