Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2629
Итеративный алгоритм восстановления трехмерной формы объекта
Статья научная
Предложено применение комбинированного итеративного метода восстановления фазы по интерферограмме к восстановлению рельефа трехмерных объектов по их изображению в структурном освещении. Получены результаты восстановления модельных изображений.
Бесплатно
Итерационный алгоритм совмещения контуров с неравномерным шагом дискретизации
Статья научная
В статье представлен итерационный алгоритм для совмещения контуров. В рассматриваемой задаче совмещаемые контуры имеют одинаковую форму, но шаг дискретизации является неравномерным и между точками контуров нет соответствия. По этой причине применение методов, связывающих между собой определенные точки контуров через уравнения, невозможно. В работе представлен алгоритм, который проводит раздельную оценку параметров: смещений вдоль осей координат и угла поворота для таких контуров. Идея алгоритма заключается в итерационном уточнении параметров. Оценка параметров смещения используется для расчета угла поворота, и оценка угла поворота используется для расчета смещения. Алгоритм характеризуется более высокой скоростью обработки, чем алгоритм полного перебора, и меньшей погрешностью совмещения по сравнению с алгоритмами, основанными на вычислении макропараметров контура.
Бесплатно
Итерационный метод восстановления кусочно-постоянных изображений при известных границах областей
Статья научная
В статье рассматривается метод восстановления кусочно-постоянных изображений при известных границах областей, основанный на итерационной схеме восстановления Ван–Циттерта. Рассматриваются линейные искажающие системы с гауссовой и прямоугольной импульсной характеристикой. Восстанавливаемое изображение является результатом дискретизации и зашумления сглаженного. Демонстрируются результаты экспериментального исследования на модельных изображениях.
Бесплатно
Статья научная
Описан итерационный расчет, технологическая реализация и исследование дифракционного элемента, фокусирующего Гауссов освещающий пучок в кольцевую освещающую область. Расчет произведен с помощью высокоэффективной итерационной процедуры, использующей вычисление всего двух одномерных преобразований Фурье на итерацию. Элемент реализован путем степенного травления кварцевого стекла по шестнадцати уровням с последующим нанесением золотого напыления. Результаты натурного эксперимента находятся в хорошем согласовании с результатами вычислительного эксперимента.
Бесплатно
К вопросу об эффективности параллельных алгоритмов глобальной оптимизации функций многих переменных
Статья научная
Рассматривается проблема построения эффективных параллельных алгоритмов глобальной оптимизации. Приведены результаты качественного анализа возможности преодоления экспоненциального роста сложности задачи глобальной оптимизации для функций общего вида при использовании часто применяемых алгоритмических приёмов ускорения сходимости (условия Липшица, редукции, локальной техники). Показано, что построение эффективных алгоритмов глобальной оптимизации для размерностей 100 и более переменных возможно для частных постановок задач, учитывающих специфические особенности оптимизируемой функции. В качестве примера приведён класс "хороших" функций.
Бесплатно
К расчету квантованных радиально-симметричных ДОЭ
Статья научная
Данная работа посвящена применению известной генетической итерационной процедуры нахождения экстремума функции многих переменных к расчету квантованных ДОЭ, фокусирующих излучение в радиально-симметричные фокальные области
Бесплатно
К расчету фокусаторов лазерного излучения в дифракционном приближении
Статья научная
Предложен метод расчета оптических элементов, фокусирующих излучение в объемную область пространства с заданным распределением интенсивности в этой области. Рассчитан фокусатор, позволяющий из пучка с гауссовым профилем интенсивности получить почти прямоугольное распределение интенсивности.
Бесплатно
Как астигматическая фаза Гуи формирует и разрушает инварианты структурированного пучка
Статья научная
В статье теоретически и экспериментально исследуются свойства Фурье-инвариантов обобщенного структурированного пучка Лагерра-Гаусса в оптической системе из двух сферических и одной цилиндрической линзы между ними. Первая сферическая линза формирует характерную геометрию обобщенного структурированного пучка Лагерра-Гаусса на входе цилиндрической линзы. Вторая сферическая линза выполняет Фурье-преобразование астигматического пучка. Фотодетектор располагается в фокальной плоскости сферической линзы и смещается вдоль оси пучка вместе с ней. Анализ орбитальных параметров Стокса проводится методами матриц интенсивности второго порядка. Обнаружено, что орбитальные параметры Стокса, включая орбитальный угловой момент, не изменяются при свободном распространении структурированных астигматических пучков любого порядка при любых значениях управляющих параметров и являются их инвариантами. Показано, что даже небольшое нарушение условий Фурье-инвариантности приводит к разрушению Фурье-инвариантов. Процессами формирования и разрушения инвариантов управляет астигматическая фаза Гуи.
