Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Статья научная
Проведён анализ свойств симметрии распределения электромагнитного поля в фокальной области при фокусировке излучения с периодической фазовой угловой зависимостью вида sin (m "фи") или cos (m "фи"). На основе такой фазовой зависимости можно описать большинство волновых аберраций. Аналитически показано, что при нечётных значениях m фокальное распределение будет действительной функцией, что обеспечивает простой способ генерации заданных волновых аберраций с помощью бинарных дифракционных оптических элементов. Такая возможность может быть полезна при острой фокусировке, когда наличие определённых волновых аберраций позволяет уменьшить размеры фокального пятна. Численное моделирование подтверждает аналитические выкладки и показывает, что изменение радиальных параметров позволяет менять конфигурацию комплексного фокального распределения, но симметрия в центральной части в основном определяется чётностью m: для чётных m наблюдается симметрия порядка 2m, а для нечётных - m.
Бесплатно
Статья научная
В статье изложены результаты анализа спектральной отражательной способности залежных земель, типичных для лесостепи, на основе спутниковых данных Sentinel-2. Исследование проведено для участков постагрогенных ландшафтов, расположенных на территории Центрального Черноземья. Установлено, что тип древесной растительности, формирующейся на залежах (лиственная, смешанная, хвойная), оказывает статистически значимое влияние на отражательную способность в большинстве каналов Sentinel-2. Во многих из них наблюдаются значимые различия между залежами с лиственными и хвойными породами деревьев. Для угодий со смешанной древесной растительностью значимых отличий от остальных типов залежей не выявлено. Спектрально-отражательные характеристики залежей в большинстве каналов Sentinel-2 находятся в обратной зависимости от величины их лесистости. Для оставленных аграрных земель со всеми типами древесной растительности наиболее тесная корреляция лесистости и спектрально-отражательных характеристик выявлена в каналах красного и среднего инфракрасного диапазонов спектра. В этих же каналах наблюдаются статистически значимые различия между большинством градаций лесистости залежей. Установленные закономерности выступают основанием для использования красного (B4) и SWIR-каналов (B11, B12) для решения задач, связанных с оценкой лесистости залежных земель.
Бесплатно
Анализ структуры сосудистой системы сердца методом трассировки изображений проекций
Статья научная
Рассматривается класс изображений, содержащих ветви древовидных структур, на примере изображений сосудистой системы сердца. Описываются алгоритмы трассировки, позволяющие оценивать координаты точек центральных линий сосудов по изображениям проекций, полученных методами рентгеновской ангиографии. Предложен ряд алгоритмов позволяющих осуществлять автоматическое формирование сегментов дерева сосудов. Алгоритмы адаптированы для сложных объектов исследования, характеризующихся низким контрастом и плохим разрешением. По результатам экспериментальных исследований на натурных и синтезированных изображениях был проведен сравнительный анализ каждого из алгоритмов и выявлены особенности их работы.
Бесплатно
Анализ текстур и определение типа кристаллической решётки на наномасштабных изображениях
Статья научная
Современные приборы регистрации изображений микро- и наноструктур и методы компьютерной обработки изображений позволяют решать различные задачи анализа текстуры поверхности. Особенности обработки и анализа наномасштабных изображений, получаемых в электронной микроскопии высокого разрешения, показаны на примере решения задачи определения типа кристаллических решёток.
Бесплатно
Анализ текущего состояния научных исследований в области робастного хэширования изображений
Статья научная
Развитие концепции интернета вещей привело к существенному росту объемов обрабатываемой информации. Значительную часть данных, циркулирующих в глобальной сети, при этом составляет мультимедиаконтент. Зачастую эта информация содержит персональные данные конкретного пользователя или является объектом интеллектуальной собственности и авторского права. Задача по защите авторских прав владельцев цифровых изображений на протяжении последних десятилетий не теряет актуальности. Классические средства защиты информации не обеспечивают требуемый уровень защищенности данных изображений от возможных угроз ввиду специфичности формата их представления. В работе произведен сравнительный анализ существующих исследований в области робастного хэширования изображений как одного из возможных механизмов защиты авторского права для цифровых изображений. Приведена классификация методов робастного хэширования изображений, определены их достоинства и недостатки, выявлены общие особенности, присущие классам. Определены направления дальнейших исследований.
