Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Метод получения незашумлённого изображения на основе обработки видеопоследовательности
Статья научная
Предложен метод обработки видеопоследовательности с целью получения одиночного незашумлённого изображения. Разработан алгоритм совмещения изображений на основе подходов поиска точечных соответствий и повышения разрешающей способности. Разработан алгоритм сложения множества изображений с целью получения одиночного незашумлённого изображения. Проведены экспериментальные исследования предложенного метода.
Бесплатно
Метод предварительного кодирования изображений в корреляционно-экстремальных системах
Статья научная
Цель исследования - отыскание метода предварительной обработки изображений для применения корреляционно-экстремального метода сопоставления разнородных изображений в системах технического зрения. Предложен теоретико-информационный метод предобработки изображений, основанный на энтропийном кодировании. Проведены исследования данного метода, которые показали, что изображения одной и той же сцены, полученные в различных условиях, после предварительного кодирования демонстрируют более высокий коэффициент корреляции, чем исходные.
Бесплатно
Статья научная
Прогнозирование изменений параметров временных рядов является актуальной задачей при мониторинге исследуемых процессов в цифровых информационных системах управления при исследовании проблем увеличения горизонта предсказания и минимизации погрешности прогноза. В работе исследуются алгоритмы прогноза, основанные на моделях, воспроизводящих динамику временного ряда в форме искусственных нейронных сетей. Получены уравнения функционирования и обучения искусственной нейронной сети в матричной форме, получен алгоритм обратной подстановки, с помощью которого можно увеличить глубину прогноза. В работе представлено решение задачи прогноза, состоящее в нахождении оценок предсказания посредством минимизации функции потерь - квадрата нормы отклонения оценок от наблюдаемых значений временного ряда и в определении коэффициентов модели алгоритмом обучения искусственных нейронных сетей итерационным методом обратного распространения ошибок. Применение разработанных алгоритмов позволило построить структурную схему реализации нейросетевого прогнозирования, с помощью которого можно получить достаточно точное представление об изменениях параметров временных рядов в системах мониторинга исследуемых процессов по критериям длительности и минимизированной погрешности получения прогноза.
Бесплатно
Метод пространственного восстановления коронарных артерий по малому числу ангиографических проекций
Статья научная
В статье рассматривается компьютерная технология полностью автоматического восстановления пространственной структуры коронарных артерий по малому числу ангиографических проекций. Предлагаемая методика восстановления состоит из четырех предварительных этапов анализа изображений проекций и этапа непосредственного построения пространственной структуры. Метод построения структуры базируется на последовательном получении пространственной трассы сосудов на основе одновременного анализа всех доступных проекций. В статье подробно рассматриваются этапы восстановления, приводятся результаты работы отдельных этапов. В результате формируется структура, содержащая векторное представление пространственных сосудов, которая в дальнейшем используется для визуализации. В статье приводятся результаты восстановления пространственной структуры фантомных объектов и левой коронарной артерии.
Бесплатно
Метод разложения изображения по топологическим признакам
Статья научная
В статье предложен новый метод для разложения изображения на отдельные объекты интереса. В основе разработанного метода лежит использование персистентной гомологии. Показан процесс прямого и обратного преобразования изображения. Исходное изображение после прямого преобразования представляется как набор матриц, которые можно разделить на основные и детализирующие. Основные матрицы содержат информацию об основной структуре объектов на изображениях, а детализирующие включают данные о деталях этих объектов, а также о мелких объектах или шумовой составляющей. Показано, что существует определенная аналогия с Wavelet-преобразованием, но в основе предлагаемого метода заложена принципиально другая теоретическая база. Подробно описан численный пример, отражающий основную суть метода. Описаны свойства разложения, а также возможность использования стандартных алгебраических операций над матрицами разложения. Обратное преобразование позволяет учесть измененные свойства отдельных объектов и синтезировать новое изображение. Продемонстрированы перспективы применения разложения для решения практических задач. Разработаны алгоритмы для бинаризации изображений и удаления текста на неоднородном фоне. Анализ и обработка данных ведется с единых позиций в пространстве матриц разложения. Результаты бинаризации показали, что в сравнении с аналогами разработанный алгоритм покажет себя наилучшим образом в ситуациях, когда бинаризация применяется для выделения множества отдельных объектов. Полученные результаты алгоритма удаления текста на неоднородном фоне подтверждают, что информация полностью удаляется, не задевая остальные области на изображениях.
Бесплатно
Метод расчета резонансных частот ТЕМ-камеры
Статья научная
Предложен метод расчета резонансных частот и частотных характеристик объемных резонаторов на запертых модах с использованием многомодовых матриц рассеяния. С использованием этого метода выявлены собственные типы волн, обусловливающие резонансы в ТЕМ-камере, определены ее резонансные частоты.