Бесплатно
Калибровка взаимного расположения стереокамеры и трёхмерного сканирующего лазерного дальномера
Статья научная
В работе описан метод, позволяющий решать задачу определения взаимного положения многолучевого лидара и стереокамеры. Метод не накладывает никаких ограничений на место, в котором должна проводиться калибровка. Калибровка осуществляется с использованием калибровочного щита, который представляет собой плоский прямоугольник со специальными маркерами. Для калибровки используются трёхмерные соответствия. Вначале осуществляется поиск трёхмерных координат угловых точек калибровочного щита в системах координат камер стереопары, а также в системе координат лидара. Далее с помощью оптимизационных методов осуществляется вычисление параметров калибровки. Проведена серия виртуальных и натурных экспериментов, результаты которых показывают, что предложенный метод позволяет осуществить калибровку с точностью, сравнимой с погрешностью сенсоров. Предлагаемый метод позволяет улучшить точность калибровки за счёт одновременного использования информации с двух камер стереопары и подходит для лидаров как с низкой, так и с высокой плотностью точек.
Бесплатно
Калибровка изображающего гиперспектрометра
Статья научная
Приводится описание точной калибровки гиперспектрометра на основе схемы Оффнера. Рассматривается влияние калибровки на точность регистрации спектральных распределений. Приводятся данные экспериментальных исследований в сравнении с результатами точных измерений спектральных распределений на высокоточном лабораторном спектрометре MS7504i.
Бесплатно
Калибровка оптической системы для трёхмерных измерений в гидродинамической трубе
Статья
Для проведения бесконтактных трёхмерных измерений в гидродинамических трубах фотограмметрическими методами требуется уточнение стандартной модели формирования изображения в съёмочной камере, учитывающее эффект преломления лучей на границах оптических сред, а именно, на границе воздух–стекло и стекло–рабочая жидкость. В статье представлены модель формирования изображения для случая съёмки в рабочем пространстве, включающем различные оптические среды, и методика калибровки оптической системы для проведения трёхмерных измерений координат объектов сцены с учётом имеющихся границ оптических сред. Приведены результаты экспериментальных исследований по калибровке системы трёхмерных измерений для случая съёмки объекта через две границы оптических сред.
Бесплатно
Канонический обратный поток энергии при дифракции плоской волны на полуплоскости
Статья научная
В работе показано, что при дифракции плоской волны на непрозрачном экране с прямоугольным краем на любом расстоянии от плоскости экрана вдоль оптической оси в плоскости, параллельной экрану, в прошедшем свете формируется множество полос, параллельных краю экрана, с отрицательным (обратным) каноническим потоком энергии. Причем локальный период следования этих полос уменьшается при удалении от края и первая полоса с обратным каноническим потоком энергии удаляется от края при увеличении расстояния вдоль оптической оси. Показано, что обратный поток формируется в тех областях картины дифракции, где модуляция фазы и интенсивности меньше длины волны, то есть там, где локальный волновой вектор, рассчитанный как градиент фазы, больше волнового вектора падающей волны.
Бесплатно
Статья научная
Для четырехволнового преобразователя излучения в двумерном многомодовом волноводе с тепловой нелинейностью при малом коэффициенте отражения проанализировано влияние пространственной структуры волн накачки на качество обращения волнового фронта. Показано, что полуширина модуля функции размытия точки четырехволнового преобразователя излучения по мере уменьшения радиуса Гауссовых волн накачки на гранях волновода уменьшается, наблюдается улучшение качества обращения волнового фронта. Для четырехволнового преобразователя излучения в двумерном волноводе с бесконечно проводящими поверхностями показано наличие точек «генерации», вблизи которых наблюдается резкое увеличение амплитуды объектной волны, вид которой полностью определяется одной из мод волновода.
Бесплатно
Статья научная
При больших коэффициентах отражения исследовано качество преобразования излучения при четырёхволновом взаимодействии на тепловой нелинейности с учетом обратной связи на сигнальную и объектную волны. Показано, что оптимальным режимом работы четырёхволнового преобразователя на тепловой нелинейности является режим, при котором интенсивности волн накачки равны, и происходит компенсация фазового набега, возникающего вследствие самовоздействия волн накачки. При таком режиме работы четырёхволнового преобразователя излучения по сравнению со случаем отсутствия обратной связи на сигнальную и объектную волны с ростом интенсивности волн накачки наблюдается значительное увеличение амплитудного коэффициента отражения. При этом, несмотря на уменьшение ширины полосы пространственных частот объектной волны с ростом интенсивности волн накачки, качество преобразования излучения при наличии обратной связи на сигнальную и объектную волны оказывается лучше, чем при ее отсутствии.
