本书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。部分为语言篇，包括章和第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。本书特点：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。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的参考价值。

部分语言篇
章MATLAB语言概述2
1.1MATLAB简介2
1.1.1MATLAB的发展历程2
1.1.2MATLAB的主要特点2
1.2MATLAB的系统组成3
1.3MATLAB R2020a的安装、启动和退出4
1.3.1MATLAB R2020a的安装4
1.3.2MATLAB R2020a的启动和退出9
1.4MATLAB R2020a的工作环境9
1.4.1菜单栏和工具栏9
1.4.2命令行窗口10
1.4.3工作区11
1.5MATLAB R2020a帮助系统12
1.5.1帮助窗口12
1.5.2帮助命令12
1.5.3演示系统(Demos)13
1.5.4帮助系统导航浏览器13
1.5.5远程帮助系统14
1.6MATLAB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16
1.7MATLAB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
2.2.3MATLAB变量的显示23
2.2.4MATLAB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
2.7MATLAB绘图40
2.7.1MATLAB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
2.8MATLAB程序设计50
2.8.1M文件编辑器51
2.8.2命令文件52
2.8.3函数文件53
2.8.4M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
2.8.9高效编程的一般思路59
习题60
参考文献62
第二部分应用篇
第3章MATLAB在光学原理中的应用举例64
3.1平面电磁波在不同媒介分界面上的入射、反射和折射64
3.1.1电矢量平行入射面的反射系数和振幅透射系数64
3.1.2电矢量垂直入射面65
3.1.3菲涅耳公式65
3.2光的干涉67
3.2.1波的叠加原理67
3.2.2光波的干涉70
3.2.3杨氏干涉实验70
3.2.4牛顿环73
3.2.5迈克尔逊干涉仪74
3.3光的衍射78
3.3.1光的衍射现象78
3.3.2矩形孔和圆孔衍射81
3.3.3光栅衍射82
3.4光的偏振83
3.4.1光波的偏振态83
3.4.2光波的偏振态仿真84
3.5平行光束通过透镜聚焦86
3.5.1平凸透镜光线追迹86
3.5.2平行光通过透镜的仿真87
参考文献89
第4章MATLAB在信息光学中的应用举例90
4.1信息光学函数90
4.1.1矩形函数90
4.1.2阶跃函数92
4.1.3符号函数93
4.1.4sinc函数93
4.1.5高斯函数94
4.2傅里叶变换96
4.3卷积定理98
4.4傅里叶透镜的仿真100
4.5计算全息102
4.5.1全息透镜102
4.5.2二元傅里叶变换全息图104
参考文献106
第5章MATLAB在光电图像处理中的应用107
5.1图像及数字图像简介107
5.1.1索引图像107
5.1.2RGB图像108
5.1.3二值图像108
5.1.4灰度图像108
5.2数字图像的读取、显示及输出109
5.2.1图像的读取109
5.2.2图像的显示109
5.2.3图像的输出111
5.2.4添加颜色条111
5.3图像类型的转化112
5.3.1dither函数112
5.3.2gray2ind函数113
5.3.3im2bw函数114
5.3.4rgb2gray函数115
5.3.5rgb2ind函数115
5.4图像的代数操作116
5.4.1图像的相加116
5.4.2图像的相减118
5.4.3图像的相乘120
5.4.4图像的相除120
5.5图像的对比度增强122
5.5.1线性变换122
5.5.2非线性变换122
5.6图像的锐化123
5.6.1边界提取和锐化123
5.6.2锐化滤波器124
5.7图像的边缘检测126
5.7.1边缘检测算子126
5.7.2边缘检测的MATLAB实现127
5.8基于灰度的图像分割130
5.9图像的膨胀与腐蚀133
5.9.1膨胀和腐蚀133
5.9.2结构元素133
5.9.3膨胀的MATLAB实现134
5.9.4腐蚀的MATLAB实现135
5.10图形的检测135
5.10.1圆的检测135
5.10.2多边形的检测137
5.11图像与视频的相互转换138
5.11.1视频转换成图像138
5.11.2图像转换成视频139
参考文献140
第三部分实例篇
第6章课程设计综合实例142
6.1基于MATLAB的汽车牌照识别系统的设计与实现142
6.1.1设计目的142
6.1.2设计任务及具体要求142
6.1.3基本原理概述142
6.1.4设计方案及验证143
参考文献151
6.2基于MATLAB的空间滤波仿真实现151
6.2.1设计目的151
6.2.2设计任务及要求151
6.2.3设计原理概述152
6.2.4空间滤波的仿真设计实现152
参考文献157
6.3基于MATLAB的高斯光束及传输特性分析157
6.3.1设计目的157
6.3.2设计任务及要求158
6.3.3设计原理概述158
6.3.4MATLAB仿真实现158
参考文献163
6.4基于MATLAB的光纤定向耦合器的耦合特性分析164
6.4.1设计目的164
6.4.2设计任务及要求164
6.4.3设计原理概述164
6.4.4设计实现166
参考文献172
6.5基于MATLAB的光学图像加密/解密技术的研究172
6.5.1设计目的172
6.5.2设计任务及要求172
6.5.3设计原理概述172
6.5.4设计实现174
参考文献181
6.6基于MATLAB的相关识别181
6.6.1设计目的181
6.6.2设计任务及要求181
6.6.3设计原理概述181
6.6.4图像相关识别MATLAB的仿真实现183
参考文献186
6.7MATLAB在激光光斑测量中的应用186
6.7.1设计目的186
6.7.2设计任务及要求186
6.7.3设计原理概述186
6.7.4设计实现188
参考文献190
6.8基于MATLAB的激光束合成190
6.8.1设计目的190
6.8.2设计任务及要求191
6.8.3设计原理概述191
6.8.4设计实现191
参考文献196
6.9MATLAB在透镜像差计算中的应用197
6.9.1设计目的197
6.9.2设计任务及要求197
6.9.3设计原理概述197
6.9.4设计实现200
参考文献203
6.10基于MATLAB的人脸识别203
6.10.1设计目的203
6.10.2设计任务及具体要求203
6.10.3基本原理概述203
6.10.4设计方案及验证204
6.10.5结论210
参考文献210
6.11基于MATLAB的机读卡评分系统211
6.11.1设计目的211
6.11.2设计任务及具体要求211
6.11.3基本原理概述211
6.11.4设计实现211
参考文献218