Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Статья научная
Ставится и решается задача автоматического распознавания изображений без учителя на основе метода направленного перебора. Исследована новая теоретико-вероятностная модель полутонового изображения. Её применение позволило синтезировать новый критерий распознавания с самообучением на основе оптимального байесовского правила проверки статистических гипотез. Представлены программа и результаты экспериментального исследования для идентификации личности по фотографии лица. Показано, что применение предложенной модели совместно с методом направленного перебора характеризуется существенным сокращением объёма вычислений при сохранении высоких показателей точности распознавания изображений.
Бесплатно
Статья научная
В статье последовательно описывается теоретическая основа нового геометрического метода анализа и распознавания трёхмерных (3D) изображений. Даётся описание техники сканирования для формирования гипертрейс-преобразования и его математическая модель. Данный метод в отличие от существующих позволяет анализировать 3D-изображения без предварительного их упрощения или построения проекций на плоскости, анализируя непосредственно их трёхмерную форму. Обоснован выбор сканирующего инструмента и построение опорной сетки на сфере, необходимой для решения проблемы инвариантности распознавания 3D-изображения к повороту. Разработан математический аппарат стохастической реализации техники сканирования на основе стохастической геометрии и функционального анализа. Введён новый математический инструмент для анализа 3D-изображений - гипертрейс-матрица, позволяющий распознавать пространственные объекты сложной формы и структуры благодаря построению единой математической модели 3D-изображения. Представлено описание нового типа признаков 3D-изображений, имеющих аналитическую структуру, - гипертриплетные признаки, благодаря аналитической структуре которых возможна автоматическая генерация большого количества признаков с заранее заданными свойствами. Рассматриваются результаты экспериментальной проверки, демонстрирующие точность вычисления признаков для распознавания 3D-изображения и доказывающие адекватность разработанного математического аппарата.
Бесплатно
Статья научная
Проведено аналитическое и численное исследование формирования цилиндрических векторных пучков в двулучепреломляющих кристаллах по схемам с одним совмещённым фокусом и с двумя фокусами. В схеме с двумя фокусами при наличии вихревой фазы у исходного пучка c круговой поляризацией в одном из фокусов формируется радиально-поляризованное распределение, а в другом - азимутально-поляризованное. Данные результаты обобщены на случай формирования радиально- и азимутально-поляризованных лазерных мод высших порядков. Натурные эксперименты с кристаллом исландского шпата подтверждают результаты моделирования.
Бесплатно
Теория возмущений для уравнения Шрёдингера в периодической среде в квазиимпульсном представлении
Статья научная
В статье проанализированы некоторые известные результаты о движении осциллятора Блоха в кристалле в импульсном представлении. Показано, что описание движения электрона в изложении ряда авторов является неполным. На самом деле, точное описание поведения электрона в кристаллической решётке возможно только на основе решения уравнения Шрёдингера в импульсном представлении. В работе получены приближённые решения уравнения Шрёдингера для электрона в периодическом потенциале кристаллической решётки и уравнения для эволюции средних значений оператора импульса и координаты. Для описания поведения электрона в кристаллической решётке при наличии однородного электрического поля и возмущения, вызванного внешней электромагнитной волной, использована теория возмущений. Представленные методы в дальнейшем можно использовать для расчёта оптических устройств, в том числе оптических транзисторов.
Бесплатно
Теория катастроф и каустики радиально-симметричных пучков
Статья научная
Работа посвящена исследованию каустик радиальных пучков. Найдены аналитические выражения для каустических поверхностей волновых фронтов, создаваемых радиально-симметричными дифракционными оптическими элементами. Результат представлен в криволинейной системе координат, согласованной с каустической поверхностью. Получено асимптотическое представление интеграла Кирхгофа вблизи оптической оси, обеспечивающее корректность расчетов в непараксиальном случае.
Бесплатно
Теория когерентных фокусаторов
Статья научная
Сравниваются два типа фокусаторов: один с ранее использовавшимся "интегральным" определением интенсивности и второй, названный когерентным, с определением интенсивности, имеющим локальный характер. Решение обеих задач сводится к интегрированию обыкновенного дифференциального уравнения.
