MATLAB Zernike多项式动态相位屏仿真工具

资 源 简 介

基于MATLAB开发，通过Zernike多项式生成可定制的动态相位屏。用户可设置模式阶数、系数和分辨率参数，快速构建高精度波前畸变仿真模型，适用于光学系统分析与大气湍流研究。

详 情 说 明

基于Zernike多项式的动态相位屏仿真系统

项目介绍

本项目是一个使用MATLAB实现的动态相位屏仿真系统。系统核心基于Zernike多项式理论，能够生成描述光学波前畸变的基函数，并根据用户指定的参数合成复杂的相位屏。通过灵活调整不同Zernike模式的权重系数，可以精确模拟光学系统中存在的各类像差、大气湍流引起的相位畸变等物理效应，为光学系统设计、自适应光学研究和成像质量分析提供有效的仿真工具。

功能特性

• Zernike多项式生成：支持根据Noll索引或径向/角向阶数生成标准Zernike多项式基函数。
• 自定义相位屏合成：支持通过线性叠加不同Zernike模式（由系数向量加权）构建复杂相位屏。
• 参数灵活配置：可设置相位屏分辨率、孔径形状（圆形/方形）、归一化半径等参数。
• 结果可视化：提供相位屏及基函数的2D灰度图或伪彩色图显示。
• 数据分析：计算并输出相位屏的关键统计特性，如RMS（均方根）值和PV（峰谷）值。

使用方法

1. 参数设置：在脚本中设定所需的Zernike模式参数（阶数与指数）、各模式的系数向量以及相位屏的分辨率。
2. 运行仿真：执行主程序。系统将根据配置计算Zernike基函数，并合成相位屏。
3. 结果获取：程序输出包含Zernike基函数矩阵、合成的相位屏数据矩阵、可视化图像以及统计特性数据。

系统要求

• 软件平台：MATLAB R2018a 或更高版本。
• 必要工具箱：需要 MATLAB 基础安装，部分可视化功能可能依赖 Image Processing Toolbox（用于高级色彩映射）。

文件说明

主程序文件集成了系统的核心功能模块。其主要能力包括：调用Zernike多项式生成函数以创建基函数库；依据用户输入的系数向量对基函数进行加权求和，从而合成整体相位屏；生成相位屏及基函数的可视化图形界面；执行对最终相位屏数据的统计分析，计算并显示关键评价指标。