Journal articles - Компьютерная оптика
All articles: 2609
Scientific article
Контроль качества и обнаружение артефактов в данных функциональной магнитно-резонансной томографии актуален для исследований головного мозга и клинических применений. Движение головы испытуемых остается основным источником артефактов - даже микросмещение головы способно исказить структурные и функциональные МРТ-данные. В настоящей работе предложена сквозная нейросетевая технология обнаружения ступенчатых аномалий с обучением на частично синтезированных данных с адаптацией к конкретному малому набору реальных данных. Разработана процедура формирования синтетического набора данных для обучения и автоматизированной разметки реальных данных. Предложена рекуррентная нейросетевая модель обнаружения ступенчатых аномалий. Разработан метод адаптации модели по малому набору реальных данных на основе одношагового метаобучения. Экспериментальная проверка точности проведена в задаче детектирования ступенчатых аномалий скользящим окном в 10, 15 и 24 отсчёта. Эксперименты показали, что предложенная технология обеспечивает обнаружение ступенчатых аномалий с точностью до 0,9546.
Free
Scientific article
В работе рассмотрена задача восстановления функций распределения физических полей с использованием распределенных волоконно-оптических измерительных систем [1] для случаев неполных схем укладки измерительных линий. Представлен подход, позволяющий использовать нейронные сети радиально-базисного типа [2] для предобработки проекционных данных с целью дальнейшего применения к ним методов аппроксимации для нерегулярных схем укладки измерительных линий более простого вида.
Free
Нейросетевой классификатор гиперспектральных снимков кожных патологий
Scientific article
В работе представлены результаты применения нейросетевого классификатора для анализа снимков злокачественных и доброкачественных кожных образований, полученных с помощью гиперспектральной камеры. С помощью трёхблочной нейросети архитектуры VGG произведена классификация набора двумерных изображений меланомы, папилломы и базальноклеточной карциномы, полученных в диапазонах 530 - 570 и 600 - 606 нм, характеризуемых наибольшим поглощением меланина и гемоглобина. Проанализирована достаточность включения в обучающий набор двумерных изображений ограниченного спектрального диапазона. Полученные результаты позволяют судить о значительных перспективах применения нейросетевых алгоритмов обработки гиперспектральных данных для классификации кожных патологий. При относительно малом наборе обучающих данных точность классификации для трех типов новообразований составила 96 %.
Free
Scientific article
Предложен нейросетевой метод обучаемой пространственно–спектральной коррекции чувствительности щелевого гиперспектрометра. В отличие от традиционных подходов к калибровке, основанных на выравнивании регистрируемого сигнала, отраженного от однородно освещенного «эталонного» объекта (имеющего ламбертовскую поверхность), вдоль направления длины щелевой диафрагмы прибора с использованием заранее рассчитанных коэффициентов, предлагаемый подход к калибровке реализован в виде слоёв нейронной сети, параметры которых оптимизируются совместно с моделью классификации в процессе обучения. Разработаны три типа обучаемых калибровочных слоев, с использованием обучаемой матрицы калибровочных коэффициентов, ее частичной полиномиальной аппроксимации и векторной факторизации. Экспериментальная оценка проведена на гиперспектральных изображениях, зарегистрированных при близких, но не идентичных условиях съёмки. Калибровочные слои интегрированы в 3D-свёрточную сеть и пространственно–спектральный трансформер. Эксперименты показали устойчивое повышение качества классификации относительно базовых моделей без калибровки: прирост точности для метрики accuracy составил от 0,59 % до 14,27 %, а для F1-score – от 0,17 % до 10,98 %. Также разработан алгоритм применения калибровочных слоев для предобработки данных с последующим обучением немодифицированных базовых моделей, что существенно расширяет применимость предложенного подхода.