Бесплатно
Теория связанных мод для резонансных дифракционных решёток с изменяющимся периодом
Статья научная
В работе предложена теория связанных мод для резонансных дифракционных решеток с изменяющимся периодом. Рассмотрены дифракционные структуры, у которых вектор обратной решетки - величина, обратно пропорциональная периоду, - линейно изменяется в направлении периодичности. Показано, что оптические свойства такой структуры существенным образом зависят от скорости изменения периода. На основе сравнения с результатами строгого численного моделирования в рамках метода фурье-мод показана высокая точность предложенной теоретической модели. В частности, разработанная теория связанных мод описывает уширение резонансного пика и появление вторичных максимумов, вызванные ненулевой скоростью изменения периода. Полученные результаты могут найти применение при разработке линейно изменяющихся спектральных фильтров на основе резонансных дифракционных решеток с изменяющимися параметрами.
Бесплатно
Статья научная
Проведены сравнительные исследования характеристик Бесселевых и «совершенных» пучков с топологическим зарядом 9, созданных с помощью бинарного кремниевого аксикона и «голографического» алмазного аксикона с непрерывным профилем при значении длины волны 141 мкм на Новосибирском лазере на свободных электронах. Сформированы пучки с линейной, азимутальной и радиальной поляризацией. Проведено сравнение поперечного сечения пучков, созданных разными аксиконами, в зависимости от расстояния. Приведен пример применения совершенных пучков с радиальной поляризацией для возбуждения вихревых плазмон-поляритонов на цилиндрическом проводнике.
Бесплатно
Термооптические аберрации радиально-симметричных дифракционных оптических элементов
Статья научная
Получены аналитические выражения температурного изменения аберрационных коэффициентов радиально-симметричного дифракционного оптического элемента в приближении третьего порядка малости, а также условие устранения терморасфокусировки дифракционно-рефракционного синглета. Проанализированы возможности коррекции аберраций в широком температурном диапазоне как одиночного дифракционного оптического элемента, так и дифракционно-рефракционного синглета.
Бесплатно
Статья научная
Экспериментально определены режимы импульсно-периодического лазерного воздействия с термоциклированием для формирования в двухкомпонентном сплаве системы Cu-Zn латуни Л62 нанопористой структуры, состоящей из наноразмерных пор преимущественно канального типа. Преобразование лазерного излучения в световое пятно с равномерным распределением плотности мощности осуществлялось с помощью оптической системы, содержащей элемент дифракционной компьютерной оптики – фокусатор излучения. При реализации выбранных режимов обеспечивается локальность по глубине и площади физических процессов, протекающих в зоне термического влияния, при сохранении исходных свойств материала и отсутствии значительных деформаций в остальном объёме. Под влиянием термических напряжений в двухкомпонентной латуни происходит увеличение количества дефектов структуры – вакансий, дислокаций и их скоплений. В материале толщиной 0,05 мм формируются субмикрополости клинообразной формы, которые сужаются у своих краёв с образованием протяжённых наноразмерных каналов шириной не более 100 нм.
Бесплатно
Тернарные системы счисления в конечных полях
Статья научная
Работа продолжает авторские исследования позиционных систем счисления в конечных полях. В работе рассматриваются тернарные системы счисления и алгоритмы арифметических операций при представлении элементов конечного поля в так называемых тернарных редуцированных системах счисления, являющихся редукциями канонических систем счисления при отображении соответствующего кольца целых квадратичного поля в поле классов вычетов по простому модулю. Приводится классификация конечных полей, в которых существуют такие системы счисления. Доказывается, что тернарные редуцированные системы счисления существуют для большинства простых конечных полей.
Бесплатно
Технологические возможности применения фокусаторов при лазерной обработке материалов
Статья научная
Приведены результаты экспериментальных исследований операций лазерного отжига, поверхностного легирования стали, сварки полимерных материалов с использованием фокусатора, перераспределяющего световой поток в отрезок постоянной толщины. Применен технологический СО2-лазер типа "ЛАТУС-31" в режимах одномодовой и многомодовой генерации. Использование фокусатора значительно улучшает эксплуатационные характеристики деталей после проведения лазерной обработки, увеличивает производительность процессов их изготовления и сокращает затраты на материалы.
Бесплатно
Статья научная
Оценивается возможность создания элементов плоской оптики для компонентов волоконно-оптических систем передачи информации (ВОСП) на примере конкретного устройства - волоконно-оптического датчика микроперемещений. В параксиальном приближении определяется требуемая фазовая функция и, соответственно, рельеф плоского оптического элемента, связывающего два световода. Устанавливается, что в первом приближении поперечный размер минимальной зоны Френеля определяется отношением длины волны используемого излучения к числовой апертуре световода. Показывается, что этот размер составляет для реально используемых световодов единицы микрон, вследствие чего соответствующие элементы плоской оптики для компонентов ВОСП могут быть практически реализованы при помощи серийного технологического оборудования.
