Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2511
Статья научная
Рассмотрен вывод выражений для поверхностных электромагнитных волн из уравнений Максвелла. Получено интегральное представление электромагнитного поля на границе раздела двух сред через угловой спектр поверхностных электромагнитных волн. Приведены аналоги интеграла Кирхгофа для описания дифракции поверхностных электромагнитных волн. Определены границы применимости известных интегральных представлений, показан их приближенный характер.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрен подход к интеграции геоинформационных технологий и методов цифровой обработки изображений с целью повышения эффективности использования компьютерных технологий в управлении сложными распределенными системами в аварийных ситуациях на примере анализа деятельности предприятий трубопроводного транспорта нефти, включая линейную часть, нефтеперекачивающие станции, административные, ремонтные и спасательные подразделения. Новизна предложенного варианта интеграции геоинформационных технологий и цифровой обработки изображений состоит в применении теоретико-множественного подхода к единообразному формализованному описанию разнотипных пространственных данных, цифровых изображений и их взаимосвязях, необходимых для построения трехмерных моделей производственных объектов сложно распределенных систем. В дальнейшем она позволила определить критерии, состав и структуру этих трехмерных моделей с применением различных уровней детальности моделей объектов для уменьшения вычислительной нагрузки и ускорения трехмерной визуализации объектов сложно распределенных систем, необходимых для поддержки принятия решений при парировании некоторых видов угроз (аварий). Преимущество предложенного подхода заключается в повышении эффективности поддержки принятия решений при парировании некоторых угроз, которое достигается в том числе за счет применения трехмерной визуализации технологической и оперативной (поступающей в случае аварийной ситуации) информации о производственных объектах сложно распределенных систем, а качество, наполняемость и оптимизация трехмерной модели напрямую влияют на принимаемые решения при реализации действий реагирования на аварийные ситуации. Разработанные методы и алгоритмы доведены до практической реализации и применены для построения трехмерных геоинформационных моделей производственных объектов предприятий трубопроводного транспорта нефти.
Бесплатно
Статья научная
Найдены в элементарных функциях решения двунаправленного уравнения распространения оптических импульсов в волоконных световодах для степенных функций отклика нелинейной среды на внешнее гармоническое возмущение.
Бесплатно
Интегрированная система автоматизации проектирования элементов дифракционной квазиоптики ДИК-М
Статья научная
Описан принцип построения, структура и функциональные возможности разработанной САПР для проектирования различных элементов дифракционной квазиоптики с возможностью проведения вычислительных экспериментов пользователем, не являющимся специалистом в области численных методов и программирования на ЭВМ.
Бесплатно
Интеллектуальные методы анализа природных данных: приложение к космической погоде
Статья научная
В работе описаны методы обнаружения аномалий в данных геофизического мониторинга. Рассмотрен актуальный класс задач этой области, направленный на создание методов прогноза космической погоды. Негативное воздействие аномалий космической погоды на здоровье людей и практически на все объекты современной инфраструктуры требует развития методов и создания эффективных средств обнаружения аномалий. Широко применяемые для задач анализа данных и обнаружения аномалий методы пороговой вейвлет-фильтрации позволяют с использованием стратегии «жадности» получить достаточно точные оценки даже при неполных данных относительно шума. Сигнал в этом случае оценивается путем изоляции когерентных структур. Но эти методы имеют большую вычислительную сложность и в случае, когда энергия сигнала мала относительно энергии шума, не обеспечивают получение точных оценок. Для таких сигналов в работе предлагается использовать адаптивные вероятностные пороги. Вводятся параметры пороговой функции, позволяющие оценить изменчивость процесса, подавить шум и детектировать нестационарные особенности разной частотно-временной структуры. Также в работе рассматриваются способы совмещения пороговой вейвлет-фильтрации с нейронными сетями архитектур NARX и Автокодировщик. Предложены схемы реализации таких подходов в задачах обнаружения аномалий космической погоды. На примере задачи обнаружения ионосферных аномалий показана эффективность совмещения пороговой вейвлет-фильтрации с сетью NARX. Эффективность совместного применения сети Автокодировщик с адаптивной пороговой вейвлет-фильтрацией показана в задаче обнаружения аномалий в данных интенсивности потока космических лучей.
