Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2382
Алгоритмы выделения и совмещения устойчивых отражателей на спутниковых снимках
Статья научная
Для решения задачи выделения малых (со скоростями до единиц сантиметров в год и менее) движений земной поверхности с помощью методов SAR-интерферометрии необходимо выделить некоторое множество участков земной поверхности, которые остаются когерентными на радиолокационных снимках в течение длительного времени. Такие участки и соответствующие им точки на снимках называются устойчивыми отражателями. В данной работе рассмотрены два метода выделения устойчивых отражателей. Рассматриваемые методы сравниваются по количеству выделяемых точек и по их средней временной когерентности. Рассматриваемые алгоритмы проиллюстрированы на примере обработки набора из 35 радиолокационных снимков.
Бесплатно
Алгоритмы двумерного анализа главных компонент для задач распознавания изображений лиц
Статья научная
Представлены алгоритмы двумерного анализа главных компонент (Two-dimensional Principal Component Analysis - 2D PCA), ориентированные на обработку цифровых изображений больших размеров в условиях малой выборки. Алгоритмы основаны на прямом вычислении двух матриц ковариации по всем исходным изображениям без их преобразования в векторы. Результат анализа - нахождение главных компонент для строк и столбцов исходных изображений и построение соответствующих им матриц двумерной проекции. Обсуждаются два способа выполнения 2D PCA, соответствующие параллельной и каскадной формам его реализации. Оценены характеристики представленных алгоритмов.
Бесплатно
Алгоритмы двумерного гиперкомплексного дискретного преобразования Фурье
Статья научная
Рассматриваются способы параллельного вычисления многомерного гиперкомплексного дискретного преобразования Фурье. Основная идея заключается в использовании свойств гиперкомплексной алгебры, в которой выполняется данное преобразование. Дополнительные возможности для повышения эффективности алгоритма предоставляет естественный параллелизм многомерной схемы Кули-Тьюки.
Бесплатно
Алгоритмы декомпозиции сигнала на основе неразделимых вейвлет-преобразований Хаара
Статья научная
В работе рассматриваются два алгоритма декомпозиции сигнала построенные на основе обобщенных неразделимых вейвлет-преобразований Хаара. Особенностью таких вейвлет преобразований является то, что они строятся на фундаментальных областях канонических систем счислений в мнимых квадратичных полях.
Бесплатно
Алгоритмы многомерного имитационного моделирования случайных процессов
Статья научная
В статье рассматриваются два подхода к моделированию сигналов и процессов: метод формирующих фильтров и тригонометрический метод. Показано, что второй подход более перспективен, так как увеличение размерности представления сигнала (процесса) математически означает добавление слагаемого в формуле базисной функции, что дает доступ к быстрым алгоритмам имитации. Приведены примеры алгоритмов многомерного моделирования случайных процессов с использованием двух методов, и описана программная система, реализующая эти алгоритмы. Результаты работы программного комплекса позволят прогнозировать характеристики инженерных проектов (точность и быстродействие алгоритмов моделирования). В связи с актуальностью и необходимостью фундаментальных исследований методов и алгоритмов цифрового преобразования компонентной базы, внедрения цифровых технологий во все аспекты деятельности, включая синтез новых материалов, разработку новых методов проектирования микро- и наносистем, целью статьи является расширение области применения спектрального метода моделирования многомерных процессов с использованием оригинальных алгоритмических комплексов.
Бесплатно
Алгоритмы нелинейного сглаживания ЯМР-томограмм, основанные на неизотропной диффузии
Статья
Бесплатно
Алгоритмы обучения нейронных сетей распознаванию изображений по равномерному критерию
Статья научная
Исследуется возможность повышения эффективности обучения нейронной сети, распознающей изображения цифр. Настройка сети производится так, чтобы распознавались все обучающие примеры. Используется равномерный критерий качества обучения. Рассмотренные алгоритмы позволяют не только ускорить процесс обучения, но также снизить количество корректировок параметров нейронной сети. Последнее свойство важно при распараллеливании процесса обучения на кластерных вычислительных системах.
