Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2629
Компьютерная обработка сцинтиграфических изображений легких
Статья научная
Разработаны методы компьютерной обработки сцинтиграмм, которые позволяют объективизировать состояние капиллярного кровотока в легких совокупностью компьютерных параметров: спектральными характеристиками неравномерности распределения активности и показателем дефицита перфузии. Представлены результаты клинических исследований, подтверждающие высокую эффективность разработанных алгоритмов.
Бесплатно
Компьютерная оптика. Достижения и проблемы
Статья научная
Раскрывается смысл понятия компьютерная оптика (КО), показаны предпосылки ее появления и этапы развития. Выделены следующие основные направления КО: расчет, создание и исследование свойств элементов КО. Дан краткий анализ каждого из этих направлений. Элементы КО разрабатываются для рентгеновского, ультрафиолетового, видимого, инфракрасного, субмиллиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн, электромагнитных колебаний и акустических волн. Рассматриваются такие элементы КО, как зонные пластинки, киноформ, фокусаторы, анализаторы и синтезаторы модового состава, элементы Бессель-оптики, программируемые решетки и т.д. Намечены перспективы развития КО.
Бесплатно
Статья научная
Представлена компьютерная технология автоматического восстановления пространственной структуры коронарных артерий по малому числу ангиографических проекций. Технология построения пространственной структуры базируется на пространственной трассировке сосудов на основе одновременного анализа всех доступных проекций. В результате формируется векторное представление пространственных сосудов, которое в дальнейшем используется для визуализации структуры. Подробно представлены этапы восстановления, приводятся результаты работы отдельных этапов. Описывается один из методов получения пространственных координат сканирования трассы по результатам обработки двух проекций изображения. Предлагается набор основных геометрических характеристик, описывающих объекты двухмерных и трёхмерных структур. Описаны аппроксимационные методы оценивания диаметра сосудов, методы выделения центральных линий сосудов на изображениях проекций на основе вейвлет преобразования. Представлены экспериментальные исследования на модельных и натурных объектах.
Бесплатно
Статья научная
Мы предлагаем компьютерную технологию моделирования процесса формирования оптических изображений дифракционной изображающей линзой. Центральная идея технологии состоит в том, чтобы оценивать качество оптики путём сопоставления входного и выходного изображений по критериям, принятым в обработке изображений. Для этого на вход подаются, а на выходе формируются гиперспектральные изображения одинакового разрешения. При большом числе спектральных компонентов обеспечивается достаточно точное воспроизведение эффектов, связанных с зависимостью коэффициента преломления от длины волны. Для сравнения входного и выходного изображений по показателю PSNR осуществляется «сборка» обычных трёхкомпонентных RGB-изображений с использованием стандартных функций соответствия во всем оптическом диапазоне. Приводятся результаты исследования зависимости показателя PSNR от основных параметров оптической системы: фокусное расстояние, линейная апертура и количество учитываемых дифракционных порядков.
Бесплатно
Статья научная
Методом компьютерного моделирования выполнен анализ оптических характеристик ЖК-модулятора, в котором используется электрооптический эффект «гость - хозяин». В статье рассмотрены классические конструкции ЖК-модулятора, выполненные на основе планарной ячейки с различными углами закрутки структуры ЖК с поляроидом и без него. Кроме этого проанализирована конструкция ЖК-модулятора с гомеотропной ориентацией ЖК без поляроида. Даны практические рекомендации по нахождению оптимальных конструкций ЖК-модуляторов для различных конкретных задач.
Бесплатно
Компьютерный расчет оптических систем в области аберраций высших порядков
Статья научная
Обоснована целесообразность использования псевдолучей при аберрационном расчете оптических систем, включающих радиально-градиентные и дифракционные линзы. Изложена методика расчета хода псевдолучей через такие системы.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе исследована акустооптическая конверсия оптических мод высших порядков в циркулярном анизотропном оптическом волокне с распространяющейся крутильной акустической волной основного порядка. Впервые получены аналитические выражения для собственных резонансных оптических мод и их постоянных распространения. Теоретически показана взаимная конверсия линейно-поляризованных оптических вихрей с учетом сдвига оптической частоты. Установлен эффект инверсии знака спинового углового момента циркулярно-поляризованного оптического вихря. Продемонстрирована взаимная конверсия векторных HE- и EH-мод высших порядков, сопровождаемая изменением типа моды и её четности. Выявлено практически важное свойство волоконной системы осуществлять эффективные параллельные преобразования мод с различными значениями азимутального числа.
