首页 > 编程语言 >基于位相光栅的四波横向剪切干涉法波前检测算法的matlab仿真

基于位相光栅的四波横向剪切干涉法波前检测算法的matlab仿真

时间:2023-08-06 17:02:15浏览次数:42  
标签:频谱 波前 fft filter 四波 算法 matlab 法波前 光栅

1.算法理论概述

       波前检测技术是现代光学中的重要技术之一,可以用于衡量光学系统的成像质量和研究光学系统的异常现象。随着现代光学技术的不断发展,波前检测技术也在不断地发展和完善。其中,基于位相光栅的四波横向剪切干涉法波前检测算法是一种常用的波前检测算法,本文将从专业角度详细介绍该算法的实现步骤和数学公式。

 

1.2、实现步骤

基于位相光栅的四波横向剪切干涉法波前检测算法的实现步骤如下:

 

1.制备位相光栅

 

首先需要制备两个正交的位相光栅,可以使用光刻、电子束曝光或激光直写等技术进行制备。制备时需要控制光栅的周期、透过率和相位差等参数。

 

2.调节光路

 

将待测光波分别经过两个正交的位相光栅,得到四个干涉光束,通过调节光路,使得四个干涉光束的光程差相等。

 

 

 

 

        基于位相光栅的四波横向剪切干涉法波前检测算法是一种常用的波前检测算法,其原理是通过位相光栅的作用,将光波的相位分布转化为光强分布进行测量,从而得到光波的相位分布。该算法的实现步骤包括制备位相光栅、调节光路、测量光强分布和计算相位分布等步骤。其中,计算相位分布的公式为$\phi(x,y)=\arctan\left[\frac{I_1(x,y)I_4(x,y)-I_2(x,y)I_3(x,y)}{I_1(x,y)I_3(x,y)+I_2(x,y)I_4(x,y)}\right]$。该算法在光学系统的成像质量检测和异常现象研究方面具有广泛的应用前景。

 

2.算法运行软件版本

matlab2022a

 

3.算法运行效果图预览

 

 

 

4.部分核心程序

%初始图像的读取和频谱显示
I0      = imread('test.jpg');
[R,C,K] = size(I0);
if K == 1
   I = I0;
else
   I = rgb2gray(I0); 
end
I = imresize(I,[256,256]);
% 显示图像及其频谱
figure;
subplot(121);
imshow(I);
title('四波横向剪切干涉图');
 
I_fft = fftshift(fft2(I));
RR    = real(I_fft);       %取傅立叶变换的实部
II    = imag(I_fft);       %取傅立叶变换的虚部
A     = sqrt(RR.^2+II.^2); %计算频谱幅值
[m,n] = size(A);
[x,y] = meshgrid(1:n,1:m);
 
subplot(122);
imshow(A,[]);
title('频谱图');
% 显示频谱的三维图形
figure;
subplot(121);
mesh(x,y,A);
title('FFT频谱');
camlight right;
lighting phong;
shading interp
axis square; 
 
 
%%
% 计算滤波冲击响应函数并进行滤波
[H,H1,H2,H3] = func_filter(A,20);
I_fft_filter = I_fft.*H;
RR_filter    = real(I_fft_filter);       %取傅立叶变换的实部
II_filter    = imag(I_fft_filter);       %取傅立叶变换的虚部
A_filter     = sqrt(RR_filter.^2+II_filter.^2); %计算频谱幅值
[m,n]        = size(A_filter);
[x_f,y_f]    = meshgrid(1:n,1:m);
% 显示滤波后的频谱的三维图形
subplot(122);
surf(x_f,y_f,A_filter);
title('FFT频谱(滤波之后)');
camlight right;
lighting phong;
shading interp
axis square;  
 
 
% 计算强度并显示
I_fft_A  = I_fft.*H1;
I_ifft_A = ifft2(I_fft_A);
figure;
imshow(I_ifft_A,[]);
title('强度');
 
 
 
 
% 计算x方向和y方向的差分波前,并显示
[Xpphase,X_phase] = func_Dx_phase(I_fft,H2);
[Ypphase,Y_phase] = func_Dy_phase(I_fft,H3);
 
figure;
surf(Xpphase);
camlight right;
lighting phong;
shading interp
title('Dx');
xlabel('x/像素');
ylabel('y/像素');
zlabel('差分波前');
view([-50,26]);
 
figure;
surf(Ypphase);
camlight right;
lighting phong;
shading interp
title('Dy');
xlabel('x/像素');
ylabel('y/像素');
zlabel('差分波前');
view([135,14]);
 