Бесплатно
Интервальная оценка параметров цвета из цифровых изображений
Статья научная
Изучается влияние аналого-цифрового преобразования входного сигнала от образца на цветопередачу колориметрического устройства. Показано, что независимо от выбора источника освещения в цветопередачу вносится характерная систематическая ошибка квантования. Настоящая работа содержит анализ ошибки квантования для цветной фотоматрицы с разрешением 8 бит на канал. Разработан алгоритм для нахождения интервалов значений доминирующей длины волны и насыщенности цвета образца. Показано, что близость двух разных цветов образца может быть оценена с помощью коэффициента Жаккара. Методом вычислительного эксперимента найдена спектральная зависимость интервалов параметров цвета, рассчитанных из цифровых изображений. Выявлено, что цвета с меньшей яркостью имеют больший интервал и определяются с меньшей точностью. Предложена гипотеза, объясняющая появление эллипсов Мак Адама на цветовом гамуте, а именно: процесс кодирования зрительных нейронных сигналов может включать в себя процедуры, аналогичные аналого-цифровому преобразованию.
Бесплатно
Интерполяция на основе контекстного моделирования при иерархической компрессии многомерных сигналов
Статья научная
Исследуются контекстные алгоритмы интерполяции многомерных сигналов в задаче компрессии. Рассматривается метод иерархической компрессии для сигналов произвольной размерности. Для этого метода предлагается алгоритм интерполяции, основанный на контекстном моделировании. Алгоритм основан на оптимизации параметров интерполирующей функции в локальной окрестности интерполируемого отсчёта. При этом локально оптимальные параметры, найденные для более прореженных масштабных уровней сигнала, используются для интерполяции отсчётов менее прореженных масштабных уровней сигнала. Контекстный алгоритм интерполяции реализован программно в составе иерархического метода компрессии. Вычислительные эксперименты показали, что использование контекстного интерполятора вместо усредняющего позволяет заметно повысить эффективность иерархической компрессии.
Бесплатно
Интерпретация действий животного по его изображению во времени, близком к реальному
Статья научная
Определение действий объекта - сложная и актуальная задача компьютерного зрения. Такую задачу можно решать с помощью информации о положении ключевых точек объекта. Обучение моделей, определяющих положение ключевых точек, требует большой объём данных, включающих в себя информацию о положении этих ключевых точек. В связи с недостатком данных для обучения представлен метод для получения дополнительных данных, а также алгоритм, позволяющий получать высокую точность распознавания действий животных на основании малого числа данных. Достигнутая точность определения положений ключевых точек на тестовой выборке составила 92,3 %. По положению ключевых точек определяется действие объекта. Сравниваются различные подходы к классификации действий по ключевым точкам. Точность определения действий объекта на изображении достигает 73,5 %.
Бесплатно
Статья научная
Разработана и экспериментально исследована оптическая система для преобразования линейно-поляризованных лазерных пучков в цилиндрические векторные пучки. Схема основана на когерентном сложении модовых пучков с использованием интерферометра Маха-Цендера. Простота и универсальность схемы достигается за счёт применения разных участков в площади пространственного модулятора света для одновременной генерации двух пространственно разнесённых заданных модовых пучков. Каждый из пучков далее распространяется в одном из плеч интерферометра, подвергается необходимым поляризационно-фазовым преобразованиям для получения цилиндрического векторного пучка после сложения модовых пучков.
Бесплатно
Статья научная
Реализован синтез полимерных матриц фотонных кристаллов методом интерференционной литографии. Запись решетки осуществлялась излучением гелий-кадмиевого лазера на длине волны 442нм в фоторезисте SU-8. Использование длины волны, соответствующей области слабого поглощения фоторезиста, позволило обеспечить однородность структуры по глубине фотоматериала. Определены оптимальные параметры экспозиции и обработки фоторезиста для получения пористой структуры, соответствующей орторомбической решетке.
Бесплатно
Интерференционные логические элементы на основе фотонного кристалла с y-образным дефектом
Статья научная
В работе показана перспективность использования фотонного кристалла с Y-образным дефектом для построения интерференционных логических элементов, реализующих различные логические операции. Приведены результаты численного моделирования интерференционных логических элементов на основе такого фотонного кристалла, реализующих логические операции «И», «ИЛИ», «НЕ». Показана возможность построения интерференционных логических элементов, реализующих логическую операцию «ИЛИ-НЕ», на основе каскадирования интерференционных логических элементов, основанных на фотонных кристаллах с Y-образным дефектом. Показано отсутствие проблемы «неопределенности фазы» у построенного элемента.
