Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2553
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
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
В данной работе мы детально проанализировали динамику критерия отрицательности, степени совпадения и полной согласованности для модели Тависа–Каммингса, в которой три кубита находятся в общем одномодовом идеальном резонаторе и взаимодействуют резонансно с модой поля посредством многофотонных процессов. Решив нестационарное уравнение Шрёдингера, мы приводим аналитические решения для истинно перепутанных состояний типа Вернера и Гринбергера–Хорна–Цайлингера. Показано, что кратность фотонных переходов может существенно стабилизировать истинно перепутанные состояния обоих типов. Выделены ключевые особенности в поведении динамики параметров перепутывания. Мы приходим к выводу, что критерий отрицательности непригоден для описания динамики перепутывания кубитов в случае трехкубитных состояний Гринбергера–Хорна–Цайлингера. Показаны главные преимущества полной согласованности над критерием отрицательности.
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
