谱半径一定大于0_[转载]关于谱半径(spectrum radius)

谱半径是矩阵的最大特征值,用于判断收敛性和方程稳定性。若谱半径小于1,矩阵差值为正,逆矩阵存在。在Banach空间中,谱半径与矩阵幂的范数有关,且在正常算子下有特定关系。谱半径小于1是矩阵序列或级数收敛的必要条件。

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矩阵谱半径指的是矩阵的最大特征值(含绝对值)。

它可以判断收敛性,也可以判断方程解的稳定性。

一般情况下,当存在一个单位矩阵减去另外一个矩阵的形式时,

谱半径小于一就是为了确保它们之间的差值为正这样逆矩阵才会存在,可以用来验证一个方案是否可行。

The radius

of the smallest closed disc in the plane that contains the

spectrum of this element (cf. Spectrum of an element). The spectral radius of an element

is connected with the norms of its powers by the formula

which, in particular, implies that

. The spectral radius of a bounded linear operator on a Banach

space is the spectral radius of it regarded as an element of the

Banach algebra of all operators. In a Hilbert space, the spectral

radius of an operator is equal to the greatest lower bound of the

norms of the operators similar to it (see [2]):

根据我给出的角谱计算代码,添加自聚焦算法用来确认相机和平面的距离,用matlab代码表示:%% 初始化 clear;clc;close all %% 参数设置 lambda = 532e-9; % 波长 (红光, 单位: 米) z = 50e-3; % 传播距离 (单位: 米) dx = 10e-6; % x方向采样间隔 (单位: 米) dy = 10e-6; % y方向采样间隔 (单位: 米) % 定义初始光场 (例如: 一个圆形孔径) M = 1024; N = 1024; % 网格大小 x = (-N/2:N/2-1) * dx; y = (-M/2:M/2-1) * dy; [X, Y] = meshgrid(x, y); %aperture_radius = 50e-6; % 孔径半径 (单位: 米) %U_0 = double(sqrt(X.^2 + Y.^2) <= aperture_radius); % 圆形孔径 % 导入灰度图像 image_path = ‘BJUT.jpg’; % 替换为你的图像路径 gray_image = imread(image_path); gray_image = rgb2gray(gray_image); gray_image = im2double(gray_image); gray_image=gray_image(1:1024,1:1024); figure(); imshow(gray_image,[]); gray_image = double(gray_image) U_0 = gray_image; phase_0 = U_0*pi/2; U_0 = U_0.exp(1iphase_0); % 调用角谱传播函数 U_z = angular_spectrum_propagation(U_0, lambda, z, dx, dy); % 显示结果 figure; subplot(1, 2, 1); imagesc(abs(U_0)); axis image; title(‘初始光场’); subplot(1, 2, 2); imagesc(abs(U_z)); axis image; title(‘传播后的光场’); colormap(‘gray’); %% function U_z = angular_spectrum_propagation(U_0, lambda, z, dx, dy) % 角谱衍射传播公式的 MATLAB 实现 % 输入: % U_0: 初始光场 (M x N 矩阵) % lambda: 波长 (单位: 米) % z: 传播距离 (单位: 米) % dx: x方向采样间隔 (单位: 米) % dy: y方向采样间隔 (单位: 米) % 输出: % U_z: 传播后的光场 (M x N 矩阵) % 获取初始光场尺寸 [M, N] = size(U_0); % 计算波数 k = 2 * pi / lambda; % 定义空间频率网格 kx = 2 * pi * (-N/2:N/2-1) / (N * dx); % x方向空间频率 ky = 2 * pi * (-M/2:M/2-1) / (M * dy); % y方向空间频率 [Kx, Ky] = meshgrid(kx, ky); % 计算传播相位因子 kz = sqrt(k^2 - Kx.^2 - Ky.