Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2572
Методы получения рельефных изображений с непрерывным профилем
Статья научная
Рассмотрены новые способы получения рельефных изображений с непрерывным профилем. Показано, что лучшие результаты достигнуты при выводе изображений на рентгеновский фоторезист с помощью прецизионных генераторов изображений. Показана перспектива использования жидких фотополимеров.
Бесплатно
Методы сегментации изображений в задачах обнаружения дефектов поверхности
Статья научная
В статье приводится анализ методов сегментации изображений применительно к задаче обнаружения дефектов поверхности. Рассматриваются методы водораздела, нормальных разрезов и метод оценки изменения формы спектра (ОИФС). Анализ методов проводится как на модельных изображениях, так и на изображениях объекта контроля - внутренней поверхности труб. Делается вывод о возможности применения метода ОИФС в системах визуального контроля поверхностей.
Бесплатно
Методы теории рассеяния для решения задач дифракционной оптики
Статья научная
В данной работе предложен метод решения системы уравнений Максвелла для случая дифракции плоской электромагнитной волны на дифракционном оптическом элементе, представляющем тонкую пластинку с нанесенным на нее микрорельефом. Расчет проводился в рамках строгой электромагнитной теории. Метод основан на приведении исходной системы уравнений Максвелла к системе интегродифференциальных уравнений.
Бесплатно
Методы трансферного обучения для сегментации клеток глиомы C6
Статья научная
В настоящей работе представлен алгоритм бинарной сегментации клеток культуры глиомы С6 с применением методов глубокого обучения для упрощения и ускорения анализа роста данной культуры. Для разработки и тестирования алгоритма впервые собрана база, содержащая 30 микроскопических фазово-контрастных снимков клеток глиомы C6.Благодаря собранной базе данных, впервые исследуются свойства методов трансферного обучения при работе со снимками клеточных культур в высоком разрешении. Для этого используются дополнительные базы данных микроскопических и неспециализированных изображений. Эксперименты показали, что предобучение нейронной сети с использованием микроскопических снимков обеспечивает значительное преимущество при распознавании клеток глиомы в низком разрешении, однако при увеличении разрешения и возникающей из-за этого рассогласованности размеров объектов лучшие результаты могут быть получены с использованием энкодеров, обученных на повседневных снимках. В работе объясняются причины этого и предлагаются способы повышения обобщающих способностей «специализированных» весов к работе в высоком разрешении за счет использования техник аугментации, обеспечивающих согласованность размеров объектов. Также демонстрируется возможность получать разные обобщающие свойства итогового алгоритма за счет правильного подбора данных для предварительного обучения, что может быть полезно при необходимости обнаруживать или исключать из рассмотрения плотные кластеры клеток.
Бесплатно
Методы управления процессом распознавания текстовых меток на изображениях
Статья научная
В статье предложен новый подход к проектированию структуры алгоритмов систем распознавания текстовых меток, основанный на идее автоматического управления параметрами алгоритмов в процессе функционирования системы. Выбор значений параметров осуществляется с использованием обратных связей от алгоритма распознавания символов. Представлены результаты экспериментов с алгоритмами реальной системы распознавания идентификационных номеров объектов подвижного состава железнодорожного транспорта, подтверждающие эффективность предложенного подхода.
