Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2382
Статья научная
В работе рассмотрена минимизация размера фокального пятна (светового или теневого) при различных типах поляризации за счёт дополнительной аподизации выходного зрачка фокусирующей системы оптическим элементом с вихревой фазовой зависимостью от угла и полиномиальной амплитудной зависимостью от радиуса. Коэффициенты в радиальном полиноме оптимизировались с учётом выполнения определённых условий, в частности, сохранения энергетической эффективности и обеспечения заданного уровня боковых лепестков. Поиск коэффициентов выполнялся на основе минимизации функционала с использованием метода Брента.
Бесплатно
Статья научная
Разрабатывается и исследуется адаптивный параметризованный интерполятор при компрессии изображений на основе иерархической сеточной интерполяции. Для оптимизации параметров этого интерполятора предлагается подход, основанный на минимизации энтропии квантованных постинтерполяционных остатков, которая используется в качестве оценки объёма сжатых данных. Записывается рекуррентная схема вычисления параметров предлагаемого интерполятора, и вычисляются теоретические оценки его вычислительной сложности. В составе иерархического метода компрессии изображений производится экспериментальное исследование разработанного интерполятора, а также его сравнение с усредняющими интерполяторами и адаптивным интерполятором, основанным на оптимизации суммы абсолютных значений погрешностей интерполяции. Показывается преимущество разработанного интерполятора над прототипами по размеру компрессированных данных при различных погрешностях, вносимых в сжатое изображение.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются вопросы математического моделирования процессов в многокомпонентных оптоэлектронных элементах и устройствах, основанных на методе спектрального взаимодействия.
Бесплатно
Статья научная
Мы рассматриваем подход к расчету преломляющего оптического элемента, формирующего заданное распределение освещенности в дальней зоне при условии параллельного освещающего пучка лучей, на основе некоторой вариационной задачи. Мы рассматриваем явную формулировку этой задачи в виде задачи перемещения масс Монжа–Канторовича. Также показывается простая взаимосвязь задачи перемещения масс с двойственной линейной вариационной задачей, численное решение которой рассматривается. Прямое решение задачи такого типа представляет огромную вычислительную сложность. Для преодоления данной трудности можно использовать так называемый многомасштабный подход, основанный на построении цепочки приближений, являющихся решениями на сгущающихся сетках.
Бесплатно
Многомерное гиперкомплексное ДПФ: параллельный подход
Статья научная
В работе предложен способ параллельной реализации вычислений с гиперкомплексными числами в многомерном пространстве. В частности, предложен параллельный алгоритм вычисления многомерного дискретного гиперкомплексного преобразования Фурье (ГДПФ).
Бесплатно
Многопорядковые дифракционные решетки с несимметричным профилем периода
Статья научная
Рассмотрены результаты расчетов многопорядковых дифракционных решеток с несимметричным профилем периода. Показаны их преимущества и недостатки по сравнению с симметричными решетками.
Бесплатно
Статья научная
Проведено исследование преобразования анализируемого объекта набором из нескольких пространственных фильтров, включая полосовые, дифференциальные, радиальные и вихревые различных типов, а также фильтры Гильберта. Численно продемонстрированы преимущества и недостатки различных фильтров по четкости, инвариантности направления выделения краев, а также энергетической эффективности. На основе полученных результатов разработаны многопорядковые оптические пространственные вихревые фильтры для одновременного выделения контуров различных частей объекта. При этом показано, что многопорядковый фильтр позволяет в одной плоскости формировать набор картин с чётко выделенным полным контуром, углами объекта и различными частями контура. Проведена численная и экспериментальная апробация 4- и 5-канальных пространственных вихревых фильтров различных типов на тестовых объектах. Показана возможность использования предложенных фильтров для одновременного выделения краёв всего изображения и различных частей изображения с целью извлечения большего числа особенностей из анализируемого изображения.
Бесплатно
Многофокусная металинза для детектирования различных топологических зарядов при разных длинах волн
Статья научная
Рассмотрена комбинированная высокоапертурная металинза в тонкой пленке нитрида кремния диаметром 14 мкм, состоящая из двух наклонных секторных металинз, каждая из которых состоит из набора бинарных субволновых решеток. Моделирование методом конечных разностей во временной области показало, что металинза может одновременно детектировать оптические вихри с двумя топологическими зарядами -1 и -2 почти во всем видимом диапазоне длин волн. Металинза может селектировать несколько длин волн, которые фокусируются в разных точках фокальной плоскости: изменение длины волны на 1нм приводит к смещению фокусного пятна примерно на 4 нм. При освещении металинзы гауссовым пучком с левой круговой поляризацией одновременно формируются два оптических вихря с топологическими зарядами 1 и 2 на расстоянии 6 мкм между собой при фокусном расстоянии линзы 6 мкм. Данную металинзу можно использовать для уплотнения канала передачи информации в беспроводных телекоммуникационных системах с помощью селекции пространственно-временных мод лазерного излучения с разными топологическими зарядами и разными длинами волн. Такая микролинза является примером компактного демультиплексора.
Бесплатно
Многофокусная спектральная дифракционная линза
Статья научная
Предложен метод расчёта спектральной многофокусной дифракционной линзы, формирующей заданный набор фокусов с фиксированными положениями при нескольких различных длинах волн. Метод основан на минимизации функции, представляющей квадрат модуля разности между комплексными амплитудами пучков, формируемых микрорельефом спектральной линзы для заданных длин волн, и функциями комплексного пропускания многофокусных линз, рассчитанных для указанных длин волн. В качестве примера были рассчитаны зонные пластинки, формирующие три фиксированных фокуса при трёх и четырёх длинах волн. Полученные результаты могут найти применение при разработке и создании новых многофокусных контактных и интраокулярных линз с уменьшенными хроматическими аберрациями.
