Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2572
Статья научная
В последнее время появились прорывные работы, посвященные изображающим оптическим системам на основе однокомпонентных дифракционных структур, таких как зонные пластинки и линзы Френеля. Такие системы на порядки превосходят классические рефракционные аналоги по весу и стоимости, существенно уступая в качестве получаемых изображений вследствие сильных оптических искажений, присущих дифракционной оптике. В настоящей работе показано, что применение гармонических линз совместно с последующей вычислительной реконструкцией изображений позволяет существенно повысить качество получаемых изображений. Предлагаемый процесс реконструкции состоит из предварительного этапа цветовой коррекции зарегистрированного изображения и устранения хроматического размытия на основе обратной свертки и сверточных нейронных сетей. Подобное совершенствование технологии изготовления дифракционных объективов и алгоритмов реконструкции способствует появлению нового класса сверхлегких изображающих систем широкого спектра применения, от дистанционного зондирования для нано- и пикоспутников до систем видеонаблюдения и устройств для экстремальной журналистики.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются физические механизмы записи и восстановления информации об амплитудно-фазовой структуре оптического поля в голографическом процессе. Обсуждаются способ создания голограммноподобной структуры и способ восстановления изображения по записи интенсивности спекл-модулированного дифракционного поля рассеивающего объекта без опорного пучка. Анализируются результаты натурных, численных экспериментов и численного моделирования процессов синтеза голограммноподобной структуры и восстановления изображения плоских рассеивающих объектов симметричной и несимметричной форм.
Бесплатно
Реконструкция функций и цифровых изображений по их знаковым представлениям
Статья научная
В работе рассматриваются вопросы реконструкции неявно заданных функций или цифровых изображений. Функции задаются с использованием наблюдений, каждое из которых представляет собой результат парного сравнения значений функции для двух случайных аргументов. Представлен анализ современного состояния исследований для частных постановок указанной проблемы: метода парных сравнений, используемого при принятии решений в случае конечного множества альтернатив; реконструкции предпочтений пользователей в многокритериальных задачах анализа; знаковых представлений изображений, используемых в качестве аппарата описания и анализа цифровых изображений. Предлагается унифицированный подход к реконструкции функций и изображений по их знаковым представлениям, основанный на переходе в пространство высокой размерности и построения линейного (для случая реконструкции функции и изображений) или нелинейного (в т.ч. непараметрического) классификатора (для реконструкции предпочтений). Для ряда алгоритмов классификации проведены экспериментальные исследования по оценке эффективности предложенного подхода на примере задачи реконструкции функции полезности в теории принятия решений и реконструкции функции яркости реальных изображений.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается рекурсивный алгоритм вычисления свертки изображения с двумерным неразделимым полиномиальным КИХ-фильтром. Существенным моментом является отказ от использовании декомпозиции 2-D фильтра набором разделимых звеньев. Приведены оценки вычислительной сложности предложенного рекурсивного алгоритма и дано его сравнение с известным алгоритмом, использующим указанную декомпозицию.
Бесплатно
Рельефообразующие надмолекулярные структуры на силоксановых полимерах
Статья научная
Экспериментально показана возможность получения гладких рельефных микроструктур на основе молекулярной организации в среде силоксанового полимера.
Бесплатно
Рентгеновское алмазное фокусирующее устройство на базе массива из трехкомпонентных элементов
Статья научная
В работе численно моделируется фокусировка рентгеновского излучения с энергией 9,25 кэВ (длина волны 0,134 нм) с помощью составной преломляющей линзы, каждый из элементов которой представляет собой комбинацию центральной и двух боковых полостей в алмазной пластине. Показано, что с помощью массива из 20 таких элементов можно получить фокусное пятно шириной по полувысоте интенсивности FWHM = 57 нм. При этом ширина такой линзы равна 30 мкм, толщина алмазной пластины 2 мкм. Моделирование показало, что, увеличивая пропорционально размеры линз по всем трем осям до ширины входной апертуры 1 мм, можно ожидать увеличения ширины фокусного пятна до 1 мкм.
Бесплатно
Статья научная
Исследуются алгоритмы ретуширования изображений при генерировании поддельных данных дистанционного зондирования Земли. Приводится обзор существующих нейросетевых решений в области генерирования и доопределения изображений дистанционного зондирования. Для ретуширования данных дистанционного зондирования Земли применяются алгоритмы доопределения изображений на основе свёрточных нейронных сетей и генеративно-состязательных нейронных сетей. Особое внимание уделяется генеративной нейросети с обособленным блоком предсказания контуров, включающей две последовательно соединённые генеративно-состязательные подсети. Первая подсеть доопределяет контуры изображения внутри ретушируемой области. Вторая подсеть использует доопределённые контуры для генерирования результирующей ретуширующей области. В качестве базы для сравнения используется прецедентный алгоритм доопределения изображений. Проводятся вычислительные эксперименты по исследованию эффективности указанных алгоритмов при ретушировании реальных данных дистанционного зондирования различных видов. Выполняется сравнительный анализ качества работы рассматриваемых алгоритмов в зависимости от типа, формы и размеров ретушируемых объектов и областей. Приводятся качественные и количественные характеристики эффективности работы исследуемых алгоритмов доопределения изображений при ретушировании данных дистанционного зондирования Земли. Экспериментально обосновывается преимущество генеративно-состязательных нейронных сетей при создании поддельных данных дистанционного зондирования.
