Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Алгоритм безошибочного вычисления свертки в расширениях конечных полей
Статья научная
В работе рассматривается алгоритм безошибочного вычисления дискретной круговой свертки с помощью теоретико-числовых преобразований в системе остаточных классов при альтернативной факторизации составного модуля в расширении кольца классов вычетов. Дополнительный вычислительный выигрыш обеспечивается за счет представления входных данных и параметров преобразования в канонических системах счисления
Бесплатно
Статья научная
В данной работе рассмотрена задача восстановления комплексных коэффициентов суперпозиции мод Лагерра-Гаусса по интенсивности поля в некоторой плоскости, перпендикулярной оси распространения на заданном расстоянии с использованием алгоритма Левенберга-Марквардта и Брента. Показана эффективность применения поэтапной оптимизации для восстановления комплексных коэффициентов суперпозиции не только на модельных, но и на экспериментальных распределениях интенсивности. Алгоритм можно использовать при оптической передаче информации через турбулентную атмосферу для обработки принимаемых распределений интенсивности оптического сигнала.
Бесплатно
Статья научная
Данная работа является развитием предыдущих публикаций авторов, в которых рассматривалась задача восстановления изображений, получаемых при горизонтальном смазе. В данной работе построена математическая модель удаления смаза на изображениях, получаемых при вращении вокруг вертикальной оси камеры, оптическая ось которой направлена под углом к горизонту. В этом случае смаз на матрице камеры происходит не по горизонтальным прямым, а по некоторым дугам. Приводятся результаты численных экспериментов, подтверждающие хорошее качество восстановления изображений и высокую производительность алгоритма.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе рассматривается одно из направлений цифровой стеганографии - встраивание информации в сжатые JPEG-изображения. Введена схема встраивания информации на основе операции замены ДКП-коэффициентов. Предложены и исследованы варианты алгоритмической реализации данной схемы. Для повышения качества встраивания, характеризуемого значением PSNR, использован генетический алгоритм. Основным результатом исследования является стеганографический алгоритм встраивания информации в сжатые JPEG-изображения, отличающийся возможностью неравномерного распределения битов сообщения по блокам ДКП-коэффициентов. Выбор оптимальной области встраивания осуществляется с помощью генетического алгоритма.
Бесплатно
Статья научная
Предложен новый алгоритм встраивания полухрупких (устойчивых к ограниченному набору искажений изображения-контейнера) цифровых водяных знаков, позволяющий одновременно решать задачи аутентификации изображения-контейнера и скрытой передачи информации. Предложенный алгоритм обладает рядом важных на практике преимуществ по сравнению с существующими алгоритмами данного класса.
Бесплатно
Алгоритм выделения интенсивных аномальных изменений во временном ходе параметров ионосферы
Статья научная
В работе представлена модифицированная многокомпонентная модель временного ряда параметров ионосферы. Модель описывает регулярные вариации и аномальные изменения разномасштабной структуры, характеризующие возникновение ионосферных неоднородностей. Идентификация компонент модели основана на совместном применении вейвлет-преобразования и моделей авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего. На основе предложенной модели разработан алгоритм анализа ионосферных параметров, позволяющий в оперативном режиме выделять интенсивные ионосферные аномалии, характеризующие возникновение сильных ионосферных бурь. Представлены результаты апробации алгоритма, выполненные на примере обработки и анализа часовых и 15-минутных данных критической частоты ионосферы (foF2) в периоды магнитных бурь, произошедших в 2015-2017 гг. Выполненные оценки показали эффективность алгоритма и возможность его применения в задачах прогноза космической погоды.
Бесплатно
Статья научная
Ряд задач обработки разновременных изображений дистанционного зондирования Земли одной и той же территории требует выявления на изображении объектов, не характерных для территории и представляющих собой случайные искажения в составе сцены. К таким искажениям можно отнести облака, тени и другие объекты или результаты воздействия природных явлений, которые перекрывают часть наблюдаемой сцены или существенно меняют регистрируемую яркость объектов в её составе. Случайный характер искажений проявляется в том, что их наличие, расположение, размеры и форма зависят от времени регистрации изображений, т.е. проявляются не на всех снимках из анализируемой серии. В настоящей статье предлагается алгоритм детектирования искажений в составе сцены по серии разновременных изображений дистанционного зондирования Земли. Алгоритм основан на суперпиксельной сегментации изображений и обнаружении аномалий в многомерных потоках данных. Результатом являются маски случайных искажений в составе сценах для каждого из изображений в серии, что позволяет впоследствии в методах комплексирования данных учитывать только релевантные для сценах участки каждого из изображений...