Бесплатно
Многофункциональная цифровая модель системы искажения и восстановления изображений
Статья научная
Статья рассматривает общие методы и алгоритмы решения задач восстановления изображений. Представлена разработанная многофункциональная модель системы искажения и восстановления изображений, которая используется как основной инструмент для реализации описанных алгоритмов и сравнения результатов их применения для двумерного случая
Бесплатно
Моданы - новые элементы компьютерной оптики
Статья научная
Рассмотрены основные проблемы, возникающие при создании дифракционных оптических элементов - моданов, управляющих модовой структурой когерентного излучения в линейных волноводных средах. Для создания моданов используются методы компьютерной оптики и цифровой голографии. Произведено обобщение предыдущих работ авторов на основе единого математического подхода. Разработаны многоканальные моданы, селектирующие параллельно несколько мод или групп мод. Показано, что моданы позволяют создать эталоны мод когерентного излучения. Впервые предложен метод производящих функций для создания или анализа параллельно нескольких кодовых световых пучков и оптические системы фильтрации по спектру мод. Введены характеристики точности моданов и даны их оценки при дискретизации фазы моданов. Произведен расчет энергетической эффективности моданов при различных способах регистрации их функций комплексного пропускания. В качестве примеров рассмотрены моданы, согласованные c модами Гаусса-Лагерра, Гаусса-Эрмита, Бесселя. Приведены результаты экспериментального исследования фазовых и амплитудных моданов с различным числом каналов.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен новый класс элементов компьютерной оптики - МОДАНЫ, первые элементы которого были созданы в 1982 г. Рассмотрены пути совершенствования МОДАНОВ в части расширения их функциональных возможностей и дифракции этой эффективности. Приведены аналитические соотношения для амплитудных и фазовых МОДАНОВ, результаты их экспериментального исследования. Более детально рассмотрены МОДАНЫ, согласованные с модами Гаусса-Лагерра, и их применение в волоконно-оптических датчиках.
Бесплатно
Статья научная
Описаны математические модели и алгоритмы внесения деформирующих искажений в решетчатые функции дискретных аргументов. Для изображений рассматриваются три модели внесения деформирующих искажений при размножении обучающей выборки в интересах построения алгоритмов распознавания лиц: на основе применения при деформации гармонических функций, на основе смещения контрольных точек и на основе поиска оптического потока при наложении фильтра энтропии. Для исходных и искусственно размноженных в соответствии с описанными моделями обучающих выборок проведены эксперименты по обучению алгоритмов распознавания изображений лиц методом Виолы-Джонса и сравнение точности работы полученных детекторов. Показана применимость данного подхода для размножения данных при обучении алгоритмов распознавания изображений объектов, характеризующихся определенной структурой.
Бесплатно
Модели контуров изображений объектов при наличии геометрических искажений
Статья научная
Представлены математические модели контуров изображений объектов с простой и сложной формами при воздействии геометрических искажений. Показано, что спектр контура дополняется гармониками в зависимости от вида геометрического искажения. Предложены модели контуров с комбинацией разных геометрических искажений.
Бесплатно
Модели стеганографической системы и обобщенного алгоритма встраивания ЦВЗ в полиграфические изделия
Статья научная
В статье построена модификация формальной модели стегосистемы, адаптированная для класса систем, предназначенных для встраивания ЦВЗ в полиграфическую продукцию. На основе данной модифицированной модели построен алгоритм встраивания и извлечения ЦВЗ, являющийся обобщением известных эвристических алгоритмов встраивания ЦВЗ в полиграфическую продукцию. Также проведено исследование ряда эвристических алгоритмов стеганографического встраивания с целью определения их ключевых параметров с точки зрения построенной формальной модели таких, как область встраивания, параметры ключа встраивания, тип декодера и т. д.
Бесплатно
Модели схем разделения секрета в системах передачи видеоинформации
Статья научная
В данной статье предложены два варианта реализации схем разделения секрета на неравные доли с принципиально малой частью секрета для организации защищённого хранения и обработки видеоинформации в центрах обработки данных, в основе которых лежит RGB-представление (аббревиатура английский слов Red, Blue, Green – красный, зелёный, синий) каждого из фреймов видеосигнала. Для каждой предложенной схемы выполнена программная реализация в среде программирования Borland C++ Builder 6.
Бесплатно
Статья научная
Произведено моделирование и выбор оптимальных параметров дифракционной решётки для новой разработанной технологии изготовления плоских волноводных систем. В отличие от использования готовых пластин «кремний на изоляторе», разработана новая технология изготовления полностью автономной системы ввода излучения, согласующего элемента и собственно волновода. Приведено общее описание технологии системы «ввод излучения -распространение - вывод излучения». Найдены конкретные технологические параметры высоты решётки, подстилающего и покровного слоёв. Эффективность ввода в волновод составила 30 % за счёт подбора оптимального расстояния от волновода до кремниевой подложки, которая работает как зеркальный слой.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются основные этапы преобразования информации в видеоинформационном тракте оптико-электронных систем дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Для каждого из этапов преобразования указываются существующие и оригинальные математические модели, методы и алгоритмы, лежащие в основе моделирования процесса оптического ДЗЗ. Проводится сравнение натурных и моделируемых изображений с целью выявления формальных (численных) и неформальных (визуальных) несоответствий между ними. На основании результатов сравнения определяются перспективные постановки и направления исследовательских работ.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена исследованию влияния клина травления на фокусировку излучения дифракционными микролинзами с апертурой 16 длин волн и числовой апертурой 0,71. Рассматриваются случаи клина травления, характерные для жидкостной химической и плазменно-химической технологий.
Бесплатно
