Статьи журнала - Компьютерная оптика

Все статьи: 2511

Выделение сезонно-однородных областей на основе анализа временных серий спутниковых изображений

Выделение сезонно-однородных областей на основе анализа временных серий спутниковых изображений

Плотников Дмитрий Евгеньевич, Колбудаев Павел Алексеевич, Барталв Сергей Александрович

Статья научная

В работе рассматривается метод сегментации временных серий спутниковых изображений, позволяющий использовать разновременную информацию при формировании границ сегментов. Метод выделяет однородные объекты со схожей временной динамикой дистанционных характеристик, небольшими порциями анализируя значительные по объёму массивы разновременных входных данных, позволяя получать целостный результат сегментации на протяженные территории. Логика формирования сегментов максимально упрощена для обеспечения минимального времени работы, при этом точность проведения границ достаточна для решения задач мониторинга и распознавания быстроменяющихся типов растительного покрова, таких как сельскохозяйственная растительность. Описанный метод сегментации в настоящее время используется в автоматических алгоритмах оперативного анализа спутниковых данных, разработанных в ИКИ РАН для распознавания и оценки состояния растительности на больших территориях, в частности, озимых, яровых культур, используемых пахотных земель. Возможность установления границ сегментов в условиях наличия пропущенных значений во временных сериях данных позволяет рассчитывать и восстанавливать недостающие измерения на основе спектрально-временных связей между пикселями сегмента. Устойчивость метода к шуму в исходных данных дистанционных наблюдений может быть использована для его подавления, что показано на примере радиолокационных изображений.

Бесплатно

Выделение составляющей излучения космического мазера, возникающей из-за гравитационно-волнового воздействия

Выделение составляющей излучения космического мазера, возникающей из-за гравитационно-волнового воздействия

Сипаров Сергей Викторович, Самодуров Владимир Алексеевич

Статья научная

В соответствии с теоретическими представлениями космические мазеры могут испытывать воздействие периодических гравитационных волн, испускаемых тесными двойными звездными системами. При выполнении некоторых условий возможно возникновение оптикометрического параметрического резонанса - эффекта нулевого порядка по малой амплитуде гравитационной волны, проявляющегося в возникновении специфической периодической составляющей интенсивности сигнала космического мазера. Этот сигнал является сложным, и для выделения требуемой составляющей необходима специальная методика. В работе представлены результаты поиска и обнаружения такой составляющей в сверхбыстрых флуктуациях излучения космических мазеров.

Бесплатно

Выделение центров полос на интерферограмме

Выделение центров полос на интерферограмме

Крайнюков Н.Л., Храмов А.Г.

Статья научная

Приводится описание методики выделения центров полос на интерферограмме. Описываются алгоритмы выделения центров полос и скелетизации. Алгоритм выделения центров основан на локальной аппроксимации функции яркости квадратичной формой. Утончение полос производится логическим фильтром с окном 3x3. Приводятся результаты обработки голографических интерферограмм, полученных методом усреднения во времени на персональных ЭВМ типа IBM PC, оснащенных специализированным устройством ввода-вывода изображений.

Бесплатно

Выработка требований к мультиспектральным данным дистанционного зондирования земли в задаче экспертизы зарастания пахотных земель древесно-кустарниковой растительностью

Выработка требований к мультиспектральным данным дистанционного зондирования земли в задаче экспертизы зарастания пахотных земель древесно-кустарниковой растительностью

Денисова Анна Юрьевна, Егорова Анна Александровна, Сергеев Владислав Викторович, Кавеленова Людмила Михайловна

Статья научная

В статье рассматривается вопрос формирования требований к мультиспектральным данным дистанционного зондирования Земли при экспертизе зарастания пахотных земель древесно-кустарниковой растительностью с применением авторской технологии анализа состава растительных сообществ, основанной на суперпиксельной сегментации. Исследование производится по двум наземным контрольно-измерительным площадкам с использованием доступных данных дистанционного зондирования Земли высокого разрешения. В статье рассматривается влияние пространственного разрешения, комбинаций спектральных каналов, а также сезонов съёмки на качество оценки элементарных классов растительности, составляющих основу растительного сообщества - залежь, по мультиспектральным данным дистанционного зондирования Земли. В ходе исследований было показано, что для определения древесно-кустарниковой растительности эффективнее использовать данные дистанционного зондирования Земли, полученные в осенний период, а именно во второй половине сентября...

