MATLAB实现数字全息仿真：图像均值化与双方法再现系统

资 源 简 介

本项目采用MATLAB开发，通过图像均值化预处理优化原始图像质量，模拟数字全息图生成，并利用角谱法与卷积法进行数值再现。比较两种算法在重建精度与计算效率方面的表现，为全息仿真研究提供可靠工具。

详 情 说 明

基于图像均值化与双方法再现的数字全息仿真系统

项目介绍

本项目实现了一套完整的数字全息仿真流程，包括图像预处理、全息图模拟与双方法再现。系统首先对输入的原始灰度图像进行均值化滤波处理，以降低噪声并增强均匀性；随后将处理后的图像作为初始波前，基于菲涅尔衍射积分模拟生成数字全息图；最后，分别采用角谱法与卷积法两种经典算法对全息图进行数值再现，重建物体波前，并对两种方法的再现质量与计算效率进行系统比较与可视化分析。

功能特性

• 图像预处理：采用自定义窗口大小的均值化滤波器对原始图像进行平滑处理。
• 全息图模拟：依据输入的光学参数（波长、传播距离、像素尺寸）精确模拟波前传播过程，生成复数型数字全息图。
• 双算法再现：并行实现角谱法与卷积法两种波前重建算法。
• 结果可视化：生成预处理图像、全息图振幅/相位分布、再现强度/相位图等一系列结果图像。
• 量化评估：计算再现结果的峰值信噪比（PSNR），并对比两种算法的计算时间与内存占用。

使用方法

1. 准备输入：准备一张单通道灰度图像（建议像素尺寸介于512×512至2048×2048之间，支持jpg、png、tiff、bmp格式）。
2. 设置参数：在运行前，需于主脚本中配置以下参数：

- 光学参数：光波长（单位：nm）、传播距离（单位：mm）、像素尺寸（单位：μm）。 - 均值化参数：滤波核大小（如3, 5, 7等奇数）。

1. 运行系统：执行主脚本。程序将自动完成预处理、全息模拟、双方法再现及结果分析的全流程。
2. 查看输出：程序运行结束后，将在指定目录生成：

- 预处理前后的图像对比图。 - 模拟全息图的振幅与相位分布图。 - 两种再现方法得到的强度与相位重建图。 - 包含PSNR、计算时间等信息的性能对比报告。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 硬件建议：至少4GB内存，用于处理较大尺寸（如2048×2048）的图像时建议8GB或以上

文件说明

主程序文件汇集了系统的核心功能逻辑。它负责协调整个仿真流程：包括读取原始图像并完成均值化预处理；根据用户设定的光学参数，模拟光波传播并生成数字全息图；接着，分别调用角谱法和卷积法的实现模块对全息图进行数值再现；最终，完成所有结果的可视化绘制，并生成包含再现质量指标与算法性能数据的对比报告。