基于MATLAB的光衍射图样再现开题报告

西安邮电学院毕业设计(论文)开题报告通信工程系通信工程专业 10 级 1005 班课题名称：基于MATLAB图像处理软件设计学生姓名：田敏学号：03101182指导教师：李瑛报告日期： 2014-3-101．本课题所涉及的问题及应用现状综述MATLAB语言的产生是与数学计算紧密联系在一起的。

1980年，美国新墨西哥州大学计算机系主任CleveMoler为学生编写的程序，收到了广泛的欢迎。

所涉及问题如下：（1）研究图像处理技术，包括图像处理技术的分类、数字图像处理的特点、主要内容以及应用。

（2）学习MATLAB软件的相关知识，以及其优缺点。

（3）熟练掌握MATLAB软件在图像处理中的应用。

（4）完成系统的整体设计，各功能模块设计。

（5）向做好的平台中添加图像，图像读取、存储、显示、去色、图像翻转、局部放大、透明度调整、去噪、平滑、锐化压缩等操作。

应用现状如下：在现代生活中，随着计算机的不断发展，人们对图像信息的需求越来越大，这已经涉及到空间科学，工程科学，医学以及日常生活的方方面面。

国内外一些比较有实力的大学和公司，如：清华大学，华盛顿大学和sonny公司等都开发了相当成熟的图像处理系统。

MATLAB软件越来越被广泛的应用到图像处理中，它具有强大的图像处理工具箱和相当丰富的源代码，语法比较简单，是一种基于矩阵为基本变量的可视化语言。

国内研究具有代表性的是清华大学研制的数字图像处理实验开发系统TDB—IDK 和南京东大互联技术有限公司研制的数字图像采集传输与处理实验软件。

TDB—IDK 系列产品是一款基于TMS320C6000 DSP数字信号处理器的高级视频和图像系统。

该软件能够完成图像采集输入程序、图像输出程序、图像基本算法程序。

2．本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析关键问题：（1）学习数字图像处理的相关知识及MTALAB软件的使用方法。

（2）熟练掌握MATLAB在图像处理中各方面的应用。

基于Matlab的夫琅禾费衍射光学仿真摘要计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。

计算机仿真早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。

关键词：计算机仿真夫琅禾费衍射MatlabFraunhofer Diffraction Optical Simulation Based onMatlabAbstract The computer simulation technology is based on a variety of disciplines and theoretical, with the computer and the corresponding software tools, we can analyze the virtual experimentation and solve the problem of a comprehensive technology. Computer simulation of early known as the Monte Carlo method, is a random problem solved using the method of random number test.Key words:Computer simulation Fraunhofer diffraction Matlab一、引言计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。

计算机仿真早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。

根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟－数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。