Бесплатно
Метод расчета функции рельефа отражательной дифракционной решетки в приближении Рэлея
Статья
Бесплатно
Метод расчёта вторичной оптики светодиодов для автомобильных фар дальнего света
Статья научная
В данной работе представлен аналитический метод расчёта оптического элемента, формирующего диаграмму направленности, удовлетворяющую требованиям для автомобильных фар дальнего света. Оптический элемент состоит из коллиматора, работающего по принципу полного внутреннего отражения, и микролинзового массива, расфокусирующего световой пучок в горизонтальном направлении и создающего требуемое распределение интенсивности. В качестве примера был рассчитан и промоделирован с различными светодиодами оптический элемент, позволяющий формировать пучок дальнего света классов B, C, D. Результаты моделирования показывают, что при размерах оптического элемента 33 × 23 мм достаточно 2 модулей для формирования пучка света классов B, C и 3 модулей - для пучка класса D.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен расчёт параметров дифракционного делителя пучка лазерного излучения. Расчёт выполнен для фазового дифракционного оптического элемента на основе бихромированной желатины, применяемого с целью формирования освещающего пучка от «белого» лазера в три пучка лазерного излучения на различных длинах волн.
Бесплатно
Метод расчёта зеркал для формирования заданных двумерных распределений освещённости
Статья научная
Представлен метод расчёта отражающей поверхности, формирующей заданное двумерное распределение освещённости при протяжённом источнике. Метод основан на представлении отражающей поверхности в виде бикубического сплайна и последующей оптимизации её параметров из условия формирования заданного светового распределения. Рассчитаны две отражающих поверхности, формирующие равномерно освещённые прямоугольную и эллиптическую области. Неравномерность распределения освещённости в обоих случаях составила менее 10 %.
Бесплатно
Статья научная
Представлен новый метод расчёта оптических элементов, работающих по принципу полного внутреннего отражения и формирующих сложные двумерные узкоугольные световые распределения. Расчёт поверхностей свободной формы основан на построении кусочно-гладкого решения, формирующего дискретное световое распределение, с дальнейшей аппроксимацией его сплайновой поверхностью. Работоспособность предложенного метода подтверждается приведёнными примерами расчёта оптических элементов. Световая эффективность полученных оптических элементов составляет 91,8 %, а среднеквадратичное отклонение формируемого распределения освещённости от заданного не превышает 8,6 %.
Бесплатно
Статья научная
В приближении геометрической оптики рассмотрен метод расчёта преломляющего оптического элемента с двумя рабочими поверхностями, преобразующего падающий пучок с плоским волновым фронтом в выходной пучок, формирующий заданное распределение освещённости и заданный волновой фронт. Приведены примеры расчёта оптических элементов, формирующих заданные распределения освещённости и сферические волновые фронты (сходящиеся и расходящиеся гомоцентрические пучки). Представленные примеры демонстрируют хорошие рабочие характеристики метода.
Бесплатно
Статья научная
Предложен метод расчёта функции эйконала светового поля (или фазовой функции), обеспечивающей формирование требуемого распределения освещённости в приближении геометрической оптики. В рамках метода задача расчёта функции эйконала сформулирована в полудискретной форме как задача максимизации вогнутой функции. Для решения задачи максимизации используется градиентный метод, при этом для градиента получены аналитические выражения. С использованием предложенного метода рассчитана функция эйконала, обеспечивающая формирование «разрывного» распределения освещённости в виде изображения гексаграммы. Показано, что использование полученного геометрооптического решения в качестве начального приближения в итерационном алгоритме Гершберга-Сакстона позволяет рассчитывать дифракционные оптические элементы с квазирегулярной структурой микрорельефа.
Бесплатно
Статья научная
В работе предлагается способ сегментации новообразований молочной железы и их периферического компонента на ультразвуковых изображениях. Отмечается, что определение пограничных структур поражения молочной железы служит важным шагом для дальнейшей классификации образования и напрямую влияет на окончательное определение характера образования. Основным отличием предлагаемого подхода является то, что при его реализации учитывались особенности перепада яркости пикселей исходного изображения, без использования фильтров спекл-шума. Работа методики протестирована на наборе ультразвуковых изображений морфологически верифицированных 42 доброкачественных и 49 злокачественных образований молочной железы, размеченных врачом-специалистом. Полученные результаты сегментации сравнивались с результатами ручной разметки врачом-специалистом в области ультразвуковой диагностики. Средние погрешности в выделении доброкачественного и злокачественного образования составили 5 пикселей для области самого образования и 7 пикселей для периферической области, что с учетом погрешности ручного выделения врачом-специалистом (3,95 и 4,7 пикселей соответственно) незначительно. А средние метрики «Пересечение над объединением» (IoU) составили 0,82 и 0,80 соответственно. Приведенные результаты эксперимента свидетельствуют о возможности использования разработанной технологии в комплексе с системой дифференцирования образования.
