《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。 %?dE{ir
《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。 ]!aUT &
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。 0jTMZ<&zZ
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第一部分 语言篇 }]Gb UC!Zb
第1章MATLAB语言概述3 UA BbcNW
1.1MATLAB简介3 NCDxcz;Gb
1.1.1MATLAB的发展历程3 "TFwHe3C4
1.1.2MATLAB的主要特点3 tN!Bvj:C[M
1.2MATLAB的系统组成4 Z =
ik{/
1.2.1MATLAB开发环境4 ,`)OEI|1d
1.2.2MATLAB数学函数库5 - 0DZ::
1.2.3MATLAB语言5 hBy*09Sv
1.2.4MATLAB图形处理系统5 iNLDl~uU
1.2.5MATLAB程序接口5 vZk9gGjk
1.3MATLAB R2014a的安装、启动和退出5
m n`5pha
1.3.1MATLAB R2014a的安装5 fTgbF{ ?xh
1.3.2MATLAB R2014a的启动和退出8 eJaUmK:
1.4MATLAB R2014a的工作环境8 mu>] 9Z W
1.4.1菜单和工具栏9 AY;<q$8j%,
1.4.2命令行窗口10 xVTo 4-[p
1.4.3工作区11 y/\ZAtnLo
1.5MATLAB R2014a帮助系统11 UM\}aq=,
1.5.1帮助窗口11 Da CblX
1.5.2帮助命令12 :`5;nl63
1.5.3演示系统（Demos）13 dk:xn X%
1.5.4帮助系统导航浏览器13 ;-Ado8
1.5.5远程帮助系统14 Wl
TpX`
1.6MATLAB的基本操作命令14 3P`WPph
1.6.1通用命令和编辑键14 `#p< rfe
1.6.2文件管理15 Y{j7Q4{
1.7MATLAB使用初步16 e# <4/FR
习题16 %2YN,a4
第2章MATLAB的基本语法17 I ywiCMjH
2.1数据类型17 cqjl5UB
2.1.1数值类型17 t)!V + Qcb
2.1.2字符串17 K4Y' B
o4
2.1.3逻辑类型19 )*W=GY*
2.1.4元胞数组20 bq: [ Nj
2.1.5构架数组21 X98#QR#m
2.1.6函数句柄（function）21 Cy6%S).c
2.2变量22 OQ,}/
2.2.1变量命名的规则22 G
~A$jStm
2.2.2变量的赋值22 Nuo^+z
E
2.2.3MATLAB变量的显示23 ajGcKyj8i
2.2.4MATLAB变量的存取24 n fa_8
2.3数组及向量运算24 zF?31\GOX
2.3.1数组和向量的创建24 "R 8.P/ 3
2.3.2数组的寻址27 y]7 %$*
<
2.3.3数组的运算27 @ "0uM?_)-
2.3.4向量运算29 fw:7U %MGv
2.4矩阵及其运算30 HS(U4
2.4.1矩阵的创建30 !. p
2.4.2矩阵的运算31 V&g)m.d:n
2.4.3矩阵的常用函数运算33 !"`Jqs
2.5多项式及其运算34 aU4R+.M7@
2.5.1多项式的构造34 ^glX1 )
2.5.2多项式的运算34 6N&| 2: U
2.5.3多项式拟合36 ;}UzJe ,S
2.6符号运算37 "% SX@
2.6.1基本符号对象37 hcQSB00D^
2.6.2符号表达式38 lS#7x h
2.6.3符号表达式的运算38 1y 1_6TZ+
2.6.4常用的符号运算39 jmSt?M0.xV
2.7MATLAB绘图40 !ZX&r{pJp
2.7.1MATLAB绘图的基本步骤41 " cNg :
2.7.2二维绘图41 & \JLTw
2.7.3图形修饰43 xUIvLH=
2.7.4三维绘图46 We\KDU\n
2.7.5特殊图形48 \zBd<H4S:
2.7.6四维图形50 KM 5jl9Vv
2.8MATLAB程序设计51 WFRsSp2
2.8.1M文件编辑器51 7:z>+AM[r
2.8.2命令文件53 p?}f|mQS)
2.8.3函数文件53 # t){ 4J
2.8.4M文件的规则54 Gl.?U;4Z
2.8.5全局变量与局部变量54 j{ )fC]8H
2.8.6程序流控制55 1>hb-OMX
2.8.7程序设计举例58 1k$2LQ
2.8.8程序设计的基本原则60 lK "' n LL
习题60 EG%I1F%
