《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。 :.iyR
《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。 n|i" S`
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。 nxaT.uF d1
!gH 9 ay
第一部分 语言篇 dB ;3.<S=
第1章MATLAB语言概述3 uLN[*D
1.1MATLAB简介3 hVP
IHQt
1.1.1MATLAB的发展历程3 \t3qS
eWc/
1.1.2MATLAB的主要特点3 J!h^egP
1.2MATLAB的系统组成4 KrKu7]If6#
1.2.1MATLAB开发环境4 }B q^3?,#{
1.2.2MATLAB数学函数库5 f v LC_'M
1.2.3MATLAB语言5 B9X8
1.2.4MATLAB图形处理系统5 S #8 >ZwQ
1.2.5MATLAB程序接口5 &Un6ay
1.3MATLAB R2014a的安装、启动和退出5 RY= 1H
1.3.1MATLAB R2014a的安装5 z^W$%G
1.3.2MATLAB R2014a的启动和退出8 5PZN^\^
1.4MATLAB R2014a的工作环境8 `cr(wdvI
1.4.1菜单和工具栏9 'r+PH*Mr
1.4.2命令行窗口10 8)x t(~qF
1.4.3工作区11 &uM^0eM
1.5MATLAB R2014a帮助系统11 ](K0Fwo`;"
1.5.1帮助窗口11 1S$h<RIPAc
1.5.2帮助命令12 2~c~{ jl\
1.5.3演示系统（Demos）13 ~xyw>m+o.
1.5.4帮助系统导航浏览器13 $-vo}k%M
1.5.5远程帮助系统14 C!%:o/
1.6MATLAB的基本操作命令14 ?KWj}| %
1.6.1通用命令和编辑键14 }$g mK
1.6.2文件管理15 4MW ]EQ-
1.7MATLAB使用初步16 Zk?
=
习题16 h I|)u4q
第2章MATLAB的基本语法17 x<B'.3y
2.1数据类型17 KhaYr)&~
2.1.1数值类型17 .q;ED`G
2.1.2字符串17 ohQAA h
2.1.3逻辑类型19 xxa} YIe8
2.1.4元胞数组20 Ya Y8 `M{
2.1.5构架数组21 YQ(Po!NI\'
2.1.6函数句柄（function）21 +S~.c;EK
2.2变量22 IFuZ]CBz
2.2.1变量命名的规则22 "uD= KlA
2.2.2变量的赋值22 w1|Hy2D`0
2.2.3MATLAB变量的显示23 TGV
2.2.4MATLAB变量的存取24 +=P@HfVfiq
2.3数组及向量运算24 j+^L~, S
2.3.1数组和向量的创建24 1BTIJ G w
2.3.2数组的寻址27 &35|16z%@
2.3.3数组的运算27 8_we:
9A
2.3.4向量运算29 R+=a`0_S
2.4矩阵及其运算30 -50AX1h31:
2.4.1矩阵的创建30 ;IZ?19Q
2.4.2矩阵的运算31 +,flE= 5]s
2.4.3矩阵的常用函数运算33 ;+Y i.Q/\
2.5多项式及其运算34 =-jD~rN4;P
2.5.1多项式的构造34 8 cVzFFQP
2.5.2多项式的运算34 V@ :20 m
2.5.3多项式拟合36 8+'C_t/0i
2.6符号运算37 z, f=}t[.Y
2.6.1基本符号对象37 cT' w=
2.6.2符号表达式38 P-Su5F
2.6.3符号表达式的运算38 E{Vo'!LY
2.6.4常用的符号运算39 SUdm 0y
2.7MATLAB绘图40 RKkGITDk
2.7.1MATLAB绘图的基本步骤41 K|^wc$
2.7.2二维绘图41 Ruaur]
2.7.3图形修饰43 sbsu(Sz+
2.7.4三维绘图46 .BZ VX=x
2.7.5特殊图形48 ?nFO:N<
2.7.6四维图形50 HW_& !ye
2.8MATLAB程序设计51 yTAvF\s$(
2.8.1M文件编辑器51 $H2GbZ-I
2.8.2命令文件53 d53 L65[
2.8.3函数文件53 7 'w0
2.8.4M文件的规则54 wNQqfq Z
2.8.5全局变量与局部变量54 L-h$Z0]_F
2.8.6程序流控制55 #V_GOy1-
2.8.7程序设计举例58 `T WN ^0!]