Бесплатно
Анализ условий, влияющих на свойства конструируемых признаков 3D-изображений
Статья научная
В данной статье показаны теоретические результаты, полученные с помощью нового геометрического метода анализа и распознавания 3D-изображений - гипертрейс-преобразования. Кратко описывается математическая модель предлагаемого метода. Происходит дальнейшее развитие теории гипертриплетных признаков 3D-изображения, имеющих аналитическую структуру. Свойства признаков изучаются на этапе их формирования при помощи нового разработанного математического инструмента - гипертрейс-матрицы. Свойства признаков зависят от особенностей формирования и результатов обработки гипертрейс-матрицы.
Бесплатно
Анализ устойчивости эффективного алгоритма линейной локальной фильтрации сигналов
Статья научная
В работе представлен анализ устойчивости нового класса эффективных алгоритмов линейной локальной фильтрации сигналов. Анализ производится двумя способами. Первый из них использует хорошо известный из теории цифровой обработки сигналов подход, основанный на анализе передаточной функции линейной системы с постоянными параметрами. Второй способ, предлагаемый в данной работе, основан на анализе максимальной погрешности выходного сигнала. Преимущество второго способа состоит в возможности анализа устойчивости линейной системы обработки для случая конечных входных и выходных сигналов. Постановка задачи анализа, учитывающая конечность сигналов, актуальна именно для эффективных алгоритмов, поскольку они ориентированы на работу именно с такими сигналами.
Бесплатно
Анализ фокусировки гармонической дифракционной линзой с учётом дисперсии показателя преломления
Статья научная
Работа посвящена теоретическому и численному исследованию фокусирующих свойств гармонической линзы с учётом дисперсии показателя преломления. Показано, что гармоническая линза обладает гибридными рефракционно-дифракционными свойствами, что выражается не только в появлении дополнительных локальных фокусов, но и в смещении основных фокусов даже для кратных длин волн. Последний эффект возникает именно из-за дисперсии показателя преломления материала линзы.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрены параксиальные лазерные Гауссовы пучки с различной поляризацией и их характеристики, такие как вектор Пойнтинга, градиентная сила, плотность силы, важные для оценки воздействия излучения на вещество. Проведён анализ рассматриваемых характеристик лазерного излучения с точки зрения формирования фотоиндуцированного микрорельефа в плёнке азополимера.
Бесплатно
Аналитический и компьютерный расчет аберраций высших порядков центрированных оптических систем
Статья научная
Рассмотрено преобразование волновых аберраций третьего-седьмого порядков при переносе поверхности рассмотрения (зрачка) с плоскости, перпендикулярной оптической оси, на другую плоскость, параллельную первой и отстоящую от нее на определенное расстояние. Получены выражения для расчета коэффициентов отдельных типов аберраций.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено преобразование волновых аберраций третьего-седьмого порядков при переходе из плоскости на сферу и обратно и при переходе со сферы на асферическую поверхность вращения и обратно. Получены выражения для расчета коэффициентов отдельных типов аберраций.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены необходимые преобразования полученных ранее формул для обеспечения расчета аберрационных коэффициентов оптических систем. Приведен пример аберрационного анализа конструкции фокусирующего объектива.
Бесплатно
Аналитический метод расчёта зеркал для формирования заданных двумерных распределений интенсивности
Статья научная
Предложен новый вид лучевого отображения в задаче расчёта зеркал для формирования заданных двумерных распределений интенсивности. Результаты расчета показывают высокие рабочие характеристики предложенного метода. При формировании прямоугольных и эллиптических равномерных распределений интенсивности с угловыми размерами от 80°×20° до 40°×20° относительная среднеквадратичная ошибка формирования заданной интенсивности не превышает 8,5 %.