Free
Нейросети на многозначных нейроэлементав: обучение обработка и распознавание изображений
Article
Free
Некогерентный голографический коррелятор на основе микрозеркального модулятора
Scientific article
Рассмотрена возможность применения в оптическом корреляторе микрозеркального модулятора в качестве устройства вывода голографических фильтров при квазимонохроматическом пространственно-некогерентном входном излучении. Представлена экспериментальная установка оптического коррелятора, собранная по схеме с одним объективом. Проведены эксперименты по распознаванию тестовых объектов при динамическом выводе синтезированных голографических фильтров на модулятор. Полученные результаты позволяют сделать вывод об успешном распознавании объектов в некогерентном корреляторе при использовании микрозеркального модулятора.
Free
Некоторые алгоритмы обработки изображений и их реализация на нейросетях
Scientific article
Статья посвящена реализации некоторых оригинальных алгоритмов обработки изображений на клеточных нейросетях (CNN) из многозначных и универсальных нейроэлементов. Рассматриваются высокоэффективные, т.н. многозначные фильтры, их применение для фильтрации шума и коррекции частот. Рассматриваются также алгоритмы выделения контуров, фильтрации импульсных помех и их реализация на нейросетях. Исследуется также применение нейросетей из многозначных нейроэлементов для решения задач распознавания изображений и экстраполяции ортогонального спектра изображения в область высоких частот с целью повышения разре-шающей способности оптической системы.
Free
Некоторые модификации цифрового коррелятора для обнаружения объектов на изображении
Scientific article
Предлагаются две модификации корреляционного метода обнаружения. Первая из них - обработка поля корреляции пиковым фильтром с целью облегчения выделения координат локальных максимумов, соответствующих объектам. Вторая - переход к адаптивному целеуказанию, приводящий к значительному "обострению" корреляционных пиков и повышению устойчивости метода к шумам. Приводятся результаты экспериментального исследования традиционного и модифицированного методов.
Free
Scientific article
Представлены некоторые результаты, касающиеся механизма, особенностей и практических возможностей предложенного авторами прямого метода формирования изображения в некоторых позитивных резистах непосредственно в процессе экспонирования электронным лучом в вакууме. На примере резиста из полиметилметакрилата показано, в частности, что этот метод удобен для получения микро- и наноструктур со скруглённым профилем сечения, а также для получения пространственных 3D-структур с хорошей точностью вертикальных размеров изображения и низкой шероховатостью поверхности. Представленные данные в целом, по мнения авторов, указывают на потенциальные прикладные возможности предлагаемого метода, в частности, для изготовления дифракционных оптических элементов.
Free
Некоторые типы гипергеометрических лазерных пучков для оптического микроманипулирования
Scientific article
Получены явные аналитические выражения, описывающие параксиальные световые пучки, являющиеся частными случаями гипергеометрических (HyG) лазерных пучков [J.Opt.Soc.Am.A, v.25, p.262-270 (2008)]. К ним относятся модифицированные квадратичные Бессель-Гаусс (mQBG) пучки, полые гауссовые оптические вихри (HGOV), модифицированные элегантные Лагерра-Гаусса пучки (meLG) и гамма-гипергеометрические (γHyG) пучки. По технологии электронной микролитографии синтезирован бинарный дифракционный оптический элемент, приближенно формирующий HyG пучки. Теория и эксперимент находятся в удовлетворительном соответствии. Экспериментально показана возможность вращения диэлектрических микрочастиц в световом кольце HyG пучка.
Free
Нелинейная модуляция импульсов и пучков СВЧ радиоволн
Scientific article
Показана возможность управляемой модуляции СВЧ радиоволн в результате отражения волн от поверхности полупроводника n-типа с периодически меняющейся температурой носителей. Рассматривается нагрев носителей внешним электрическим полем и обсуждаются случаи модуляции амплитуды и поляризации волн, проходящих через пластинку полупроводника. Отмечена роль внешнего магнитного поля в формировании поляризационной структуры излучения.
Free
Нелинейная фильтрация контуров изображений, заданных в комплекснозначном коде
Scientific article
Рассмотрены особенности организации нелинейной фильтрации контуров изображений, заданных в виде последовательности комплексных чисел. Исследовано влияние линейных преобразований масштабирования и поворота контура на результат фильтрации. Исследовано изменение спектра контура при прохождении через нелинейные фильтры.