%%
% 使用差分Zernike方法进行波前重构,并显示结果
[Z,xn,yn] = func_zernike_poly(Xpphase,Ypphase);
 
figure;
imagesc(xn,yn,Z);
axis xy
axis square
 
 
figure;
mesh(xn,yn,Z)
axis xy
axis square

  

标签:频谱,波前,fft,filter,四波,算法,matlab,法波前,光栅
From: https://www.cnblogs.com/matlabworld/p/17609567.html

相关文章

  • matlab笔记二
    \(Note2\)特殊矩阵zeros(3,4)%零矩阵ones(4,5)%一矩阵eye(3)%单位矩阵eye(3,4)rand(2)%元素大小0~1的随机矩阵randn(2,3)%均值为0,方差为1的随机矩阵exA=20+30*rand(5)%[20,50]内均匀分布的5阶正态分布随机矩阵%y=μ+σxexB=0.6+sqrt(0.1)*randn(4)%均值为......
  • matlab笔记一
    \(Note1\)基本数据类型1.163264bitintfloatdouble(默认)signedunsigned2.complex(real+image)3.formatlong/short矩阵%空格/逗号分隔同一行之间的数A=[123;4,5,6]%四行四列随机矩阵B=rand(4)%冒号表达式a=1:2:19%start:walk:endb=linspace(1,10,20)%......
  • MATLAB用改进K-Means(K-均值)聚类算法数据挖掘高校学生的期末考试成绩|附代码数据
    全文链接:http://tecdat.cn/?p=30832最近我们被客户要求撰写关于K-Means(K-均值)聚类算法的研究报告,包括一些图形和统计输出。本文首先阐明了聚类算法的基本概念,介绍了几种比较典型的聚类算法,然后重点阐述了K-均值算法的基本思想,对K-均值算法的优缺点做了分析,回顾了对K-均值改进......
  • m基于大规模MIMO技术的5G网络上下行功率优化算法matlab仿真
    1.算法仿真效果matlab2022a仿真结果如下:      2.算法涉及理论知识概要         基于大规模MIMO技术的5G网络上下行功率优化算法"是针对5G网络中的大规模多输入多输出(MIMO)系统进行功率优化的一种算法。该算法旨在通过优化上行和下行通信的功率分配,以......
  • 基于蜉蝣优化算法实现聚类附matlab代码
    ✅作者简介:热爱科研的Matlab仿真开发者,修心和技术同步精进,matlab项目合作可私信。......
  • 基于三维人脸网格模型的二维人脸纹理贴图matlab仿真
    1.算法理论概述      二维人脸纹理贴图是计算机视觉领域中的一个重要研究方向,其目的是将三维人脸模型的纹理信息映射到二维图像上,以便于进行人脸识别、表情分析等应用。本文将详细介绍基于三维人脸网格模型的二维人脸纹理贴图的实现步骤和数学公式。 1.1三维人脸网格模......
  • 基于ResNet-101深度学习网络的图像目标识别算法matlab仿真
    1.算法理论概述       介绍ResNet-101的基本原理和数学模型,并解释其在图像识别中的优势。然后,我们将详细介绍如何使用深度学习框架实现ResNet-101,并在图像数据集上进行训练和测试。最后,我们将总结本文的主要内容并提出进一步的研究方向。 1.1、ResNet-101的基本原理......
  • MATLAB plot绘制图像
    ✅作者简介:热爱科研的算法开发者,Python、Matlab项目可交流、沟通、学习。......
  • 基于形态学处理和颜色模型的车辆跟踪和车辆颜色识别matlab仿真
    1.算法理论概述       车辆跟踪和车辆颜色识别是计算机视觉领域中的一个重要研究方向,其目的是实现对道路交通中车辆的自动识别和跟踪。本文将详细介绍基于形态学处理和颜色模型的车辆跟踪和车辆颜色识别的实现步骤和数学公式。 1.1数据预处理       在进行......
  • m基于OFDM+QPSK和DNN深度学习信道估计的无线图像传输matlab仿真,输出误码率曲线,并用
    1.算法仿真效果matlab2022a仿真结果如下:     2.算法涉及理论知识概要       基于OFDM+QPSK和DNN深度学习信道估计的无线图像传输"是一种无线通信系统,它利用正交频分复用(OFDM)和四相位偏移键控(QPSK)技术来传输图像数据,并借助深度神经网络(DNN)来进行信道估计,从......