2-352基于Matlab的4F光学系统仿真
基于Matlab的4F光学系统仿真，模拟和分析不同光学滤波器和光阑对输入图像的影响。具体功能包括：输入图像处理：读取输入图像，并将其转换为灰度图像。定义图像的空间坐标轴。光学滤波器和光阑设计：创建多种滤波器，包括针孔滤波器、高频滤波器、第3个菲涅尔区滤波器。创建单缝和双缝光阑，分别有水平和垂直两种方向。傅里叶变换与滤波：对输入图像进行傅里叶变换，将其从空间域转换到频率域。将设计好的滤波器和光阑应用于傅里叶变换后的图像，实现频域滤波。对滤波后的图像进行逆傅里叶变换，得到滤波后的空间域图像。结果可视化：使用imagesc和mesh函数绘制滤波器、滤波后的图像以及强度分布。对比原始图像和滤波后的图像，展示不同滤波器和光阑对图像的影响。理论模型总结：4F光学系统4F光学系统是一种经典的光学成像系统，由两个焦距相同的透镜组成，透镜之间的距离为4倍焦距（2F + 2F）。其核心思想是：第一个透镜将输入图像转换为频率域（傅里叶变换）。在频率域中插入滤波器或光阑，对图像进行处理。第二个透镜将处理后的频率域图像转换回空间域（逆傅里叶变换）。. 傅里叶变换：傅里叶变换是将图像从空间域转换到频率域的数学工具。在光学中，它用于描述光波的传播和成像过程。程序中使用fft2函数实现二维傅里叶变换，fftshift函数用于将零频分量移到频谱中心。 滤波器设计：针孔滤波器：仅保留低频成分，类似于低通滤波器。高频滤波器：仅保留高频成分，类似于高通滤波器。菲涅尔区滤波器：结合高频和低频成分，用于特定频率范围的滤波。单缝和双缝光阑：模拟光学实验中的单缝和双缝衍射，用于研究衍射和干涉现象。逆傅里叶变换：逆傅里叶变换将频率域图像转换回空间域，得到滤波后的图像。程序中使用ifft2函数实现逆傅里叶变换，并通过abs函数取模值以得到图像的强度分布。 可视化：程序通过imagesc和mesh函数绘制滤波器、滤波后的图像以及强度分布，直观地展示了不同滤波器和光阑对图像的影响。此外，还通过绘制中心切片对比原始图像和滤波后的图像。程序已调通，可直接运行。 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2025-05-28
最近编辑：14天前