Бесплатно
Статья научная
Строится теория квазидинамического разложения уравнений электродинамики в изотропных, поглощающих, неоднородных, нелинейных средах. Полученные соотношения конкретизируются для описания распространения импульсов по многомодовым волноводам. Определяется структура продольной компоненты поля и ее влияние на динамику огибающей сигнала. Демонстрируются уравнения эволюции модовых амплитуд шредингеровского типа. Вычисляются коэффициенты нерегулярного и нелинейного межмодового взаимодействия (в рамках безынерционной кубической модели). Приводится предельный переход к традиционным "толстым" волноводам. Определяется структура и вычисляются коэффициенты нерегулярных и нелинейных составляющих третьего приближения теории дисперсии.
Бесплатно
Квазидинамическое моделирование нелинейной эволюции коротких импульсов
Статья научная
Предложена теория квазидинамического разложения уравнений электродинамики в изотропных, поглощающих, неоднородных, нелинейных средах. Построенная схема конкретизирована для многомодовой структуры полей с учетом влияния продольной составляющей. При этом возможно получение исчерпывающего описания эволюции модовых амплитуд сигналов для произвольной поляризации мод и произвольной структуры нелинейности. Рассмотрена недопустимость традиционного положения о фиксации поперечных модовых распределений импульсов. Результаты конкретизированы для характерных безынерционных моделей кубической нелинейности (учет инерции нелинейности в рамках изложенного метода также не вызывает затруднений), при этом рассмотрены: одночастотная одномодовая ситуация, в которой для моды произвольной поляризации анализируется структура нелинейного и нерегулярного отклика (показаны отличия от традиционных результатов, рассмотрено влияние дисперсии нелинейности с учетом дисперсии модовых векторов, указаны способы упрощения структуры эволюционного уравнения); одночастотная двухмодовая ситуация (описание также проведено для мод произвольной поляризации), двухчастотный случай позволяет, например, описать процессы нестационарного ВКР произвольных мод.
Бесплатно
Квазипараллельный алгоритм безошибочного вычисления свёртки в редуцированных кодах Мерсенна-Люка
Статья научная
В работе предложен новый «безошибочный» алгоритм вычисления дискретной циклической свёртки. Алгоритм основан на применении нового класса дискретных ортогональных преобразований, для которых существуют эффективные реализации без умножений. Структура этих преобразований связана с представлением данных в избыточной системе счисления с базисом, состоящим из чисел Люка.
Бесплатно
Квазипериодические оптические элементы
Статья научная
Рассматриваются фазовые оптические элементы с периодической или близкой к ней структурой. Периодичность структуры дифракционной решетки обусловливает целый ряд ее специфичных свойств. Ранее были рассмотрены возможности манипулирования свойствами фазовой дифракционной решетки путем воздействия на структуру ее периода (фазовой функции). В статье рассматриваются некоторые дополнительные возможности управления свойствами дифракционной решетки за счет согласования фазовых функций последовательных периодов решетки, то есть создания квазипериодических структур.
Бесплатно
Киноформные корректоры сферической аберрации, изготовленные химическим травлением стекла
Статья научная
Рассмотрены методы расчета осесимметричных дифракционных корректоров сферической аберрации. Описана технология изготовления киноформных элементов химическим травлением стекла. Приведены параметры рефракционно-дифракционных объектов для проекции изображения на большой экран и ввода лазерного излучения в стекловолокно, включающих киноформные корректоры сферической аберрации.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты теоретических и расчетных исследований по разработке на базе киноформных оптических элементов (КЭ) высокоразрешающих апохроматических систем, работающих в широком спектральном диапазоне. Приведен сравнительный анализ аберрационных и дисперсионных свойств КЭ и обычных оптических элементов. Показано, что сочетание двух обычных марок стекол с КЭ позволяет получить апохроматическую коррекцию и что компонент с КЭ обладает широкими возможностями при коррегировании монохроматических аберраций и вторичного спектра, позволяет исправить сферохроматизм при выполнении условия изопланатизма. Рассмотрена методика и принципы построения на базе КЭ апохроматов-анастигматов, имеющих массу на 30-50% меньше, чем аналогичные системы, выполненные на базе традиционных оптических элементов.
Бесплатно
