●第一部分語言篇
第1章MATLAB語言概述2
1.1MATLAB簡介2
1.1.1MATLAB的發展歷程2
1.1.2MATLAB的主要特點2
1.2MATLAB的繫統組成3
1.3MATLAB R2020a的安裝、啟動和退出4
1.3.1MATLAB R2020a的安裝4
1.3.2MATLAB R2020a的啟動和退出9
1.4MATLAB R2020a的工作環境9
1.4.1菜單欄和工具欄9
1.4.2命令行窗口10
1.4.3工作區11
1.5MATLAB R2020a幫助繫統12
1.5.1幫助窗口12
1.5.2幫助命令12
1.5.3演示繫統(Demos)13
1.5.4幫助繫統導航瀏覽器13
1.5.5遠程幫助繫統14
1.6MATLAB的基本操作命令14
1.6.1通用命令和編輯鍵14
1.6.2文件管理16
1.7MATLAB使用初步16
習題16
第2章MATLAB的基本語法17
2.1數據類型17
2.1.1數值類型17
2.1.2字符串17
2.1.3邏輯類型19
2.胞數組20
2.1.5構架數組21
2.1.6函數句柄(function)21
2.2變量22
2.2.1變量命名的規則22
2.2.2變量的賦值22
2.2.3MATLAB變量的顯示23
2.2.4MATLAB變量的存取24
2.3數組及向量運算24
2.3.1數組和向量的創建24
2.3.2數組的尋址26
2.3.3數組的運算27
2.3.4向量運算29
2.4矩陣及其運算30
2.4.1矩陣的創建30
2.4.2矩陣的運算31
2.4.3矩陣的常用函數運算33
2.5多項式及其運算33
2.5.1多項式的構造34
2.5.2多項式的運算34
2.5.3多項式擬合36
2.6符號運算37
2.6.1基本符號對像37
2.6.2符號表達式38
2.6.3符號表達式的運算38
2.6.4常用的符號運算38
2.7MATLAB繪圖40
2.7.1MATLAB繪圖的基本步驟40
2.7.2二維繪圖40
2.7.3圖形修飾43
2.7.4三維繪圖45
2.7.5特殊圖形47
2.7.6四維圖形49
2.8MATLAB程序設計50
2.8.1M文件編輯器51
2.8.2命令文件52
2.8.3函數文件53
2.8.4M文件的規則53
2.8.5全局變量與局部變量53
2.8.6程序流控制54
2.8.7程序設計舉例57
2.8.8程序設計的基本原則59
2.8.9高效編程的一般思路59
習題60
參考文獻62
第二部分應用篇
第3章MATLAB在光學原理中的應用舉例64
3.1平面電磁波在不同媒介分界面上的入射、反射和折射64
3.1.1電矢量平行入射面的反射繫數和振幅透射繫數64
3.1.2電矢量垂直入射面65
3.1.3菲涅耳公式65
3.2光的干涉67
3.2.1波的疊加原理67
3.2.2光波的干涉70
3.2.3楊氏干涉實驗70
3.2.4牛頓環73
3.2.5邁克爾遜干涉儀74
3.3光的衍射78
3.3.1光的衍射現像78
3.3.2矩形孔和圓孔衍射81
3.3.3光柵衍射82
3.4光的偏振83
3.4.1光波的偏振態83
3.4.2光波的偏振態仿真84
3.5平行光束通過透鏡聚焦86
3.5.1平凸透鏡光線追跡86
3.5.2平行光通過透鏡的仿真87
參考文獻89
第4章MATLAB在信息光學中的應用舉例90
4.1信息光學函數90
4.1.1矩形函數90
4.1.2階躍函數92
4.1.3符號函數93
4.1.4sinc函數93
4.1.5高斯函數94
4.2傅裡葉變換96
4.3卷積定理98
4.4傅裡葉透鏡的仿真100
4.5計算全息102
4.5.1全息透鏡102
4.5傅裡葉變換全息圖104
參考文獻106
第5章MATLAB在光電圖像處理中的應用107
5.1圖像及數字圖像簡介107
5.1.1索引圖像107
5.1.2RGB圖像108
5.1.3二值圖像108
5.1.4灰度圖像108
5.2數字圖像的讀取、顯示及輸出109
5.2.1圖像的讀取109
5.2.2圖像的顯示109
5.2.3圖像的輸出111
5.2.4添加顏色條111
5.3圖像類型的轉化112
5.3.1dither函數112
5.3.2gray2ind函數113
5.3.3im2bw函數114
5.3.4rgb2gray函數115
5.3.5rgb2ind函數115
