Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Новые возможности дифракционной квазиоптики
Статья научная
Представлены результаты исследований по применению элементов дифракционной квазиоптики миллиметрового диапазона в системах охраны периметров, микроволновых системах распределения телевизионных программ, системах местной многоточечной связи. Рассмотрены возможности получения круговых и конусных диаграмм направленности, приведены алгоритмы как оптимизации фокусирующих свойств антенн на основе дифракционных элементов (выполненных как на плоской, так и произвольной криволинейной поверхности), так и экспресс-анализа их фокусирующих свойств.
Бесплатно
Новые методы автоматизированного проектирования многослойных оптических покрытий
Статья научная
Рассмотрен ряд актуальных задач синтеза многослойных оптических покрытий: синтез покрытий с заданными спектральными характеристиками в широких спектральных диапазонах; синтез покрытий, предназначенных для работы в широком диапазоне углов падающего света; синтез покрытий с двумя одновременно заданными спектральными характеристиками (энергетическими коэффициентами отражения и пропускания); синтез зеркал с постоянной разностью фаз между S- и Р-компонентами отраженного поля при наклонном падении света. Приведены примеры синтезированных систем.
Бесплатно
Новый алгоритм быстрого преобразования Хартли
Статья научная
Предложен новый алгоритм быстрого преобразования Хартли, при разработке которого использованы результаты, полученные Капориным для вычисления дискретного преобразования Фурье. Показано, что этот алгоритм требует наименьшего количества вещественных умножений и сложений по сравнению с известными алгоритмами.
Бесплатно
Новый метод встраивания цифровых водяных знаков в векторные картографические данные
Статья научная
Предложен метод встраивания цифровых водяных знаков в векторные данные (карты) геоинформационных систем. Метод основан на комбинации двух оригинальных приемов. Во-первых, защитная информация вносится в полигональные объекты карты путем управляемого циклического сдвига списка вершин каждого полигона. Во-вторых, в качестве цифрового водяного знака рассматривается не битовый вектор, а растровое изображение, геометрически совмещенное с картой. В отличие от известных, предложенный метод не искажает координатную информацию карты. На простом примере продемонстрирована работоспособность метода, а также стойкость вносимого изображения - цифрового водяного знака к геометрическим преобразованиям, обычно осуществляемым при работе с картографическими данными: сдвигу, масштабированию, повороту и кадрированию.
Бесплатно
Новый метод обнаружения и устранения случайнозначного импульсного шума на изображениях
Статья научная
В работе предложен метод детектирования и последующего устранения импульсного шума на изображениях, в котором вводится понятие сходства между пикселями как функции расстояния и разницы в значениях яркости в локальном окне детектора. Рассматривается модель импульсного шума, в которой искаженные пиксели принимают случайные значения, а также случайным образом возникают на изображении. Пиксели, которые были отмечены как искаженные импульсным шумом, восстанавливаются адаптивным медианным фильтром. Импульсные искажения детектируются в окне детектора, размер которого рассчитан по евклидовой метрике и увеличивается с ростом интенсивности шума на изображении. В экспериментальной части представлено сравнение между известными и предлагаемым методами на трёх изображениях для трех различных интенсивностей импульсного шума. В приближении на фрагментах изображений видно, что предлагаемый метод наилучшим образом справляется с задачей, что было также подтверждено численными оценками качества фильтрации импульсного шума на изображении на основе пикового отношения сигнала к шуму и индекса структурного сходства. Предлагаемый метод может найти применение в задачах очистки изображений в условиях искажающего импульсного воздействия и для устранения искажений от неблагоприятных погодных эффектов, таких как капли дождя и снег.
Бесплатно
Статья научная
Обоснована необходимость разработки малогабаритного рефрактометра с дифференциальной кюветой Андерсона для экспресс-контроля состояния жидких сред с высокой точностью в реальном времени. Обозначены проблемы, которые возникают при определении оптимальных параметров конструкции оптической части рефрактометра для уменьшения погрешности измерения показателя преломления в диапазоне от 1,2300 до 2,2300. Впервые выведено уравнение для исследования изменения траектории оси лазерного излучения как в кювете Андерсона, так и за её пределами от различных её параметров, значений показателей преломления эталонной ns и исследуемой nm жидкой среды. Отмечено, что для решения задачи определения оптимальных параметров дифференциальной кюветы Андерсона необходимо получить аналитическое выражение для показателя преломления nm исследуемой среды от изменения всех параметров оптической части рефрактометра. Разработана конструкция малогабаритного рефрактометра дифференциального типа для проведения измерений, и представлены результаты исследования различных жидких сред. Экспериментально подтверждена погрешность измерения показателя преломления 0,0002 в разработанной конструкции рефрактометра. Определены направления исследований для уменьшения погрешности измерения показателя преломления, чтобы использовать разработанную конструкцию дифференциального рефрактометра для научных исследований и в качестве поверочной схемы в метрологии.