2.8.8程序设计的基本原则60 =dH$2W)G
习题60 @h9MxCE!
参考文献62 j,
u#K)7{T
jNl/!l7B
第二部分 应用篇 \,xFg w4
第3章MATLAB在光学原理中的应用举例65 zCe/Kukvy
3.1平面电磁波在不同媒介分界面上的入射、反射和折射65 }E&NPp>
3.1.1电矢量平行入射面的反射系数和振幅透射系数65 ^Udv]Wh
3.1.2电矢量垂直入射面66 oRY!\ADR
3.1.3菲涅耳公式66 Q GPw2Q
3.2光的干涉68 fEnQE EU~P
3.2.1波的叠加原理68 Tj`5L6N;8
3.2.2光波的干涉71 Je7RrCz
3.2.3杨氏干涉实验71 vzR=>0#
3.2.4牛顿环74 Nw<P
bklz
3.2.5迈克尔逊干涉仪75 gA^q^>7
3.3光的衍射79 f} K`Jm_}?
3.3.1光的衍射现象79 =,/D/v$m'2
3.3.2矩孔和圆孔衍射82 ^ gR+S
3.3.3光栅衍射83 le
.'pP@
3.4光的偏振84 1Ix 3i9
3.4.1光波的偏振态84 jj&s} _75
3.4.2光波的偏振态的仿真85 -G`.y?
3.5平行光束通过透镜聚焦87 > J>V%
7
3.5.1平凸透镜光线追迹87 z@h~Vb&I
参考文献90 k*$3i
第4章MATLAB在信息光学中的应用举例91 8<&EvOk
4.1信息光学函数91 3#GqmhqKDk
4.1.1矩形函数91 isK;mU?<
4.1.2阶跃函数93 Faac]5u:*
4.1.3符号函数94 ClUSrSp
4.1.4sinc函数94 )|]dm Q-
4.1.5高斯函数95 E_:QS y5G
4.2傅里叶变换97 f`P9ku#j}
4.3卷积定理99 C7qYiSv
4.4傅里叶透镜的仿真101 YD_]!HK}
4.5计算全息103 /L~m#HxWU
4.5.1全息透镜103 4ke^*g
K<
4.4.2二元傅里叶变换全息图105 :)c80`-E
参考文献107 Y7Gs7
第5章MATLAB在光电图像处理中的应用108 cf;H t^M\
5.1图像及数字图像简介108 Y E1Hpeb
5.1.1索引图像108 Z85|I.mr
5.1.2RGB图像109 q)I|2~Q c^
5.1.3二值图像109 JOfV] eCL
5.1.4灰度图像109 "4 k-dj
5.2数字图像的读取、显示及输出110 ?J&)W,~
5.2.1图像的读取110 {NQo S"
5.2.2图像的显示110 .9M.|
5.2.3图像的输出112 IgX4.]W5
5.2.4添加颜色条112 -
q@69q
5.3图像类型的转化113 q-&P=Yk
5.3.1dither函数113 Pl
5.3.2gray2ind函数114 8vD3=y K%^
5.3.3im2bw函数115 oY3>UZ5\
5.3.4rgb2gray函数116 JF9Hfs/jS
5.3.5rgb2ind函数116 F!g;A"?V
5.4图像的代数操作117 :pZ}*?\
5.4.1图像的相加117 rla:<6tt
5.4.2图像的相减119 Q,e*#oK3$
5.4.3图像的相乘121 vjlGX T`m
5.4.4图像的相除121 ?2`$3[ET-
5.5图像的对比度增强123 ZK dh%8C
5.5.1线性变换123 ; B$ *)X9
5.5.2非线性变换123 &3DK^|Lq
5.6图像的锐化124 d OXD{c
5.6.1边界提取和锐化124 TOT
PzB
5.6.2锐化滤波器125 ~j& ?/{7I
5.7图像的边缘检测127 *\ECf .7jz
5.7.1边缘检测算子127 MCy~@)-IN
5.7.2边缘检测的MATLAB实现128 )%j"
5.8基于灰度的图像分割131 tOg=zXm
