Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2382
Экспериментальное исследование четырехуровневого ДОЭ, фокусирующего гауссов пучок в круг
Статья научная
Рассмотрено изготовление и исследование четырехуровневого дифракционного оптического элемента (ДОЭ), фокусирующего гауссов пучок в круг. В качестве технологии изготовления использовалась прямая лазерная запись на фоторезисте. Значение замеренной энергетической эффективности элемента находится в хорошем согласовании с теоретической оценкой и составляет около 80 %.
Бесплатно
Экспериментальное определение влажности почвы по гиперспектральным изображениям
Статья научная
Анализируется возможность определения влажности на основе использования спектральных распределений в диапазоне длин волн до 1 мкм. Рассматривается использование изображающих гиперспектрометров для точного земледелия. Описывается полевой эксперимент по определению индекса влажности почвы, покрытой растительностью. Описывается процедура точной калибровки гиперспектрометра на основе использования перестраиваемого лазера. Показана возможность практического определения влажности на основе использования спектров в диапазоне длин волн до 1 мкм.
Бесплатно
Экспериментальное формирование и селекция мод Гаусса-Эрмита с помощью ДОЭ
Статья научная
В работе обсуждаются экспериментальные результаты формирования и анализа световых пучков, согласованных с модами Гаусса-Эрмита, на основе применения фазовых дифракционных оптических элементов (ДОЭ). Бинарные и 16-градационные ДОЭ изготовлены методом электронной литографии на основе фазовых масок, рассчитанных методом частичного кодирования.
Бесплатно
Экспертная компьютерная система диагностики глазных заболеваний по изображениям глазного дна
Статья
Бесплатно
Статья научная
Теоретически исследовано электрически управляемое преобразование пучков Бесселя, распространяющихся вдоль оптической оси электрооптического кристалла ниобата бария - стронция. Компьютерное моделирование показало возможность динамического изменения распределения интенсивности пучка на выходе из анизотропного кристалла за счет изменения показателей преломления в результате приложенного напряжения. На основе теоретического анализа и численного моделирования определено управляющее напряжение, необходимое для корректировки преобразования пучка Бесселя нулевого порядка, сформированного дифракционным аксиконом, в вихревой пучок Бесселя второго порядка.
Бесплатно
Электростатический механизм образования радиоактивных облаков
Статья научная
Данная работа посвящена расчету коэффициентов нелинейного самосжатия и нелинейной диффузии, входящих в уравнения, описывающие кинетику цепной субатомной реакции индуцированного β-распада, протекающей в парах химических соединений радиофосфора.
Бесплатно
Элементы компьютерной оптики в диагностике дисперсных систем
Статья научная
Исследована задача рассеяния света частицами аэрозольных сред. Рассеянное поле представлено в виде разложения по двум типам функций Бесселя, соответствующим двум различным операциям над световыми полями. Показано, что коэффициенты разложения по этим функциям непосредственно связаны с параметрами, характеризующими аэрозольную среду. Показана возможность практического определения характеристик аэрозольной среды с помощью элементов компьютерной оптики, а также восстановления диаграммы рассеянного излучения по результатам измерений параметров частиц.
Бесплатно
Элементы компьютерной оптики для коррекции аберраций изображающих систем
Статья научная
Рассмотрен расчет плоских элементов компьютерной оптики, коррегирующих аберрации линз или объективов. В приближении геометрической оптики получено уравнение для фазовой функции корректора. С учетом дифракционных явлений произведены оценки числа Штреля, разрешения и среднеквадратичной аберрации синтезированного корректора, имеющего конечное число отсчетов и уровней квантования фазы. Приведены численные оценки эффективности коррекции аберраций тонкой линзы при применении элементов компьютерной оптики.
