Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2382
Анализ видеоизображений в реальном времени средствами языка Акторный Пролог
Статья научная
Разработаны метод и средства логического объектно-ориентированного программирования систем интеллектуального видеонаблюдения нового поколения, поддерживающих анализ поведения и взаимодействия людей, животных и технических объектов. В состав разработанных средств логического программирования входят: транслятор объектно-ориенти ро ван но го логического языка Акторный Пролог в Java, свободно распространяемая библиотека встроенных классов Акторного Пролога на Java, включающая процедуры низкоуровневого анализа видеоизображений и компьютерной графики, а также среда программирования на языке Акторный Пролог. Применение разработанного метода рассмотрено на примере решения задачи интеллектуального видеомониторинга аномального поведения людей. Объектно-ориентированные средства логического языка Акторный Пролог позволяют разбивать программу анализа видео на взаимодействующие параллельные процессы, реализующие различные этапы обработки видеоизображений и анализа сцен, а трансляция в язык Java обеспечивает надёжность, переносимость и открытость создаваемых программ интеллектуального видеонаблюдения.
Бесплатно
Статья научная
В работе показано, что введение пропускающих функций, соответствующих волновым аберрациям в виде функций Цернике, в высокоапертурных фокусирующих системах позволя-ет уменьшить поперечный размер фокального пятна ниже дифракционного предела. Причём для линейной поляризации, наиболее распространённой для современных лазеров, вдоль одного направления достигаются лучшие результаты, чем для радиальной поляризации, получение которой требует использования сложных или дорогостоящих устройств. Преодоление дифракционного предела происходит за счёт существенного уменьшения энергии в центральной части фокальной области. Однако существует возможность регистрации световых полей даже очень слабой интенсивности, что обеспечивает перспективность полученных результатов. Для линейной поляризации получено вытянутое фокальное пятно шириной по уровню полуспада интенсивности вдоль оси поляризации FWHM( ) = 0,24lambda, для радиальной поляризации получено круглое пятно диаметром по полуспаду интенсивности FWHM = 0,35lambda и для круговой поляризации FWHM = 0,35lambda. Для азимутальной поляризации наличие вихревой фазовой функции первого порядка позволяет получить в общей интенсивности круглое центральное световое пятно меньше дифракционного предела (FWHM = 0,46lambda) с низким уровнем интенсивности в боковых лепестках. Также рассмотрено уменьшение размеров не только светового пятна, но и теневой области, формируемой световым кольцом очень малого радиуса.
Бесплатно
Анализ возможностей ахроматизации оптических систем, состоящих из дифракционных элементов
Статья научная
Приведена методика получения функций распределения пространственной частоты структур дифракционных оптических элементов, обеспечивающих ахроматизацию фокусирующего объектива, состоящего из двух дифракционных элементов. В отличие от известных данная методика позволяет задавать величину минимального периода в структурах элементов и исследовать влияние этой величины на основные параметры объектива, что из-за технологических ограничений на минимальный период особенно важно в случае вакуумного ультрафиолетового и рентгеновского излучений. Исследованы взаимозависимости основных параметров фокусирующего дифракционного объектива-ахромата в области мягкого рентгеновского излучения. Основные характеристики такого объектива сопоставлены с соответствующими характеристиками одиночной дифракционной линзы.
Бесплатно
Анализ динамики захвата клеток в оптической ловушке в приближении геометрической оптики
Статья научная
В данной работе рассмотрены силы, действующие в оптической ловушке на простейшую модель клетки - диэлектрическую микросферу, при её движении в потоке жидкости. Анализ динамики микросферы позволил выявить определяющие возможность захвата параметры: вязкость жидкости и мощность излучения.
Бесплатно
Анализ дифракции лазерного излучения на аксиконе с числовой апертурой выше предельной
Статья научная
В работе выполнен теоретический анализ дифракции плоской волны на аксиконе в зоне затухающих волн. Полученные аналитические оценки качественно согласуются с результатами численного моделирования в рамках скалярной непараксиальной волновой модели.
