MATLAB仿真及其在光学课程中的应用PDF电子书下载

第一部分 语言篇 3

第1章 MATLAB语言概述 3

1.1 MATLAB简介 3

1.1.1 MATLAB的发展历程 3

1.1.2 MATLAB的主要特点 3

1.2 MATLAB的系统组成 4

1.3 MATLAB R2014a的安装、启动和退出 5

1.3.1 MATLAB R2014a的安装 5

1.3.2 MATLAB R2014a的启动和退出 8

1.4 MATLAB R2014a的工作环境 8

1.4.1菜单和工具栏 9

1.4.2命令行窗口 10

1.4.3工作区 10

1.5 MATLAB R2014a帮助系统 11

1.5.1帮助窗口 11

1.5.2帮助命令 11

1.5.3演示系统 13

1.5.4帮助系统导航浏览器 13

1.5.5远程帮助系统 14

1.6 MATLAB的基本操作命令 14

1.6.1通用命令和编辑键 14

1.6.2文件管理 15

1.7 MATLAB使用初步 16

习题 16

第2章 MATLAB的基本语法 17

2.1数据类型 17

2.1.1数值类型 17

2.1.2字符串 17

2.1.3逻辑类型 19

2.1.4元胞数组 20

2.1.5构架数组 21

2.1.6函数句柄（function） 21

2.2变量 22

2.2.1变量命名的规则 22

2.2.2变量的赋值 22

2.2.3 MATLAB变量的显示 23

2.2.4 MATLAB变量的存取 24

2.3数组及向量运算 24

2.3.1数组和向量的创建 24

2.3.2数组的寻址 26

2.3.3数组的运算 27

2.3.4向量运算 29

2.4矩阵及其运算 30

2.4.1矩阵的创建 30

2.4.2矩阵的运算 31

2.4.3矩阵的常用函数运算 33

2.5多项式及其运算 33

2.5.1多项式的构造 34

2.5.2多项式的运算 34

2.5.3多项式拟合 36

2.6符号运算 37

2.6.1基本符号对象 37

2.6.2符号表达式 38

2.6.3符号表达式的运算 38

2.6.4常用的符号运算 38

2.7 MATLAB绘图 40

2.7.1 MATLAB绘图的基本步骤 40

2.7.2二维绘图 40

2.7.3图形修饰 43

2.7.4三维绘图 45

2.7.5特殊图形 47

2.7.6四维图形 49

2.8 MATLAB程序设计 50

2.8.1 M文件编辑器 51

2.8.2命令文件 52

2.8.3函数文件 53

2.8.4 M文件的规则 53

2.8.5全局变量与局部变量 53

2.8.6程序流控制 54

2.8.7程序设计举例 57

2.8.8程序设计的基本原则 59

习题 59

参考文献 61

第二部分 应用篇 65

第3章 MATLAB在光学原理中的应用举例 65

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

3.1.1电矢量平行入射面的反射系数和振幅透射系数 65

3.1.2电矢量垂直入射面 66

3.1.3菲涅耳公式 66

3.2光的干涉 68

3.2.1波的叠加原理 68

3.2.2光波的干涉 71

3.2.3杨氏干涉实验 71

3.2.4牛顿环 74

3.2.5迈克尔逊干涉仪 75

3.3光的衍射 79

3.3.1光的衍射现象 79

3.3.2矩形孔和圆孔衍射 82

3.3.3光栅衍射 83

3.4光的偏振 84

3.4.1光波的偏振态 84

3.4.2光波的偏振态仿真 85

3.5平行光束通过透镜聚焦 87

3.5.1平凸透镜光线追迹 87

3.5.2平行光通过透镜的仿真 88

参考文献 90

第4章 MATLAB在信息光学中的应用举例 91

4.1信息光学函数 91

4.1.1矩形函数 91

4.1.2阶跃函数 93

4.1.3符号函数 94

4.1.4 sinc函数 94

4.1.5高斯函数 95

4.2傅里叶变换 97

4.3卷积定理 99

4.4傅里叶透镜的仿真 101

4.5计算全息 103