Бесплатно
Новый метод синтеза множеств точек многомерного пространства с малым отклонением
Статья научная
Современные подходы к решению задач фотореалистического синтеза изображений основаны на использовании методов квази-Монте Карло. Эффективность этих методов зависит от свойств множества точек многомерного пространства. Существующие методы синтеза множеств точек многомерного пространства с малым отклонением позволяют генерировать множества, величина звездного отклонения которых увеличивается с ростом размерности генерируемого множества. В работе предлагается новый метод синтеза множеств точек многомерного пространства, основанный на использовании канонических систем счисления. Показывается, что предложенный метод позволяет в определенном смысле преодолеть так называемое "проклятие размерности".
Бесплатно
Статья научная
Обоснована необходимость разработки оптического метода для исследования смесей из летучих углеводородных сред в экспресс-режиме. Отмечены проблемы, которые возникают при экспресс-контроле состояния смесей из летучих углеводородных сред с использованием явления рефракции. Разработан новый оптический метод определения состояния летучих углеводородных сред и их смесей. Использование нового метода позволяет определить, кроме отклонения состояния исследуемой среды от стандартного, также её состав и процентное содержание углеводородных компонентов, из которых состоит данная смесь. Для практической реализации нового оптического метода разработана новая конструкция мобильного рефрактометра. Отмечены особенности проведения измерений показателя преломления смесей из летучих углеводородных сред с использованием изображений границы свет-тень в конструкции рефрактометра. Представлены результаты экспериментальных исследований различных летучих углеводородных сред и их смесей.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе мы предлагаем алгоритм натурального градиентного спуска с импульсом на основе распределений Дирихле для ускорения обучения нейронных сетей. Данный подход учитывает не только направления градиентов, но и выпуклость минимизируемой функции, что значительно ускоряет процесс поиска экстремумов. Представлены вычисления натуральных градиентов, базирующихся на распределениях Дирихле, и реализовано внедрение предложенного подхода в схему обратного распространения ошибок. Результаты по распознаванию изображений и прогнозированию временных рядов во время проведения экспериментов показывают, что предложенный подход дает более высокую точность и не требует большого количества итераций для минимизации функций потерь, по сравнению с методами стохастического градиентного спуска, адаптивной оценки момента и адаптивным по параметрам диагональным квазиньютоновским методом для невыпуклой стохастической оптимизации.
Бесплатно
Нормализация изображении движущихся объектов при последовательной регистрации RGB-каналов
Статья научная
Разрабатывается алгоритм нормализации изображений движущихся объектов, полученных в результате последовательной регистрации RGB-каналов. Алгоритм позволяет объединять разноцветные копии движущихся объектов и вьгаислять их характеристики. Алгоритм основан на использовании взаимосвязи координат, размеров и ориентации разноцветных копий объектов.
Бесплатно
О влиянии относительного размера изображения на погрешность определения координат
Статья научная
В статье исследуется влияние размеров проекции точечного источника света на погрешность определения координат ее центра при проецировании на фоточувствительную матрицу. С помощью имитационного моделирования построены зависимости погрешности определения координат от величины радиуса рассеяния проекции для различных положений источника света относительно приемной структуры. Проанализированы характеристики работы двух алгоритмов определения координат: методом максимального правдоподобия и методом "центр тяжести". Сделаны выводы об оптимальном отношении радиуса рассеяния к размеру элементарного фотоприемника для достижения наименьшей погрешности координат.
Бесплатно
О влиянии переменного магнитного поля на диэлектрические свойства полупроводника
Статья научная
Представлен усредненный тензор электропроводности плазмоподобной среды в переменном магнитном поле. Определены поправки к диэлектрической проницаемости в квазиизотропной ситуации, когда среднее за период магнитное поле равно нулю. Результаты конкретизированы для случая возбуждения магнитного поля системой коммутируемых токов, что представляет интерес в проблемах создания управляемых дифракционных решеток. Найдены оптимальные геометрические соотношения, позволяющие получить максимальный отлик среды.
