Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Статья научная
Задача идентификации личности играет важную роль в обеспечении безопасности: информационной, общественной и др. В последнее время наиболее актуальными и перспективными являются биометрические методы идентификации личности. В статье представлено исследование метода идентификации личности по радужной оболочке глаза с использованием нейросетевого подхода на этапах сегментации и формирования признакового представления изображений. Представлено описание набора данных, используемого для реализации этапа сегментации с использованием сверточных нейронных сетей, а также предоставлен доступ к маскам сегментации всего набора данных. Предложен метод формирования признакового представления данных с использованием предварительно обученных сверточных нейронных сетей для решения задачи классификации радужной оболочки глаза. Проведен сравнительный анализ методов формирования признакового представления радужной оболочки глаза, включая классические подходы и нейросетевой подход. Проведен сравнительный анализ методов классификации, включая классические алгоритмы машинного обучения, а именно: метод опорных векторов, случайный лес, метод k-ближайших соседей. Результаты экспериментальных исследований показали высокое качество классификации при применении предложенного подхода.
Бесплатно
Метод иерархической компрессии индексных изображений
Статья научная
В работе описывается метод безошибочной компрессии индексных изображений искусственного происхождения. Метод основывается на иерархическом представлении изображения в виде набора матриц или иерархических уровней (ИУ) уменьшенного размера и кодировании только информации, необходимой для восстановления очередного ИУ по восстановленным значениям предыдущих ИУ. Рассмотрены различные варианты реализации метода. Экспериментальные исследования показали эффективность предлагаемого метода по сравнению с широко используемыми стандартами безошибочного сжатия.
Бесплатно
Метод извлечения водяных знаков из текстурированных полиграфических документов
Статья научная
В данной работе предложен метод извлечения из изображений полиграфических документов скрытых изображений - водяных знаков, встроенных в регулярные (двумерные квазипериодические) текстуры. Он заключается в спектральном анализе входного изображения, синтезе по результатам этого анализа набора (банка) фильтров Габора, выполнении многоканальной габоровской фильтрации изображения (формировании полей текстурных признаков) и, наконец, его сегментации. Приведены примеры моделирования предложенного метода, подтверждающие его работоспособность и потенциальную эффективность.
Бесплатно
Метод извлечения водяных знаков, базирующихся на вариации размера растровой ячейки
Статья научная
В работе предлагается метод извлечения текстурных водяных знаков (ТВЗ), основанных на вариации размера растровой ячейки, из оцифрованных образцов полиграфической продукции. Метод предполагает использование нелинейной фильтрации для препарирования изображений. Исследования показали, что он является устойчивым к искажениям входных данных. Приводятся результаты работы алгоритма на реальных образцах, а также количественные показатели эффективности его работы.
Бесплатно
Статья научная
Предложен метод поляризационного измерения толщины и двулучепреломления X -срезов одноосных кристаллов, заключающийся в измерении спектрального пропускания структуры «поляризатор-кристалл-анализатор». С использованием кристаллов X -среза конгруэнтного ниобата лития с номинальной толщиной 1,052 мм проведена экспериментальная апробация метода и даны практические рекомендации по его использованию. Показана возможность управления преобразованием пучка Бесселя внутри кристалла CaCO3 за счёт изменения его толщины. Экспериментально исследовано управление преобразованием пучков Бесселя нулевого порядка в вихревой пучок Бесселя второго порядка за счёт эффекта теплового линейного расширения кристалла при его нагреве.
Бесплатно
Метод измерения шумов цифровых камер автоматической сегментацией полосовой сцены
Статья научная
Широкое использование фото- и видеокамер для научных и производственных применений, а также в бытовых условиях привело к необходимости оперативного определения их характеристик для оценки применимости в конкретной задаче. В большинстве случаев информация о шумах фотосенсора представлена неполно или отсутствует даже в паспортах специализированных научных цифровых камер, что делает задачу нахождения шумов актуальной. В работе предложен метод измерения основных шумовых характеристик фотосенсоров цифровых камер: световых и темновых временных шумов, неоднородностей фоточувствительности пикселей и темнового сигнала. Метод включает съемку только 2 кадров одной сцены, состоящей из нескольких полос (квазиоднородных областей) различной яркости, по которым далее рассчитываются шумы исследуемой камеры после программной сегментации по уровням сигналов. Экспериментальная апробация проводилась при использовании цифровых камер различного назначения и с различным устройством сенсора. Предложенный метод позволяет определить все основные шумовые характеристики фотосенсоров и не уступает по скорости и точности другим оперативным методам оценки шумов (которые, как правило, не дают полной информации о шумах). Значения характеристик шума, полученные с его помощью, соответствуют в пределах погрешности измеренным с помощью времязатратного стандартного метода.
