《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。 !^L-T?y.2
《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。 m|1n
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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。 o%qkq K1
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第一部分 语言篇 l;0y-m1
第1章MATLAB语言概述3 %Rarr
1.1MATLAB简介3 @c]Xh:I
1.1.1MATLAB的发展历程3 6p m~sD
1.1.2MATLAB的主要特点3 Vhph`[dC{
1.2MATLAB的系统组成4 ~!] m6 /
1.2.1MATLAB开发环境4 !Rqx2 Q
1.2.2MATLAB数学函数库5 uA%Ts*a N
1.2.3MATLAB语言5 }N]!0 Ka
1.2.4MATLAB图形处理系统5 KTv4< c]
1.2.5MATLAB程序接口5 [b;Uz|o
1.3MATLAB R2014a的安装、启动和退出5 JO}?.4B
1.3.1MATLAB R2014a的安装5 + >#e=nH
1.3.2MATLAB R2014a的启动和退出8 jCQho-1QN
1.4MATLAB R2014a的工作环境8 *~;8N|4<
1.4.1菜单和工具栏9 3+9
U1:1[.
1.4.2命令行窗口10 O n%,l
1.4.3工作区11 s.rT]
1.5MATLAB R2014a帮助系统11 .eY`Ri<3t
1.5.1帮助窗口11 +nQ!4
1.5.2帮助命令12 ?!7
SzLll
1.5.3演示系统（Demos）13 #HG&[Ywi
1.5.4帮助系统导航浏览器13 f[}|rf
1.5.5远程帮助系统14 } #
Xi`<{
1.6MATLAB的基本操作命令14 X+at%L=
1.6.1通用命令和编辑键14 r0Z+ RB^I
1.6.2文件管理15 jb 3.W
1.7MATLAB使用初步16 GX5W ^//}
习题16 #_fY4vEO
第2章MATLAB的基本语法17 EneAX&SG
2.1数据类型17 S &01S X6
2.1.1数值类型17 i~8DSsh A
2.1.2字符串17 p8>R#9
2.1.3逻辑类型19 WIG=D{\Yx
2.1.4元胞数组20 :k N5?t=
2.1.5构架数组21 =ybGb7?
2.1.6函数句柄（function）21 Fr; lG
2.2变量22 Lzz) n%y5
2.2.1变量命名的规则22 \u8,!) 4i
2.2.2变量的赋值22 ttj2b$M,
2.2.3MATLAB变量的显示23 4#h ?Wga
2.2.4MATLAB变量的存取24 QkE,T0,/?h
2.3数组及向量运算24 n ,1tD
2.3.1数组和向量的创建24 S.hC$0vrj
2.3.2数组的寻址27 :t5uDKZ_j)
2.3.3数组的运算27 & 57U? oY
2.3.4向量运算29 !-RwB@\
2.4矩阵及其运算30 6RP+4c
2.4.1矩阵的创建30 R9vY:oN%
2.4.2矩阵的运算31 u G[!w!e
2.4.3矩阵的常用函数运算33 M')bHB(~v
2.5多项式及其运算34 4 l1 i>_R
2.5.1多项式的构造34 {_7Hz,2U
2.5.2多项式的运算34 A8!Ed$@
2.5.3多项式拟合36 9FNwp L'C
2.6符号运算37 .+vd6Uc5a
2.6.1基本符号对象37 eE9|F/-L
2.6.2符号表达式38 ^W}MM8
'
2.6.3符号表达式的运算38 9gR.RwR X
2.6.4常用的符号运算39 /x/4 NeD
2.7MATLAB绘图40 bP03G =`6w
2.7.1MATLAB绘图的基本步骤41 s X5sL
2.7.2二维绘图41 8nsZ+,@+[
2.7.3图形修饰43 J | q^+K
2.7.4三维绘图46 C #$6O8O
2.7.5特殊图形48 ^]7,1dH}M
2.7.6四维图形50 (Y )!"_|
2.8MATLAB程序设计51 j8c 6[ih
2.8.1M文件编辑器51 s ^3[W0hL
2.8.2命令文件53 Uz
$ @(C
2.8.3函数文件53 C
Oa .xyp
2.8.4M文件的规则54 #B}Qt5w
2.8.5全局变量与局部变量54 :o l6%Z's
2.8.6程序流控制55 iN`6xkY
2.8.7程序设计举例58 )7w@E$l"
2.8.8程序设计的基本原则60 uOFnCy 4
习题60 R=Ymo.zs6
参考文献62 obYn&\6
niQcvnT4b
第二部分 应用篇 <N-=fad]
第3章MATLAB在光学原理中的应用举例65 m r2S!
