Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2629
Адаптивный нейросетевой метод построения интерполяционной формулы для удвоения размера изображения
Статья научная
Предложена архитектура искусственной нейронной сети, решающей задачу построения интерполяционных формул для удвоения размера изображений. Обученная модель получает в качестве аргумента матрицу размера 4×4, а результатом работы является интерполяционная формула, представленная в виде весового вектора для 4 точек. Произведено сравнение основных оценок качества предложенного метода с некоторыми известными адаптивными подходами. Сравнительный анализ показал, что предложенный подход имеет лучшее качество интерполяции по сравнению с методами New Edge-Directed Interpolation и Directional Cubic Convolution Interpolation.
Бесплатно
Адаптивный петлевой резонатор на основе вырожденного по частоте четырехволнового смешения
Статья
Бесплатно
Адресные волоконные брэгговские структуры в квазираспределённых радиофотонных сенсорных системах
Статья научная
В статье предложена теория и техника адресных волоконных брэгговских структур и нового класса радиофотонных сенсорных систем на их основе, отличающаяся от существующих тем, что в волоконной брэгговской структуре формируется две сверхузкополосные частотные составляющие, разнесённые на уникальную разностную адресную частоту. Определение смещения центральных частот брэгговских структур осуществляется по результатам обработки сигнала биений адресных частот на фотоприёмнике, по параметрам которого судят о приложенных физических полях. Поставлена и решена задача однозначного определения сдвига центральных (брэгговских) частот адресных волоконных брэгговских структур с уникальными адресными частотами и одинаковой брэгговской частотой, объединённых в единую многосенсорную систему с приёмом мультиплексированного отклика на одном фотодетекторе.
Бесплатно
Активная атермализация двухдиапазонных ИК-вариообъективов
Статья научная
Для простых по конструкции средне- и длинноволновых двухдиапазонных инфракрасных рефракционных и рефракционно-дифракционных тепловизионных вариообъективов показана возможность сохранения во всем интервале изменения фокусного расстояния высоких и практически неизменных оптических характеристик при перепаде температур от - 40 до +40°C. Атермализация для любого фокусного расстояния достигается перемещением вдоль оптической оси объектива одного двухлинзового компонента или одиночной линзы, не задействованных в процессе зуммирования, что позволило, в частности, компенсацию терморасфокусировки и фокусировку объектива на дистанцию до объекта съемки осуществлять с использованием одного и того же фокусировочного механизма и при этом сохранять габарит и герметичность оптической системы.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена задача получения объемных изображений объектов в произвольных узких спектральных интервалах видимого диапазона. Для ее решения предложена схема двухканального акустооптического спектрометра, позволяющего регистрировать стереоскопические изображения, сформированные ортогонально поляризованными излучениями. Изготовлен макет спектрометра. Приведены примеры полученных стереоскопических изображений реального объекта и восстановленная по ним его объемная структура.
Бесплатно
Статья научная
Разрабатываются новые модели многоканальных (мульти- и гиперспектральных) изображений с использованием коммутативных гиперкомплексных алгебр (триплетных - для цветных и мультиплетных - для многоканальных). Гиперкомплексные алгебры обобщают алгебру комплексных чисел. Они содержат гиперкомплексные числа, представляющие собой линейную комбинацию нескольких мнимых единиц. Главная цель работы - показать, что коммутативные гиперкомплексные числа могут быть использованы при обработке многоканальных изображений в естественной и эффективной манере. В этой части работы мы предполагаем, что мозг животных оперирует гиперкомплексными числами, когда обрабатывает многоканальные изображения, которые возникают на ретине. В нашем подходе каждый многоканальный пиксел рассматривается не как K-мерный (K-Dimension) вектор, а как K -D гиперкомплексное число, где K есть число различных оптических каналов. Это создает эффективную математическую основу для различных функционально-числовых преобразований многоканальных изображений.
Бесплатно
Статья научная
В работе предложен алгоритм автоматического построения (конструирования) вычислительной процедуры локальной обработки цифровых сигналов/изображений. Вычислительная процедура основана на локальном дискретном вейвлет-преобразовании изображения, используемом для предварительного анализа изображения, и иерархической регрессии, используемой для получения результата преобразования. Построение процедуры производится на основе анализа прецедентов обработки (пар изображений «вход»-«выход»), учитывает ограничение по сложности конструируемого преобразования и максимизирует качество обработки и обобщающую способность.
Бесплатно
Алгоритм безошибочного вычисления свертки в расширениях конечных полей
Статья научная
В работе рассматривается алгоритм безошибочного вычисления дискретной круговой свертки с помощью теоретико-числовых преобразований в системе остаточных классов при альтернативной факторизации составного модуля в расширении кольца классов вычетов. Дополнительный вычислительный выигрыш обеспечивается за счет представления входных данных и параметров преобразования в канонических системах счисления
Бесплатно
Статья научная
В данной работе рассмотрена задача восстановления комплексных коэффициентов суперпозиции мод Лагерра-Гаусса по интенсивности поля в некоторой плоскости, перпендикулярной оси распространения на заданном расстоянии с использованием алгоритма Левенберга-Марквардта и Брента. Показана эффективность применения поэтапной оптимизации для восстановления комплексных коэффициентов суперпозиции не только на модельных, но и на экспериментальных распределениях интенсивности. Алгоритм можно использовать при оптической передаче информации через турбулентную атмосферу для обработки принимаемых распределений интенсивности оптического сигнала.