20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中。

实验7衍射的Matlab模拟一、实验目的：掌握衍射的matlab模拟。

二、实验内容：1）单个圆孔夫朗和费衍射的matlab模拟2）双圆孔夫朗和费衍射的matlab模拟3）同一波长，狭缝数量分别为1、2、3、6、9、10时候的夫朗和费衍射的matlab模拟4）对4个不同波长的光照射时，狭缝数量分别为1、3时候的夫朗和费衍射的matlab 模拟5）单个圆孔菲涅尔衍射的matlab模拟6）模拟圆孔（或者单缝）衍射时，衍射屏到接收屏距离不同的时候衍射的图样1)clearclclam=632.8e-9;a=0.0005;f=1;m=300;ym=4000*lam*f;ys=linspace(-ym,ym,m);xs=ys;n=200;for i=1:mr=xs(i)^2+ys.^2;sinth=sqrt(r./(r+f^2));x=2*pi*a*sinth./lam;hh=(2*BESSELJ(1,x)).^2./x.^2;b(:,i)=(hh)'.*5000;B=b/max(b);endimage(xs,ys,b);colormap(gray(n));figure;plot(xs,B);colormap(green);-2.5-2-1.5-1-0.500.51 1.52 2.5x 10-3-2.5-2-1.5-1-0.50.511.522.5x 10-3-3-2-10123x 10-300.10.20.30.40.50.60.70.80.912)%双圆孔夫琅禾费衍射clear all close all clc %lam=632.8e-9;a=0.0005;f=1;m=300;ym=4000*lam*f;ys=linspace(-ym,ym,m);xs=ys;n=200;for i=1:m r=xs(i)^2+ys.^2;sinth=sqrt(r./(r+f^2));x=2*pi*a*sinth./lam;h=(2*BESSELJ(1,x)).^2./x.^2;d=10*a;deltaphi=2*pi*d*xs(i)/lam;hh=4*h*(cos(deltaphi/2))^2;b(:,i)=(hh)'.*5000;end image(xs,ys,b);colormap(gray(n));-2.5-2-1.5-1-0.500.51 1.52 2.5x 10-3-2.5-2-1.5-1-0.50.511.522.5x 10-33)lamda=500e-9;%波长N=[1236910];for j=1:6a=2e-4;D=5;d=5*a;ym=2*lamda*D/a;xs=ym;%屏幕上y 的范围n=1001;%屏幕上的点数ys=linspace(-ym,ym,n);%定义区域for i=1:n sinphi=ys(i)/D;alpha=pi*a*sinphi/lamda;beta=pi*d*sinphi/lamda;B(i,:)=(sin(alpha)./alpha).^2.*(sin(N(j)*beta)./sin(beta)).^2;B1=B/max(B);end NC=256;%确定灰度的等级Br=(B/max(B))*NC;figure(j);subplot(1,2,1);image(xs,ys,Br);colormap(hot(NC));%色调处理subplot(1,2,2);plot(B1,ys,'k');end-0.4-0.200.20.4-0.025-0.02-0.015-0.01-0.00500.0050.010.0150.020.02500.51-0.025-0.02-0.015-0.01-0.0050.0050.010.0150.020.025狭缝数为1-0.4-0.200.20.4-0.025-0.02-0.015-0.01-0.00500.0050.010.0150.020.02500.51-0.025-0.02-0.015-0.01-0.0050.0050.010.0150.020.025狭缝数为2-0.4-0.200.20.4-0.025-0.02-0.015-0.01-0.00500.0050.010.0150.020.02500.51-0.025-0.02-0.015-0.01-0.0050.0050.010.0150.020.025狭缝数为3-0.4-0.200.20.4-0.025-0.02-0.015-0.01-0.00500.0050.010.0150.020.02500.51-0.025-0.02-0.015-0.01-0.0050.0050.010.0150.020.025-0.4-0.200.20.4-0.025-0.02-0.015-0.01-0.00500.0050.010.0150.020.02500.51-0.025-0.02-0.015-0.01-0.0050.0050.010.0150.020.025狭缝数为9狭缝数为6-0.4-0.200.20.4-0.025-0.02-0.015-0.01-0.00500.0050.010.0150.020.02500.51-0.025-0.02-0.015-0.01-0.0050.0050.010.0150.020.0254）lamda=400e-9:100e-9:700e-9;%波长N=[13];a=2e-4;D=5;d=5*a;for j=1:4ym=2*lamda(j)*D/a;xs=ym;%屏幕上y 的范围n=1001;%屏幕上的点数ys=linspace(-ym,ym,n);%定义区域for k=1:2for i=1:n sinphi=ys(i)/D;alpha=pi*a*sinphi/lamda(j);beta=pi*d*sinphi/lamda(j);B(i,:)=(sin(alpha)./alpha).^2.*(sin(N(k)*beta)./sin(beta)).