Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2572
Автоматический контроль и цифровая коррекция масштаба и взаимного поворота изображений стереопары
Статья научная
В статье описывается разработанный авторами метод автоматического контроля и коррекции рассогласования масштабов и взаимного поворота изображений стереопары с использованием цифровой обработки, алгоритм которого реализован в программной среде Matlab. Контроль указанных параметров основан на использовании детекторов точечных особенностей, статистической обработки данных и тригонометрических вычислений. Коррекция выполняется с использованием аффинных пространственных преобразований.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе описан разработанный метод автоматической субпиксельной географической привязки изображений, получаемых прибором КМСС-М с пространственным разрешением 60 метров, основанный на использовании восстановленного безоблачного и ежедневно актуализируемого эталонного изображения коэффициентов спектральной яркости низкого пространственного разрешения MODIS. Описываемый метод основан на максимизации значения корреляции Пирсона при поиске оптимального локального смещения участка корректируемого изображения путём сравнения с эталонным низкодетальным изображением. Для оценки эффективности метода при использовании на неоднородных территориях континентального охвата были проведены три эксперимента, позволяющие получить численные оценки ошибок привязки: эксперимент с использованием модельных наборов данных, эксперимент по оценке абсолютной ошибки привязки эталонных изображений MODIS и эксперимент по оценке ошибки привязки автоматически скорректированных данных КМСС-М. Экспериментальная оценка метода на основе модельных данных декаметрового разрешения Sentinel-2 (MSI) продемонстрировала его высокую устойчивость при работе в широком диапазоне физико-географических условий и сезона наблюдений. Средняя ошибка географической привязки эталона низкого пространственного разрешения MODIS, полученная во втором эксперименте для территории зернового пояса РФ за 2020 год наблюдений, оказалась менее 20 метров как в красном, так и в ближнем ИК-каналах. Результаты автоматической коррекции изображений КМСС-М на указанную территорию и год наблюдений, полученные в третьем эксперименте с помощью описанного метода, продемонстрировали в среднем субпиксельную точность привязки скорректированных изображений в красном и ближнем ИК-каналах, в то время как средняя абсолютная ошибка привязки исходных изображений КМСС-М составила 3 километра. Достигнутая в работе точность привязки скорректированных по данным низкого пространственного разрешения изображений КМСС-М обеспечивает возможность построения и анализа временных серий мультиспектральных измерений спектральной яркости земной поверхности для решения широкого спектра научных и практических задач дистанционного мониторинга растительного покрова. Технологическая гибкость разработанного метода обеспечивает его применимость к данным и других спутниковых систем для оптического дистанционного зондирования Земли.
Бесплатно
Автоматический способ оценки состояния геомагнитного поля
Статья научная
Представлен способ оценки состояния геомагнитного поля, основанный на совмещении вейвлет-преобразования с радиальными нейронными сетями. Способ включает декомпозицию регистрируемых вариаций геомагнитного поля на разномасштабные составляющие, оценку степени их возмущённости и формирование заключения о состоянии поля. Для апробации способа использовались геомагнитные данные станции «Паратунка» (с. Паратунка, Камчатский край, регистрацию данных выполняет ИКИР ДВО РАН). Выполнен анализ спектрально-временных характеристик вариаций геомагнитного поля в периоды умеренных и сильных магнитных бурь. Накануне бурь в геомагнитном поле зафиксированы слабые возмущения. Результаты исследования подтвердили эффективность предлагаемого способа.
Бесплатно
Автоматическое определение количества минимальных единиц языка по артикуляции
Статья научная
Представленная работа посвящена автоматическому анализу паравербального компонента общения человека. В статье описаны системы, определяющие количество минимальных языковых единиц (слогов и фонем) в устной речи по видеоданным. Такие системы могут быть использованы в оценке темпа артикулирования говорящего, что может применяться в доклинической диагностике некоторых патологических состояний или определении эмоционального статуса. Для проведения исследования была модифицирована существующая база данных слов английского языка и получена разметка, содержащая информацию о количестве слогов и фонем в каждом слове. В ходе исследования адаптирована система распознавания слов для решения поставленной задачи, а также разработана новая архитектура нейронной сети для определения количества слогов и фонем в слове. Оценка эффективности разработанных систем производилась как на наборах заранее известных системам слов, так и на новых для них словах. В результате работы получена система, определяющая количество минимальных единиц языка в произнесённом слове, предоставляющая возможность последующей оценки темпа артикулирования информанта.
Бесплатно
Автоматическое распознавание контуров зданий на картографических изображениях
Статья научная
В статье предлагается объектный подход, позволяющий автоматизировать векторизацию ортогональных площадных объектов на картографических изображениях с использованием распознавания на основе геометрических признаков. Полученные результаты позволяют в 2-3 раза снизить трудоемкость векторизации объектов типа зданий и сооружений.