Бесплатно
Эллиптический световой пучок Гаусса-Лагерра
Статья научная
Получено и проанализировано аналитическое выражение, описывающее дифракцию параксиального эллиптического пучка Гаусса-Лагерра. Показано, что для любой степени эллиптичности и на любом конечном расстоянии z от начальной плоскости интенсивность на оптической оси у пучка с четным порядком сингулярности будет отлична от нуля, хотя при z=0 и z=∞ интенсивность на оптической оси у пучка равна нулю. Для пучка с малой степенью эллиптичности и с четным порядком сингулярности показано, что в сечении пучка в зоне Френеля два изолированных нуля интенсивности возникают на прямой, лежащей под углом 45° или -45°, в зависимости от правой или левой «спиральности» пучка. Численные и натурные эксперименты подтвердили теоретические выводы.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается эффект нелинейного термического отражения (НТО), заключающийся в изменении оптических параметров поверхности раздела, который используется для управления пространственным профилем излучения и временной формой импульса. Экспериментально и теоретически изучены особенности НТО для различных сред. Показывается возможность обеспечения заданного профиля пространственного распределения.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе разработан подход к повышению эффективности возбуждения мод градиентного волновода с помощью дифракционных оптических элементов (ДОЭ) в задачах уплотнения каналов волоконно-оптической связи, рассмотренных в [1]. Предложена модификация итерационного алгоритма [2], позволяющая существенно повысить эффективность формирования заданного модового состава и вместе с тем избежать уширения импульса, возникающего из-за межмодовой дисперсии [3], в каждом канале связи. Вводится понятие инвариантного модового пакета - амплитудно-фазового распределения специального вида, обладающего рядом свойств мод лазерного излучения. Приведены результаты вычислительных экспериментов по расчету и моделированию дифракционных оптических элементов, формирующих инвариантные модовые пакеты в заданных порядках дифракции, а также по прохождению сформированных пучков через Фурье-каскад.
Бесплатно
Эффективное кодирование двумерных однородных областей при иерархической компрессии изображений
Статья научная
В работе предлагается метод повышения эффективности иерархической компрессии изображений за счет исключения из процесса кодирования двумерных областей близкой или плавно меняющейся яркости. Предлагается эффективный алгоритм поиска таких областей и рассматривается модификация общей схемы иерархической компрессии, необходимая для включения такого алгоритма. Производится вычислительный эксперимент для оценки выигрыша от использования разработанного алгоритма по сравнению с базовым методом.
Бесплатно
Статья научная
В работе сравниваются подходы для автоматического обнаружения различимых невооружённым глазом областей патологических изменений на изображениях МРТ головного мозга. В статье проанализированы многоэтапные подходы для диагностики видимых патологических изменений головного мозга на магнитно-резонансных томограммах, основанные на глубоком обучении и на пороговой обработке. Была сформирована свёрточная нейронная сеть, построен классификатор, основанный на применении ансамбля решающих деревьев, был создан алгоритм для многоэтапной обработки изображений. В результате экспериментальных исследований было установлено, что наиболее эффективным методом распознавания изображений магнитно-резонансной томографии является подход, основанный на ансамбле решающих деревьев. С его помощью 95 % изображений из контрольной выборки были классифицированы правильно. При этом с помощью свёрточной нейронной сети удалось классифицировать правильно все изображения, содержащие область патологических изменений. Полученные данные могут найти применение на практике для диагностики заболеваний головного мозга, для автоматизации процесса обработки большого количества исследований магнитно-резонансной томографии.
Бесплатно
Эффективность применения изделий оптоэлектроники в вычислительных и телекоммуникационных сетях
Статья научная
На основе анализа структуры сети, уровня автоматизации процессов связи и объема выполняемых функций определены основные направления оптимизации параметров и характеристик аппаратуры вычислительных и телекоммуникационных сетей. Рассмотрены основные критерии для оценки эффективности применения изделий оптоэлектроники в сети. Предложены показатели технико-экономической эффективности оптоэлектронных систем, его математическая модель и аналитические выражения для параллельных и последовательных оптоэлектронных атмосферных каналов.
