《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。 [|YJg]i-
《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。 A5O; C
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。 >feeV k
P(3$XMx
第一部分 语言篇 6 \ %#=GG
第1章MATLAB语言概述3 zE7)4!
1.1MATLAB简介3 A-eCc #I
1.1.1MATLAB的发展历程3 O<X NI(@
1.1.2MATLAB的主要特点3 L:jv%;DM
1.2MATLAB的系统组成4 @v.?z2h
1.2.1MATLAB开发环境4 -Byl~n3*D
1.2.2MATLAB数学函数库5 MW=rX>tE
1.2.3MATLAB语言5 maV*+!\
1.2.4MATLAB图形处理系统5 .e}`n)z
1.2.5MATLAB程序接口5 \tdYTb.
1.3MATLAB R2014a的安装、启动和退出5 ;)sC{ "Jb
1.3.1MATLAB R2014a的安装5 2#' "<n,G
1.3.2MATLAB R2014a的启动和退出8 ENf(E9O
1.4MATLAB R2014a的工作环境8 6U]r 3
Rr
1.4.1菜单和工具栏9 Xj:\B] v]
1.4.2命令行窗口10 x7xQrjE
1.4.3工作区11 ~$7Y Es)
1.5MATLAB R2014a帮助系统11 ZKi?;ta=
1.5.1帮助窗口11 8P2_/)|
1.5.2帮助命令12 '2{60t_A
1.5.3演示系统（Demos）13 T'N/A9{q
1.5.4帮助系统导航浏览器13 |1T[P)Q
1.5.5远程帮助系统14 R]o2_r7N"}
1.6MATLAB的基本操作命令14 lnV!Xuf
1.6.1通用命令和编辑键14 "2T* w~V&y
1.6.2文件管理15 @^HZTuP2;
1.7MATLAB使用初步16 ,rh NXx
习题16 T3-/+4$0v
第2章MATLAB的基本语法17 K{ FBrh
2.1数据类型17 |;YD RI
2.1.1数值类型17 WTZuf9:
2.1.2字符串17 i^ rHZmT
2.1.3逻辑类型19 1\5po^Oioy
2.1.4元胞数组20 Nm3CeU
2.1.5构架数组21 w}x&wWM
2.1.6函数句柄（function）21 YH-W{ ].
2.2变量22 XZ/cREz^s
2.2.1变量命名的规则22 6h\; U5
2.2.2变量的赋值22 ;Udx|1o
2.2.3MATLAB变量的显示23 iF"k R]ZL
2.2.4MATLAB变量的存取24 MnptC 1N
2.3数组及向量运算24 a% wa3N=v
2.3.1数组和向量的创建24 j 2e|
2.3.2数组的寻址27 MhN 8'y(
2.3.3数组的运算27 +@\=v}:
F
2.3.4向量运算29 EsLtC5]
2.4矩阵及其运算30 `V?NS,@$
2.4.1矩阵的创建30 85+w\KuEY
2.4.2矩阵的运算31 q)tNH/
2.4.3矩阵的常用函数运算33 <ol? 9tm
2.5多项式及其运算34 DW U(ld:_
2.5.1多项式的构造34 :n oZ
p: a
2.5.2多项式的运算34 H 8!lSRq
2.5.3多项式拟合36 $XFF NE`%
2.6符号运算37 Vv>hr+e
2.6.1基本符号对象37 uecjR 8\e
2.6.2符号表达式38 <@qJ sRbhK
2.6.3符号表达式的运算38 ?lIh&C8]X
2.6.4常用的符号运算39 8ZDWaq8^2N
2.7MATLAB绘图40 gy/bA
2.7.1MATLAB绘图的基本步骤41 r#^uY:T%
2.7.2二维绘图41 ^i17MvT'
2.7.3图形修饰43 G\*`%B_ n
2.7.4三维绘图46 8b+%:eJ
2.7.5特殊图形48 \}7xgQ>oV
2.7.6四维图形50 /qXP \ a
2.8MATLAB程序设计51 z-`4DlJU S
2.8.1M文件编辑器51 ! Ee&e~"
2.8.2命令文件53 4HyD=6V#
2.8.3函数文件53 zB+zw\ncN
2.8.4M文件的规则54 0y/P
2.8.5全局变量与局部变量54 iD:T KB_r
2.8.6程序流控制55 kfy |3KA3m
2.8.7程序设计举例58 ;7g~4Uv4}
2.8.8程序设计的基本原则60 >):> Pz%U
习题60 FX/f0C3CK
参考文献62 e]smnf
3 n1 > +8
第二部分 应用篇 V"|j Dnn5
第3章MATLAB在光学原理中的应用举例65 2!}rH w
3.1平面电磁波在不同媒介分界面上的入射、反射和折射65 Z]^O=kX7k
3.1.1电矢量平行入射面的反射系数和振幅透射系数65 +\MGlsMK@.
