Matlab相关散斑图像的数值模拟
本文主要利用Matlab基于copula函数原理进行了相关散斑的数值模拟，得到了具有一定分布（高斯分布，指数分布，常量分布）的散斑图像序列，因而发现散斑会随着散射颗粒的运动而产生去相关效应，并且可以通过设置参数来加快这种去相关效应。从而得到散斑相关系数与曝光时间、散射颗粒运动状态之间存在一定联系，为进一步研究散斑衬比成像技术打下了基础。
关键词:散斑,相关系数,数值模拟,Matlab
毕业设计说明书外文摘要
NUMERICAL SIMULATION OF SPECKLE WITH CORRELATION
Abstract
Laser speckle contrast imaging technology is based on the scattering optical interference effect , and its imaging has relevance. Therefore, Simulation of a certain correlation of dynamic speckle has an important significance on technique for Laser speckle contrast imaging. In this paper, I perform the numerical simulation of the speckles based on copulas connect function principle by the tool of Matlab and have got a certain distribution (Gaussian distribution, exponential distribution, the constant distribution) of speckle image sequence, we found that speckle can have decorrelation effects with the movement of scattering particle, which can be accelerated by setting the parameters of numerical simulation. Speckle correlation coefficient is related to exposure time and the velocity of scattering particle motion state, which can make a further study of the speckle contrast imaging technology
Keywords: speckle, correlation coefficient，numerical simulation, Matlab
目 录
1引言 1
1.1散斑研究意义及背景 1
1.2国内外研究状况 2
1.3 小结 4
2 模拟相关散斑图像基本原理 5
2.1 散斑相关基本原理 5
2.2利用Matlab生成相关散斑的基本原理 5
2.2.1数学方法copula 6
2.2.2散斑的生成 7
2.3小结 10
3.基于matlab的相关散斑图像序列模拟 11
3.1高斯散斑相关系数 11
3.2指数散斑相关系数 13
3.3常量散斑相关系数 15
3.4模拟散射颗粒移动速度对散斑相关性的影响（以高斯散斑为例） 17
3.4.1散射颗粒移动速度对散斑相关系数 影响 17
3.4.2散射颗粒移动速度对相关系数 影响 17
3.5小结 18
结 论 19
致 谢 20
参考文献21
附录A 关于高斯相关分布散斑的数值模拟的Matlab代码 24
1引言
1.1散斑研究意义及背景
在20世纪60年代初，连续波激光器初登市场，那时候使用这类仪器的研究人员注意到一种十分奇怪的现象。当激光从诸如纸或者实验室墙上反射时，注视着散射斑的观察者会看到对比度高且尺寸细微的颗粒图样。而且，尽管照在这种斑的光相对均匀，由反射光测得的光强却在空间中显现同样细微尺寸的涨落。这种颗粒结构后来称为散斑。
人们很快认定这类涨落的原因是光的反射表面的随机粗糙。由于激光具有高度相干性，当光波在从物体表面反射的时候，物体表面各点到一定距离的观察点的振动将是相干的。因为表面上各个点发出的相干子波的叠加构成了观察点所在的光场粗糙。由于物体表面粗糙度大于光波的波长，所以物体各点发出子波，到达观察点后，其位相将是随机分布的。因此由于相干叠加，散斑的随机强度图样——颗粒状就产生了。显而易见，我们可以用统计方法来描述这种随机强度分布图样。在现实世界中，以光波的尺度来看，我们遇到的多数材料都是粗糙的（显然镜子是例外）。散光也会在激光穿过不动的散射体时观察到，也可以在光被悬浮颗粒散射时观察到，基本的原因是一样的：通过透射物或者从散射颗粒表面反射的不同光线的光程在波长的尺度上互不相同。因此，散斑现象在光学领域中是频繁出现的，它是一个规律，而不是一个特例[1]。