Бесплатно

Высокоапертурная металинза для формирования обратного потока энергии

Высокоапертурная металинза для формирования обратного потока энергии

Котляр Виктор Викторович, Стафеев Сергей Сергеевич, Офаолейн Лиам Уильям Веллан-Куртин, Котляр Мария Викторовна

Статья научная

По технологии электронной литографии и ионного травления в тонкой плёнке аморфного кремния толщиной 130 нм изготовлена вихревая металинза диаметром 30 мкм с фокусным расстоянием, равным длине волны 633 нм, состоящая из 16 секторов субволновых бинарных решёток с периодом 220 нм. Уникальность такой металинзы в том, что при освещении её светом с левой круговой поляризацией формируется вихревой пучок с топологическим зарядом 2 и левой круговой поляризацией, а при освещении её светом с линейной поляризацией формируется векторный цилиндрический пучок второго порядка. Вблизи фокуса на оптической оси в обоих случаях (и для линейной, и для круговой поляризации) будет формироваться обратный поток энергии. Измеренные с помощью сканирующего ближнепольного оптического микроскопа распределения поперечной интенсивности вблизи фокуса металинзы качественно согласуются с распределениями ин-тенсивности, рассчитанными FDTD-методом. Это подтверждает, что в фокусе такой металинзы имеет место обратный поток энергии. Металинза, формирующая обратный поток вблизи фокуса, изготовлена и исследована впервые.

Бесплатно

Высокодобротные резонансы Фано в изогнутом волноводном резонаторе с зеркалами с пространственно неоднородным коэффициентом отражения

Высокодобротные резонансы Фано в изогнутом волноводном резонаторе с зеркалами с пространственно неоднородным коэффициентом отражения

Дышлюк Антон Владимирович, Витрик Олег Борисович

Статья научная

Продемонстрированы высокодобротные резонансы Фано, а также эффекты, подобные электромагнитно-индуцированной прозрачности, возникающие в изогнутом волноводном резонаторе Фабри-Перо с зеркалами с переменным коэффициентом отражения. Показано, что данные эффекты возникают в результате связи фундаментальной моды сердцевины изогнутого световода с оболочечными модами шепчущей галереи. Исследовано влияние основных геометрических параметров резонатора на особенности в его спектрах отражения и пропускания. Полученные результаты могут найти применение при создании новых функциональных элементов фотоники на основе изогнутых волноводов, в частности, высокочувствительных портативных рефрактометров для био- и хемосенсорных систем, а также оптических датчиков механических воздействий.

Бесплатно

Высоконадёжная двухфакторная биометрическая аутентификация по рукописным и голосовым паролям на основе гибких нейронных сетей

Высоконадёжная двухфакторная биометрическая аутентификация по рукописным и голосовым паролям на основе гибких нейронных сетей

Сулавко Алексей Евгеньевич

Статья научная

В работе рассматривается проблема высоконадежной биометрической аутентификации на основе преобразователей тайных биометрических образов в длинный ключ или пароль, а также их тестирования на сравнительно малых выборках (тысячи образов). Статические образы являются открытыми, поэтому при удаленной аутентификации доверие к ним ограничено. Описан процесс вычисления биометрических параметров голосового и рукописного паролей, предложен метод автоматического формирования гибкой гибридной сети, состоящей из нейронов различного типа, и абсолютно устойчивый алгоритм ее обучения на малых выборках «Свой» (7-15 примеров). Предложен метод обученного гибридного преобразователя «биометрия-код» от извлечения знаний. Достигнуты низкие показатели FAR.

Бесплатно

Высокопроизводительные архитектуры цифровой фильтрации изображений в системе остаточных классов на основе метода Винограда

Высокопроизводительные архитектуры цифровой фильтрации изображений в системе остаточных классов на основе метода Винограда

Валуева Мария Васильевна, Ляхов Павел Алексеевич, Нагорнов Николай Николаевич, Валуев Георгий Вячеславович

Статья научная

Непрерывное совершенствование методов регистрации, обработки и хранения визуальной информации приводит к необходимости улучшения технических характеристик систем цифровой обработки изображений. В данной работе предлагаются новые высокопроизводительные архитектуры цифровых фильтров для обработки изображений по методу Винограда с вычислениями в системе остаточных классов с модулями специального вида. Для оценки производительности и аппаратных затрат предложенных архитектур проведено аппаратное моделирование с использованием программируемых логических интегральных схем в среде автоматизированного проектирования Xilinx Vivado 2018.3 для целевой платы Artix-7 xc7a200tffg1156-3. Результаты аппаратного моделирования показали, что предлагаемые архитектуры цифровых фильтров повышают производительность до 5,42 раза по сравнению с известными методами за счет увеличения аппаратных затрат. Результаты данного исследования могут быть использованы при проектировании сложных систем обработки и анализа изображений, с целью увеличения их производительности.