Бесплатно
Алгоритмы оценки движения в задачах сжатия видеоинформации на низких битовых скоростях
Статья научная
В работе представлено описание ряда известных алгоритмов оценки движения, используемых в задачах сжатия видеоинформации. Особое внимание уделяется алгоритмам оценки движения, которые оптимизируют битовые затраты на векторы движения и разностные блоки. Предложен модифицированный алгоритм иерархической оценки движения. Приведены результаты практического сравнения, показывающие эффективность алгоритма.
Бесплатно
Алгоритмы поиска изображений в базах видеоданных
Статья научная
В статье рассмотрены существующие на сегодняшний день методы поиска изображений в базах видеоданных. Алгоритмы поиска изображений предлагается построить с позиции теории активного восприятия, разработанной на кафедре "Вычислительные системы и тех-нологии" НГТУ им Р.Е. Алексеева. Достоинство данного подхода заключается в низкой вычислительной сложности, а значит, в высоком быстродействии. Каждое изображение в разработанной системе поиска представляется в виде 15-мерного вектора. Разработаны алгоритмы поиска не только исходных изображений, но также зашумлённых, отредактированных, испорченных, изображений с любым углом поворота от исходного, разработан поиск похожих изображений, который по достоверности и производительности может конкурировать с существующими методами поиска изображений в сети Интернет.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены новые алгоритмы построения и хранения гистограмм многоканальных изображений на основе иерархических структур данных. Разработанные методы позволяют оперировать гистограммами многоканальных изображений с меньшими затратами памяти и большей скоростью, чем непосредственное построение гистограммы в виде таблицы всех возможных значений пикселей с их частотами. Даны теоретические и экспериментальные оценки объёмов памяти и времени построения гистограммы. Рассмотрено практическое применение предложенных алгоритмов для оценки с различной точностью многомерной плотности вероятностей многоканальных изображений дистанционного зондирования Земли.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются алгоритмы построения многокадрового сверхразрешения, позволяющие восстанавливать изображения с высоким разрешением за счет накопления последовательности изображений с низким разрешением в условиях аппликативных помех. Воздействие аппликативных помех проявляется в появлении локальных участков аномальных наблюдений на каждом изображении и также является фактором понижения разрешения. Решению данной задачи до настоящего времени уделялось недостаточно внимания, при этом перспективным подходом для обработки изображений, включая построение многокадрового сверхразрешения, является использование глубоких нейронных сетей. В работе рассмотрены существующие подходы к решению данной задачи и предложен новый подход, основанный на использовании нескольких свёрточных нейронных сетей. Особенностью рассматриваемого подхода и реализуемых на его основе алгоритмов является выполнение итеративной обработки входной последовательности изображений с низким разрешением с применением нейронных сетей на разных этапах обработки, включая регистрацию изображений низкого разрешения, сегментацию и выявление участков, пораженных аппликативными помехами, а также преобразования, направленные непосредственно на повышение разрешения. Данный подход позволяет комбинировать сильные стороны существующих аналогов и устранить их основные недостатки, связанные с необходимостью использования приближенных математических моделей данных, которые требуются для синтеза алгоритмов обработки изображений в рамках статистической теории решений. Для обновления текущей оценки изображения высокого разрешения предложена специальная свёрточная нейронная сеть, организованная в виде направленного ациклического графа. Проведены экспериментальные исследования, показавшие работоспособность предложенного алгоритма и его преимущество по точности восстановления изображения с высоким разрешением по сравнению с альтернативными вариантами решения задачи.
Бесплатно
Алгоритмы проверки соответствия космических снимков условиям съёмки
Статья научная
Настоящая работа посвящена решению задачи проверки данных дистанционного зондирования Земли, включающих цифровые оптические изображения и метаданные с параметрами съёмки, на их непротиворечивость. Решение задачи основано на анализе значений специальных числовых характеристик изображения, напрямую зависящих от параметров съёмки: положения Солнца, положения космического аппарата и ориентации устройства регистрации. В работе представлены две полностью автоматические вычислительные процедуры (алгоритмы) проведения такого анализа и принятия решения о взаимном соответствии или несоответствии данных.