3.1.2电矢量垂直入射面66 2B]mD-~
3.1.3菲涅耳公式66 HO39>:c
3.2光的干涉68 e:= +~F(f
3.2.1波的叠加原理68 Rhh.fV3
3.2.2光波的干涉71 NKRH>2,
3.2.3杨氏干涉实验71 6Xt c3
3.2.4牛顿环74 rd}|^&e!Dy
3.2.5迈克尔逊干涉仪75 k)S'@>n{u
3.3光的衍射79 h)
W|~y@
3.3.1光的衍射现象79 =2, iNn
3.3.2矩孔和圆孔衍射82 lkgB,cflpi
3.3.3光栅衍射83 qjLFg sd
3.4光的偏振84 THnZbh4#)
3.4.1光波的偏振态84 (e[8`C
3.4.2光波的偏振态的仿真85 ,a}
vx"~
3.5平行光束通过透镜聚焦87 o,=dm@j
3.5.1平凸透镜光线追迹87 Tw9?U,]
参考文献90 5x'
^.$K >
第4章MATLAB在信息光学中的应用举例91 M rpT5|t
4.1信息光学函数91 ,+E"s3NW
4.1.1矩形函数91 oF(|NS^
4.1.2阶跃函数93 |&rxDf}W
4.1.3符号函数94 6zW3!_tz
4.1.4sinc函数94 jftf]n&Z(q
4.1.5高斯函数95 -<aN$O
4.2傅里叶变换97 $U}GX'1LZ
4.3卷积定理99 EY[J;H_b
4.4傅里叶透镜的仿真101 7bx!A+, t
4.5计算全息103
:O{
ZZ
4.5.1全息透镜103 A$ o ?_
4.4.2二元傅里叶变换全息图105 xX{gm'3UYa
参考文献107 zgA/B{DaC;
第5章MATLAB在光电图像处理中的应用108 =^gZJ@
5.1图像及数字图像简介108 F]^ZdJ2
5.1.1索引图像108 ?-9It| R
5.1.2RGB图像109 3X}>_tj
5.1.3二值图像109 M `.v/UQn
5.1.4灰度图像109 r7n-Xe
5.2数字图像的读取、显示及输出110 %jmL#IN )
5.2.1图像的读取110 I0C$
5.2.2图像的显示110 x)^t5"F
5.2.3图像的输出112 8hm|9
5.2.4添加颜色条112 zX ?@[ OT
5.3图像类型的转化113 ? DKwKt
5.3.1dither函数113 G,h=5y9_J
5.3.2gray2ind函数114 E=8$*YUW(g
5.3.3im2bw函数115 +umV l
5.3.4rgb2gray函数116 c *`= o( S
5.3.5rgb2ind函数116 Kv-4VWh
5.4图像的代数操作117 o"@GYc["
5.4.1图像的相加117 j_HwR9^fd,
5.4.2图像的相减119 3+2cD
5.4.3图像的相乘121 hQ}B?'>
5.4.4图像的相除121 J O"-"&>
5.5图像的对比度增强123 UqaV9
5.5.1线性变换123 B]|"ePj-
5.5.2非线性变换123 @EzO
bE{
5.6图像的锐化124 y(0";\V
5.6.1边界提取和锐化124 zQ~8( E]Rf
5.6.2锐化滤波器125 8.4+4Vxh
5.7图像的边缘检测127 'J"m`a8no
5.7.1边缘检测算子127 W4o $J4IX{
5.7.2边缘检测的MATLAB实现128 8\@&~&(y:
5.8基于灰度的图像分割131 D "9Hv3
5.9图像的膨胀与腐蚀134 l|p
\8=
5.9.1膨胀和腐蚀134 _qQB.Dzo:
5.9.2结构元素134 CP!>V:w%9!
