MATLAB实现的大气湍流图像退化效应数值模拟系统

资 源 简 介

该系统基于分层波前相位屏方法，模拟大气湍流对光学成像的影响。可定量评估图像退化效应，包括模糊、抖动和分辨率下降，适用于不同湍流强度的仿真分析。

详 情 说 明

基于分层波前相位屏的大气湍流图像退化效应数值模拟系统

项目介绍

本项目实现了一个完整的大气湍流对光学成像系统影响的物理过程数值模拟系统。系统基于Kolmogorov湍流理论，通过建立分层波前相位屏模型，模拟光波在湍流介质中的传输过程，能够分析不同湍流强度下目标图像的退化效应。该系统可定量评估图像模糊、抖动、分辨率下降等湍流效应，支持湍流参数可调节的仿真实验，为大气光学研究、图像复原算法验证等应用提供可靠的仿真平台。

功能特性

• 物理精度高: 基于Kolmogorov理论的湍流相位屏生成技术，确保湍流模拟的物理准确性
• 参数灵活可调: 支持折射率结构常数Cn²(10^-17~10^-13 m^(-2/3))、传输距离(0.1~10 km)等关键参数调节
• 完整模拟流程: 实现从相位屏生成、光波传输到图像退化的全流程模拟
• 定量分析能力: 提供PSNR、SSIM等图像质量评价指标
• 可视化输出: 生成湍流相位屏、点扩散函数分布图等可视化结果
• 多格式支持: 支持JPG、PNG、BMP等常见图像格式输入

使用方法

1. 准备输入图像: 将待仿真的目标图像放置于指定输入目录
2. 参数设置: 在配置界面设置湍流参数（Cn²值）、传输距离、光学系统参数等
3. 执行仿真: 运行主程序开始大气湍流退化模拟
4. 结果分析: 查看输出的退化图像序列、质量分析报告和可视化图形

系统要求

• 操作系统: Windows 10/11, Linux, macOS
• 运行环境: MATLAB R2020a或更高版本
• 内存: 最低4GB，推荐8GB以上
• 存储空间: 至少1GB可用空间

文件说明

主程序文件实现了系统的核心仿真流程，主要包括湍流相位屏的生成与配置、光波传输的角谱法数值计算、点扩散函数的构建与应用、目标图像的卷积退化处理，以及最终结果的输出与可视化功能。该文件整合了完整的物理模拟链路，确保从参数输入到结果生成的一体化操作。