Бесплатно
Метод секционирования многослойных объектов на основе модели рассеяния света
Статья научная
Рассматривается задача секционирования изображений многослойных объектов из наблюдаемых изображений, полученных при фокусировке изображающей системы на каждый слой и содержащих паразитные размытые изображения соседних слоев. Для описания размытия используется свертка с ядром, отвечающим физической модели некогерентного рассеяния света в приближении Френеля с априори неизвестными параметрами функции рассеяния точки. Предлагается метод граничного разделения секционирования, сочетающий использование данной физической модели размытия с современными методами оценки степени размытия и выделения границ на изображениях. Анализируются результаты тестирования метода граничного разделения на данных физических экспериментов с модельными многослойными объектами разных масштабов, и проводится качественное сравнение с существующими методами решения задачи оптического секционирования. Делается вывод о наибольшей эффективности метода на многослойных объектах с четко выделенными границами, на которых метод продемонстрировал практически полное восстановление искомых слоев.
Бесплатно
Статья научная
Разработан метод синтеза композиционных наноматериалов металл/оксид импульсно-периодическим лазерным воздействием на примере металл-полупроводникового нанокомпозита ZnO/Cu. Осуществлён новый подход к созданию структур композиционных слоистых наноматериалов на основе нановолокон оксида цинка. Впервые для синтеза таких материалов использовался нагрев лазерным излучением с регулируемым распределением плотности мощности. Нагрев на воздухе фольги из латуни импульсно-периодическим лазерным воздействием интенсифицирует окисление поверхности материала. Предпочтительное образование ZnO обусловлено более высокой, чем у меди, скоростью окисления цинка, а также диффузией цинка к поверхности. Длина нановолокон оксида цинка при реализации выбранных режимов лазерного воздействия не превышает 5 мкм.
Бесплатно
Метод согласования направленных текстурных признаков в задачах анализа биомедицинских изображений
Статья научная
В рамках общей задачи автоматического построения информационных признаков рассматривается конкретная прикладная задача настройки направления вычисления текстурных признаков, предназначенных для последующей диагностики различных заболеваний по цифровым биомедицинским изображениям. В качестве критериев качества признакового пространства рассматриваются достоверность классификации, расстояние Бхатачария, а также серия критериев дискриминантного анализа. В качестве алгоритмов оптимизации используются метод случайного поиска, генетический алгоритм и алгоритм имитации отжига. Предложенный подход обеспечивает снижение оценки вероятности ошибочного распознавания для задачи диагностики рентгеновских изображений костной ткани в два раза (с 0,20 до 0,10), а также для задачи диагностики изображений компьютерной томографии лёгких - на 45 % (с 0,11 до 0,06) в сравнении с использованием обычной процедуры отбора из большого числа разнородных признаков.
Бесплатно
Метод согласованной идентификации в задаче определения соответственных точек на изображениях
Статья научная
В работе рассматривается задача трансформации изображений, заключающаяся в формировании строк соответственных точек на изображениях с использованием фундаментальной матрицы, формируемой по небольшому числу заданных соответственных точек. Для нахождения фундаментальной матрицы предлагается новый подход, основанный на согласованной идентификации. Приводятся результаты исследования эффективности применения этого метода к рассматриваемой задаче, по сравнению с наиболее эффективным из известных алгоритмов - RANSAC.
Бесплатно
Метод согласованных квадрик для коллимированных пучков
Статья
В статье рассматривается задача расчета преломляющего элемента с двумя поверхностями, формирующего плоский фронт и заданное распределение освещенности. Формулируется метод согласованных квадрик для расчета данного оптического элемента, и показывается, что данный метод совпадает с градиентным методом для некоторого функционала, связанного с задачей перемещения масс Монжа–Канторовича. Это дает возможность адаптивного выбора шага в методе согласованных квадрик. В конце статьи приводится расчетный пример.
Бесплатно
Метод согласованных прямоугольников для расчета фокусаторов в плоскую область
Статья научная
Разработан численный метод расчета фазовых функций фокусаторов в плоские области сложной формы с факторизующимся распределением интенсивности при факторизующемся освещающем пучке с произвольным сечением. Произведен дифракционный анализ прямой задачи фокусировки в плоскую область. На основе специально разработанного программного обеспечения проведен вычислительный эксперимент, позволивший установить, что теоретическая энергетическая эффективность типичных фокусаторов составляет не менее 85%.
Бесплатно