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены новые алгоритмы генерации, встраивания и извлечения стойкого цифрового водяного знака в гиперспектральные изображения дистанционного зондирования Земли. Предлагаемый алгоритм генерации ЦВЗ предполагает генерацию двумерного шумоподобного изображения (шаблона встраивания), кодирующего ЦВЗ, на основе пароля (секретного ключа) пользователя. Предложенные алгоритмы обладают рядом преимуществ по сравнению с существующими аналогами. В частности, предложенный алгоритм генерации шаблонов встраивания на основе пароля обеспечивает высокую устойчивость встроенного цифрового водяного знака к атакам прямого перебора ключа (сложность атаки подбора ключа составляет 10 14 попыток извлечения по сравнению с 10 4 - 10 5 попытками для существующих аналогов).
Бесплатно
Алгоритм генерации трехмерного макета лица по фотографии
Статья научная
В данной работе предложен метод построения трехмерного макета лица на основе одной входной фотографии. Алгоритм основывается на выделении контрольных точек и характерных особенностей на представленном изображении и переносе их на макет. Для получения характерных особенностей фотографии применяется специальное wavelet-преобразование, выделяющее наиболее информативные признаки. Полученный макет может быть использован в дальнейшем в задачах визуализации и распознавания образов.
Бесплатно
Алгоритм динамической сегментации пары последовательных кадров
Статья научная
Разработан алгоритм динамической сегментации пары кадров видео. Проведен сравнительный анализ качества сегментации для случаев поиска сдвигов и аффинных межкадровых преобразований для сегментов. Также произведено сравнение с некоторыми методами статической сегментации.
Бесплатно
Статья научная
В статье предложен метод заполнения отверстий при морфологической реконструкции бинарных изображений. Подход основан на комбинации методов контурного анализа и морфологической обработки изображений. Для оценки параметров отверстий на бинарном изображении формируется их аналитическое описание в виде контуров. Далее оцениваются параметры прослеженных контуров, а именно площадь или длина, на основании которых принимается решении о заливке области, ограниченной контуром отверстия.
Бесплатно
Статья научная
Для повышения эффективности классификации изображений парковочных мест предлагается алгоритм, который может быть использован в интеллектуальных системах видеомониторинга автостоянок. Признаки изображения парковочного места формируются на основе гистограмм ориентированных градиентов путем выполнения следующих шагов: вычисление горизонтальных и вертикальных градиентов для исходного изображения парковочного места, нахождение модуля вектора градиента и ориентаций, накопление мощностей градиентов в соответствии с ориентациями в ячейках, объединение ячеек в блоки, вычисление второй нормы ориентаций и нормализация ориентаций ячеек блока. Классификация дескрипторов парковочного места выполняется с использованием метода опорных векторов. В работе представлены результаты экспериментов по оценке наиболее эффективных параметров дескриптора парковочного места и типа функции ядра классификатора.
Бесплатно
Статья научная
Предложен экономичный алгоритм коррекции влияния поглощения света в атмосферных газах на коэффициент яркости солнечного света, отраженного системой атмосфера - земная поверхность. Алгоритм не требует предварительного задания оптических параметров аэрозоля, предположений о подстилающей поверхности и общем содержании газов. В алгоритме коррекция выполняется домножением коэффициента яркости на корректирующий множитель, полученный из анализа спектральной зависимости коэффициента яркости; алгоритм применим только к гиперспектральным данным. Приведены результаты тестирования алгоритма на модельных задачах.
Бесплатно
Алгоритм коррекции проективных искажений при маловысотной съёмке
Статья научная
Рассмотрен алгоритм коррекции геометрических искажений изображений при маловысотной съёмке с помощью виртуальной камеры. Алгоритм основан на ориентации виртуальной камеры таким образом, чтобы её оптическая ось была коллинеарна нормали к плоскости съёмки, и оценивании матрицы гомографии, связывающей координаты соответствующих пикселей реальной и виртуальной камер. Оценка матрицы гомографии возможна по информации от дополнительных сенсоров - датчика угловой ориентации и дальномера (высотомера), - по сигналам которых оцениваются угловая ориентация камеры и дальность до объекта съёмки. Исследовано влияние погрешности оценивания угловой ориентации камеры по сигналам трёхосного микроэлектромеханического акселерометра на качество коррекции по введённому критерию качества. Результаты эксперимента с откалиброванными видеокамерами Logitech C270 и uEye 5240 RE показали, что при погрешности оценки крена и тангажа камеры не более 1° алгоритм коррекции с виртуальной камерой обеспечивает величину показателя качества коррекции не менее 0,97.