Бесплатно
Статья научная
Данная работа является развитием предыдущих публикаций авторов, в которых рассматривалась задача восстановления изображений, получаемых при горизонтальном смазе. В данной работе построена математическая модель удаления смаза на изображениях, получаемых при вращении вокруг вертикальной оси камеры, оптическая ось которой направлена под углом к горизонту. В этом случае смаз на матрице камеры происходит не по горизонтальным прямым, а по некоторым дугам. Приводятся результаты численных экспериментов, подтверждающие хорошее качество восстановления изображений и высокую производительность алгоритма.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе рассматривается одно из направлений цифровой стеганографии - встраивание информации в сжатые JPEG-изображения. Введена схема встраивания информации на основе операции замены ДКП-коэффициентов. Предложены и исследованы варианты алгоритмической реализации данной схемы. Для повышения качества встраивания, характеризуемого значением PSNR, использован генетический алгоритм. Основным результатом исследования является стеганографический алгоритм встраивания информации в сжатые JPEG-изображения, отличающийся возможностью неравномерного распределения битов сообщения по блокам ДКП-коэффициентов. Выбор оптимальной области встраивания осуществляется с помощью генетического алгоритма.
Бесплатно
Статья научная
Предложен новый алгоритм встраивания полухрупких (устойчивых к ограниченному набору искажений изображения-контейнера) цифровых водяных знаков, позволяющий одновременно решать задачи аутентификации изображения-контейнера и скрытой передачи информации. Предложенный алгоритм обладает рядом важных на практике преимуществ по сравнению с существующими алгоритмами данного класса.
Бесплатно
Алгоритм выделения интенсивных аномальных изменений во временном ходе параметров ионосферы
Статья научная
В работе представлена модифицированная многокомпонентная модель временного ряда параметров ионосферы. Модель описывает регулярные вариации и аномальные изменения разномасштабной структуры, характеризующие возникновение ионосферных неоднородностей. Идентификация компонент модели основана на совместном применении вейвлет-преобразования и моделей авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего. На основе предложенной модели разработан алгоритм анализа ионосферных параметров, позволяющий в оперативном режиме выделять интенсивные ионосферные аномалии, характеризующие возникновение сильных ионосферных бурь. Представлены результаты апробации алгоритма, выполненные на примере обработки и анализа часовых и 15-минутных данных критической частоты ионосферы (foF2) в периоды магнитных бурь, произошедших в 2015-2017 гг. Выполненные оценки показали эффективность алгоритма и возможность его применения в задачах прогноза космической погоды.
Бесплатно
Статья научная
Ряд задач обработки разновременных изображений дистанционного зондирования Земли одной и той же территории требует выявления на изображении объектов, не характерных для территории и представляющих собой случайные искажения в составе сцены. К таким искажениям можно отнести облака, тени и другие объекты или результаты воздействия природных явлений, которые перекрывают часть наблюдаемой сцены или существенно меняют регистрируемую яркость объектов в её составе. Случайный характер искажений проявляется в том, что их наличие, расположение, размеры и форма зависят от времени регистрации изображений, т.е. проявляются не на всех снимках из анализируемой серии. В настоящей статье предлагается алгоритм детектирования искажений в составе сцены по серии разновременных изображений дистанционного зондирования Земли. Алгоритм основан на суперпиксельной сегментации изображений и обнаружении аномалий в многомерных потоках данных. Результатом являются маски случайных искажений в составе сценах для каждого из изображений в серии, что позволяет впоследствии в методах комплексирования данных учитывать только релевантные для сценах участки каждого из изображений...
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены новые алгоритмы генерации, встраивания и извлечения стойкого цифрового водяного знака в гиперспектральные изображения дистанционного зондирования Земли. Предлагаемый алгоритм генерации ЦВЗ предполагает генерацию двумерного шумоподобного изображения (шаблона встраивания), кодирующего ЦВЗ, на основе пароля (секретного ключа) пользователя. Предложенные алгоритмы обладают рядом преимуществ по сравнению с существующими аналогами. В частности, предложенный алгоритм генерации шаблонов встраивания на основе пароля обеспечивает высокую устойчивость встроенного цифрового водяного знака к атакам прямого перебора ключа (сложность атаки подбора ключа составляет 10 14 попыток извлечения по сравнению с 10 4 - 10 5 попытками для существующих аналогов).
Бесплатно
Алгоритм генерации трехмерного макета лица по фотографии
Статья научная
В данной работе предложен метод построения трехмерного макета лица на основе одной входной фотографии. Алгоритм основывается на выделении контрольных точек и характерных особенностей на представленном изображении и переносе их на макет. Для получения характерных особенностей фотографии применяется специальное wavelet-преобразование, выделяющее наиболее информативные признаки. Полученный макет может быть использован в дальнейшем в задачах визуализации и распознавания образов.
Бесплатно
Алгоритм динамической сегментации пары последовательных кадров
Статья научная
Разработан алгоритм динамической сегментации пары кадров видео. Проведен сравнительный анализ качества сегментации для случаев поиска сдвигов и аффинных межкадровых преобразований для сегментов. Также произведено сравнение с некоторыми методами статической сегментации.
Бесплатно
Статья научная
В статье предложен метод заполнения отверстий при морфологической реконструкции бинарных изображений. Подход основан на комбинации методов контурного анализа и морфологической обработки изображений. Для оценки параметров отверстий на бинарном изображении формируется их аналитическое описание в виде контуров. Далее оцениваются параметры прослеженных контуров, а именно площадь или длина, на основании которых принимается решении о заливке области, ограниченной контуром отверстия.
Бесплатно