Бесплатно

Высокоразрешающая лазерная запись контактных масок на плёнках молибдена для изготовления элементов дифракционной оптики

Высокоразрешающая лазерная запись контактных масок на плёнках молибдена для изготовления элементов дифракционной оптики

Волков Алексей Васильевич, Моисеев Олег Юрьевич, Полетаев Сергей Дмитриевич

Статья научная

Рассмотрена задача уменьшения толщины линий рисунка контактных масок, используемых при формировании микрорельефа дифракционных оптических элементов (ДОЭ) и получаемых при помощи лазерной абляции тонких плёнок тугоплавких металлов. Для получения контактной маски ДОЭ на молибденовых плёнках толщиной порядка 40 нм с применением лазерной абляции записаны шаблоны с элементами рисунка шириной 0,25 – 0,3 мкм. Это примерно в 3 раза меньше характерных размеров, полученных методом термохимической записи на плёнках хрома аналогичной толщины в стандартном технологическом процессе. Ионно-реактивным травлением в индуктивно связанной плазме через такую маску был сформирован микрорельеф высотой до 300 нм в кварцевой подложке. Показана перспективность применения тонких плёнок молибдена в качестве металлизированных масок при формировании микрорельефа ДОЭ.

Бесплатно

Высокоточная реконструкция пространственного положения пассивного цветового маркера по видеопоследовательности

Высокоточная реконструкция пространственного положения пассивного цветового маркера по видеопоследовательности

Минаев Евгений Юрьевич, Никоноров Артм Владимирович

Статья научная

В статье предлагается новый метод детектирования пассивного цветового маркера по последовательности видеокадров. Предлагаемая технология позволяет восстанавливать положение маркера с субпиксельной точностью в реальном времени. Такая точность имеет высокую ценность для решения ряда прикладных задач, в том числе в задачах анализа дорожной ситуации.

Бесплатно

Высокоэффективные рельефно-фазовые дифракционные элементы на криволинейных поверхностях вращения

Высокоэффективные рельефно-фазовые дифракционные элементы на криволинейных поверхностях вращения

Грейсух Григорий Исаевич, Ежов Евгений Григорьевич, Сидякина Зоя Александровна, Степанов Сергей Алексеевич

Статья научная

Приведены уравнения рельефов микроструктур однослойных дифракционных оптических элементов, размещённых на криволинейных поверхностях раздела двух сред, которые обеспечивают совпадающую с расчётной форму формируемого волнового фронта и 100% дифракционную эффективность на одной длине волны независимо от числа зон Френеля. Даны рекомендации по использованию приведённых уравнений при изготовлении двухслойных двухрельефных структур, обеспечивающих высокую дифракционную эффективность в пределах заданного спектрального диапазона.

Бесплатно

Высокоэффективный оптический элемент для светодиодных систем подсветки дисплеев

Высокоэффективный оптический элемент для светодиодных систем подсветки дисплеев

Асланов Эмиль, Досколович Леонид Леонидович, Моисеев Михаил Александрович

Статья научная

Предложен преломляющий оптический элемент светодиода для систем подсветки дисплеев. Оптический элемент рассматривается в качестве альтернативы к линейным источникам света в виде люминесцентных ламп с холодным катодом и предназначен для равномерного освещения двух отрезков на поверхности диффузного отражателя. Расчёт оптического элемента сведён к интегрированию системы двух обыкновенных дифференциальных уравнений, разрешённых относительно производной. Представлены результаты моделирования работы модуля системы подсветки, соответствующего матрице оптических элементов, формирующих набор отрезков на диффузной отражающей поверхности. Плоскость расположения элементов совпадает с плоскостью диффузного отражателя. Результаты моделирования показывают равномерное освещение прямоугольной области, расположенной на расстоянии 12-16 мм от плоскости источников. Световая эффективность рассчитанной системы (доля излучённого светодиодами светового потока, попавшая в выходную плоскость) составляет более 94 %

Бесплатно

Вычисление момента импульса электромагнитного поля внутри волновода с абсолютно проводящими стенками

Вычисление момента импульса электромагнитного поля внутри волновода с абсолютно проводящими стенками

Харитонов Сергей Иванович, Волотовский Сергей Геннадьевич, Хонина Светлана Николаевна

Статья научная

В работе получены явные выражения импульса и момента импульса из теоремы Нётер ( ab initio ), содержащие квадраты модулей коэффициентов разложения по модам волновода, взвешенные на присутствующие порядки вихревой сингулярности. Полученные выражения полезны для квантования электромагнитного поля в волноводе.

