Journal articles - Компьютерная оптика
All articles: 2609
Scientific article
Рассчитан и изготовлен четырёхзонный субволновый бинарный дифракционный оптический микроэлемент (размером 100×100 мкм) для преобразования поляризации из линейной в радиальную. Период решёток равен 400 нм, и высота субволнового микрорельефа в плёнке золота для длины волны света 633 нм составила всего 110 нм. Моделирование FDTD-методом и с помощью интеграла Релея-Зоммерфельда показало, что, несмотря на наличие всего четырёх зон, поворачивающих поляризацию падающего пучка на четыре различных угла, в дальней зоне формируется радиально-поляризованный пучок с гладким изменением поляризации по его окружности. Экспериментально показано, что в ближней зоне в зависимости от направления оси поляризатора на выходе светлыми оказываются две зоны 4-зонного микроэлемента по одной или по другой диагонали, что доказывает наличие радиальной поляризации в отражённом пучке.
Free
Отслеживание дорожных знаков в видеопоследовательности с использованием скорости автомобиля
Scientific article
В статье предлагается эффективный алгоритм для обнаружения дорожных знаков в видео, полученного с помощью камеры, установленной в автомобиле. Обнаружение и классификация дорожных знаков реализованы с использованием CUDA и работают в режиме реального времени. Скорость автомобиля используется для прогнозирования положения дорожных знаков в соседних кадрах в видеопоследовательности. Использование такого отслеживания дорожных знаков повышает надёжность работы системы. Экспериментальные результаты подтвердили высокую эффективность разработанной системы обнаружения дорожных знаков.
Free
Scientific article
На примере сосудистой системы изображения сердца рассматривается класс изображений, содержащих ветви сетчатых и древовидных трёхмерных структур. Описывается один из методов получения 3-х мерных координат точек сканирования сосуда сердца по результатам обработки двух проекций изображения. Предлагается набор основных геометрических характеристик, описывающих объекты двухмерных и трёхмерных структур. Приводятся методы расчета предложенных параметров, а также алгоритмы оценивания признаков сосуда с учётом трёхмерности исходного участка в задаче анализа изображений сердца.
Free
Оценивание геометрических параметров области диска зрительного нерва на изображениях глазного дна
Scientific article
В работе рассматриваются методы оценивания геометрических параметров сосудов на крае диска зрительного нерва. Предлагается использовать метод локального веерного преобразования для оценивания параметров толщины. На основе анализа полярной развертки профиля функции яркости вдоль контура описывающего край диска производится поиск направлений сосудов. Проведенные экспериментальные исследования показали, что для оценивания направлений сосудов на краю диска зрительного нерва при сравнении с использованием метода локального веерного преобразования новый метод дает меньшую ошибку оценивания.
Free
Оценивание геометрических признаков пространственной структуры кровеносных сосудов
Scientific article
Представлены методы и алгоритмы оценки геометрических признаков двумерных и трёхмерных древовидных структур. Основными областями применения методов являются биомедицинские задачи, связанные с анализом и измерением системных сосудистых особенностей сетчатки глаза и сердца. Представлены экспериментальные исследования устойчивости методов оценивания к шумам различной природы и возможности кластеризации выборки сосудов.
Free
Scientific article
В работе предложена технология оценивания диагностических параметров сосудов в области диска зрительного нерва основанная на методе сегментации. Рассчитываются геометрические признаки выделенных областей сосудов и области диска зрительного нерва. Проведены исследования зависимости качества работы алгоритма под воздействием различных видов шумов и искажений на синтезированных и натурных диагностических изображениях.
Free
Article
Free
Оценивание степени размытости изображения путём анализа градиентного поля
Scientific article
Оценивание степени размытости является важным шагом на пути улучшения качества изображения. В литературе предложено много подходов, критериев и алгоритмов оценивания степени размытости, использующих свойства градиентного поля изображения. В настоящей работе предложена новая мера оценивания размытости, основанная на использовании параметра формы распределения Вейбулла, определяемого по выборочной совокупности магнитуды градиента изображения. На примерах искусственно размытых изображений показывается, что чем больше фактор размытия, тем больше значение предложенной меры приближается к «2», причём наблюдается монотонная зависимость значения меры от фактора размытия. Такой же эффект наблюдается при фильтрации изображения, однако по мере увеличения фактора фильтрации значение меры монотонно убывает. В работе предложено считать рассматриваемую меру размытия как критерий структурированности изображения.