3.1平面电磁波在不同媒介分界面上的入射、反射和折射65 _ .!aBy%xf
3.1.1电矢量平行入射面的反射系数和振幅透射系数65 Oj-r;Tt_G}
3.1.2电矢量垂直入射面66 }1F6?do3&
3.1.3菲涅耳公式66 5}7ISNP;f
3.2光的干涉68 ,02w@we5
3.2.1波的叠加原理68 P{Lg{I_w.B
3.2.2光波的干涉71 c>rK gx
3.2.3杨氏干涉实验71 KqK9X
3.2.4牛顿环74 Ysl9f1>%
3.2.5迈克尔逊干涉仪75 - )6 ;0
3.3光的衍射79 %i3{TL
3.3.1光的衍射现象79 ]<q'U> N
3.3.2矩孔和圆孔衍射82 vS#{-X
3.3.3光栅衍射83 ]/[0O+B?
3.4光的偏振84 Bi
XTC$Oi
3.4.1光波的偏振态84 iU XM( ]
3.4.2光波的偏振态的仿真85 Tw UsVM(~
3.5平行光束通过透镜聚焦87 8J):\jAZ6
3.5.1平凸透镜光线追迹87 `y x56
参考文献90 /L$NE$D} "
第4章MATLAB在信息光学中的应用举例91 ~hzE K vs
4.1信息光学函数91 @C07k^j=U
4.1.1矩形函数91 _6L H"o 3
4.1.2阶跃函数93 q#|r
4.1.3符号函数94 fRFYJFc n
4.1.4sinc函数94 q}e]*]dJZ
4.1.5高斯函数95 W.p66IQwL&
4.2傅里叶变换97 lU& Q^Zj`
4.3卷积定理99 ve~C`2=;
4.4傅里叶透镜的仿真101 (Wn
"3
]
4.5计算全息103 -aT=f9u
4.5.1全息透镜103 }|,EU!nDi
4.4.2二元傅里叶变换全息图105 7g8B'ex J
参考文献107 TGtyJ3x\
第5章MATLAB在光电图像处理中的应用108 '(XW$D
5.1图像及数字图像简介108 *.xZfi_|
5.1.1索引图像108 LjCykk
5.1.2RGB图像109 sjcQaF`=
5.1.3二值图像109 n{3| E3
5.1.4灰度图像109 ~n8F7
5.2数字图像的读取、显示及输出110 'cYQ ?;
5.2.1图像的读取110 n-W?Z'H{r
5.2.2图像的显示110 j $KM9
5.2.3图像的输出112 Z+Xc1W^
5.2.4添加颜色条112 F46O!xb%
5.3图像类型的转化113 8>m1UO Nr
5.3.1dither函数113 N:d
D*[Q Z
5.3.2gray2ind函数114 .1 Vu-@
5.3.3im2bw函数115 M{G$Pk8 [
5.3.4rgb2gray函数116 K/~Y!?:J r
5.3.5rgb2ind函数116 ea>[BB3#
5.4图像的代数操作117 FGDw;lEa9[
5.4.1图像的相加117 #c :9 V2
5.4.2图像的相减119 z}D#WWSxf
5.4.3图像的相乘121 V54q"kP,@.
5.4.4图像的相除121 <e[!3,%L
5.5图像的对比度增强123 1ZKz3)K
5.5.1线性变换123 > e;]mU`,
5.5.2非线性变换123 FU'^n6[<B
5.6图像的锐化124 % 6"o8
5.6.1边界提取和锐化124 ^971<B(v
5.6.2锐化滤波器125 !\3 }R25
5.7图像的边缘检测127 'aNahzb
5.7.1边缘检测算子127 n|J.)E.