^2;B1=B/max(B);end NC=256;%确定灰度的等级Br=(B/max(B))*NC;figure();subplot(1,2,1);image(xs,ys,Br);colormap(hot(NC));%色调处理subplot(1,2,2);狭缝数为10plot(B1,ys,'k');end end-0.4-0.200.20.4-0.02-0.015-0.01-0.00500.0050.010.0150.0200.51-0.02-0.015-0.01-0.0050.0050.010.0150.02Lamda=400nm,N=1-0.4-0.200.20.4-0.02-0.015-0.01-0.00500.0050.010.0150.0200.51-0.02-0.015-0.01-0.0050.0050.010.0150.02-0.4-0.200.20.4-0.025-0.02-0.015-0.01-0.00500.0050.010.0150.020.02500.51-0.025-0.02-0.015-0.01-0.0050.0050.010.0150.020.025Lamda=400nm,N=3Lamda=500nm,N=1-0.4-0.200.20.4-0.025-0.02-0.015-0.01-0.00500.0050.010.0150.020.02500.51-0.025-0.02-0.015-0.01-0.0050.0050.010.0150.020.025-0.4-0.200.20.4-0.03-0.02-0.0100.010.020.0300.51-0.03-0.02-0.010.010.020.03Lamda=500nm,N=3Lamda=600nm,N=1-0.4-0.200.20.4-0.03-0.02-0.0100.010.020.0300.51-0.03-0.02-0.010.010.020.03-0.4-0.200.20.4-0.03-0.02-0.0100.010.020.0300.51-0.04-0.03-0.02-0.010.010.020.030.04Lamda=600nm,N=3Lamda=700nm,N=1-0.4-0.200.20.4-0.03-0.02-0.0100.010.020.0300.51-0.04-0.03-0.02-0.010.010.020.030.045）clearclcN=300;r=15;a=1;b=1;I=zeros(N,N);[m,n]=meshgrid(linspace(-N/2,N/2-1,N));D=((m-a).^2+(n-b).^2).^(1/2);i=find(D<=r);I(i)=1;subplot(2,2,1);imagesc(I)colormap([000;111])axis imagetitle('衍射前的图样')L=300;M=300;[x,y]=meshgrid(linspace(-L/2,L/2,M));lamda=632.8e-6;k=2*pi/lamda;z=1000000;Lamda=700nm,N=3h=exp(j*k*z)*exp((j*k*(x.^2+y.^2))/(2*z))/(j*lamda*z); H=fftshift(fft2(h));%传递函数B=fftshift(fft2(I));%圆孔频谱G=H.*B;U=fftshift(ifft2(G));Br=(U/max(U));subplot(2,2,2);imshow(abs(U));axis image;colormap(hot)%figure,imshow(C);title('衍射后的图样');subplot(2,2,3);mesh(x,y,abs(U));subplot(2,2,4);plot(abs(Br))6)lamda=500e-9;%波长N=1;%缝数，可以随意更改变换a=2e-4;D=3:7;d=5*a;for j=1:5ym=2*lamda*D(j)/a;xs=ym;%屏幕上y的范围n=1001;%屏幕上的点数ys=linspace(-ym,ym,n);%定义区域for i=1:nsinphi=ys(i)/D(j);alpha=pi*a*sinphi/lamda;beta=pi*d*sinphi/lamda;B(i,:)=(sin(alpha)./alpha).^2.*(sin(N*beta)./sin(beta)).^2;B1=B/max(B);endNC=256;%确定灰度的等级Br=(B/max(B))*NC;figure();subplot(1,2,1)image(xs,ys,Br);colormap(hot(NC));%色调处理subplot(1,2,2)plot(B1,ys,'k');end-0.4-0.200.20.4-0.015-0.01-0.00500.0050.010.01500.51-0.015-0.01-0.0050.0050.010.015D=3m-0.4-0.200.20.4-0.02-0.015-0.01-0.00500.0050.010.0150.0200.51-0.02-0.015-0.01-0.0050.0050.010.0150.02-0.4-0.200.20.4-0.025-0.02-0.015-0.01-0.00500.0050.010.0150.020.02500.51-0.025-0.02-0.015-0.01-0.0050.0050.010.0150.020.025D=5m D=4m-0.4-0.200.20.4-0.03-0.02-0.0100.010.020.0300.51-0.03-0.02-0.010.010.020.03-0.4-0.200.20.4-0.03-0.02-0.0100.010.020.0300.51-0.04-0.03-0.02-0.010.010.020.030.04D=7m D=6m。

