Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2572
Алгоритмы декомпозиции сигнала на основе неразделимых вейвлет-преобразований Хаара
Статья научная
В работе рассматриваются два алгоритма декомпозиции сигнала построенные на основе обобщенных неразделимых вейвлет-преобразований Хаара. Особенностью таких вейвлет преобразований является то, что они строятся на фундаментальных областях канонических систем счислений в мнимых квадратичных полях.
Бесплатно
Статья научная
Неравномерное освещение, возникающее на изображениях, полученных во время проведения экспериментов по анализу нуклеиновых кислот в реакционной ячейке системы параллельного секвенирования «Нанофор СПС», приводит к появлению смещения яркости, которое искажает интенсивность и затрудняет количественную оценку флуоресцентных сигналов. Неравномерное освещение может привести к тому, что интенсивность объекта в одной области поля зрения будет измеряться иначе, чем интенсивность объекта с равной концентрацией флуорофора в другой области поля зрения. В работе описываются методы коррекции аддитивной и мультипликативной составляющих факторов, которые искажают регистрируемые изображения. Приводятся результаты исследований по оценке параметров алгоритмов корректировки. В качестве критерия сравнения различных параметров алгоритмов коррекции неравномерного освещения используется количество фрагментов нуклеиновых кислот, которое выбирается программой, осуществляющей сборку целого генома из отдельных его частей. Чем больше таких фрагментов, тем меньше ошибок в результатах построения генома.
Бесплатно
Алгоритмы многомерного имитационного моделирования случайных процессов
Статья научная
В статье рассматриваются два подхода к моделированию сигналов и процессов: метод формирующих фильтров и тригонометрический метод. Показано, что второй подход более перспективен, так как увеличение размерности представления сигнала (процесса) математически означает добавление слагаемого в формуле базисной функции, что дает доступ к быстрым алгоритмам имитации. Приведены примеры алгоритмов многомерного моделирования случайных процессов с использованием двух методов, и описана программная система, реализующая эти алгоритмы. Результаты работы программного комплекса позволят прогнозировать характеристики инженерных проектов (точность и быстродействие алгоритмов моделирования). В связи с актуальностью и необходимостью фундаментальных исследований методов и алгоритмов цифрового преобразования компонентной базы, внедрения цифровых технологий во все аспекты деятельности, включая синтез новых материалов, разработку новых методов проектирования микро- и наносистем, целью статьи является расширение области применения спектрального метода моделирования многомерных процессов с использованием оригинальных алгоритмических комплексов.
Бесплатно
Алгоритмы нелинейного сглаживания ЯМР-томограмм, основанные на неизотропной диффузии
Статья
Бесплатно
Алгоритмы обучения нейронных сетей распознаванию изображений по равномерному критерию
Статья научная
Исследуется возможность повышения эффективности обучения нейронной сети, распознающей изображения цифр. Настройка сети производится так, чтобы распознавались все обучающие примеры. Используется равномерный критерий качества обучения. Рассмотренные алгоритмы позволяют не только ускорить процесс обучения, но также снизить количество корректировок параметров нейронной сети. Последнее свойство важно при распараллеливании процесса обучения на кластерных вычислительных системах.
Бесплатно
Алгоритмы оценки движения в задачах сжатия видеоинформации на низких битовых скоростях
Статья научная
В работе представлено описание ряда известных алгоритмов оценки движения, используемых в задачах сжатия видеоинформации. Особое внимание уделяется алгоритмам оценки движения, которые оптимизируют битовые затраты на векторы движения и разностные блоки. Предложен модифицированный алгоритм иерархической оценки движения. Приведены результаты практического сравнения, показывающие эффективность алгоритма.