5.9图像的膨胀与腐蚀134 YoSQN/Z
5.9.1膨胀和腐蚀134 b! tludb
5.9.2结构元素134 8pe0$r`b
5.9.3膨胀的MATLAB实现135 nQLs<]h1
5.9.4腐蚀的MATLAB实现136 p\D >z("
参考文献136 9k>uRV6
-Ktwo_ V*
第三部分 实例篇 =AkX4k
第6章课程设计综合实例139 u0]q`u/ T
6.1基于MATLAB的汽车牌照识别系统的设计与实现139 a%J /0'(d
6.1.1设计目的139 > oY^Gx
6.1.2设计任务及具体要求139 p_6P`Yx^e
6.1.3基本原理概述139 fusPMf *[
6.1.4设计方案及验证140 QJXdb]Y^;
参考文献148 8
/m3+5
6.2基于MATLAB的空间滤波仿真实现148 HdCk!Fv
6.2.1设计目的148 &?T $ {*~
6.2.2设计任务及要求148 UrK"u{ G
6.2.3设计原理概述149 GOr}/y;
6.2.4空间滤波的仿真设计实现149 K&S@F!#g
参考文献154
rPTfpeqN)
6.3基于MATLAB的高斯光束及传输特性分析154 l l:jsm
6.3.1设计目的154 t9D
S]Li
6.3.2设计任务及要求155 F#1kZ@nq
6.3.3设计原理概述155 RKe?.
6.3.4MATLAB仿真实现155 shK &2Noan
参考文献160 i+ic23$4M
6.4基于MATLAB的光纤定向耦合器的耦合特性分析161 'j# a%j@{
6.4.1设计目的161 `A{'s %$?!
6.4.2设计任务及要求161 Z;J`5=TS
6.4.3设计原理概述161 viV-e$s`.
6.4.4设计实现163 3-
)kwy6L
参考文献169 ]h8/M7k
6.5基于MATLAB的光学图像加密/解密技术的研究169 . tp=T
6.5.1设计目的169 +Ag#B*
6.5.2设计任务及要求169 U_Y;fSl >
6.5.3设计原理概述169 \e0x ,2
6.5.4设计实现171 =,E' ~P
参考文献178 % kW3hQ<$
6.6基于MATLAB的相关识别178 Y_lCcu#OA
6.6.1设计目的178 UJwq n"Q^
6.6.2设计任务及要求178 Y[,U_GX/R
6.6.3设计原理概述178 7b,A Q 9
6.6.4图像相关识别MATLAB的仿真实现180 {~ 1M
参考文献183 Dauo(Uhuo
6.7MATLAB在激光光斑测量中的应用183 ._(z~3s
6.7.1设计目的183 _w%s(dzk
6.7.2设计任务及要求183 d<?X3&J
6.7.3设计原理概述183 ~ i'C/[P
6.7.4设计实现185 5 j1 IH,yW
参考文献187 0gi }"v
6.8基于MATLAB的激光束合成187 2w7@u/OC'
6.8.1设计目的187 ds')PIj
6.8.2设计任务及要求188 QvNi8TB
6.8.3设计原理概述188 J{x##p<F$
6.8.4设计实现188 |vT=Nnu
参考文献193 c0hdLl; 5
6.9MATLAB在透镜像差计算中的应用194 i59k"pNm
6.9.1设计目的194 y|LXDq4Wj
6.9.2设计任务及要求194 #PPsRKj3c
6.9.3设计原理概述194 ugRV5bUk
6.9.4设计实现197 KK .cDAR
参考文献200 /Sh4pu"'
6.10基于MATLAB的人脸识别200 BDnBBbBrz
6.10.1设计目的200 A1 b6Zt
6.10.2设计任务及具体要求201 A7e_w
7?a
6.10.3基本原理概述201 p+ 5#dbyr
6.10.4设计方案及验证201 :.C)7( 8S
6.10.5结论208 G dL4|xv
参考文献208