Бесплатно
Алгоритмы распознавания рукописных символов на основе построения структурных моделей
Статья научная
Статья посвящена разработке алгоритмов распознавания рукописных символов на основе построения структурных моделей, существенным преимуществом которых является возможность работы в условиях малого количества эталонных изображений. В том числе был предложен подход к скелетизации бинарного представления изображения символа, основанный на совместном применении алгоритмов Зонга-Суня и Ву-Цая. Эффективность данного подхода к утоньшению бинарного представления символа была подтверждена результатами проведённых экспериментов. Работа содержит подробное описание всех стадий алгоритма построения структурных моделей и описание подходов к оценке степени их схожести. Приведены результаты апробации предложенных алгоритмов. Выполнено сравнение полученных результатов с результатами аналогов, способных функционировать в условиях малого количества эталонных изображений.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье рассматриваются некоторые аспекты практической реализации алгоритмов численного расчёта преобразований Френеля и Кирхгофа, а также моделирования распространения светового поля в свободном пространстве. Производится точное моделирование без использования быстрого преобразования Фурье (БПФ). Предлагается эффективный алгоритм решения этой задачи.
Бесплатно
Алгоритмы с «длинными» векторами решения сеточных уравнений явных разностных схем
Статья научная
Предложены два варианта алгоритмов с «длинными» векторами для решения сеточных уравнений явных разностных схем, позволяющих задействовать одновременно максимальное количество ядер CUDA даже для сеточной области небольшой размерности. На примерах разностного решения уравнений теплопроводности и Максвелла продемонстрирована эффективная реализация предложенного подхода. Произведено сравнение предложенных авторами алгоритмов, реализованных при помощи библиотеки CUBLAS, со свободно распространяемыми пакетами B-CALM и OpenCurrent.
Бесплатно
Алгоритмы формирования признакового пространства по критерию сопряженности векторов измерений
Статья
Бесплатно
Анализ аберраций роговицы человеческого глаза
Статья научная
В данной работе проведен анализ аберраций роговицы человеческого глаза на основе данных, полученных в глазной клинике Бранчевского осенью 2016 года. Анализ выполнен на основе представления аберраций в виде суперпозиции функций Цернике. В результате анализа выделены базисные функции Цернике, наиболее характерные для некоторых патологий глаза.
Бесплатно
Анализ аберраций третьего порядка линзы Френеля
Статья научная
В работе представлены выражения для аберраций третьего порядка поверхности Френеля (коэффициенты Зейделя). Формулы получены в виде, позволяющем выполнять анализ аберраций аналитически, на этапе компоновки и предварительного расчета системы из поверхностей как классических, так и Френеля. В дополнение к пяти основным монохроматическим аберрациям Зейделя классических поверхностей и линейной коме, выделяемой для поверхностей типа Френеля, в данной работе описана ещё одна аберрация, называемая квадратичным астигматизмом. Несмотря на то, что полученные выражения являются приближением для области аберраций третьего порядка, то есть аберрации высшего порядка игнорируются, они обеспечивают достаточную точность на практике, что также показано в работе. Полученные выражения можно применять для анализа аберраций в схемах, использующих линзу Френеля, что позволяет определить области рационального использования элементов такого типа.
Бесплатно
Статья научная
Точная и своевременная информация о текущем и прогнозном распределении транспортных потоков является важным фактором функционирования интеллектуальных транспортных систем. Использование этих данных позволит транспортным агентствам эффективнее решать задачу управления трафиком, участникам дорожного движения точнее планировать маршрут поездки и снизить время движения, и в целом повысит эффективность использования транспортной инфраструктуры. В данной статье представлена модель краткосрочного прогнозирования трафика, основанная на методе k ближайших соседей, которая учитывает пространственное и временное распределение транспортных потоков. Разработанная модель реализована с помощью фреймворка Apache Spark на основе модели распределённых вычислений MapReduce. Экспериментальные исследования представленной модели по данным о распределении транспортных потоков в транспортной сети города Самары позволяет сделать вывод, что предлагаемая модель обладает высокой точностью прогнозирования и временем работы, достаточным для прогнозирования в режиме реального времени.
Бесплатно