Бесплатно
Метод классификации сосудов глазного дна, основанный на применении самоорганизующихся карт Кохонена
Статья научная
В статье рассматривается метод диагностики ранних стадий заболеваний глазного дна по диагностическим признакам сосудов. Метод основан на применении самоорганизующихся карт Кохонена. Представлены экспериментальные исследования метода на синтезированных и рассчитанных по натурным изображениям признаках. Приводится сравнение разработанного метода с уже существующими.
Бесплатно
Метод классификации текстур с использованием структурных характеристик изображения
Статья научная
В статье предлагается новая методика для анализа и классификации текстур, основанная на использовании структурных свойств изображения. Известно, что визуальная система человека успешно воспринимает содержание изображения по визуализированной совокупности краёв и границ, имеющихся в изображении. В данной работе в качестве характеристики структуры изображения предлагается использовать совокупность магнитуд градиента изображения. Магнитуда градиента считается случайной величиной, имеющей двухпараметрическое распределение Вейбулла, а в качестве характеристики близости двух изображений используется специальная мера близости оценок параметров соответствующих распределений. Классификация выполнена методом сравнения с эталоном на примере базы данных университета Гейдельберга (Германия), которая содержит 10 классов текстур. В качестве эталонов использован набор средних значений оценок параметров распределения Вейбулла, рассчитанных по совокупности магнитуд градиента текстур обучающей выборки, а сравнение выполнено по предложенной мере близости. В результате анализа выявлены два практически неразличимых класса, а для остальных 8 классов показано, что ошибка классификации в среднем составляет около 18 %.
Бесплатно
Статья научная
Защитные голограммы применяются в качестве элементов, подтверждающих подлинность документов и различной продукции. Качество защитных голограмм в значительной степени зависит от глубины поверхностного микрорельефа голограммных и дифракционных оптических элементов. Авторами статьи предлагается метод контроля качества защитных голограмм, основанный на непрямых измерениях параметров микрорельефа. В статье представлены результаты теоретических исследований предложенного метода.
Бесплатно
Метод контроля максимальной ошибки компрессии
Статья научная
В работе предлагается метод контроля максимальной ошибки восстановления, который может использоваться вместе с любыми известными методами компрессии изображений. Метод исследован для случая его использования вместе со стандартными методами компрессии JPEG и JPEG2000. Результаты исследования показали, что он позволяет существенно уменьшить максимальную ошибку восстановления изображения при сохранении степени компрессии.
Бесплатно
Статья научная
В работе описывается метод коррекции искажений волнового фронта лазерного излучения в турбулентной атмосфере, позволяющий сократить объем передаваемых по служебному каналу данных. Коррекция осуществляется транспарантом, фазовая маска которого вычисляется с помощью простой трехслойной нейронной сети по распределению интенсивности, полученному на фотоприемнике. Архитектура сети построена таким образом, чтобы уменьшить размерность данных, передаваемых по служебному каналу, до 30 параметров, по которым затем строится корректирующая маска.
Бесплатно
Статья научная
Исследована задача распознавания изображений в условиях малых выборок наблюдений на основе метода ближайшего соседа, в котором сопоставляются векторы признаков высокой размерности, выделенные с помощью глубокой свёрточной нейронной сети. Предложен новый алгоритм распознавания на основе метода максимального правдоподобия (совместной плотности вероятности) рассогласований между входным и всеми эталонными изображениями. Для оценки правдоподобия используется известное асимптотически нормальное распределение рассогласования Йенсена-Шеннона между векторами значений признаков изображений, что согласовывается с известными экспериментальными оценками закона распределения мер близости между векторами высокой размерности. В рамках экспериментального исследования для базы данных фотографий лиц Labeled Faces in the Wild и набора видеоданных YouTube Faces показано, что предлагаемый алгоритм позволяет на 1-5 % повысить точность распознавания изображений и видеопоследовательностей по сравнению с традиционными методами классификации.
Бесплатно
Метод нахождения соответствий на изображениях с использованием структур дескрипторов
Статья научная
В работе рассматривается метод нахождения соответствий на изображениях с использованием структур дескрипторов. Дескрипторами в разработанном методе могут быть любые известные решения в области компьютерного зрения. Однако при нахождении соответствий на парах изображений могут появляться неточности. Для устранения «выбросов» предлагается сравнивать структуры дескрипторов. Структуры дескрипторов описываются при помощи графов. Для нахождения соответствий на основе структур дескрипторов используется метод Умеямы. Метод основан на разложении матриц на собственные значения и собственные векторы для задач сопоставления взвешенных графов. Таким образом, на начальном этапе находятся соответствия на основе дескриптора, а затем на основе полученных наборов сопоставленных особенностей строятся два графа для каждого изображения. Весами графа являются расстояния между всеми особенностями изображений, вычисленные с использованием функции Гаусса. Строятся весовые матрицы для каждого графа...