Бесплатно
Анализ дифракции плоского пучка на рассеивающем фраксиконе в непараксиальном режиме
Статья научная
В работе выполнен теоретический и численный анализ дифракции плоского пучка на рассеивающем фраксиконе в рамках непараксиальной скалярной модели. На основе интегрирования по частям интеграла Рэлея-Зоммерфельда первого типа и применения к нему модифицированного метода стационарной фазы получено удовлетворяющее граничным условиям выражение для комплексного распределения на оптической оси. Результаты, полученные численным интегрированием, показывают хорошее согласование с аналитическими оценками. На численных примерах показано, что рассеивающий фраксикон позволяет формировать протяжённый осевой световой отрезок диаметром порядка длины волны, более длинный и равномерный, чем обеспечивает линейный аксикон. Ключевые слова: рассеивающий фраксикон, непараксиальный режим, осевой световой отрезок, равномерное осевое распределение интенсивности.
Бесплатно
Статья научная
Разработан алгоритм решения интегрального уравнения Фредгольма 2-го рода с помощью метода конечных элементов. Задача решения интегрального уравнения сводится к решению линейной системы алгебраических уравнений методом Гаусса. Само интегральное уравнение вытекает из теоремы Грина для уравнения Гельмгольца и описывает дифракцию плоской волны ТЕ-поляризации на цилиндрическом прозрачном объекте с неоднородным показателем уравнения.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача дифракции плоской электромагнитной волны на двумерном (цилиндрическом) объекте с поглощением, размеры которого сравнимы с длиной волны. Для приближенного решения этой задачи разработан объединенный метод конечных элементов Галеркина и граничных элементов. Проводится исследование зависимости относительной погрешности объединенного метода на примере моделирования дифракции на диэлектрическом и проводящем цилиндрах.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен метод расчета распределения интенсивности при дифракции плоской волны ТЕ - и ТМ - поляризации на диэлектрическом однородном цилиндре с произвольной формой сечения. Метод основан на разложении поля внутри и вне цилиндра в ряды из цилиндрических функций, являющихся частными решениями уравнения Гельмгольца. Коэффициенты рядов ищутся из условий сопряжения внешних и внутренних полей на границе цилиндрического объекта. Предложен также метод расчета поля при дифракции плоской волны на многослойном диэлектрическом цилиндре с круглым сечением. При числе однородных слоев цилиндра больше двух задача сведена к решению линейной системы алгебраических уравнений, а при наличии только двух слоев диэлектрического цилиндра для поля получены аналитические соотношения. Приведен численный пример расчета распределения интенсивности при дифракции плоской ТЕ-волны на двухслойном диэлектрическом цилиндре: расчет проведен двумя методами - методом конечных элементов и с помощью полученных аналитических формул.
Бесплатно
Статья научная
Исследовано влияние структуры пленки хрома на процессы термохимического окисления, стимулированного лазерным излучением. Приведены результаты численных и натурных экспериментов. Показана возможность записи структур с характерным размером меньше диаметра записывающего лазерного луча.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Статья научная
В докладе рассматриваются некоторые научные, прикладные и организационные вопросы анализа и обработки космических изображений Земли, получаемых космическими аппаратами дистанционного зондирования. Описываются результаты решения задач моделирования видеоинформационного тракта, создания программного комплекса предварительной обработки изображений, разработки алгоритмов компрессии и фильтрации изображений, использования космических изображений в геоинформационных приложениях. Характеризуется научно-образовательная и производственная деятельность, связанная с получением и обработкой космических изображений, в Самарском регионе.
Бесплатно
Анализ и распознавание наномасштабных изображений: традиционные подходы и новые постановки задач
Статья научная
В статье рассмотрен класс наномасштабных изображений (НМИ), формируемых электронными микроскопами со сверхбольшим увеличением, позволяющим исследовать структуру материи, в т.ч. на атомарном уровне. Приведены характерные примеры НМИ. Выявлены основные особенности НМИ - самоподобная (многоуровневая, вложенная) периодичность и сложные модели наблюдения. Показана ключевая роль кристаллических решёток Бравэ в решении задачи распознавания НМИ. Проведён анализ базовых операций обработки и распознавания изображений, реализуемых средствами пакетов VIGRA, GIMP, DigitalMicrograph и др. применительно к НМИ. Сделаны выводы о том, что природа НМИ диктует необходимость модификации базовых операций и приводит к постановке новых задач анализа и распознавания изображений.
Бесплатно
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