5.4圖像的代數操作116
5.4.1圖像的相加116
5.4.2圖像的相減118
5.4.3圖像的相乘120
5.4.4圖像的相除120
5.5圖像的對比度增強122
5.5.1線性變換122
5.5.2非線性變換122
5.6圖像的銳化123
5.6.1邊界提取和銳化123
5.6.2銳化濾波器124
5.7圖像的邊緣檢測126
5.7.1邊緣檢測算子126
5.7.2邊緣檢測的MATLAB實現127
5.8基於灰度的圖像分割130
5.9圖像的膨脹與腐蝕133
5.9.1膨脹和腐蝕133
5.9.素133
5.9.3膨脹的MATLAB實現134
5.9.4腐蝕的MATLAB實現135
5.10圖形的檢測135
5.10.1圓的檢測135
5.10.2多邊形的檢測137
5.11圖像與視頻的相互轉換138
5.11.1視頻轉換成圖像138
5.11.2圖像轉換成視頻139
參考文獻140
第三部分實例篇
第6章課程設計綜合實例142
6.1基於MATLAB的汽車牌照識別繫統的設計與實現142
6.1.1設計目的142
6.1.2設計任務及具體要求142
6.1.3基本原理概述142
6.1.4設計方案及驗證143
參考文獻151
6.2基於MATLAB的空間濾波仿真實現151
6.2.1設計目的151
6.2.2設計任務及要求151
6.2.3設計原理概述152
6.2.4空間濾波的仿真設計實現152
參考文獻157
6.3基於MATLAB的高斯光束及傳輸特性分析157
6.3.1設計目的157
6.3.2設計任務及要求158
6.3.3設計原理概述158
6.3.4MATLAB仿真實現158
參考文獻163
6.4基於MATLAB的光纖定向耦合器的耦合特性分析164
6.4.1設計目的164
6.4.2設計任務及要求164
6.4.3設計原理概述164
6.4.4設計實現166
參考文獻172
6.5基於MATLAB的光學圖像加密/解密技術的研究172
6.5.1設計目的172
6.5.2設計任務及要求172
6.5.3設計原理概述172
6.5.4設計實現174
參考文獻181
6.6基於MATLAB的相關識別181
6.6.1設計目的181
6.6.2設計任務及要求181
6.6.3設計原理概述181
6.6.4圖像相關識別MATLAB的仿真實現183
參考文獻186
6.7MATLAB在激光光斑測量中的應用186
6.7.1設計目的186
6.7.2設計任務及要求186
6.7.3設計原理概述186
6.7.4設計實現188
參考文獻190
6.8基於MATLAB的激光束合成190
6.8.1設計目的190
6.8.2設計任務及要求191
6.8.3設計原理概述191
6.8.4設計實現191
參考文獻196
6.9MATLAB在透鏡像差計算中的應用197
6.9.1設計目的197
6.9.2設計任務及要求197
6.9.3設計原理概述197
6.9.4設計實現200
參考文獻203
6.10基於MATLAB的人臉識別203
6.10.1設計目的203
6.10.2設計任務及具體要求203
6.10.3基本原理概述203
6.10.4設計方案及驗證204
6.10.5結論210
參考文獻210
6.11基於MATLAB的機讀卡評分繫統211
6.11.1設計目的211
6.11.2設計任務及具體要求211
6.11.3基本原理概述211
6.11.4設計實現211
參考文獻218

本書結合光學類課程的特點，主要介紹MATLAB在“光學原理”“信息光學”“光電圖像處理”等課程中的應用。本書在結構上包括三個部分，共6章。第一部分為語言篇，包括第1章和第2章，是MATLAB基礎部分，主要介紹MATLAB語言的基本語法、計算功能、編程基本方法和繪圖功能。第二部分為應用篇，包括第3~5章，講述MATLAB在光學類課程中的應用。其中，第3章介紹了MATLAB在光學原理課程中的應用；第4章介紹了MATLAB在信息光學課程中的應用；第5章介紹了MATLAB在光電圖像處理課程中的應用。第三部分為課程設計綜合實例，包括第6章，演示了光學實踐教學中MATLAB繫統仿真的應用。本書特點：由淺入深，結構層次清楚；緊扣專業，仿真實例豐富，針對性強；語言精練，通俗易懂。本書可作為高等院校光學、光學工程、光電信息科學與工程、電子科學技術等相關專業本科生和研究生學習專業知識的輔助教材、參考書和仿真實等