Бесплатно

Вычисление преобразований Фурье-Галуа в редуцированных бинарных системах счисления

Вычисление преобразований Фурье-Галуа в редуцированных бинарных системах счисления

Чернов Владимир Михайлович

Статья научная

В работе предлагается новый метод вычисления преобразований Фурье-Галуа (теоретико-числовых преобразований), являющихся модулярным аналогом дискретного преобразования Фурье. Ряд специфических проблем, связанных с вычислением преобразований в конечном поле, удаётся решить с помощью представления элементов этих полей в «экзотических» системах счисления, являющихся редукциями канонических систем счисления И. Катаи при отображении соответствующего кольца целых квадратичного поля в поле классов вычетов по простому модулю. Подробно исследуется случай бинарных редуцированных систем счисления. Доказывается, что такие системы счисления существуют для любого простого числа.

Бесплатно

Вычисление собственных функций ограниченного дробного преобразования Фурье

Вычисление собственных функций ограниченного дробного преобразования Фурье

Кириленко Михаил Сергеевич, Зубцов Руслан Олегович, Хонина Светлана Николаевна

Статья научная

В данной работе рассмотрено одномерное дробное преобразование Фурье в приложении к градиентным оптическим волноводам. Выполнен расчёт собственных функций преобразования с учётом ограниченности интервала как в пространственной, так и в спектральной областях.

Бесплатно

Вычислительная сложность и аппроксимируемость комбинаторных задач, связанных с комитетной отделимостью конечных множеств

Вычислительная сложность и аппроксимируемость комбинаторных задач, связанных с комитетной отделимостью конечных множеств

Хачай М.Ю.

Статья научная

В работах [1, 2] получены результаты по вычислительной и аппроксимационной сложности задачи MASC о минимальном аффинном разделяющем комитете для конечных множеств A, B  Q". В частности, показано, что эта задача NP трудна и не принадлежит классу Apx (в предположении, что P ≠ NP). Тем не менее, открытыми оставались вопросы получения оценок порога ее эффективной аппроксимируемости и оценки вычислительной сложности ряда важных для приложений частных случаев задачи, получаемых наложением дополнительных ограничений, например, фиксации размерности пространства. В настоящей статье приводится нижняя оценка порога полиномиальной аппроксимируемости задачи в общем случае и обосновывается труднорешаемость задачи в пространствах фиксированной размерности, большей единицы. В частности, показывается, что задача о комитетной отделимости остается труднорешаемой, даже будучи сформулированной на плоскости (т. е. в наиболее простом нетривиальном случае). Справедливость этого факта следует из полиномиальной сводимости к исследуемой задаче известной задачи PC о покрытии прямыми конечного множества на плоскости, труднорешаемость которой доказана [3]. Методика сведения представляет собой модификацию методики, описанной в [4], использовавшейся в этой работе для обоснования труднорешаемости задачи о кусочно-линейной отделимости конечных множеств на плоскости.

Бесплатно

Вычислительные аспекты проектирования изображающих оптических систем, включающих градиентные и дифракционные линзы

Вычислительные аспекты проектирования изображающих оптических систем, включающих градиентные и дифракционные линзы

Степанов Сергей Алексеевич, Грейсух Григорий Исаевич, Ежов Евгений Григорьевич

Статья научная

Рассмотрены подходы к решению системы уравнений, обеспечивающей заданные параксиальные и аберрационные характеристики оптической системы. Показаны пути выделения из этой системы уравнений ряда подсистем, которые могут быть решены аналитически. Обсуждается практическая реализация итерационных методов решения системы компенсационных уравнений высокого порядка.

Бесплатно

Вычислительный эксперимент с линзой Френеля

Вычислительный эксперимент с линзой Френеля

Казанский Н.Л.

Статья научная

Разработаны математические методы и программное обеспечение для исследования характеристик аксиально-симметричных фокусирующих оптических элементов. В вычислительном эксперименте воспроизведена тонкая структура света в фокальной области исследуемого фокусатора. При этом учтены эффекты дискретизации и квантования фазовой функции фокусатора. Средствами машинной графики проиллюстрированы распределения света в зоне дифракции Френеля от круглого отверстия и зонной линзы Френеля.

Бесплатно

Вычислительный эксперимент с фокусатором гауссова пучка в прямоугольник с постоянной интенсивностью

Вычислительный эксперимент с фокусатором гауссова пучка в прямоугольник с постоянной интенсивностью

Голуб М.А., Досколович Л.Л., Казанский Н.Л., Сисакян И.Н., Сойфер В.А., Харитонов С.И.

Статья научная

Рассмотрен метод дифракционного расчета поля от фокусатора гауссова пучка в прямоугольник с постоянной интенсивностью. В вычислительном эксперименте воспроизведена структура поля в фокальной области исследуемого фокусатора, получены ограничения на физические параметры, требования к дискретизации и квантованию геометрооптической фазовой функции фокусатора, при которых возможна фокусировка.

Бесплатно

Журнал