^2); % 波矢 z 分量 propagation_phase = exp(1i * kz * z); % 传播相位因子 % 将传播相位因子限制在传播波范围内 (避免倏逝波) propagation_phase(real(kz) == 0) = 0; % 对初始光场进行傅里叶变换 A0 = fft2(U_0); % 将角谱中心化 (MATLAB 的 fft2 输出是零频在左上角) A0 = fftshift(A0); % 调制角谱 Az = A0 .* propagation_phase; % 将角谱移回原始位置 Az = ifftshift(Az); % 对调制后的角谱进行逆傅里叶变换 U_z = ifft2(Az); % 传播后调整 % (1) 吸收率 80% U_z = 0.8 * U_z; % (2) 相位改变 1/4 波长 (附加相位延迟 pi/2) phase_delay = pi / 2; % 1/4 波长对应的相位延迟 U_z = U_z .* exp(1i * phase_delay); % 输出传播后的光场 U_z = abs(U_z); % 取模值 (可选) end
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%% 初始化 clear;clc;close all %% 参数设置 lambda = 532e-9; % 波长 (红光, 单位: 米) z = 50e-3; % 传播距离 (单位: 米) dx = 10e-6; % x方向采样间隔 (单位: 米) dy = 10e-6; % y方向采样间隔 (单位: 米) % 定义初始光场 (例如: 一个圆形孔径) M = 1024; N = 1024; % 网格大小 x = (-N/2:N/2-1) * dx; y = (-M/2:M/2-1) * dy; [X, Y] = meshgrid(x, y); %aperture_radius = 50e-6; % 孔径半径 (单位: 米) %U_0 = double(sqrt(X.^2 + Y.^2) <= aperture_radius); % 圆形孔径 % 导入灰度图像 image_path = 'BJUT.jpg'; % 替换为你的图像路径 gray_image = imread(image_path); gray_image = rgb2gray(gray_image); gray_image = im2double(gray_image); gray_image=gray_image(1:1024,1:1024); figure(); imshow(gray_image,[]); gray_image = double(gray_image) U_0 = gray_image; phase_0 = U_0*pi/2; U_0 = U_0.*exp(1i*phase_0); % 调用角谱传播函数 U_z = angular_spectrum_propagation(U_0, lambda, z, dx, dy); % 显示结果 figure; subplot(1, 2, 1); imagesc(abs(U_0)); axis image; title('初始光场'); subplot(1, 2, 2); imagesc(abs(U_z)); axis image; title('传播后的光场'); colormap('gray'); %% function U_z = angular_spectrum_propagation(U_0, lambda, z, dx, dy) % 角谱衍射传播公式的 MATLAB 实现 % 输入: % U_0: 初始光场 (M x N 矩阵) % lambda: 波长 (单位: 米) % z: 传播距离 (单位: 米) % dx: x方向采样间隔 (单位: 米) % dy: y方向采样间隔 (单位: 米) % 输出: % U_z: 传播后的光场 (M x N 矩阵) % 获取初始光场尺寸 [M, N] = size(U_0); % 计算波数 k = 2 * pi / lambda; % 定义空间频率网格 kx = 2 * pi * (-N/2:N/2-1) / (N * dx); % x方向空间频率 ky = 2 * pi * (-M/2:M/2-1) / (M * dy); % y方向空间频率 [Kx, Ky] = meshgrid(kx, ky); % 计算传播相位因子 kz = sqrt(k^2 - Kx.^2 - Ky.^2); % 波矢 z 分量 propagation_phase = exp(1i * kz * z); % 传播相位因子 % 将传播相位因子限制在传播波范围内 (避免倏逝波) propagation_phase(real(kz) == 0) = 0; % 对初始光场进行傅里叶变换 A0 = fft2(U_0); % 将角谱中心化 (MATLAB 的 fft2 输出是零频在左上角) A0 = fftshift(A0); % 调制角谱 Az = A0 .* propagation_phase; % 将角谱移回原始位置 Az = ifftshift(Az); % 对调制后的角谱进行逆傅里叶变换 U_z = ifft2(Az); % 传播后调整 % (1) 吸收率 80% U_z = 0.8 * U_z; % (2) 相位改变 1/4 波长 (附加相位延迟 pi/2) phase_delay = pi / 2; % 1/4 波长对应的相
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