5.9.3膨胀的MATLAB实现135 B X=YS)
5.9.4腐蚀的MATLAB实现136 T`.RP&2/d
参考文献136 yCT:U&8%F
;;g'C* _
第三部分 实例篇 i?1g{JW
第6章课程设计综合实例139 Z
7s
(g]
6.1基于MATLAB的汽车牌照识别系统的设计与实现139 tW |K\NL
6.1.1设计目的139 E||[(l, b
6.1.2设计任务及具体要求139 a+Z95~*sZ"
6.1.3基本原理概述139 'CSIC8M<j
6.1.4设计方案及验证140 j[< }l&
参考文献148 ( :2,Rr1"
6.2基于MATLAB的空间滤波仿真实现148 ^ %pM$3ov
6.2.1设计目的148 Z:(yX0U,[
6.2.2设计任务及要求148 _@Le MNv
6.2.3设计原理概述149 WYklS<B[
6.2.4空间滤波的仿真设计实现149 1"5-doo
参考文献154 ">^O{X\
6.3基于MATLAB的高斯光束及传输特性分析154 4#^?- 6
6.3.1设计目的154 lYq4f|5H}m
6.3.2设计任务及要求155 Z U^dLN- N
6.3.3设计原理概述155 < _~>YJ
6.3.4MATLAB仿真实现155 1EvK\
参考文献160 ) ]x/3J@
6.4基于MATLAB的光纤定向耦合器的耦合特性分析161 * vMNv
6.4.1设计目的161 D-<9kBZs
6.4.2设计任务及要求161 rG*Zp7{
6.4.3设计原理概述161 U ,w J 8
6.4.4设计实现163 ZH<:YOQ
参考文献169 mOkf
6.5基于MATLAB的光学图像加密/解密技术的研究169 z]Dbca1a`
6.5.1设计目的169 w[S!U<9/
6.5.2设计任务及要求169 _b8?_Zq
6.5.3设计原理概述169 <cn{S`
6.5.4设计实现171 ~\^h;A'3
参考文献178 r)G^V&96
6.6基于MATLAB的相关识别178 s;'j n_,0
6.6.1设计目的178 gI SP .
6.6.2设计任务及要求178 *$I5_A8,.
6.6.3设计原理概述178 cnR.J
6.6.4图像相关识别MATLAB的仿真实现180 }bxW@(bs
参考文献183 C \B&'+uR
6.7MATLAB在激光光斑测量中的应用183 <[e E5X(
6.7.1设计目的183 Gz9w1[t
6.7.2设计任务及要求183 ^6E+l#
6.7.3设计原理概述183 DFKumw>!
6.7.4设计实现185 g5
J[ut
参考文献187 i]@QxzCSF
6.8基于MATLAB的激光束合成187 ymxYE#q
6.8.1设计目的187 [8o!X)
6.8.2设计任务及要求188 ?/ @~ d
6.8.3设计原理概述188 ^/ <0r] =
6.8.4设计实现188 lStYfO:<'v
参考文献193 "XEK oeG{
6.9MATLAB在透镜像差计算中的应用194 w,t>M_( N
6.9.1设计目的194 EN =oA P
6.9.2设计任务及要求194 5ZRO{rf
6.9.3设计原理概述194 &GC`4!H
6.9.4设计实现197 g0P^ O@8
参考文献200 &F*L=Ng
6.10基于MATLAB的人脸识别200 Ie[8Iot?bn
6.10.1设计目的200 LyRU2A
6.10.2设计任务及具体要求201 1,tM
6.10.3基本原理概述201 5gPcsn"D
6.10.4设计方案及验证201 MMZdF{5@G
6.10.5结论208 K9#=@}!3L
参考文献208
