Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2382
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
Технология оптимизации трехмерных ДОЭ с заданными фокусирующими свойствами в дальней зоне
Статья
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены результаты разработки и апробирования на реальных данных технологии оценки эмиссии диоксида азота и углекислого газа источниками на территории Западной Сибири. Определение содержания NO2 в тропосфере региона проведено с использованием данных спектрорадиометра TROPOMI спутника Sentinel-5 Precursor. Методика вычислительных экспериментов по получению количественных оценок эмиссии CO2 крупными промышленными объектами региона заключается в совместном анализе данных TROPOMI / Sentinel-5P по содержанию NO2 и данных орбитальной карбоновой обсерватории OCO-2 по содержанию CO2. Основной процедурой анализа данных является аппроксимация распределений содержания газов вдоль траектории движения спутника OCO-2 вектор-функцией распределения Гаусса. Параметры аппроксимации (полуширина и амплитуда), а также данные о направлении и скорости ветра (получены из реанализа ERA5) используются для количественных оценок эмиссии CO2. Технология, разработанная авторами для получения количественных оценок антропогенной эмиссии CO2 для промышленных центров Западной Сибири без использования данных OCO-2, основана на эмпирически установленной связи параметров аппроксимации распределений газов. Результатами работы являются количественные оценки содержания диоксида азота в атмосфере и нижней тропосфере Западной Сибири, годовой ход и межгодовая изменчивость NO2 в тропосфере, полученные с использованием данных спектрорадиометра TROPOMI / Sentinel-5P, а также технология получения количественных оценок эмиссии CO2 крупными промышленными центрами региона.
Бесплатно
Технология повышения детализации изображений с нелинейной коррекцией высокоградиентных фрагментов
Статья научная
Статья посвящена проблеме улучшения качества изображений, регистрируемых с помощью оптических приборов низкого разрешения, в том числе дифракционных регистрирующих приборов. Предлагается двухэтапная технология коррекции изображений. На первом этапе осуществляется коррекция с использованием линейного КИХ-фильтра с центрально-симметричным частотным откликом в виде отрезков квадратичной и экспоненциальной функций. Полученное изображение затем подвергается обработке нелинейным фильтром, который осуществляет компьютерное ретуширование участков изображений, характеризующихся заметным перепадом яркости. Преобразованию подвергаются лишь отсчёты, в которых модуль среднего значения градиентов в различных направлениях достаточно высокий, то есть находятся на границах областей с различным уровнем яркости. Это позволяет избежать усиления шумов в области фона, что характерно для традиционных фильтров. Приводятся примеры реализации, показывающие возможность достижения высокой резкости и иллюстрирующие простоту настройки фильтра по визуальному восприятию.
Бесплатно
Технология реализации нейросетевого алгоритма в среде CUDA на примере распознавания рукописных цифр
Статья научная
На примере сверточной нейронной сети продемонстрированы особенности реализации нейросетевого алгоритма распознавания образов на видеокарте (GPU) в среде NVIDIA CUDA. Длительность обучения нейронной сети на видеоадаптере уменьшена в 5,96, а распознавания набора тестовых образцов - в 8,76 раза по сравнению с оптимизированным алгоритмом, выполняющим вычисления только на центральном процессоре (CPU). Показана перспективность реализации нейросетевых алгоритмов на графических процессорах.
Бесплатно
Типовые средства реализации распределенных комплексов автоматизации физических экспериментов
Статья научная
Рассматриваются функциональные возможности и особенности реализации аппаратно-программных комплексов широкого применения для построения распределенных комплексов мини- и микроЭВМ. Проводится сопоставление нескольких отечественных и зарубежных систем. Делаются выводы о целесообразности использования подобных средств для реализации распределенных комплексов автоматизации физических экспериментов.
Бесплатно
Тонкая металинза с высокой числовой апертурой
Статья научная
Изготовлена и исследована тонкая металинза в плёнке аморфного кремния диаметром 30 мкм c фокусным расстоянием, равным длине волны 633 нм, с периодом субволновой структуры 220 нм и глубиной рельефа 110 нм. Линза одновременно управляет поляризацией и фазой падающего на неё лазерного света. Она преобразует линейную поляризацию в радиальную и осуществляет острую фокусировку света. Такая металинза была изготовлена по технологии электронной литографии и ионного травления. Фокусное пятно, сформированное такой линзой, при освещении её Гауссовым пучком с линейной поляризацией имело размеры по декартовым осям и по полуспаду интенсивности, равные 0,49 и 0,55 длины волны. Это фокусное пятно меньше всех других фокусных пятен, полученных с помощью металинз. Экспериментальные результаты согласуются с результатами моделирования: размеры фокусного пятна 0,46 и 0,52 мкм соответственно.
Бесплатно
Тонкий коллиматор для светодиодов
Статья научная
Предложена конструкция коллиматора для светодиодов, обладающего малой толщиной. Коллиматор состоит из рефлектора и преломляющего оптического элемента, работающего по принципу полного внутреннего отражения. Представлен расчёт коллиматора с полной толщиной 5 мм и диаметром 30 мм. Согласно результатам моделирования, для ламбертовского источника с размером 1x1 мм2 коллиматор обеспечивает формирование пучка с расходимостью по полуспаду интенсивности менее 4 градусов при эффективности 84%. Проведён анализ рабочих характеристик коллиматора в зависимости от размеров источника и от ошибок позиционирования элементов коллиматора.
Бесплатно
Тонкопленочная медь как маскирующий слой в процессе плазмохимического травления кварца
Статья научная
В работе рассматривается методика формирования микрорельефов дифракционных оптических элементов плазмохимическим травлением с применением в качестве материала маскирующего слоя меди.
Бесплатно
Топологическая стабильность оптических вихрей при дифракции на случайном фазовом экране
Статья научная
Теоретически показано, что распределение средней интенсивности в фокусе сферической линзы Гауссова оптического вихря, рассеянного фазовым случайным экраном (диффузором), имеет вид кольца с отличным от нуля значением на оптической оси. Радиус кольца средней интенсивности зависит как от топологического заряда оптического вихря, так и от рассеивающей силы диффузора. Поэтому по радиусу средней интенсивности нельзя однозначно судить о величине топологического заряда. Однако о величине топологического заряда оптического вихря можно судить по числу сингулярных фазовых точек, которые можно определить датчиком Шака - Гартмана. Показано также, что если использовать линейную комбинацию двух оптических вихрей, то распределение средней интенсивности будет иметь локальные максимумы, число которых равно разности топологических зарядов двух исходных вихрей. Число этих максимумов уже не будет зависеть от степени рассеяния диффузора и может служить индикатором для идентификации оптического вихря. Моделирование и эксперимент подтверждают теоретические выводы.
Бесплатно