Бесплатно
Статья научная
В рамках модифицированной модели медленно меняющихся амплитуд рассмотрен процесс конвертирования вихревых пучков оптического диапазона в вихревые пучки терагерцового радиодиапазона на основе нелинейной генерации разностной частоты в среде с восприимчивостью второго порядка. Дано теоретическое обоснование закона конвертирования топологических зарядов вихревых пучков - топологический заряд выходного радиовихревого пучка равен разности топологических зарядов входных оптических вихревых пучков. Реализована компьютерная имитационная модель рассматриваемых процессов.
Бесплатно
Статья научная
В оптической системе со случайным фазовым (СФЭ) экраном в пространственно-частотной плоскости рассмотрен процесс формирования изображения интерференционной картины, локализованной в пространстве предметов. Показано, что при определенных условиях такая оптическая система может работать в качестве интерферометра сдвига, определяющего зависимость контраста полос средней интенсивности в изображении интерференционной картины от нормированной функции корреляции комплексного пропускания СФЭ. Установлена зависимость контраста полос от их периода и размеров апертуры поля зрения, зависимость оптической передаточной функции рассматриваемой системы от параметров пространственной когерентности света в пространственно-частотной плоскости системы со СФЭ.
Бесплатно
Контроль изменения показателя преломления в жидких фотополимеризующихся композициях
Статья научная
Известен метод формирования структур с непрерывным профилем микрорельефа дифракционных оптических элементов (ДОЭ) на основе жидких фотополимеризующихся композиций (ЖФПК) [1, 2]. Для получения максимальной высоты микрорельефа при заданном контрасте фотошаблона необходимо обеспечить такую энергетическую экспозицию, при которой массовое отношение образованного при засветке полимера к исходному олигомеру (конверсия) максимально различалось бы в засвеченных и незасвеченных зонах [3]. В связи с тем, что показатель преломления полимера выше показателя преломления собственного олигомера [4], то показатель преломления будет выше там, где выше уровень конверсии. Следовательно, фиксируя разность коэффициентов преломления в засвеченных и незасвеченных зонах, можно предопределять высоту микрорельефа, получаемого в результате темнового роста.
Бесплатно
Контроль не покрытых охранным телевидением участков при помощи дополнительных источников освещения
Статья научная
Описан способ обнаружения и установления положения объектов, находящихся вне зоны прямой видимости камер охранного телевидения с помощью двух дополнительных источников освещения. Приведён алгоритм для вычисления положения объектов по двум изображениям, содержащим их тень.
Бесплатно
Контроль пространственного распределения оптического излучения, рассеянного дифракционной структурой
Статья научная
Представлены результаты разработки и исследования метода и устройства для оперативного контроля пространственного распределения интенсивности дифракционных порядков в телесном угле дифракции до ±80° и 360° по азимуту как на проход, так и на отражение. Разработанное устройство предназначено для контроля формы и глубины микрорельефа дифракционных оптических элементов в процессе производства.
Бесплатно
Контроль степени сжатия при иерархической компрессии изображений
Статья научная
Предлагается новый метод обеспечения заданной степени сжатия при иерархической компрессии изображений. Основная идея метода заключается в использовании различных значений управляющего параметра (максимальной погрешности) для различных масштабных уровней представления изображения и коррекции значения погрешности на последнем уровне в зависимости от получаемого объема сжатых данных.
Бесплатно
Контурный анализ и современная оптика гауссовых пучков
Статья научная
В работе представлено теоретическое исследование возможности использования математического аппарата спиральных пучков света в задачах распознавания контурных изображений. Даётся оценка предлагаемого подхода с точки зрения его преимуществ и недостатков, приводятся результаты численного моделирования, обсуждаются аспекты применения метода в рамках существующих практических задач.