Бесплатно
Методы ускорения сбора данных в системах однопиксельной визуализации
Статья научная
В работе представлен обзор существующих методов ускорения сбора данных в системах однопиксельной визуализации, включая однопиксельные камеры и фантомную визуализацию. Рассмотрены три ключевых подхода к ускорению сбора данных, а именно: мультиплексирование, оптимизация паттернов и использование обратной связи от детектора. Первый подход – мультиплексирование паттернов – позволяет параллельно обрабатывать данные в различных спектральных, поляризационных или временных каналах. Второй подход – оптимизация паттернов – направлен на сокращение числа измерений без потери качества изображения. В работе рассмотрены случайные, ортогональные (например, Адамара и Фурье) и модифицированные паттерны для ускорения процесса сбора данных. Третий подход – использование обратной связи от детектора – обеспечивает адаптивную корректировку паттернов, что повышает скорость и точность восстановления изображений. Этот подход особенно эффективен в сочетании с нейронными сетями. Рассмотренные методы подчеркивают актуальность разработки высокоскоростных систем однопиксельной визуализации, которые применяются в дистанционном зондировании, медицине и других областях. Комбинация рассмотренных подходов открывает новые возможности для создания систем визуализации, работающих в режиме реального времени.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены методы формирования векторов информативных признаков для решения задачи распознавания объектов в импульсной лазерной локации по регистрируемым дальностным портретам. Приведено описание известных методов снижения размерности пространства признаков, и обозначены границы их применимости. Предложен метод, реализующий максимизацию метрик между векторами признаков. На примере объектов, поверхности которых описываются каноническими уравнениями (сфера, конус, цилиндр), показано, что этот метод эффективен при решении задачи распознавания объектов в случае их априори неизвестной ориентации относительно локационной системы. Метод также эффективен и при наличии пересечений множеств векторов признаков, когда объекты характеризуются дальностными портретами схожей формы.
Бесплатно
Методы формирования профиля поверхности дифракционных оптических элементов
Статья научная
Приводится обзор результатов исследования фотолитографического метода изготовления высокоэффективных дифракционных оптических элементов (ДОЭ), основанного на применении только одного фотошаблона с двумя градациями пропускания. Для бинаризации непрерывной функции пропускания дифракционного элемента применена техника растрирования полутоновых изображений, а для экспонирования светочувствительной среды - некогерентная пространственная фильтрация в сочетании с обычным фотолитографическим процессом. Анализируется зависимость дифракционной эффективности ДОЭ от параметров фотошаблона, методов бинаризации и погрешностей изготовления. Проведено сравнение характеристик предложенного метода с известным - многоуровневым методом. Рассмотрены особенности изготовления ДОЕ с непрерывным фазовым профилем, основанные на проекционной, контактной и рентгеновской литографии. Приведены результаты экспериментального исследования. Показана возможность изготовления ДОЭ с дифракционной эффективностью более 80% с помощью только одного фотошаблона.
Бесплатно
Методы цифрового анализа сосудистой системы человека. Обзор литературы
Статья научная
В статье представлен обзор основных подходов к цифровому анализу изображений сосудистых систем человека. Выделены основные этапы обработки диагностических изображений, проведён анализ различных подходов к выделению и количественному оцениванию морфологических признаков сосудов.
Бесплатно
Статья научная
Получение и обработка оптических медицинских изображений являются важными аспектами современной медицинской практики, так как они позволяют проводить точную диагностику и мониторинг различных заболеваний. Методы их получения включают микроскопические изображения, оптическую когерентную томографию, лазерную диффузионную томографию и другие техники, каждая из которых имеет свои преимущества и ограничения. В работе представлен обзор этих методов, а также анализ источников и видов шумов, которые влияют на качество изображений. Рассмотрены современные методы обработки цифровых медицинских оптических изображений, такие как фильтрация, усиление контраста, реконструкция изображений и машинное обучение, которые играют ключевую роль в повышении качества, точности и информативности таких изображений.
Бесплатно
Метрика искажений мелких структур компрессированных изображений
Статья научная
В статье предлагается новая метрика искажений мелких структур компрессированных изображений - MFSD ( Metric of Fine Structures Distortion ). К особенностям метрики относится то, что она основана на алгоритме идентификации мелких структур изображения с использованием нормированной системы N-CIELAB, что позволяет оценивать искажения с учетом свойств контрастной чувствительности зрения. Приводятся экспериментальные результаты оценки искажений тестовых изображений в зависимости от степени компрессии и параметра качества в кодеках JPEG и JPEG2000 по метрике MFSD и по традиционным метрикам PSNR и SSIM. На основе результатов сравнительного анализа MFSD с субъективными оценками качества компрессированных изображений JPEG и JPEG2000 получен новый объективный критерий высокого качества воспроизведения мелких структур компрессированных изображений. Приводится теоретическое и экспериментальное обоснование объективности нового критерия по результатам обработки и анализа искажений компрессированных тестовых фотореалистичных изображений.