Бесплатно
Алгоритм минимизации функционала, ассоциированного с задачей 3-SAT и его практические применения
Статья научная
Одной из наиболее интересных задач дискретной математики является задача поиска решающего набора в задаче ВЫПОЛНИМОСТЬ. После классической работы Кука [5] усилия многих исследователей были направлены на построение эвристических, переборных алгоритмов решения КНФ. Перспективным направлением представляется и сведение КНФ к непрерывному аналогу, к задаче поиска точек глобального минимума ассоциированного функционала. В данной работе обосновывается выбор функционала специального вида и предлагается применить к решению системы нелинейных алгебраических уравнений, определяющих стационарные точки функционала, модифицированный метод последовательных приближений. В работе также показано, что метод может быть с успехом применен к важным задачам криптографического анализа несимметричных шифров.
Бесплатно
Алгоритм многомерного гиперкомплексного ДПФ, реализуемый в кодах Гамильтона-Эйзенштейна
Статья научная
В работе синтезируется «совмещенный» алгоритм многомерного гиперкомплексного дискретного преобразования Фурье вещественного сигнала по основанию три с представлением данных в обобщенных кодах Гамильтона-Эйзенштейна. Получена сложность арифметических операций в коммутативно-ассоциативной гиперкомплексной алгебре и ее представлении в обобщенных кодах. Приводятся оценки вычислительной сложности синтезируемого алгоритма.
Бесплатно
Алгоритм на основе сэмплирования аэрозольных неоднородностей в задаче измерения скорости ветра
Статья научная
Разработан алгоритм на основе сэмплирования аэрозольных неоднородностей для обработки изображений в задаче лидарного измерения скорости ветра в атмосфере. Проверка разработанного алгоритма производилась с использованием синтезированных лидарных сигналов и на данных натурных измерений. Алгоритм обработки аэрозольных полей в координатах «дальность - время» позволяет существенно уменьшить погрешности лидарного времяпролётного метода измерения скорости ветра по сравнению с корреляционными методами измерения.
Бесплатно
Статья научная
Итерационные алгоритмы восстановления фазы из дифракционных распределений в терагерцовом (ТГц) диапазоне частот являются многообещающим подходом вычислительной визуализации, способным обеспечить высокое пространственное разрешение восстанавливаемых изображений. Одним из часто применяемых алгоритмов стал SBMIR (англ. Single Beam Multiple Intensity Reconstruction), где в качестве исходных данных используются множественные распределения интенсивности дифракционного объектного поля. По сравнению с одноплоскостными методами, многоплоскостной подход позволяет ускорить сходимость, однако требует времязатратной регистрации данных на различном удалении приемника от объекта. Ранее нами был предложен метод записи в режиме однократного сканирования, который позволяет быстро получить исчерпывающий набор дифракционных распределений ТГц-объектного поля. В настоящей работе представлена апробация одного из современных алгоритмов на основе SBMIR и техники стохастического распространения волнового фронта (R-SBMIR, от англ. randomly ordered propagations) на экспериментальных данных ТГц-диапазона, снятых при помощи метода однократного сканирования. В отличие от ряда классических алгоритмов, которые могут потребовать серии численных экспериментов для определения оптимальных распределений интенсивности из большого набора данных, неупорядоченное распространение оценочного волнового фронта гарантирует восстановление изображений с наилучшим контрастом и разрешением без предварительной настройки параметров. Показано, что комплексное внедрение техники однократного сканирования с последующей обработкой данных при помощи R-SBMIR имеет потенциал для автоматизации метода восстановления фазы в ТГц-диапазоне.
Бесплатно
Статья научная
В статье предлагается новый алгоритм обнаружения на изображениях дубликатов –совпадающих фрагментов изображения. Алгоритм использует представление анализируемого фрагмента изображения в виде значения специально подобранной хэш-функции. Собственно, хэш-функция строится с использованием эффективных линейных локальных признаков. Представлены результаты проведённых исследований разработанного нового алгоритма, сравнение с существующими, а также даны рекомендации по их применению.
Бесплатно