Бесплатно
Статья научная
В статье обсуждаются основные свойства новой концепции полностью оптического диэлектрического двухканального селективного по длине волны коммутатора на основе эффекта фотонного крючка. Рассмотрен прототип такого устройства на диэлектрических микроструктурах с нарушенной симметрией как геометрической формы, так и оптических свойств без применения микромеханических устройств или нелинейных материалов. Благодаря уникальному свойству фотонного крючка изменять свою кривизну в зависимости от длины волны светового облучения, данный переключатель является перспективным кандидатом для реализации оптической коммутации в современной оптоэлектронике и миниатюрных устройствах «на чипе». На основе численного FDTD-моделирования показано, что оптическая изоляция коммутируемых каналов для переключателя с линейными размерами около (6l)3 на базе Янус-частицы может достигать примерно 18 - 20 дБ в диапазоне длин волн 1,5 - 1,9 мкм.
Бесплатно
Концепция распределенного хранения и параллельной обработки крупноформатных изображений
Статья научная
Предлагается новый подход к организации хранения данных на многопроцессорных системах различной архитектуры, базирующийся на концепции распределенных изображений. Рассматриваются основанные на предлагаемой концепции децентрализованный метод динамической балансировки и управления параллельным вычислительным процессом, а также организация визуализации крупноформатных распределенных изображений.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся результаты экспериментальной проверки концепции ранее предложенного [ Гейнц, Ю.Э. Концепция миниатюрного фотонного пространственного переключателя на основе внеосевой зонной пластины / Ю.Э. Гейнц, О.В. Минин, И.В. Минин // Квантовая электроника. - 2021. - Т. 51, № 8. - С. 727-729. - DOI: https://doi.org/10.1070/QEL17600 ] полностью оптического селективного по длине волны многоканального коммутатора на основе внеосевой зонной пластины Вуда в миллиметровом диапазоне длин волн без применения микромеханических устройств или нелинейных материалов. Рассмотрен лабораторный прототип такого устройства, и обсуждаются его основные параметры. На основе проведенных экспериментов показано, что оптическая изоляция коммутируемых каналов для переключателя на базе внеосевой зонной пластины может достигать 15 дБ при разности частот 25 ГГц в диапазоне частот 93 - 136 ГГц.
Бесплатно
Статья научная
Алгоритм коррекции вращательного смаза рассматривается как этап предварительной обработки изображений в задаче измерения ориентации при помощи звёздного датчика. Для реализации предлагаемого алгоритма звёздный датчик должен быть оснащён измерителем вектора угловой скорости (трёхосным гироскопом). Алгоритм не гарантирует обнаружения изображения звезды на фоне дневного неба в одном кадре, но облегчает условия для последующего накопления последовательности кадров. Целью коррекции является локализация энергетических максимумов смазанных изображений звёзд в пикселях с заранее определёнными характеристиками. После коррекции эти пиксели получают некоторое превышение над фоном, в них улучшается отношение сигнал/шум, но теряется художественное качество цифрового изображения в целом. Определяющей характеристикой пикселя, в котором локализуется максимум, является попадание в него геометрического изображения звезды в момент начала экспозиции корректируемого кадра. Коррекция выполняется в форме обработки кадра цифровым фильтром, имеющим конечную импульсную характеристику. Импульсная характеристика фильтра неоднородна и представляет собой ядро вращательного смаза, синтезированное в каждом пикселе корректируемого кадра. Описаны алгоритмы расчёта уровней сигнала, фона и шума в изображении звезды, наблюдаемой на фоне дневного неба вращающейся камерой. Выполнен анализ зависимостей отношений сигнал/шум в различных пикселях смазанного изображения от времени экспозиции и от угловой скорости вращения камеры. Рассчитаны отношения сигнал/шум в изображении звезды до и после коррекции смаза. Приведены результаты моделирования на примере изображения яркой звезды, наглядно показывающие особенности работы предлагаемого алгоритма коррекции вращательного смаза.
Бесплатно
