基于MATLAB的高斯PSF焦平面阵列成像仿真系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现焦平面阵列光电成像仿真，通过高斯点扩散函数模拟光学系统空间响应。支持自定义FPA像元尺寸、焦距等参数，可生成不同条件下的PSF核，并与输入场景卷积以评估成像质量。适用于光学设计与成像分析。

详 情 说 明

基于高斯点扩散函数的焦平面阵列成像仿真系统

项目介绍

本项目是一个用于模拟焦平面阵列(FPA)光电成像过程的仿真系统。系统基于高斯点扩散函数模型，通过建立光学系统的空间响应特性，能够精确模拟从原始场景到FPA成像的完整过程。该系统可为成像系统设计、图像处理算法验证提供高质量的测试数据支持。

功能特性

• 高斯PSF建模：支持灵活配置高斯点扩散函数的参数，生成不同模糊程度的PSF核
• FPA响应仿真：模拟焦平面阵列的像元尺寸、阵列分辨率等关键参数对成像的影响
• 光学系统模拟：综合考虑焦距、像差等光学系统参数对成像质量的影垟
• 噪声与量化模拟：支持添加不同水平的噪声和设置量化比特数，模拟真实成像环境
• 成像质量评估：提供峰值信噪比(PSNR)、调制传递函数(MTF)曲线等评估指标
• 参数配置管理：完整的参数配置文件保存和加载功能，确保仿真可重复性

使用方法

基本配置

1. 准备输入场景图像（支持PNG、JPG等常见格式的灰度图或RGB图像）
2. 设置光学系统参数：点扩散函数标准差σ（控制模糊程度）
3. 配置FPA参数：像元尺寸、阵列分辨率（如512×512）
4. 设定仿真参数：噪声水平、量化比特数

运行仿真

运行主程序启动仿真流程，系统将自动完成以下处理：

• 根据参数生成高斯PSF核
• 对输入场景进行卷积运算
• 添加噪声和量化效应
• 输出仿真成像结果

输出结果

• 仿真成像结果图像（与输入同尺寸）
• PSF核可视化图像
• 成像质量评估报告（PSNR、MTF曲线）
• 参数配置文件

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Image Processing Toolbox
• 推荐内存：8GB以上
• 磁盘空间：至少1GB可用空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，负责完成从参数输入到结果输出的完整仿真流程。其主要能力包括：参数配置与验证、高斯点扩散函数核的生成与可视化、输入图像的预处理与卷积运算、噪声模型的应用与量化处理、成像质量指标的计算与展示，以及仿真结果的多格式输出与保存。该文件通过模块化设计实现了仿真流程的自动化控制，确保各功能环节的协调运作。