Free
Нелинейная фильтрация с адаптацией к локальным свойствам изображения
Scientific article
Предлагаются различные подходы к построению цифровых нелинейных фильтров, использующих локальные свойства изображения. Рассматриваются структуры нелинейных фильтров с регулированием веса нелинейной составляющей и параметрической адаптацией. Эффективность предложенных способов фильтрации демонстрируется на примерах подавления аддитивного Гауссового и импульсного шумов.
Free
Scientific article
Рассматривается нелинейная эволюция частотно-модулированных импульсов в одномодовом оптическом волокне, описываемом нелинейным уравнением Шредингера. Показывается неудовлетворительная точность автомодельного гауссовского подхода к такой задаче в закритических режимах. Сравнивается эволюция частотно-модулированных импульсов с гауссовской, секанс-гиперболической и параболической огибающими, выделены колебательные и апериодические режимы эволюции. Анализируется влияние линейной частотной модуляции на взаимодействие коротких импульсов в оптическом волокне. Показывается, что "встречная" ЛЧМ соседних импульсов при определенных условиях замедляет скорость их взаимодействия друг с другом и позволяет существенно увеличить дальность их различимой передачи по оптическому волокну.
Free
Нелинейная эволюция импульсов различной формы в волоконном световоде
Scientific article
На основе численного решения нелинейного уравнения Шредингера, описывающего распространение локализованного волнового поля большой интенсивности в световоде с кубической характеристикой поляризации, исследована эволюция комплексной огибающей семейства одиночных и парных импульсов в форме усеченных эллиптических косинусов cn (t,к) с различными значениями 0
Free
Нелинейно-волновые явления в канале молнии
Scientific article
Рассматриваются дисперсионные и нелинейные эффекты в канале молниевого разряда, определяющие возвратный удар. Получены нелинейные волновые уравнения, описывающие распространение импульсов тока и напряжения по каналу молнии. Показано, что нелинейными процессами обусловлены такие эффекты, как зависимость формы импульса возвратного удара от полярности, появление осцилляций в импульсе и другие. При учете нелинейности проявляется ряд качественно новых явлений, в частности, самофокусировка и самосжатие волновых пакетов в канале молнии. Периодической модуляцией параметров канала молнии с высотой вследствие нелинейных эффектов объясняются также четочные молнии.
Free
Нелинейное взаимодействие солитонных импульсов в многомодовом оптическом волокне
Scientific article
Рассматривается взаимодействие солитонных импульсов, возбужденных в разных модах, на основе численного решения системы нелинейных уравнений шредингеровского типа, описывающей эволюцию коротких импульсов в многомодовом оптическом волокне. Показывается, что одновременно возбужденные в различных модах солитоны распадаются каждый на два импульса, распространияющихся в своей моде с различной групповой скоростью. В случае, когда солитон в более быстрой моде обгоняет солитон в медленной моде, взаимодействие между ними не искажает импульсов.
Free
Нелинейное отражение от полупроводников в дальнем ИК и эксперименты по модуляции излучения
Scientific article
Проанализировано нелинейное отражение излучения с длиной волны порядка 300 мкм-5 мм от поверхности полупроводника. На основе аналитического и численного рассмотрения установлены основные особенности генерации гармоник в этом диапазоне, в частности имеющие место вблизи плазменного резонанса немонотонное увеличение их интенсивности от интенсивности падающего излучения.
Free
Нелинейное уравнение Шредингера в трех пространственных измерениях
Scientific article
Найдены в аналитической форме гладкие решения нелинейного уравнения Шредингера в виде уединенных волн для случая трех пространственных измерений. Рассмотрено явление оптической самофокусировки. Ключевые слова: нелинейное уравнение Шредингера, линейное однородное уравнение первого порядка, полный интеграл, уравнения характеристик, уединенные волны, оптическая самофокусировка.
Free