Бесплатно
Автоматическое совмещение изображений оптической когерентной томографии и снимков глазного дна
Статья научная
Данная работа посвящена совмещению мультимодальных многомерных изображений: трехмерных данных оптической когерентной томографии и двумерных цветных изображений глазного дна. Регистрация этих двух модальностей может помочь корректировать положение полученных оптической когерентной томографией изображений на сетчатке. Некоторые существующие подходы совмещения глазного дна основаны на поиске ключевых точек, которые считаются инвариантными для аффинных преобразований и являются общими для двух изображений. Однако ошибки в определении таких точек могут привести к ошибкам регистрации. Также существуют методы итеративной настройки параметров преобразования, но они основаны на некоторых ручных настройках. В данной работе предложен метод, основанный на полном или частичном переборе возможных комбинаций преобразования изображения оптической когерентной томографии для поиска наилучшего приближения истинного преобразования. Наилучшее приближение определяется мерой сравнения пикселей предварительно обработанных изображений. Далее полученные преобразования сравниваются с имеющимися истинными преобразованиями для оценки качества алгоритма. Оценка преобразования с помощью алгоритма полного перебора показала лучшие результаты в сравнении с алгоритмом, основанным на поиске ключевых точек как минимум на порядок. Структура работы включает в себя предварительную обработку оптической когерентной томографии и изображений глазного дна с выделением кровеносных сосудов, случайный перебор или перебор по сетке возможных параметров преобразования (сдвиг, поворот и масштабирование), оценку качества алгоритма.
Бесплатно
Автомодуляция ТМ-мод в оптических волноводах
Статья научная
Показана возможность нелинейной автомодуляции компонент поляризации и сдвигов фаз между ними для волн, распространяющихся в ТМ-модах оптического волновода. Глубины модуляции и фазовые сдвиги отдельных компонент различны. Эффект усиливается при приближении к критической частоте волновода.
Бесплатно
Статья научная
Показано, что нелинейное уравнение Шредингера с некерровской нелинейностью имеет решение в виде локализованного импульса, движущегося с постоянной скоростью без дисперсионного уширения. Данное решение найдено прямым методом, основанном на теории гамильтоновых систем, и содержит в себе, как частный случай, известное решение кубичного нелинейного уравнения Шредингера.
Бесплатно
Статья научная
Для решения нелинейного уравнения Шрёдингера с нелинейностью типа кубик-квинтик применён прямой метод и получен явный вид решения в элементарных функциях в виде локализованного импульса, движущегося с постоянной скоростью без дисперсионного уширения. Данное решение содержит, как частный случай, известное решение с кубической нелинейностью.
Бесплатно
Статья научная
Найдено в квадратурах решение обобщённого нелинейного уравнения Шрёдингера с произвольной нелинейностью, характеризующейся некоторой функцией нелинейного отклика среды на внешнее гармоническое возмущение, зависящей от интенсивности волнового поля.
Бесплатно
Адаптивная интерполяция многомерных сигналов при дифференциальной компрессии
Статья научная
Исследуются алгоритмы интерполяции многомерных сигналов при дифференциальной компрессии. Предлагается подход к построению адаптивных интерполяторов, основанный на автоматическом выборе интерполирующей функции в каждой точке сигнала на основе признаков, вычисляемых по локальной окрестности. В рамках этого подхода предлагается адаптивный многомерный интерполятор, автоматически выбирающий в каждой точке сигнала интерполирующую функцию, обеспечивающую повышенную точность интерполяции для контуров. Для реализации этого выбора предлагается решающее правило, основанное на локальном признаке, характеризующем выраженность и направленность контура в каждой точке сигнала. Предложенный интерполятор реализован для трёхмерного случая, в котором переключение производится между шестью интерполирующими функциями: усредняющей функцией и функциями, учитывающими контуры пяти направлений. Производится экспериментальное исследование предложенного алгоритма на трёхмерных гиперспектральных данных дистанционного зондирования Земли. Экспериментально подтверждается, что использование предложенного интерполятора позволяет существенно повысить эффективность дифференциальной компрессии.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается адаптивный интерполятор многомерного сигнала, выбирающий интерполирующую функцию в каждой точке сигнала посредством решающего правила, оптимизированного в многомерном признаковом пространстве с помощью дерева решений. Поиск разделяющей границы при разбиении вершин дерева решений осуществляется посредством рекуррентной схемы, позволяющей, кроме поиска границы, производить также выбор наилучшей пары интерполирующих функций из заранее заданного набора функций произвольного вида. Приводятся результаты вычислительных экспериментов на реальных многомерных сигналах, подтверждающие эффективность адаптивного интерполятора.