Free
Scientific article
Описаны особенности и приведены примеры расчета с помощью метода конечных элементов дисперсионных характеристик микрорезонаторов, применяемых для генерации оптических частотных гребенок. Проведено исследование влияния неравномерности образующей оптического микрорезонатора на его дисперсионные характеристики. Показано, что наличие неравномерности на поверхности влияет на параметры дисперсии, а также может приводить к эффекту расщепления формы моды в микрорезонаторах. Выявлено, что данный эффект особо зависит от положения и значения глубины неравномерности.
Free
Оценка дифракционного размытия фокальной линии геометрооптических фокусаторов
Scientific article
Решается задача дифракционного расчета интенсивности поля вблизи фокальной линии, фокусатора когерентного излучения. Приводятся примеры расчетов волновых полей в случае фокусировки в отрезок с равномерным распределением энергии из плоского и гауссова пучка. Приводятся оценки для дифракционной ширины линии и энергетической эффективности фокусировки.
Free
Scientific article
Работа посвящена решению задачи анализа и прогнозирования транспортных потоков в сети крупного города. В качестве исходных данных для решения указанной задачи используются данные GPS/ГЛОНАСС о местоположении отдельных транспортных средств. Проецируя полученную информацию на граф транспортной сети города, а также используя дополнительную фильтрацию, можно получить оценку отдельных параметров транспортных потоков. Эти параметры используются для краткосрочного (в пределах часа) прогнозирования изменения ситуации в транспортной сети города. Предлагаемый оригинальный метод прогнозирования использует несколько этапов для построения прогноза. На первом этапе предлагается декомпозировать транспортный граф на некоторое число подграфов по территориальному признаку. На втором для описания пространственно-временного состояния распределения транспортных потоков в получаемых подграфах используется метод снижения размерности, основанный на методе главных компонент. На третьем этапе для каждого из подграфов формируется несколько элементарных прогнозов c использованием метода опорных векторов и метода потенциальных функций. На четвёртом этапе формируется дополнительный элементарный прогноз, рассчитываемый с использованием известных скалярной и векторной моделей Бокса-Дженкинса. На пятом этапе производится построение прогноза для каждого из подграфов с использованием адаптивной линейной композиции полученных элементарных прогнозов. На шестом, заключительном этапе производится расчёт прогнозных параметров транспортных потоков во всей транспортной сети города как линейной комбинации данных для подграфов. Проводится экспериментальное исследование эффективности предложенного метода прогнозирования на примере решения соответствующей задачи для транспортной сети города Самары, даётся сравнение результатов прогнозирования с другими способами построения прогнозов.
Free
Оценка меры схожести кристаллических решёток по координатам их узлов в трёхмерном пространстве
Scientific article
В статье рассматривается задача определения схожести кристаллических решёток в трёхмерном пространстве. Приводится описание разработанного метода, основанного на оценивании шести основных параметров, характеризующих элементарную ячейку для каждой из сравниваемых решёток, и вычислении соответствующих мер схожести. Проведён вычислительный эксперимент по массовому сравнению моделей примитивных кристаллических решёток для всех возможных систем и выполнен анализ полученных результатов.
Free
Scientific article
Осуществлено экспериментальное сравнение «широких» искусственных нейронных сетей из различных функционалов для верификации автографа подписанта. Собрана база автографов субъектов для проведения вычислительного эксперимента. Подтверждено, что повышение размерности решающих правил (функционалов) до определенного момента приводит к снижению вероятностей ошибок верификации подписи, увеличение количества нейронов сети уменьшает число ошибок, а также многомерный функционал Байеса работает тем лучше, чем выше корреляция между признаками и его размерность. Наилучший результат по верификации автографа получен с использованием сетей многомерных функционалов Байеса: вероятность ошибок 1-го и 2-го рода составила 0,0288 и 0,0232 соответственно.
Free
Scientific article
Исследуется задача идентификации модели искажающей системы с использованием итерационных методов. В качестве параметра регуляризации задачи используется номер останова. Исследуется качество идентификации модели искажающей системы при наблюдении точного входного и возмущённого выходного сигналов. Предлагается способ выбора стабилизирующего функционала задачи и учёта нелинейных ограничений вне итерационного процесса.