参考文献62 -!@H["
UE\%e9<l
第二部分 应用篇 Wa (W&]
第3章MATLAB在光学原理中的应用举例65 9z+vFk`
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 :D DO=
3.1.1电矢量平行入射面的反射系数和振幅透射系数65 E K^JLvyT
3.1.2电矢量垂直入射面66 UVz=QEuYb
3.1.3菲涅耳公式66 uijq@yo8-
3.2光的干涉68 ,?Ok[G !cm
3.2.1波的叠加原理68 d:A\<F
3.2.2光波的干涉71 _L8Mpx*E
3.2.3杨氏干涉实验71 o1
jk=
3.2.4牛顿环74 3gC\{y!8
3.2.5迈克尔逊干涉仪75 ,;9ak-$8p
3.3光的衍射79 #c6ui0E%;t
3.3.1光的衍射现象79 X";TZk
3.3.2矩孔和圆孔衍射82 7F,07\c
3.3.3光栅衍射83 ,NjX&A @
3.4光的偏振84 MKV=m8G=
3.4.1光波的偏振态84 q
s v+.aW
3.4.2光波的偏振态的仿真85 `Q:de~+AM{
3.5平行光束通过透镜聚焦87 Qk?jG XB>^
3.5.1平凸透镜光线追迹87 ,? C|.5
参考文献90 | -JI`!7
第4章MATLAB在信息光学中的应用举例91 >Kz_My9
4.1信息光学函数91 d ,zp `S
4.1.1矩形函数91 -b].SG5S
4.1.2阶跃函数93
s.|!Ti!]
4.1.3符号函数94 C /SapX
4.1.4sinc函数94 UAnB=L,.\
4.1.5高斯函数95 kTr6{9L
4.2傅里叶变换97 @~ JB \j9
4.3卷积定理99 Rbx97(wK
4.4傅里叶透镜的仿真101 or?0PEx\
4.5计算全息103 KK@
&q
4.5.1全息透镜103 }9{dR4hD
4.4.2二元傅里叶变换全息图105 M' &J _g
参考文献107 ,O$Z,J4VL
第5章MATLAB在光电图像处理中的应用108 Is4%}J!8
5.1图像及数字图像简介108 t.3Ct @wK
5.1.1索引图像108 <FCj)CP%
5.1.2RGB图像109 Y'tq m &}
5.1.3二值图像109 OAmES;Ck$(
5.1.4灰度图像109 r~8D\ _=s
5.2数字图像的读取、显示及输出110 ^>3tYg&7
5.2.1图像的读取110 A M>Y j
5.2.2图像的显示110 lc\>DH\n6
5.2.3图像的输出112 i}.{m Et
5.2.4添加颜色条112 5W*7qD[m
5.3图像类型的转化113 pem3G5
`g=
5.3.1dither函数113 qFvg}}^y
5.3.2gray2ind函数114 b=6MFPbg
5.3.3im2bw函数115 5}v Ro;-
5.3.4rgb2gray函数116 1"8Z
y6t
5.3.5rgb2ind函数116 v[0DE*p
5.4图像的代数操作117 s-QM 6*
5.4.1图像的相加117 {Q{lb(6Ba
5.4.2图像的相减119 #Tr;JAzVjG
5.4.3图像的相乘121 Xz;et>UD*B
5.4.4图像的相除121 -9=M9}eDF
5.5图像的对比度增强123 CBiU#h
q
5.5.1线性变换123 BNAguAxWo
5.5.2非线性变换123 !yoSMI-
5.6图像的锐化124 J!21`M-Ue
5.6.1边界提取和锐化124 @rnp- +kq
5.6.2锐化滤波器125 - ET*M<
5.7图像的边缘检测127 }* f W!(*
5.7.1边缘检测算子127 tIz<+T_
5.7.2边缘检测的MATLAB实现128
zjluX\
5.8基于灰度的图像分割131
:BewH?Ku
5.9图像的膨胀与腐蚀134 :FX'[7;p
5.9.1膨胀和腐蚀134 " #mXsp-ut
5.9.2结构元素134 }-REBrb-
5.9.3膨胀的MATLAB实现135 3a'Rs{qxn
5.9.4腐蚀的MATLAB实现136 Sqp;/&Ji
参考文献136 Ze [g0"
eT7!a']x
第三部分 实例篇 fe&
t-
第6章课程设计综合实例139 ;n( #b8r9
6.1基于MATLAB的汽车牌照识别系统的设计与实现139 tnQR<
6.1.1设计目的139 1 g~Dm}m
6.1.2设计任务及具体要求139 bE7(L
$UF
6.1.3基本原理概述139 n/9 LRZD|w
6.1.4设计方案及验证140 D..{|29,:
参考文献148 AijPN
6.2基于MATLAB的空间滤波仿真实现148 u)q2YLK8
6.2.1设计目的148 p56KS5duI.