Бесплатно
Алгоритмы поиска изображений в базах видеоданных
Статья научная
В статье рассмотрены существующие на сегодняшний день методы поиска изображений в базах видеоданных. Алгоритмы поиска изображений предлагается построить с позиции теории активного восприятия, разработанной на кафедре "Вычислительные системы и тех-нологии" НГТУ им Р.Е. Алексеева. Достоинство данного подхода заключается в низкой вычислительной сложности, а значит, в высоком быстродействии. Каждое изображение в разработанной системе поиска представляется в виде 15-мерного вектора. Разработаны алгоритмы поиска не только исходных изображений, но также зашумлённых, отредактированных, испорченных, изображений с любым углом поворота от исходного, разработан поиск похожих изображений, который по достоверности и производительности может конкурировать с существующими методами поиска изображений в сети Интернет.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены новые алгоритмы построения и хранения гистограмм многоканальных изображений на основе иерархических структур данных. Разработанные методы позволяют оперировать гистограммами многоканальных изображений с меньшими затратами памяти и большей скоростью, чем непосредственное построение гистограммы в виде таблицы всех возможных значений пикселей с их частотами. Даны теоретические и экспериментальные оценки объёмов памяти и времени построения гистограммы. Рассмотрено практическое применение предложенных алгоритмов для оценки с различной точностью многомерной плотности вероятностей многоканальных изображений дистанционного зондирования Земли.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются алгоритмы построения многокадрового сверхразрешения, позволяющие восстанавливать изображения с высоким разрешением за счет накопления последовательности изображений с низким разрешением в условиях аппликативных помех. Воздействие аппликативных помех проявляется в появлении локальных участков аномальных наблюдений на каждом изображении и также является фактором понижения разрешения. Решению данной задачи до настоящего времени уделялось недостаточно внимания, при этом перспективным подходом для обработки изображений, включая построение многокадрового сверхразрешения, является использование глубоких нейронных сетей. В работе рассмотрены существующие подходы к решению данной задачи и предложен новый подход, основанный на использовании нескольких свёрточных нейронных сетей. Особенностью рассматриваемого подхода и реализуемых на его основе алгоритмов является выполнение итеративной обработки входной последовательности изображений с низким разрешением с применением нейронных сетей на разных этапах обработки, включая регистрацию изображений низкого разрешения, сегментацию и выявление участков, пораженных аппликативными помехами, а также преобразования, направленные непосредственно на повышение разрешения. Данный подход позволяет комбинировать сильные стороны существующих аналогов и устранить их основные недостатки, связанные с необходимостью использования приближенных математических моделей данных, которые требуются для синтеза алгоритмов обработки изображений в рамках статистической теории решений. Для обновления текущей оценки изображения высокого разрешения предложена специальная свёрточная нейронная сеть, организованная в виде направленного ациклического графа. Проведены экспериментальные исследования, показавшие работоспособность предложенного алгоритма и его преимущество по точности восстановления изображения с высоким разрешением по сравнению с альтернативными вариантами решения задачи.
Бесплатно
Алгоритмы проверки соответствия космических снимков условиям съёмки
Статья научная
Настоящая работа посвящена решению задачи проверки данных дистанционного зондирования Земли, включающих цифровые оптические изображения и метаданные с параметрами съёмки, на их непротиворечивость. Решение задачи основано на анализе значений специальных числовых характеристик изображения, напрямую зависящих от параметров съёмки: положения Солнца, положения космического аппарата и ориентации устройства регистрации. В работе представлены две полностью автоматические вычислительные процедуры (алгоритмы) проведения такого анализа и принятия решения о взаимном соответствии или несоответствии данных.
Бесплатно
Алгоритмы распознавания рукописных символов на основе построения структурных моделей
Статья научная
Статья посвящена разработке алгоритмов распознавания рукописных символов на основе построения структурных моделей, существенным преимуществом которых является возможность работы в условиях малого количества эталонных изображений. В том числе был предложен подход к скелетизации бинарного представления изображения символа, основанный на совместном применении алгоритмов Зонга-Суня и Ву-Цая. Эффективность данного подхода к утоньшению бинарного представления символа была подтверждена результатами проведённых экспериментов. Работа содержит подробное описание всех стадий алгоритма построения структурных моделей и описание подходов к оценке степени их схожести. Приведены результаты апробации предложенных алгоритмов. Выполнено сравнение полученных результатов с результатами аналогов, способных функционировать в условиях малого количества эталонных изображений.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье рассматриваются некоторые аспекты практической реализации алгоритмов численного расчёта преобразований Френеля и Кирхгофа, а также моделирования распространения светового поля в свободном пространстве. Производится точное моделирование без использования быстрого преобразования Фурье (БПФ). Предлагается эффективный алгоритм решения этой задачи.
