Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Статья научная
Задачи измерения распределения мощности по поперечным модам когерентного излучения в волоконных световодах и возбуждения в световоде заданных поперечных мод или их групп имеют практическое значение для разработки и исследования волоконных лазеров, датчиков, линий волоконно-оптической связи. Данная работа посвящена исследованию возможности селекции LP - мод на выходе оптоволокна с помощью бинарных амплитудных МОДАНов. Разработана методика измерения поперечно - модового состава излучения в волоконном световоде со ступенчатым профилем показателя преломления и проведены измерения при различных условиях возбуждения. Произведено селективное возбуждение в волоконном световоде моды низшего порядка, отличной от основной, с помощью фазового МОДАНа.
Бесплатно
Анализ изображений для определения видимости вулканов
Статья научная
В статье представлен метод определения видимости вулкана на кадрах видеопоследовательности, получаемой со стационарной камеры видеонаблюдения. Он включает в себя алгоритмы анализа параметрических контуров объектов наблюдений и частотных характеристик изображений. Рассматривается процедура построения параметрических контуров вулкана и процедура их сопоставления. Предложен алгоритм для выявления наиболее устойчивых контуров для группы из нескольких эталонных изображений. Посредством сопоставления этих контуров с контурами анализируемого изображения определяется видимость вулкана. Для устранения влияния случайных небольших сдвигов и поворотов камеры решается задача максимизации оценки относительно плоского сдвига и поворота камеры. В случае, когда оценка видимости вулкана находится недалеко от границы принятия решения о непригодности снимка для дальнейших исследований, она корректируется с помощью алгоритма анализа частотной характеристики изображения, которая представлена вектором вклада октав частот в формирование яркостной компоненты изображения. Сопоставление эталонной частотной характеристики и характеристики анализируемого изображения позволяет оценить вклад различных частот в формирование изображений вулканов. В работе рассматриваются результаты апробации созданных алгоритмов на примере архива системы видеонаблюдения за вулканами Камчатки. Полученные оценки говорят об эффективности предложенных методов и позволяют использовать их в дальнейшем для автоматизированной фильтрации неинформативных изображений при мониторинге вулканической активности.
Бесплатно
Статья научная
Выполнен теоретический анализ острой фокусировки радиально-поляризованных пучков при наличии в выходном зрачке фокусирующей системы кольцевых апертур и оптического элемента с вихревой фазой. Получены аналитические выражения для поля в фокальной области одной и двух кольцевых апертур. Также выписаны асимптотические выражения для фокального поля вблизи и на некотором удалении от оптической оси. Показано, что для одной узкой кольцевой апертуры с вихревой фазой фокальное распределение пропорционально суперпозиции функций Бесселя различного порядка. При этом поле обладает осевой симметрией и не зависит от продольной координаты. При использовании двух узких кольцевых апертур в выходном зрачке острофокусирующей системы в фокальной области формируется интерференционная картина для двух векторных пучков Бесселевого типа. В случае одинаковой вихревой фазы в обоих кольцах поле в фокальной области остаётся осесимметричным, но появляется периодическая зависимость от продольной координаты. Если в каждом из колец имеются вихревые фазы различного порядка, то получается интерференция более сложного типа, которая приводит к формированию поступательно-вращающихся пучков.
Бесплатно
Анализ квазипериодических и геометрооптических решений задачи фокусировки в продольный отрезок
Статья
Бесплатно
Статья научная
В статье предлагается новый метод определения параметров линейной спектральной смеси для гиперспектральных изображений, позволяющий полностью исключить предварительную процедуру коррекции атмосферных искажений зарегистрированного изображения. Идея метода заключается в объединении моделей атмосферных искажений и линейной спектральной смеси в единую модель. В этом случае оценка параметров линейной спектральной смеси отсчетов гиперспектральных изображений, так же как и параметров атмосферных искажений, оказывается формально разрешимой задачей. В статье приводятся и предлагаемые агрегированные (сквозные) модели, и использованные в постановке задачи оценивания критерии, и разработанные в конечном итоге различные алгоритмы получения искомых оценок. Демонстрируется принципиальная возможность получения такого решения; приводятся погрешности оценки коэффициентов спектральной смеси, а также их зависимость от мощности шума на изображении, объёма исходной выборки и степени переопределенности набора сигнатур.