Free
Оценка ошибок синтеза изображений с суперразрешением на основе использования нескольких кадров
Scientific article
Предлагаемая работа показывает возможность оценки ошибок синтеза изображений с суперразрешением, полученных на основе использования нескольких кадров. Показана возможность выявления областей с большими ошибками интерполяции, основываясь только на применяемом методе интерполяции и интерполируемых данных. Продемонстрирована возможность определения необходимого количества использованных для формирования изображения кадров по величине оценки ошибок интерполяции. В данной работе приводятся как результаты интерполяции сформированных тестовых кадров, способ корреляционного субпиксельного определения сдвигов кадров относительно 1 кадра, так и оценка возникающих при этом ошибок интерполяции. Показано, что до проведения измерений нельзя предсказать количество кадров, необходимое для достижения необходимого уровня ошибок интерполяции. Предлагаемый метод позволяет контролировать величину ошибок в процессе измерений. Показано, что оценка ошибок метода суперразрешения, основанная на тестовых изображениях, малоперспективна, поскольку величина ошибок зависит как от самого изображения, так и от набора субпиксельных смещений кадров низкого разрешения. Приведён весь путь получения результатов работы, начиная от формирования тестового изображения и заканчивая выводами.
Free
Оценка параметров транспортного потока на основе анализа данных видеорегистрации
Scientific article
Данная работа посвящена решению вопросов разработки и исследования алгоритмов и технологий анализа цифровых видеоизображений потока автотранспортных средств с целью обнаружения объектов на последовательности изображений в режиме реального времени и определения таких параметров движения автотранспортных средств, как скорость потока (средняя скорость машин за заданный период) и плотность потока (число машин в единицу времени).
Free
Scientific article
Произведена оценка погрешностей измерения пространственно-энергетических характеристик лазерных излучателей: координат энергетического центра освещенности, энергетической расходимости, вызванных различными дестабилизирующими факторами на программной модели оптико-электронного прибора с матричным фотоприемником. Реализован алгоритм расчета энергетической расходимости методами обработки изображений.
Free
Scientific article
Статья посвящена обоснованию метода оценки погрешностей стереоскопических систем, предназначенных для измерения трехмерных координат и геометрических параметров объектов. Такой метод требуется на этапе их проектирования для оптимизации конструктивных параметров систем регистрации и параметров алгоритмов обработки данных и должен быть применим для различных математических моделей систем регистрации при наличии данных о погрешностях определения координат соответствующих точек на изображениях, а также погрешностях определения параметров системы регистрации при калибровке. Проведен анализ известных методов оценки погрешностей путём сравнения с результатами моделирования по методу Монте-Карло для проективной и трассировочной моделей систем регистрации. Показано, что сигма-точечное преобразование (unscented transformation) обеспечивает более высокую точность оценки и универсальность, чем метод линеаризации. На примере измерения длины отрезка показано, что использование симметричного доверительного интервала, построенного по среднему значению и дисперсии, может приводить к недостоверной оценке погрешности измерения геометрических параметров...
Free
Оценка производительности приложений параллельной обработки изображений
Scientific article
Предложен метод оценки производительности приложений, предназначенных для параллельной обработки изображений. Данный метод базируется на сочетании аналитического подхода и использования результатов вычислительных экспериментов. Аналитическая составляющая метода представлена в характерном для типовых задач параллельной обработки изображений виде и параметрически учитывает три вида вычислительных затрат: использование процессора, межпроцессорные пересылки данных, операции ввода/вывода. Результаты вычислительных экспериментов использованы для оценки неизвестных параметров аналитической модели, что позволяет эффективным образом строить новые или модифицировать существующие алгоритмы параллельной обработки изображений.
Free
Scientific article
Эффективность работы методов цифровой обработки изображений существенно зависит как от качества изображения, так и от настройки используемых методов. В частности, если известна степень размытия изображения, то это позволяет выбрать параметры используемых методов так, чтобы они обеспечивали качество работы, близкое к максимально достижимому. Данная статья посвящена задаче получения априорной оценки размытия монохроматического полутонового изображения. Для случая гауссова и равномерного размытия исходного изображения даётся оценка размера окна размытия.
Free