Бесплатно
Алгоритмы с «длинными» векторами решения сеточных уравнений явных разностных схем
Статья научная
Предложены два варианта алгоритмов с «длинными» векторами для решения сеточных уравнений явных разностных схем, позволяющих задействовать одновременно максимальное количество ядер CUDA даже для сеточной области небольшой размерности. На примерах разностного решения уравнений теплопроводности и Максвелла продемонстрирована эффективная реализация предложенного подхода. Произведено сравнение предложенных авторами алгоритмов, реализованных при помощи библиотеки CUBLAS, со свободно распространяемыми пакетами B-CALM и OpenCurrent.
Бесплатно
Алгоритмы формирования признакового пространства по критерию сопряженности векторов измерений
Статья
Бесплатно
Анализ аберраций роговицы человеческого глаза
Статья научная
В данной работе проведен анализ аберраций роговицы человеческого глаза на основе данных, полученных в глазной клинике Бранчевского осенью 2016 года. Анализ выполнен на основе представления аберраций в виде суперпозиции функций Цернике. В результате анализа выделены базисные функции Цернике, наиболее характерные для некоторых патологий глаза.
Бесплатно
Анализ аберраций третьего порядка линзы Френеля
Статья научная
В работе представлены выражения для аберраций третьего порядка поверхности Френеля (коэффициенты Зейделя). Формулы получены в виде, позволяющем выполнять анализ аберраций аналитически, на этапе компоновки и предварительного расчета системы из поверхностей как классических, так и Френеля. В дополнение к пяти основным монохроматическим аберрациям Зейделя классических поверхностей и линейной коме, выделяемой для поверхностей типа Френеля, в данной работе описана ещё одна аберрация, называемая квадратичным астигматизмом. Несмотря на то, что полученные выражения являются приближением для области аберраций третьего порядка, то есть аберрации высшего порядка игнорируются, они обеспечивают достаточную точность на практике, что также показано в работе. Полученные выражения можно применять для анализа аберраций в схемах, использующих линзу Френеля, что позволяет определить области рационального использования элементов такого типа.
Бесплатно
Статья научная
Точная и своевременная информация о текущем и прогнозном распределении транспортных потоков является важным фактором функционирования интеллектуальных транспортных систем. Использование этих данных позволит транспортным агентствам эффективнее решать задачу управления трафиком, участникам дорожного движения точнее планировать маршрут поездки и снизить время движения, и в целом повысит эффективность использования транспортной инфраструктуры. В данной статье представлена модель краткосрочного прогнозирования трафика, основанная на методе k ближайших соседей, которая учитывает пространственное и временное распределение транспортных потоков. Разработанная модель реализована с помощью фреймворка Apache Spark на основе модели распределённых вычислений MapReduce. Экспериментальные исследования представленной модели по данным о распределении транспортных потоков в транспортной сети города Самары позволяет сделать вывод, что предлагаемая модель обладает высокой точностью прогнозирования и временем работы, достаточным для прогнозирования в режиме реального времени.
Бесплатно
Анализ видеоданных беспилотного летательного аппарата на основе индекса структурного сходства
Статья научная
В статье предложена метрика для анализа видеоданных, зарегистрированных беспилотным летательным аппаратом, использующая для оценки индекс структурного сходства. Метрика заключается в сравнении кадров на предмет сходства яркости, контраста и структуры в пикселях и последующей оценке состояния кадра видео. Был проведен сравнительный анализ предложенной и современной метрики. Исследование включало моделирование на аналоговых и цифровых видео с разной частотой кадров. Результаты показали, что разработанная метрика успешно выявляет задержки, искажения кадров и динамические изменения в сцене видео. Предлагаемая метрика может найти широкое применение в прикладных областях использования беспилотных летательных аппаратов: строительстве, сельском хозяйстве, геологии и картографии.
Бесплатно
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
