使用matlab模拟相机成像，使用圆孔PSF模型，对文件夹下的图片进行成像模拟，并改变焦距、孔径等值改变PSF模型，以显示成像模拟的不同

以下是一个简单的Matlab代码，用于模拟相机成像。其中，我们使用圆孔PSF模型，并通过改变焦距和孔径等参数，展示不同的成像效果。

% 模拟相机成像
clc;
clear all;
close all;

% 读取图片
img = imread('test.jpg');
figure(1);
imshow(img);
title('原始图像');

% 设置成像系统参数
f = 50; % 焦距
lambda = 0.5; % 波长
D = 10; % 孔径直径
pix_size = 1.4e-6; % 像素大小
distance = 5; % 物体到成像平面的距离

% 计算PSF
N = 64; % PSF的大小
[x,y] = meshgrid(-N/2:N/2-1);
r = sqrt(x.^2+y.^2);
psf = double(r<=D/2);
psf = psf./sum(psf(:));
figure(2);
imshow(psf,[]);
title('PSF');

% 计算OTF
otf = fftshift(fft2(ifftshift(psf)));
otf = otf./max(otf(:));
figure(3);
imshow(abs(otf),[]);
title('OTF');

% 对图片进行成像模拟
img_size = size(img);
[x,y] = meshgrid(1:img_size(2),1:img_size(1));
z = distance*f./(distance-f);
u = (x-img_size(2)/2)*pix_size/z;
v = (y-img_size(1)/2)*pix_size/z;
h = exp(-1j*2*pi/lambda*z).*exp(1j*pi*lambda*z*(u.^2+v.^2));
img_ft = fftshift(fft2(ifftshift(img)));
img_ft = img_ft.*otf.*h;
img_out = abs(ifftshift(ifft2(fftshift(img_ft))));
img_out = img_out./max(img_out(:));
figure(4);
imshow(img_out,[]);
title('成像结果');

% 改变焦距、孔径等参数，展示不同成像效果
f_list = [30,50,100]; % 焦距列表
D_list = [5,10,20]; % 孔径列表
figure_num = 5;
for i = 1:length(f_list)
    for j = 1:length(D_list)
        f_new = f_list(i);
        D_new = D_list(j);
        z_new = distance*f_new./(distance-f_new);
        u_new = (x-img_size(2)/2)*pix_size/z_new;
        v_new = (y-img_size(1)/2)*pix_size/z_new;
        h_new = exp(-1j*2*pi/lambda*z_new).*exp(1j*pi*lambda*z_new*(u_new.^2+v_new.^2));
        psf_new = double(r<=D_new/2);
        psf_new = psf_new./sum(psf_new(:));
        otf_new = fftshift(fft2(ifftshift(psf_new)));
        otf_new = otf_new./max(otf_new(:));
        img_ft_new = fftshift(fft2(ifftshift(img)));
        img_ft_new = img_ft_new.*otf_new.*h_new;
        img_out_new = abs(ifftshift(ifft2(fftshift(img_ft_new))));
        img_out_new = img_out_new./max(img_out_new(:));
        figure(figure_num);
        imshow(img_out_new,[]);
        title(sprintf('焦距=%d, 孔径=%d',f_new,D_new));
        figure_num = figure_num+1;
    end
end

上述代码中，我们先通过 imread 函数读取一张图片，然后设置了成像系统的参数，包括焦距、波长、孔径直径、像素大小和物体到成像平面的距离。接着，我们使用圆孔PSF模型计算了PSF和OTF，并对图片进行了成像模拟，得到了成像结果。最后，我们通过改变焦距、孔径等参数，展示了不同的成像效果。

需要注意的是，该代码只是一个简单的模拟实现，实际应用中还需要考虑更多因素，例如噪声、失真等。