基于MATLAB的图形图像处理系统的实现的开题报告一、选题背景和意义图形图像处理是一项重要的计算机技术，在现代社会得到了广泛应用。

图形图像处理技术主要是指利用计算机对图像进行处理、分析、压缩、存储等操作。

MATLAB是一种非常流行的科学计算软件，具有强大的计算和图形处理功能，被广泛应用于科学计算、工程分析、数据探索等领域。

本项目旨在基于MATLAB实现一个图形图像处理系统，该系统可以对图像进行各种处理，并能将处理结果直观地展示。

二、研究内容和目标1. 系统需求分析首先对图形图像处理系统的需求进行分析，确定该系统需要实现的功能和具体的运行环境。

目标是基于MATLAB实现一个简单易用的图形图像处理系统，具有一定的实用性。

2. 图像处理算法研究选择常用的几种图像处理算法进行研究，包括图像滤波、边缘检测、二值化处理、形态学处理等。

研究各种算法的原理和实现方式，为后续系统的实现提供基础。

3. 系统设计和实现根据系统需求和图像处理算法的研究结果，对系统进行设计和实现。

设计包括系统结构、界面设计和算法实现等。

实现方面需要考虑MATLAB 编程语言特有的特点和使用需要注意的事项。

4. 系统测试和性能分析对系统进行全面的测试和性能分析，检验系统是否达到预期的目标。

分析系统的性能，包括运行速度、处理效果等指标。

三、研究方法和步骤1. 文献综述：针对图像处理技术和MATLAB编程语言相关文献进行综述和分析。

深入研究图像处理算法的原理和实现方式，熟悉MATLAB编程语言的基本语法和运用方式。

2. 需求分析：通过调研和访谈等方式，明确图形图像处理系统的需求，包括功能、性能和运行环境等方面。

3. 系统设计：根据需求分析结果，设计系统的结构和界面，并确定具体的算法实现方式。

4. 系统实现：依据系统设计方案，利用MATLAB编程语言实现图形图像处理系统。

5. 系统测试：对系统进行全面的测试和调试，评估系统的运行速度、处理效果等性能指标。

《基于Matlab的光学实验仿真》篇一一、引言光学实验是物理学中重要的实验之一，通过实验可以探究光的基本性质、光的传播规律以及光与物质的相互作用等。

然而，在实际的实验过程中，由于各种因素的影响，如设备精度、环境条件等，实验结果可能存在一定的误差。

为了更好地研究光学现象，提高实验的准确性和可靠性，基于Matlab的光学实验仿真被广泛应用于科研和教学中。

本文将介绍基于Matlab的光学实验仿真的相关内容。

二、Matlab在光学实验仿真中的应用Matlab是一款强大的数学软件，具有丰富的函数库和强大的计算能力，可以用于光学实验的建模、分析和仿真。

在光学实验中，Matlab可以模拟光的传播、光的干涉、衍射等现象，从而帮助研究人员更好地理解光学现象。

此外，Matlab还可以对实验数据进行处理和分析，提高实验的准确性和可靠性。

三、基于Matlab的光学实验仿真流程基于Matlab的光学实验仿真流程主要包括以下几个步骤：1. 建立光学模型：根据实验需求，建立光学模型，包括光源、光路、光学元件等。

2. 设置仿真参数：根据实验要求，设置仿真参数，如光的波长、光路长度、光学元件的参数等。

3. 运行仿真程序：运行仿真程序，模拟光的传播和光学现象。

4. 处理和分析数据：对仿真结果进行处理和分析，提取有用的信息，如光强分布、光斑形状等。

5. 绘制图表：根据需要，绘制相应的图表，如光强分布图、光路图等。

四、具体实验案例：双缝干涉实验仿真双缝干涉实验是光学中经典的实验之一，通过该实验可以探究光的波动性质。

下面将介绍基于Matlab的双缝干涉实验仿真。

1. 建立光学模型：在Matlab中建立双缝干涉实验的模型，包括光源、双缝、屏幕等。

2. 设置仿真参数：设置光的波长、双缝的宽度和间距、屏幕的距离等参数。

3. 运行仿真程序：运行仿真程序，模拟光的传播和双缝干涉现象。

4. 处理和分析数据：对仿真结果进行处理和分析，提取干涉条纹的光强分布和形状等信息。

毕业设计(论文)开题报告题目：基于Matlab的数字图像处理学生姓名：学号：专业：通信工程指导教师：2011年 3 月 13 日一．文献综述：随着人类社会的进步和科学技术的发展，人们对信息处理和信息及交流的要求越来越高。