4.5.1全息透镜 103

4.5.2二元傅里叶变换全息图 105

参考文献 107

第5章 MATLAB在光电图像处理中的应用 108

5.1图像及数字图像简介 108

5.1.1索引图像 108

5.1.2 RGB图像 109

5.1.3二值图像 109

5.1.4灰度图像 109

5.2数字图像的读取、显示及输出 110

5.2.1图像的读取 110

5.2.2图像的显示 110

5.2.3图像的输出 112

5.2.4添加颜色条 112

5.3图像类型的转化 113

5.3.1 dither函数 113

5.3.2 gray2ind函数 114

5.3.3 im2bw函数 115

5.3.4 rgb2gray函数 116

5.3.5 rgb2ind函数 116

5.4图像的代数操作 117

5.4.1图像的相加 117

5.4.2图像的相减 119

5.4.3图像的相乘 121

5.4.4图像的相除 121

5.5图像的对比度增强 123

5.5.1线性变换 123

5.5.2非线性变换 123

5.6图像的锐化 124

5.6.1边界提取和锐化 124

5.6.2锐化滤波器 125

5.7图像的边缘检测 127

5.7.1边缘检测算子 127

5.7.2边缘检测的MATLAB实现 128

5.8基于灰度的图像分割 131

5.9图像的膨胀与腐蚀 134

5.9.1膨胀和腐蚀 134

5.9.2结构元素 134

5.9.3膨胀的MATLAB实现 135

5.9.4腐蚀的MATLAB实现 136

参考文献 136

第三部分 实例篇 139

第6章 课程设计综合实例 139

6.1基于MATLAB的汽车牌照识别系统的设计与实现 139

6.1.1设计目的 139

6.1.2设计任务及具体要求 139

6.1.3基本原理概述 139

6.1.4设计方案及验证 140

参考文献 148

6.2基于MATLAB的空间滤波仿真实现 148

6.2.1设计目的 148

6.2.2设计任务及要求 148

6.2.3设计原理概述 149

6.2.4空间滤波的仿真设计实现 149

参考文献 154

6.3基于MATLAB的高斯光束及传输特性分析 154

6.3.1设计目的 154

6.3.2设计任务及要求 155

6.3.3设计原理概述 155

6.3.4 MATLAB仿真实现 155

参考文献 160

6.4基于MATLAB的光纤定向耦合器的耦合特性分析 161

6.4.1设计目的 161

6.4.2设计任务及要求 161

6.4.3设计原理概述 161

6.4.4设计实现 163

参考文献 169

6.5基于MATLAB的光学图像加密/解密技术的研究 169

6.5.1设计目的 169

6.5.2设计任务及要求 169

6.5.3设计原理概述 169

6.5.4设计实现 171

参考文献 178

6.6基于MATLAB的相关识别 178

6.6.1设计目的 178

6.6.2设计任务及要求 178

6.6.3设计原理概述 178

6.6.4图像相关识别MATLAB的仿真实现 180

参考文献 183

6.7 MATLAB在激光光斑测量中的应用 183

6.7.1设计目的 183

6.7.2设计任务及要求 183

6.7.3设计原理概述 183

6.7.4设计实现 185

参考文献 187

6.8基于MATLAB的激光束合成 187

6.8.1设计目的 187

6.8.2设计任务及要求 188

6.8.3设计原理概述 188

6.8.4设计实现 188

参考文献 193

6.9 MATLAB在透镜像差计算中的应用 194

6.9.1设计目的 194

6.9.2设计任务及要求 194

6.9.3设计原理概述 194

6.9.4设计实现 197

参考文献 200

6.10基于MATLAB的人脸识别 200

6.10.1设计目的 200

6.10.2设计任务及具体要求 201

6.10.3基本原理概述 201

6.10.4设计方案及验证 201

6.10.5结论 208

参考文献 208