Бесплатно
Механизм сверхразрешения в планарной гиперболической секансной линзе
Статья научная
Получено интегральное представление для ТЕ-волны в 2D среде от точечного источника, находящегося вне этой среды (линия раздела сред - прямая), и аналогичное представление для светового поля за плоскопараллельной пластиной. При этом выделено три типа волн, дающих вклад в световое поле: распространяющиеся волны, поверхностные волны первого и второго типов. Произведено сравнение числовых апертур рефракционных линз ближнего поля (SIL, NAIL) и планарной гиперболической секансной линзы, показано, что они близки между собой и отличаются для кремния всего на 5%. Моделирование с помощью программы FullWAVE показало, что добавление к градиентной гиперболической секансой линзе субволновой дифракционной решётки или замена такой линзы её бинарным аналогом приводят к уменьшению ширины фокусного пятна на 10% и 20% по сравнению с дифракционным пределом в данной среде.
Бесплатно
Механизм формирования обратного потока энергии в остром фокусе
Статья научная
Теоретически показано, что в интерференционной картине четырёх плоских волн со специально подобранными направлениями векторов линейной поляризации формируется обратный поток энергии. Области прямого и обратного потока перемежаются в шахматном порядке. Величина обратного потока прямо зависит от угла схождения плоских волн и максимальна при угле схождения, близком к 90 °. Правые тройки векторов четырёх плоских волн (волновой вектор с положительной проекцией на оптическую ось и вектора напряжённостей электрического и магнитного полей) при сложении в некоторых областях интерференционной картины формируют электромагнитное поле, описываемое правой тройкой тех же векторов, но волновой вектор имеет отрицательную проекцию на оптическую ось. Также показано, что если в область обратного потока поместить сферическую диэлектрическую рэлеевскую наночастицу, то на неё будет действовать сила, направленная в обратном направлении (при этом рассеивающая сила будет больше градиентной).
Бесплатно
Микроскопический контроль процесса остеоинтеграции имплантатов
Статья научная
Экспериментально показано, что метод конфокальной флуоресцентной микроскопии обеспечивает динамический контроль процесса интеграции различных типов клеток в костный имплантат с разрешением не хуже 400 нм. Предложена оптическая методика оценки качества костных имплантатов и технологии их изготовления.
Бесплатно
Минимальное субволновое фокусное пятно по потоку энергии
Статья научная
Теоретически и численно показано, что распределение осевого потока энергии в остром фокусе света с круговой и линейной поляризацией одинаковые и обладают круговой симметрией. Также показано, что равны осевые потоки энергии для оптических вихрей с единичным топологическим зарядом и с радиальной или азимутальной поляризацией. Минимальный диаметр (при прочих равных условиях) имеет фокусное пятно, измеренное по интенсивности для оптического вихря с азимутальной поляризацией. Немного больше (на доли процента) диаметр фокусного пятна, рассчитанного по потоку энергии для света с круговой или линейной поляризацией. Величина диаметра по интенсивности играет роль при взаимодействии света с веществом, а величина диаметра по потоку энергии влияет на разрешение в оптической микроскопии.
Бесплатно
Минимальный размер фокусного пятна при фокусировке света круговой поляризации
Статья научная
В данной работе с помощью формализма Ричардса-Вольфа рассмотрена фокусировка света с круговой поляризацией плоскими дифракционными линзами. Было показано, что при увеличении числовой апертуры линзы размер фокусного пятна сначала уменьшается, а потом начинает расти. Минимальное фокусное пятно наблюдается при NA = 0,96 (FWHM = 0,55λ). При дальнейшем увеличении числовой апертуры линзы рост продольной составляющей приводит к увеличению размера фокусного пятна. При замене плоской дифракционной линзы на апланатический объектив размер фокусного пятна монотонно уменьшается при увеличении числовой апертуры линзы. Также показано, что в остром фокусе наблюдается конверсия поляризации - возникают области, в которых направление вращения круговой поляризации противоположно направлению вращения поляризации в исходном пучке.
Бесплатно
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