人们传递信息的主要媒介是语音和图像。

在接受的信息中，听觉信息占20%，视觉信息占60%，其它如味觉，嗅觉，触觉总的加起来不超过20%。

图像信息处理是人们视觉延续的重要手段。

人的眼睛只能看到波长为380到780nm的可见光部分，而迄今为止人类发现可成像的射线已有很多种，他们扩大了人类认识客观世界的能力。

数字图像处理是一个跨科学的前沿科技领域，在工程学，计算机科学，信息学，统计学，物理，化学，生物医学，地址，海洋，气象，农业，冶金等许多科学中的应用取得了巨大的成功和显著地经济效益。

图像是当光辐射能量照在物体上，经过他的反射或透射，或有发光物体本身发出的光能量，在人的视觉器官中所重现出的物体的视觉信息。

图像一般用Image表示，是视觉景物的某种形式的标记和记录。

通俗的说，图像是指利用技术手段把目标原封不动的再现。

由于图像感知的主题是人类，所以不仅可以将图像看作是二维平面上或三维立体空间中具有明暗或颜色变化的分布，还可以包括人的心理因素对图像接收和理解所产生的影像。

一般认为图片是图像的一种类型，在一些教科书中将其定义为“经过核实的光照后可见物体的分布”，图片强调了现实世界中的可见物体。

图形是指人为的图形，如图画，动画等人造的二维或三维图形，他强调应用一定的数学模型生成图形。

图形学是研究应用计算机生成，处理和显示图形的一门学科。

它涉及利用计算机将有概念或数学描述所表示的物体图像进行处理和现实的过程，侧重点在于根据给定的物体描述数学模型，光照及想象中的摄像机的成像几何，生成一幅图像的过程。

而图像处理进行的却是与其相反的过程，提示基于画面进行二维或三维物体模型的重建，这在很多场合是十分重要。

从20世纪60年代起，随着电子计算机技术的进步，数字图像处理技术得到了飞跃发展。

基于MATLAB的光学光栅衍射仿真在“光栅衍射计算器”（钆计算器®）是一个基于MATLAB，电磁仿真程序，计算光栅结构，包括biperiodic光栅衍射效率。

该方案的功能包括一样的设施和灵活的光栅造型，结构参数（与任意数量的参数），超过衍射顺序不受选择限制的操纵。

另外，它在泛型编程及应用Matlab开发框架的实施提供了软件的灵活性和互操作性不与独立衍射分析程序可费用本条第1部份提供了钆Calc的概念性概述，归纳描述如何指定光栅结构，和如何进行了电磁计算。

这次报告会要紧以概念为导向，但有几个简单的代码例子提供给读者一个如何用GD- Calc软件接口来工作的感觉。

第2部份提供了一个更深切地介绍了软件界面，利用钨作为一个例子来讲明光子晶体结构光栅结构是如何规定的.本文的要紧核心是光栅结构标准。

电磁计算中的应用实例，载于所附文件，钆。

（在这篇文章，并在GD- 的代码例如都能够运行的免费演示/从Calc的网站教程中的代码。

光子晶体的例子是在演示脚本为基础。

）电磁理论与算法基础详见钆。

第1部份：概念概述MATLAB的开发环境一个在MATLAB环境下工作的优势是了解GD- Calc图的功能联系，而无需依托繁琐的数据转换和导入/导出进程中创建的。

例如，在半导体光刻技术的应用，光刻胶光栅的厚度和折射率的阻碍都可能暴露有关抗击致密，因此很自然地就会指定的厚度和折射率既是暴露用户概念函数。

这是专门有效的结构参数化，例如，曝光能够被概念为一个矢量的数量，在这种情形下，所有曝光依托数量，包括阻碍厚度，折射率，并计算出衍射效率，也一样向量化。

通常情形下，光栅的光学特性不是要紧关切它本身最为一个完整的系统，应该包括作为一个组件光栅光学响应。

MATLAB的通用编程能力，能够轻松地链接到用户的功能概念的光学系统模型的Gd - Calc中，它本身能够成通用的优化程序性能的优化设计中。

钆Calc是简单的MATLAB函数（），可纳入其他MATLAB 函数或脚本，而且需要实例化的参数，能够对用户概念的函数..尽管独立程序缺乏通用性和Matlab开发环境的灵活性，他们能够有简单和易于利用的优势。