Бесплатно
Статья научная
В представленной работе проводится сравнительный анализ нескольких методов, используемых в задачах заполнения лакун на изображениях: интерполяция кубическим сплайном, нейронная сеть и метод интерполяции последовательно вычисляемого спектра Фурье. Методы тестируются на глобальной карте поля интегрального паросодержания атмосферы. Показано, что предлагаемый нами метод интерполяции последовательно вычисляемого спектра Фурье является вполне конкурентоспособным по сравнению с альтернативными методами, особенно в случаях отсутствия априорной информации о характере потерянных данных. Предлагаемый нами метод цифровой виртуальной реконструкции изображений использует в качестве исходных все данные, которые есть в наличии. Представленные результаты свидетельствуют о существенном повышении качества цифровых изображений при использовании метода интерполяции последовательно вычисляемого спектра Фурье.
Бесплатно
Статья научная
Найдено в квадратурах решение расширенного уравнения распространения оптических импульсов в волоконных световодах для произвольной функции отклика нелинейной среды на внешнее гармоническое возмущение.
Бесплатно
Решение в квадратурах уравнения распространения импульсов в оптических волокнах
Статья научная
Найдено в квадратурах решение уравнения распространения оптических импульсов в волоконных световодах.
Бесплатно
Решение задачи автокалибровки камеры с использованием метода согласованной идентификации
Статья научная
В работе рассматривается задача автокалибровки (определения внутренних параметров) камер, с которых получено несколько изображений одной и той же сцены. Решение этой задачи является одним из основных этапов сквозной технологии построения 3D моделей сцен. Для вычисления матрицы внутренних параметров камер используется метод согласованной идентификации. Показано, что применение этого метода обеспечивает повышение точности и надёжности определения калибровочной матрицы камеры.
Бесплатно
Решение задачи рефлектометрии для решетки с трапецеидальным профилем
Статья научная
Рассмотрены методы решения задачи рефлектометрии для дифракционной решетки с трапецеидальным профилем. Представлен метод решения, основанный на использовании нейронной сети и гибридный метод, основанный на поиске по таблице с последующей оптимизацией. Приведенные результаты исследования свидетельствуют о высокой точности методов.
Бесплатно
Статья научная
Предложен метод расчёта функции эйконала светового поля из условия формирования требуемого распределения интенсивности в заданной области фокальной плоскости. Для повышения эффективности решения задачи фокусировки разработана модификация метода согласованных прямоугольников, который обеспечивает расчет дифракционных оптических элементов для фокусировки в плоские области. Новизна состоит в методе восстановления эйкональной функции по известному лучевому соответствию между точками на дифракционных оптических элементах и точками в фокальной плоскости. Представлены результаты фокусировки в ромб Результаты моделирования показывают высокое качество фокусировки и подтверждают работоспособность предложенного метода.
Бесплатно
Решение расширенного уравнения распространения импульсов в оптических волокнах
Статья научная
Выведено расширенное уравнение распространения оптических импульсов в кварцевых волоконных световодах. Найдено его локализованное решение.
Бесплатно
Статья научная
Найдены в элементарных функциях решения расширенного уравнения распространения оптических импульсов в волоконных световодах для конкурирующих функций отклика нелинейной среды на внешнее гармоническое возмущение.
Бесплатно
Статья научная
Разработаны алгоритмы метода циклической прогонки с применением технологии CUDA для реализации на одном и двух графических вычислительных устройствах. Проведённые вычислительные эксперименты продемонстрировали эффективность выбранного подхода.
Бесплатно
Рождение оптических вихрей при распространении поля с начальным дробным топологическим зарядом
Статья научная
Топологический заряд параксиального оптического вихря при распространении в свободном пространстве в общем случае не сохраняется, в отличие от орбитального углового момента, который сохраняется. В работе на примере Гауссова пучка с дробным топологическим зарядом в начальной плоскости показано численно, как меняется топологический заряд при распространении. Имеется четыре сценария эволюции оптического вихря с начальным дробным топологическим зарядом, в зависимости от близости дробного топологического заряда к целому чётному или нечётному числу. Для простых оптических вихрей (моды Лагерра-Гаусса или Бесселя-Гаусса) топологический заряд сохраняется и при распространении, и при слабом фазовом искажении. Экспериментально показано, что целый топологический заряд оптического вихря сохраняется при рассеянии на фазовом случайном экране вплоть до величины случайного искажения разности хода на половину длины волны. Поэтому при слабой турбулентности имеет смысл измерять топологический заряд, так как он меняется дискретно, а орбитальный угловой момент пучка, который меняется непрерывно.
Бесплатно
Российская база изображений автодорожных знаков
Статья научная
Представлена новая открытая база изображений дорожных знаков. База предназначена для обучения и тестирования алгоритмов распознавания дорожных знаков. Описывается структура и правила работы с базой, проводится сравнение с другими базами дорожных знаков. На базе проведена экспериментальная оценка современных алгоритмов выделения и классификации дорожных знаков, которая показала, что существующие алгоритмы распознавания большого класса знаков не достигают требуемой для ряда практических приложений полноты и точности.
Бесплатно