Бесплатно
Анализ методов построения эффективных линейных локальных признаков цифровых сигналов и изображений
Статья научная
В работе представлен анализ различных методов построения эффективных линейных локальных признаков цифровых сигналов и изображений, проводимый с целью выбора наилучшего метода. Под линейным локальным признаком (ЛЛП) цифрового сигнала понимается пара, состоящая из конечной импульсной характеристики (КИХ) и алгоритма, предназначенного для вычисления линейной свёртки сигнала с КИХ. Эффективные ЛЛП обнаруживают оптимальное поведение: алгоритм имеет минимальную вычислительную сложность в некотором классе, а КИХ ЛЛП наилучшим образом согласована с критерием качества прикладной задачи. Для конкретной прикладной задачи методы построения эффективного ЛЛП определяются формулировкой задачи построения ЛЛП и алгоритмом нахождения её решения. В работе рассматриваются две формулировки задачи построения эффективных ЛЛП: частная и расширенная частная. Алгоритмы точного решения частной задачи и приближённого решения расширенной частной задачи были предложены в предыдущих работах авторов. Анализ методов построения ЛЛП выполняется по нескольким критериям, характеризующим их свойства.
Бесплатно
Анализ методов снижения размерности в задаче представления коллекций цифровых изображений
Статья научная
В работе рассматривается ряд методов снижения размерности пространства признаков применительно к задаче представления коллекций цифровых изображений на плоскости в соответствии с визуальными характеристиками изображений. Рассматриваемые методы сравниваются друг с другом как с точки зрения ошибки Сэммона (отображения из многомерного пространства в двумерное), так и с точки зрения времени, затрачиваемого на формирование отображения. В работе приводится обзор методов, используемых при построении систем представления коллекций цифровых изображений. Приводятся результаты экспериментальных исследований методов на базе данных цветных цифровых изображений широкого класса. Даются рекомендации по использованию методов.
Бесплатно
Статья научная
Представлен метод расчета параметров передачи направляемых мод произвольного порядка, распространяющихся в сердцевине многомодового волоконного световода с произвольным осесимметричным профилем показателя преломления. Предлагаемый метод является обобщением модифицированного метода приближения Гаусса на указанный случай. В отличие от известных решений на основе приближения Гаусса многомодовое оптическое волокно с произвольным осесимметричным профилем показателя преломления рассматривается как волоконный световод с многослойным профилем показателя преломления. Получены вариационное выражение для параметра моды в сердцевине и характеристическое уравнение, решением которого является нормированный эквивалентный радиус пятна моды. Представлены результаты сравнения значений параметров передачи направляемых мод, полученных на основе точных решений и с помощью предложенного метода.
Бесплатно
Анализ осевого распределения при острой фокусировке для различных поляризаций освещающего пучка
Статья научная
В работе проведён анализ осевого распределения остросфокусированного лазерного пучка, представляющего собой суперпозицию вихревых фазовых функций, при различных поляризациях. Получено аналитическое решение для каждой из компонент электрического поля при ограничении падающего пучка кольцевой апертурой произвольной ширины. Также получены приближённые аналитические оценки для осевого распределения в элементарных функциях, позволяющие легко анализировать характер интенсивности вдоль оптической оси. Численно исследовано влияние весовых соотношений суперпозиции вихревых фазовых функций в падающем пучке и типа поляризации на соотношение вклада различных компонент электрического поля в фокальную область на оптической оси.
Бесплатно
Анализ параметров систем детектирования множественных визуальных объектов в режиме реального времени
Статья научная
Проведён анализ параметров систем детектирования множественных объектов на основе фреймворков для потокового анализа данных Apache Storm и IBM InfoSphere Streams. В качестве объектов для детектирования были выбраны изображения лиц. Тестирование производилось на кластере, состоящем из пяти 32-ядерных узлов под управлением операционной системы CentOS. Apache Storm показал лучшую масштабируемость по сравнению с IBM InfoSphere Streams. Для изображения размером 1920´1080 достигнута скорость обработки 24 кадра в секунду при использовании Apache Storm.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается обобщённая модель двухкомпонентной системы реакция-диффузия, учитывающая влияние реальной внешней флуктуирующей среды. Для этой модели предложены методы получения обобщённых уравнений Гинзбурга-Ландау при возникновении неустойчивостей типа мягкой моды и дисперсионного уравнения для усреднённых по ансамблю реализаций амплитуд незатухающих мод. Описана эволюция этой модели в окрестности точки бифуркации Тьюринга. Проведено численное моделирование конкретных систем реакция-диффузия, подтверждающих полученные теоретические выводы.