Бесплатно
Информативные свойства зонной пластины
Статья научная
Приведены результаты исследований информативных свойств объектива на основе зонной пластины. Изучены: фокусирующие свойства при существенно внеосевом положении точечного источника излучения, число элементов изображения в плоском кадре и на поверхности наилучшей фокусировки, профиль этой поверхности. Определен рабочий спектральный диапазон зонной пластины, ее добротность.
Бесплатно
Информационная технология анализа качества системы обнаружения объектов на изображениях
Статья
Бесплатно
Информационная технология коррекции теневых искажений на цветных цифровых изображениях
Статья научная
В работе рассматривается информационная технология коррекции теневых искажений на цветных цифровых изображениях, получаемых путем фотографирования произведений живописи с целью их репродукции. Теневые искажения возникают вследствие различной интенсивности освещения картины с двух сторон. Решается задача выделения области тени и последующей цветовой коррекции в этой области. Приводятся результаты обработки реальных изображений по предложенной технологии.
Бесплатно
Информационная технология обработки данных ДЗЗ для оценки ареалов растений
Статья научная
В статье предлагается информационная технология обработки данных дистанционного зондирования Земли для оценки ареалов растений, основанная на вычислении локальных признаков, полученных по суперпиксельному представлению изображений, и кластеризации K-Means. Технология представляет собой автоматизированный способ оценки состава растительного ареала по заданной пользователем обучающей выборке. Достоинствами предлагаемой технологии являются использование меньшего объема данных для обучения, чем для поэлементной классификации, и более высокое качество классификации по сравнению с поэлементной классификацией.
Бесплатно
Статья научная
Предложен методологический подход к обработке и анализу данных оптических систем дистанционного зондирования Земли. Подход основывается на системной интеграции четырех концептуальных идей: фрактальных множеств; рекурсивных разверток; непрерывных вейвлет-преобразований; дискретных вейвлет-преобразований и позволяет повысить эффективность обнаружения аномальных сигналов в сложной фоноцелевой обстановке
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена разработке информационной технологии раннего распознавания видов сельскохозяйственных культур по набору космических снимков на территориях масштаба региона. Раннее распознавание проводится в первой половине посевного сезона и характеризуется нехваткой наземных и космических данных для настройки алгоритмов распознавания. Предлагаемая в статье технология позволяет генерировать обучающую выборку по данным прошлых лет и использовать её для распознавания культур текущего года. Технология состоит их двух этапов. На первом этапе по данным за прошедшие годы формируются модели временных рядов, сельскохозяйственных культур и агросезонов. На втором этапе производится работа с данными текущего года. Сначала по немногочисленному набору опорных полей с известным видом культуры выбирается подходящая модель агросезона, близкая к развитию культур в текущем году, а затем по характеристикам модели агросезона генерируется обучающая выборка и выполняется распознавание культур текущего сезона. В статье оценивается качество распознавания с использованием предлагаемой информационной технологии и возможность её применения на территории региона. Для экспериментальных исследований используются данные за 2011 - 2015 годы, полученные на территории Самарской области.
Бесплатно
Информационная технология реконструкции цифровой модели местности по стереоизображениям
Статья научная
В работе рассматривается информационная технология реконструкции цифровой модели местности по паре стереоизображений. Для случая, когда параметры съёмки известны, детально рассмотрены алгоритмы сопоставления изображений с учётом эпиполярных ограничений. При сопоставлении используются весовые коэффициенты, играющие роль функции штрафа при удалении сопоставляемой точки от эпиполярной линии. Рассмотрена также реализация технологии в случае, когда параметры съёмки не известны. При этом на начальном этапе решается задача идентификации фундаментальной матрицы по соответствующим точкам. Достоинством предлагаемой технологии является отсутствие этапа ректификации изображений, вносящего дополнительные искажения, связанные с интерполяцией изображений. Приводится пример реконструкции ЦММ по космическим стереоизображениям.
Бесплатно
Использование Модулы-2 для разработки встроенных систем с программной поддержкой в ПЗУ
Статья научная
Обсуждаются преимущества использования языка программирования Модула-2 для разработки компьютерных систем с программным обеспечением в ПЗУ. Для адаптации системы программирования требуется модификация ядра и изменение порядка компоновки рабочей программы с целью разделения на область данных в ОЗУ и резидентную часть в ПЗУ. Приведены примеры двух систем на базе микроЭВМ "Электроника-60" (для автоматизации научных исследований и АСУТП), программное обеспечение которых разработано на Модуле-2 и размешено в ПЗУ.
Бесплатно