Бесплатно
Эффективные алгоритмы вычисления локального дискретного вейвлет-преобразования
Статья научная
Основной задачей настоящей работы является разработка нового класса вычислительно эффективных алгоритмов локального вейвлет-преобразования. Предполагается замена иерархической (пирамидально-рекурсивной) вычислительной конструкции, присущей известным алгоритму «с дырами» (
Бесплатно
Эффективные алгоритмы локального дискретного вейвлет-преобразования с базисом Хаара
Статья научная
В работе предлагаются два новых быстрых алгоритма вычисления локального дискретного вейвлет-преобразования одномерного сигнала на примере вейвлет-базиса Хаара, приводятся выражения для их вычислительной сложности, производится их сравнение друг с другом и с известным алгоритмом быстрого вейвлет-преобразования. Приведены рекомендации по использованию каждого из предложенных алгоритмов. В частности, указаны области «предпочтения» этих алгоритмов, то есть параметры задачи вычисления вейвлет-преобразования, для которых эти алгоритмы вычислительно эффективны. На основе анализа сложности алгоритмов, а также с учетом дополнительных возможностей, которые дает рекурсивный алгоритм, делается вывод о его преимуществе по сравнению с альтернативным и с известным алгоритмом быстрого вейвлет-преобразования. Представлено обобщение рассмотренных алгоритмов на 2-х мерный случай.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены результаты численного моделирования и экспериментального исследования распространения оптического излучения в металлических плазмонных решётках и волноводах в диапазоне длин волн 1520 - 1630 нм. Изготовленные структуры, содержащие плазмонные решётки для ввода /вывода оптического излучения и волноводы, покрывались слоем тетраэтилортосиликата толщиной 630 нм для достижения более высокой эффективности ввода/вывода излучения с использованием линзованных оптических зондов. Продемонстрированы золотые плазмонные решётки для ввода и вывода излучения с эффективностью около - 3,8 ± 0,2 дБ на одну решётку. Измеренные потери плазмон-поляритонной моды, распространяющейся по поверхности золотого волновода, составили 0,14 ± 0,02 дБ /мкм. Разработанные плазмонные структуры могут применяться в гибридной фотонно-плазмонной интегральной технологии.
Бесплатно
Эффективные локальные линейные признаки цифровых сигналов и изображений
Статья научная
В работе предлагается метод построения новых эффективных локальных линейных признаков (ЛЛП) сигналов и изображений, которые по построению наилучшим образом согласованы с некоторым критерием качества признака(ов). Под эффективным ЛЛП понимается пара: конечная импульсная характеристика (КИХ) и вычислительно эффективный алгоритм расчета свертки сигнала с этой КИХ (алгоритм вычисления признака). При построении используется разработанный автором метод построения эффективного алгоритма вычисления свертки [5,6], в частности, представленный в работе [5] прямой способ построения эффективного алгоритма. Показано, что построение эффективного ЛЛП приводит к КИХ-ам, отсчеты которых соответствуют последовательностям со специальными свойствами. Такие последовательности названы нормализованными МС-последовательностями. Для КИХ в виде нормализованной МС-последовательности соответствующий алгоритм расчета ЛЛП обладает наименьшей сложностью среди всех других алгоритмов, построенных для последовательностей того же класса. Представлен явный вид алгоритмов вычисления эффективных ЛЛП. Приведены примеры нормализованных МС-последовательностей и их семейств, дан пример эффективного набора ЛЛП.
Бесплатно
Эффективные наборы совместно вычисляемых линейных локальных признаков цифровых сигналов
Статья научная
В работе рассматривается проблема построения эффективных в вычислительном и качественном плане линейных локальных признаков (ЛЛП) цифровых сигналов и изображений. Под набором совместно вычисляемых ЛЛП понимается пара, состоящая из набора конечных импульсных характеристик (КИХ) и одного алгоритма, который производит одновременное/совместное вычисление нескольких линейных свёрток входного сигнала/изображения с набором этих КИХ. Эффективные наборы совместно вычисляемых ЛЛП обнаруживают оптимальное поведение: алгоритм вычисления признаков имеет заранее заданную вычислительную сложность, а набор КИХ наилучшим образом согласован с критерием качества конкретной прикладной задачи. Предлагается способ построения эффективных наборов совместно вычисляемых ЛЛП, основанный на конструировании набора последовательностей отсчётов КИХ специального вида. Приводятся примеры таких наборов последовательностей, рассматривается пример решения задачи построения эффективного набора ЛЛП для типовой задачи цифровой обработки сигналов.
Бесплатно