6.2.2设计任务及要求148 .4S^n P
6.2.3设计原理概述149 }};j2
6.2.4空间滤波的仿真设计实现149 J6*\>N5W
参考文献154 SY!`a:I t
6.3基于MATLAB的高斯光束及传输特性分析154 {
4_I7r
6.3.1设计目的154 }aHB$}"!
6.3.2设计任务及要求155 B-y0 ;0
6.3.3设计原理概述155 )0 Y #-=.<
6.3.4MATLAB仿真实现155 mhHA!:Y
参考文献160 Q%,o8E2~
6.4基于MATLAB的光纤定向耦合器的耦合特性分析161 G"T;l"TAt8
6.4.1设计目的161 aH5t.x79b
6.4.2设计任务及要求161 R`Ys;g/!
6.4.3设计原理概述161 >cwJl@wx-
6.4.4设计实现163 v7{ P].M
参考文献169 D-TNFYYy2
6.5基于MATLAB的光学图像加密/解密技术的研究169 "VT {1(]t
6.5.1设计目的169 Z/V`Z* fy
6.5.2设计任务及要求169 ugIm :bg&
6.5.3设计原理概述169 kbIY%\QSO
6.5.4设计实现171 PT uCN
参考文献178 \j2 :
6]Hm
6.6基于MATLAB的相关识别178 6i9Q ,4~
6.6.1设计目的178 p" hm.=,
6.6.2设计任务及要求178 2 Ft0C2
6.6.3设计原理概述178 Hm+6QgCs
6.6.4图像相关识别MATLAB的仿真实现180 < '>d0:>N
参考文献183 3X-{2R/ 3
6.7MATLAB在激光光斑测量中的应用183 M(.uu`B
6.7.1设计目的183 5 p]urfN-f
6.7.2设计任务及要求183 E>l#0Zw
6.7.3设计原理概述183 Hob Gl0<y
6.7.4设计实现185 Q>SPV8s
参考文献187 *#prSS
6.8基于MATLAB的激光束合成187 Q8}TNJsU
6.8.1设计目的187 SxL HFN]
6.8.2设计任务及要求188 ?;AL F
6.8.3设计原理概述188 uJ|5 Ve
6.8.4设计实现188 P\*2c*,W;
参考文献193 | *]X\UE
6.9MATLAB在透镜像差计算中的应用194 WQI M2_=M
6.9.1设计目的194 c"%_]7
6.9.2设计任务及要求194 V\k5h
6.9.3设计原理概述194 JhMrm%
6.9.4设计实现197 ;i -D~Np|
参考文献200 7N} \1Di5
6.10基于MATLAB的人脸识别200 :N*q;j>
6.10.1设计目的200 Sq?6R}q%
6.10.2设计任务及具体要求201 6?<`wGs(
6.10.3基本原理概述201 }OX>(
6.10.4设计方案及验证201 WRLu 3nBx
6.10.5结论208 (_%J F[W
参考文献208