Бесплатно
Статья научная
Предложен новый вид лучевого отображения в задаче расчёта преломляющих оптических элементов для формирования заданных двумерных распределений интенсивности. Предложенное отображение позволяет свести расчет преломляющего оптического элемента к решению обыкновенных дифференциальных уравнений 1-го порядка, разрешенных относительно производной. Результаты расчета показывают высокие рабочие характеристики предложенного метода. При формировании прямоугольных равномерных распределений интенсивности с размерами от 80°×1° до 40°×20° относительная среднеквадратичная ошибка формирования заданной интенсивности не превышает 15 %.
Бесплатно
Статья научная
Предложен метод аналитического исследования металлической пленки, перфорированной цилиндрическими наноотверстиями, как основы метаповерхности. Формулы полностью определяют электромагнитное поле рассеянной на отверстии плоской волны на любом расстоянии от поверхности. Произведен расчет по аналитическим формулам спектров пропускания и поглощения исследуемой структуры, а также зависимости фазы рассеянной волны от радиуса отверстия. Результаты расчета согласуются с литературными данными расчета эффективности фотодетектора на основе полупроводниковой слоистой среды с квантовыми точками и интервала изменения фазы света, рассеянного на метаатомах, необходимого для создания линзы.
Бесплатно
Аналитический расчёт преломляющих оптических элементов для фокусировки в кривую
Статья научная
Разработан метод расчёта преломляющего оптического элемента для фокусировки светового пучка с плоским волновым фронтом в кривую заданной формы. Получено общее представление поверхности оптического элемента в виде огибающей семейства гиперболоидов вращения, каждый из которых фокусирует падающий пучок в точку на линии. Расчёт параметров гиперболоидов из условия формирования заданного распределения освещённости вдоль кривой сведён к решению обыкновенного дифференциального уравнения первого порядка, разрешённого относительно производной. Предложено применение разработанного метода для фокусировки в набор точек на кривой. Рассчитаны оптические элементы для фокусировки в отрезок, в кривую, состоящую из двух дуг окружности, а также в наборы точек, расположенные на отрезке и дугах окружностей.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен расчёт преломляющей поверхности для формирования однопараметрической диаграммы направленности при освещающем пучке с плоским волновым фронтом. Расчёт поверхности оптического элемента при произвольном виде диаграммы направленности сведён к последовательному решению двух дифференциальных уравнений первого порядка, разрешённых относительно производной. Рассчитаны оптические элементы для формирования диаграммы направленности различной формы (отрезок, дуга окружности, композиция из двух дуг окружностей). Представленные результаты моделирования работы рассчитанных элементов показывают высокое качество формируемых диаграмм направленности.
Бесплатно
Статья научная
Получено аналитическое выражение для составляющих вектора напряженности электрического поля для лазерных пучков с радиальной и азимутальной поляризациями, которые ранее были получены экспериментально [Appl. Opt., 1993. - Vol. 32. - No. 27. - P. 5222-5228]. С помощью программного пакета FullWAVE, реализующего FDTD-метод решения уравнений Максвелла, промоделировано преобразование линейно поляризованного света в радиально или азимутально поляризованный свет с помощью бинарного ДОЭ, состоящего из четырех секторов субволновой дифракционной решетки, линии в которых направлены под углом 45° друг к другу. Показано, что световое поле становится радиально-поляризованным на расстоянии двух длин волн от ДОЭ.
Бесплатно
Статья научная
Предложен метод аналитического представления статистических характеристик узкополосных случайных Гауссовых процессов с произвольными спектрами. Метод не доказан строго, но проверен в большом количестве численных расчётов.
Бесплатно
Аналог интеграла Рэлея-Зоммерфельда для анизотропной и гиротропной сред
Статья научная
В работе интегральные представления решений системы уравнений Максвелла для анизотропных и гиротропных сред с разделимостью продольных и поперечных компонент записаны в завершённой аналитической форме. В частных случаях полученные интегральные выражения сведены к аналогу интеграла Рэлея-Зоммерфельда.
Бесплатно