5.7.2边缘检测的MATLAB实现128 p
FXd4*
5.8基于灰度的图像分割131 ,b. kw}k
5.9图像的膨胀与腐蚀134 RsR] T]4
5.9.1膨胀和腐蚀134 9DmSs =A
5.9.2结构元素134 p?_'|#tz
5.9.3膨胀的MATLAB实现135 38<~ R
5.9.4腐蚀的MATLAB实现136 p_ A5C?&
参考文献136 W6)dUi
:"
1k*n1t):
第三部分 实例篇 :~-)Sm+ ^
第6章课程设计综合实例139 vI4%d,
6.1基于MATLAB的汽车牌照识别系统的设计与实现139 }k4`
6.1.1设计目的139 4S^
6.1.2设计任务及具体要求139 m9v"v:P w
6.1.3基本原理概述139 zsHG= Ee*
6.1.4设计方案及验证140 lR|$*:+
参考文献148 Jii?r*"d
6.2基于MATLAB的空间滤波仿真实现148 z<FV1 niE
6.2.1设计目的148 iH($rSE
6.2.2设计任务及要求148 cw*(L5b u
6.2.3设计原理概述149 TJeou# =/
6.2.4空间滤波的仿真设计实现149 QJ[(Y@ O6a
参考文献154 f_^ix
6.3基于MATLAB的高斯光束及传输特性分析154 kyp U &F
6.3.1设计目的154 /e;e\k_}'
6.3.2设计任务及要求155 |`N$>9qN
6.3.3设计原理概述155 Sn_z
6.3.4MATLAB仿真实现155 50}.Xm@,BO
参考文献160 \=HfO?$ Ro
6.4基于MATLAB的光纤定向耦合器的耦合特性分析161 4`?sE*P@`
6.4.1设计目的161 a*pXrp@
6.4.2设计任务及要求161
O 6M}W_
6.4.3设计原理概述161 QwKky ^A
6.4.4设计实现163 olUqBQ&ol
参考文献169 az z#@f1
6.5基于MATLAB的光学图像加密/解密技术的研究169 dj 8F6\
6.5.1设计目的169 ~}hba3&b;#
6.5.2设计任务及要求169 AAeQ- nbP
6.5.3设计原理概述169 7I @9v=xV
6.5.4设计实现171 ux" D
]P
参考文献178 k ~'?" '
6.6基于MATLAB的相关识别178 X}n&`y{/
6.6.1设计目的178 J)#5 9a
6.6.2设计任务及要求178 PV5TG39q Q
6.6.3设计原理概述178 b/a? \0^
6.6.4图像相关识别MATLAB的仿真实现180 9Bbm7Gd
参考文献183 zLJ:U`uh\
6.7MATLAB在激光光斑测量中的应用183 n.;5P {V1
6.7.1设计目的183 ;] l{ D}
6.7.2设计任务及要求183 {9m!UlTtw
6.7.3设计原理概述183 < -@,
6.7.4设计实现185 LaEX kb*s
参考文献187 R{2GQB
6.8基于MATLAB的激光束合成187 |j.KFu845
6.8.1设计目的187 c0,gfY%sI$
6.8.2设计任务及要求188 X r
6.8.3设计原理概述188 Zu [?'
6.8.4设计实现188 %WJ\'@O\
参考文献193 /
y":/" h
6.9MATLAB在透镜像差计算中的应用194 3 cV+A ]i
6.9.1设计目的194 h&:Q$*A>
6.9.2设计任务及要求194 i;uG:,ro
6.9.3设计原理概述194 5VoOJ_hq
6.9.4设计实现197 E9 80yXJR
参考文献200 & cn%4Er
6.10基于MATLAB的人脸识别200 #%} u8\q
6.10.1设计目的200 SSA%1l 2!
6.10.2设计任务及具体要求201 ],fwZd[t
6.10.3基本原理概述201 r(?'Y y
6.10.4设计方案及验证201 a|] %/[G@
6.10.5结论208 h~= \/vF
参考文献208