Бесплатно
Статья научная
Представлена комбинированная адаптивная оптическая система, предназначенная для коррекции волнового фронта светового излучения, искаженного воздействием сильной атмосферной турбулентности. Система состоит из стабилизатора положения пучка в пространстве и быстрой адаптивной оптической системы, работающей в режиме реального времени. Стабилизация положения пучка в пространстве осуществляется с помощью двух электронно управляемых по наклонам зеркал. Контур управления включает в себя два разнесенных в пространстве квадрантных датчика и программируемую логическую интегральную схему, которая осуществляет замыкание контура обратной связи. Адаптивное зеркало на основе биморфного пьезоэлемента, управляемое с помощью другой программируемой логической интегральной схемы, на основе информации, получаемой с датчика Шака–Гартмана, позволяет компенсировать аберрации волнового фронта вплоть до 23 полинома Цернике в реальном масштабе времени. Испытания системы проводились в условиях лабораторной турбулентности, созданной с помощью тепловентилятора. Ширина полосы возмущающего воздействия искусственной турбулентности в экспериментах не превышала 100 Гц, что соответствует среднестатистическому состоянию реальной атмосферы. Представлены результаты коррекции волнового фронта, искаженного воздействием искусственной турбулентности. Показано, что при использовании только биморфного корректора амплитуда наклонов волнового фронта возрастает. Это представляет определенную проблему, поскольку значительная часть энергии турбулентности приходится на наклоны волнового фронта. Для ее решения предлагается дополнительно использовать систему стабилизации положения светового пучка в пространстве.
Бесплатно
Адаптивное управление миллиметровым и субмиллиметровым излучением
Статья научная
Рассматриваются модуляторы, поляризаторы, линзы и дефлекторы, предназначенные для управления излучением миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Принцип действия этих устройств основан на управлении температурой, частотой столкновений и концентрацией свободных носителей полупроводниковой плазмы. Подробно рассматриваются оптические характеристики и температурные режимы устройств управления излучением.
Бесплатно
Адаптивные алгоритмы обнаружения аномалий на последовательности многомерных изображений
Статья
Бесплатно
Адаптивные оптические системы для обработки изображений
Статья научная
Рассмотрены новые оптические методы и адаптивные системы для обработки двумерных изображений. Дан синтез оптимальных оптических схем и показана эффективность действия адаптивного фильтрующего блока. Разработан модульный метод синтеза объективов и оптических систем и созданы новые автоколлимационные схемы и зеркальные устройства из параболических оптических модулей. Представлены результаты формирования адаптивных Фильтров и обработанных с их помощью изображений в зеркальной оптической системе.
Бесплатно
Адаптивные системы в коротковолновом диапазоне
Статья научная
Теоретически исследованы возможности амплитудно-фазовой модуляции высокочастотных радиоволн, возникшей при отражении таких волн от поверхности полупроводника n-типа с периодически меняющейся температурой электронов. Отмечена возможность теплового управления углом полной поляризации отраженных волн. Показаны возможности быстрой температурной перестройки амплитуды, фазы и поляризации отраженных сигналов и контролируемого развития этих процессов в устройствах адаптивной оптики высокочастотного радиодиапазона.
Бесплатно
Адаптивный алгоритм интерполяции для иерархической компрессии изображений
Статья научная
В работе предлагается новый адаптивный алгоритм интерполяции для иерархической компрессии изображений. Алгоритм основан на использовании параметризованного решающего правила, которое настраивается на каждое конкретное изображение в процессе его обработки. Производится сравнение разработанного алгоритма интерполяции с известными.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводится описание особенностей цифровой обработки изображения в процессе адаптивного сжатия на основе дискретного вейвлет-преобразования, используемого в стандарте сжатия JPEG2000. В отличие от известного алгоритма сжатия в новом алгоритме используется уменьшение (масштабирование) размеров матриц коэффициентов дискретного вейвлет-преобразования сигналов Y, U и V на первой итерации дискретного вейвлет-преобразования, после которой для дальнейшей обработки использована уменьшенная копия изображения низкочастотного диапазона. Таким образом, на этом этапе объем видеоданных сокращается в 4 раза. Для получения исходного разрешения в отличие от известных методов интерполяции использовано обратное преобразование дискретного вейвлет-преобразования с добавленными нулевыми коэффициентами в высокочастотные субдиапазоны первой итерации. Предлагаемый алгоритм позволяет сжимать файлы изображений в среднем в 40…50 раз с удовлетворительным качеством. Для восстановления высокого качества изображений разработан оригинальный нейросетевой корректор четкости, основанный на сверточной модели с обучением выборочных блоков изображений по индексу яркости в пространстве Lab. На базе архитектуры ResNet разработана собственная модель глубокой нейронной сети, основанная на объединении нескольких методик, используемых для решения задач реконструкции изображений в других архитектурах. Выбран оптимальный вариант обучения нейронной сети, позволяющий использовать обученную модель для коррекции четкости декодированных изображений до высоких объективных показателей качества с субъективными оценками «хорошо» и «отлично».
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается адаптивный алгоритм стеганографического скрытия информации, основанный на итеративном внесении малозначительных искажений в блоки полноцветных изображений-контейнеров и использующий быстродействующие некриптографические хеш-функции для последующего извлечения скрытых данных. Особенностью алгоритма является модификация минимального числа элементов контейнера по сравнению с длиной скрываемых в него фрагментов сообщений, что позволяет увеличить показатели скрытой пропускной способности и снизить визуальную и статистическую заметность скрытых данных. Проводится сравнение алгоритма с современными алгоритмами адаптивного пространственного стегоскрытия в части оценки уровня искажающих изменений контейнеров. Рассматривается вариант повышения пропускной способности алгоритма за счёт мультиплексирования скрытых каналов, использующих общее подмножество элементов контейнера при встраивании в них различных сообщений.
Бесплатно