Бесплатно
Технология автоматической геопривязки и калибровки картографических изображений
Статья научная
Рассматривается один из этапов создания и обновления цифровых карт - геопривязка и калибровка изображений отсканированных топографических планов. Предлагается использовать принятые в России стандарты бумажных карт для поиска пересечений координатных линий с известными физическими координатами. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение, состоящее из следующих этапов: поиск внешней и внутренней рамки топоплана, поиск пересечений координатных линий, верификация найденных опорных точек и геометрическая трансформация. Реализация технологии позволяет полностью исключить ручной труд операторов, что экономит от 10 до 20 минут на топоплан.
Бесплатно
Технология выделения лейкоцитов на изображениях препаратов крови
Статья научная
В работе представлена технология выделения лейкоцитов на изображениях препаратов крови на основе представления изображения в цветовом пространстве HSL. Описаны результаты экспериментальных исследований качества технологии в зависимости от различных искажений на эталонных и реальных изображениях.
Бесплатно
Технология изготовления непрерывного микрорельефа дифракционных оптических элементов
Статья научная
Предлагается реализация фазовой функции дифракционных оптических элементов (ДОЭ) в виде непрерывного рельефа на плоской поверхности. Для создания такого рельефа был использован эффект массопереноса в слоях жидких фотополимеризующихся композиций (ЖФПК) /1-3/. Разработанная технология позволяет создавать "квазидифракционные" оптические элементы (с высотой рельефа пропорциональной 10-100 "лямбда", где "лямбда" - длина волны). сохраняющие преимущества дифракционной оптики (минимальные массогабаритные характеристики; уникальные прикладные возможности, достигаемые за счет компьютерного проектирования микрорельефа) с работой в широком спектральном диапазоне. Авторами целенаправленно был проведен поиск записывающих сред, которые бы позволили получать оптически гладкий, нерассеивающий свет микрорельеф с непрерывным профилем в диапазоне от единиц до десятков микрон. На базе этого эффекта была разработана технология по-лучения фокусаторов лазерного излучения для длины волны 10,6 мкм. Приводятся профилограммы рельефа, полученного на ЖФПК с использованием массопереноса.
Бесплатно
Статья научная
В работе предложена технология отбора эффективных признаков для локализации индивидуальных особенностей анатомических и патологических структур на глазном дне человека. Она позволила провести интеллектуальный анализ признаков с использованием цветовых подпространств для решения задачи выделения областей интереса. Данная задача является актуальной для повышения эффективности проведения операции лазерной коагуляции. В основу технологии положен текстурный анализ определённых паттернов изображений. Исходные текстурные признаки производятся из разных статистических дескрипторов изображений, вычисленных с использованием библиотеки MaZda (гистограмма изображения, градиент изображения, матрицы длины серий и смежности). Анализ информативности пространства признаков и выбор наиболее эффективных осуществляется с использованием дискриминантного анализа данных. Определены наилучшие значения размеров окна фрагментации изображений для проведения кластеризации глазного дна и наборы признаков, обеспечивающих необходимую точность идентификации областей интереса при анализе следующих 4 классов изображений: экссудаты, толстые сосуды, тонкие сосуды и здоровые участки...
Бесплатно
Технология оперативной реконструкции трёхмерных сцен по разноракурсным изображениям
Статья научная
Разработан быстродействующий алгоритм построения карты диспарантности по разноракурсным изображениям. Предложено ввести этап начального совмещения изображений, а также процедуры учёта эпиполярных ограничений и формирования пирамиды изображений с различным разрешением. Технология реализована в CUDA-среде. Приводятся результаты экспериментальных исследований, иллюстрирующие высокое быстродействие при сохранении высокого качества восстановления 3D-сцен.
Бесплатно
Технология определения восстанавливающего фильтра и обработки цветных изображений
Статья научная
Рассматривается задача улучшения качества цветных изображений. Для определения параметров БИХ-фильтра решается задача идентификации на формируемых тестовых фрагментах на примере сквозной технологии определения восстанавливающего устойчивого фильтра и обработки изображений в оттенках серого. Идентификация фильтра и обработка цветного изображения осуществляется в цветовом пространстве Lab.
Бесплатно