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе рассматривается GPU-реализация двумерного фильтра с бесконечной импульсной характеристикой. Предложена декомпозиция БИХ-фильтра в форму, которая позволяет применить модель однородных рекуррентных уравнений для параллельной реализации. Представленный подход нежёсткого размещения позволяет получить эффективную реализацию в одной kernel-функции на GPU. В статье приведены теоретические и экспериментальные оценки производительности предложенного алгоритма нежёсткого размещения.
Бесплатно
Метод неразрушающего контроля прочности кварцевого оптического волокна
Статья научная
В работе предложен метод неразрушающего контроля прочности оптического волокна по оценкам энергии нелинейной акустической эмиссии, базирующийся на использовании тестируемого оптического волокна в качестве акустического сенсора. Представлены модели процессов, на которых базируется метод. Приведены результаты экспериментальных исследований. Данные, полученные по результатам испытаний образцов оптического кабеля и оптических волокон предложенным методом, сопоставлялись с результатами измерений тех же образцов известным 2-точечным методом. Погрешность относительных оценок прочности тестируемых образцов оптических волокон не превышала 3,0 %. Полученные результаты позволяют говорить о корректности используемых моделей и потенциальной возможности применения предлагаемого метода для неразрушающего контроля прочности оптических волокон, а также о перспективе разработок по применению рассмотренного подхода для неразрушающего контроля прочности оптических волокон в кабеле, в том числе в кабеле на линии, введенной в эксплуатацию.
Бесплатно
Метод обнаружения контуров на основе весовой модели изображения
Статья научная
В работе рассматривается новый метод обнаружения контуров на полутоновых изображениях. Предлагаемый метод базируется на применении весовой модели изображения, которая позволяет оценить его пиксели с точки зрения их значимости для восприятия. При этом наиболее значимыми являются пиксели, в которых проявляются характерные особенности изображения, в том числе перепады яркости на границах областей. Для оценки значимости пикселей предлагается процедура анализа вклада соответствующих им вейвлет-коэффициентов на различных масштабных уровнях в общую энергию изображения. Описанный метод обнаружения контуров предусматривает построение весовой модели, определение направлений линейных сегментов вдоль границ на весовом изображении, анализ значимости пикселей и связывание значимых пикселей. Достоинством метода является высокая скорость работы (соответствующий детектор контуров работает в среднем в четыре раза быстрее детектора Кэнни). Кроме этого, в работе описан детектор значимых областей на изображении, основанный также на весовой модели. Предложенный подход может быть использован в различных системах обработки информации и управления на основе методов и средств компьютерного зрения, в том числе системах управления и навигации беспилотных транспортных средств, дистанционного зондирования Земли, системах обнаружения дефектов дорожного покрытия, биометрических системах и др.
Бесплатно
Статья научная
В работе предлагается метод автоматического обнаружения местоположения легковых транспортных средств на изображениях аэрофотосъёмки и изображениях перспективных средств космического дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Предлагаемый метод использует различные группы признаков (геометрические, текстурные, структурные) для описания изображённых на снимках объектов и их предварительного анализа, а также решающий список как алгоритм проверки гипотезы о наличии объекта. Окончательное позиционирование объектов на изображении производится с помощью оригинальной последовательной процедуры. Предложенный метод на реальных снимках урбанизированной территории даёт высокий показатель качества верного обнаружения транспортных средств при незначительном (единицы) количестве ложно обнаруженных объектов.
Бесплатно
Метод обработки микроизображений для анализа структур ТЛИППС
Статья научная
В работе описан метод обработки микроизображений лазерно-индуцированных периодических поверхностных структур для количественной оценки их упорядоченности и дефектности. Приведены результаты его применения для анализа микроизображений периодических структур, сформированных на плёнках хрома толщиной 30 нм астигматически сфокусированным Гауссовым пучком фемтосекундного лазера. Получены зависимости относительной площади модифицированной этим пучком области, площади дефектов, а также упорядоченности периодических структур от скорости сканирования и мощности записывающего пучка.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются обратные задачи расчёта оптических элементов для формирования заданных распределений освещённости, которые могут быть переформулированы как задачи перемещения масс Монжа-Канторовича. Для всех задач такого типа мы единообразно формулируем метод опорных квадрик и показываем, что он совпадает с градиентным методом для нахождения максимума некоторой вогнутой функции.
Бесплатно
Статья научная
Целью работы является разработка и исследование метода определения надёжного кратчайшего пути в зависящей от времени стохастической сети, учитывающего текущую и прогнозную информацию о параметрах транспортных потоков в сети, и его апробация на транспортной сети крупного мегаполиса (на примере города Самары). Разработанная модель сравнивается с известным алгоритмом. На основании проведённых вычислительных экспериментов показано, что предложенный метод при незначительном увеличении вычислительной сложности позволяет повысить вероятность успешного решения задачи определения надёжного кратчайшего пути в зависящей от времени стохастической сети.
Бесплатно