Бесплатно
Анализ погрешностей лазерной записи оптических микроструктур на плёнках молибдена
Статья научная
Методом вычислительного эксперимента исследовано влияние технологических погрешностей формирования амплитудных оптических решёток, изготовленных методом лазерной абляции тонких плёнок молибдена, на распределение дифракционных порядков в дальней зоне дифракции. Для этого оцифровывалась профилограмма участка сформированной дифракционной структуры с последующим преобразованием в амплитудную или фазовую функции пропускания.
Бесплатно
Статья научная
Разработан, научно обоснован и экспериментально подтверждён метод динамической интерферометрии контроля локальных отклонений нанометрового уровня поверхностей оптических деталей от заданного профиля на основе алгоритма расчёта целевой функции - спектральной плотности одномерной корреляционной функции. Представлены теоретические и экспериментальные исследования, посвящённые определению среднего квадратического отклонения локальных отклонений поверхностей оптических деталей диаметром до 100 мм и до 1000 мм, с учётом неисключённой систематической и случайной составляющих погрешностей определения целевой функции.
Бесплатно
Статья научная
В работе решается задача о распространении монохроматической электромагнитной волны в радиально-симметричном волноводе, окруженном проводящей оболочкой. Для решения задачи построена разностная схема Кранка-Николсона. Исследование погрешности проведено в следующих двух частных случаях, допускающих аналитическое решение: а) в случае неучета эффекта самовоздействия среды [1] и постоянства коэффициента преломления; б) в случае параболической зависимости коэффициента преломления в радиальном сечении.
Бесплатно
Статья научная
В ходе разработки системы защиты цифровой видеоинформации был поставлен вопрос о восстановлении исходного изображения на основе некоторого его сегмента. В представленной работе произведен теоретический и экспериментальный анализ применимости методов интерполяции и экстраполяции для решения этой задачи. Полученные результаты позволили выбрать наилучший метод сегментации для использования в системе защиты.
Бесплатно
Анализ пространственного спектра пучков Эрмита-Гаусса с внедрённым оптическим вихрем
Статья научная
В данной работе детально теоретически исследуется прохождение через линзу пучков Эрмита-Гаусса с внедрённой в них вихревой фазой. Особое внимание уделяется расположению в фокальной плоскости вихревых фазовых особенностей. Получены достаточные условия для нулевого значения интенсивности в центре фокальной плоскости. Численный расчёт подтверждает теоретический анализ.
Бесплатно
Статья научная
Получена система уравнений, описывающих четырёхволновое взаимодействие в схеме с попутными волнами накачки на тепловой нелинейности. При условии отвода тепла от передней и задней граней нелинейной среды в приближении заданного поля по волнам накачки найдено изменение пространственного спектра амплитуды преобразованной волны на задней грани нелинейного слоя. Проанализирована зависимость ширины модуля функции размытия точки (ФРТ) от параметров волн накачки и характеристик нелинейной среды.
Бесплатно
Анализ псевдоголографического метода с точки зрения р-адических метрик
Статья научная
В статье приводится подробное описание и математическая основа метода псевдоголографического кодирования. Рассмотрен еще один подход к нумерации исходного изображения, в соответствии с исследуемым методом кодирования. Приведен анализ псевдоголографического метода с точки зрения р-адических метрик. На основании этого анализа дано обоснование основных свойств метода псевдоголографического кодирования.
Бесплатно
Анализ распространения излучения через одноуровневые фрагменты ДОЭ с технологическими погрешностями
Статья научная
Работа посвящена анализу систематических технологических погрешностей, возникающих при изготовлении алмазных ДОЭ с помощью лазерной абляции. Целью предлагаемой статьи является численный анализ влияния погрешностей изготовления в виде «бортиков» на стыках элементарных областей структурирования с одинаковой расчетной высотой микрорельефа. В работе делаются заключения о допустимой высоте «бортиков» и характере влияния технологических погрешностей различной формы на работу ДОЭ.
Бесплатно
Анализ рассеивающих свойств кластера наночастиц в металлической плёнке методом дискретных источников
Статья научная
На основе метода дискретных источников разработана и реализована математическая модель оптической антенны, состоящей из кластера наноразмерных частиц, которые располагаются в металлической плёнке на стеклянной подложке. Приведены результаты компьютерного моделирования рассеянной интенсивности, в том числе и в области неизлучающих волн. Показана возможность управления направлением излучения за счёт геометрии кластера.
Бесплатно