Бесплатно
О возможности узконаправленного выброса вещества при взрывах сверхновых
Статья научная
В работе проделана оценка вероятности влияния взрывов Сверхновых на образование эруптивных комет в системах планет-гигантов. Показано, что одним из возможных результатов взрыва Сверхновой может стать образование радиоактивных космических тел, падение которых на Землю приводит катастрофам. В частности, Тунгусское космическое тело с высокой степенью вероятности является отдаленным последствием взрыва Сверхновой, в результате которого образовалась Крабовидная туманность.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен один из путей расширения функциональных возможностей многомодовых волоконно-оптических систем передачи информации, базирующийся на естественных особенностях распространения электромагнитных волн в многомодовых световодах: дискретно-модовом характере распространения и модовой дисперсии. Предложено исходный сигнал преобразовывать в распределение состава возбуждаемых в световоде мод и сигнал, передаваемый каждой модой, рассматривать как дискретный марковский процесс на два состояния. Оценена максимальная дальность передачи в условиях активизации межмодовой связи за счет изгибов оси волокна, определены условия, допускающие корректное решение задачи определения максимальной дальности. Показаны преимущества временного анализа сигнала, передаваемого в виде импульсов одинаковой длительности и амплитуды, возбуждающих различное число мод.
Бесплатно
О восстановлении формы оптической поверхности по заданному отображению
Статья научная
Разработан новый метод восстановления отражающей (преломляющей) поверхности по заданному отображению, определяемому соотношениями между направлениями падающих и отраженных (преломленных) лучей. Метод основан на представлении поверхности в виде огибающей семейства параболоидов (случай отражающей поверхности) или эллипсоидов (случай преломляющей поверхности). Выбранное представление сводит задачу расчёта оптической поверхности к восстановлению функции по полному дифференциалу вне зависимости от используемой системы координат. Предложенный метод проиллюстрирован на примерах расчёта зеркал для формирования постоянного распределения интенсивности в квадратной области в дальней зоне. Результаты расчёта показывают, что предложенный метод позволяет получить распределение хорошего качества даже при невыполнении условия интегрируемости.
Бесплатно
О вычислительной эффективности алгоритма спектрального расщепления проверки изоморфизма графов
Статья научная
Мы рассматриваем эвристический алгоритм проверки изоморфизма графов. Алгоритм основан на последовательном расщеплении кратных собственных значений матриц, сопоставленных графам: матрицы, с которыми работает алгоритм, представляют собой модификации матриц смежности графов. Алгоритм строится на последовательном возмущении матриц и решении связанных с ними систем линейных алгебраических уравнений. Матрицы видоизменёны до положительно определенных, что позволяет решать системы линейных уравнений, связанные с ними. Доказывается вычислительная эффективность алгоритма в одной из принципиально тяжелых для решения задачи проверки изоморфизма графов ситуаций.
Бесплатно
О двух механизмах формирования изображения
Статья научная
Известны два различных описания процесса формирования изображения трехмерной голограммой как результат отражения излучения от изофазных слоев и как результат дифракции излучения на поперечной периодической структуре. Показано, что они соответствуют различным механизмам, благодаря которым формируются пространственно несовпадающие изображения. На основе данных представлений рассмотрена возможность получения ахроматического киноформа реальных оптических полей.
Бесплатно
О дифракции оптического пучка на брэгговской решётке с дефектным слоем
Статья научная
Рассмотрена дифракция трёхмерного оптического пучка на резонансной многослойной структуре (брэгговской решётке с дефектным слоем). Показано, что указанная структура позволяет вычислять пространственный оператор Лапласа при отражении нормально падающего оптического пучка. Представленные результаты численного моделирования показывают высокое качество вычисления оператора Лапласа. Кроме того, описан вид преобразования пучка при прохождении через структуру.
Бесплатно
О классификации космических снимков Sentinel-2 нейронной сетью Resnet-50
Статья научная
В работе исследовано изменение точности классификации спутниковых изображений при различных комбинациях параметров нейронной сети и набора входных данных. Проведено добавление к обучающей выборке индекса NDVI и локальных бинарных шаблонов. Выполнено тестирование классификаторов, созданных на разных количествах эпох и образцах. Определены значения гиперпараметров нейронной сети, позволяющие достичь точности классификации 0,70 и F-меры 0,65. Разделение классов с похожими спектральными характеристиками показывает низкое качество при различных параметрах и наборах входных данных. Для улучшения требуется привлечение дополнительной информации. Например, для разделения лесов на подклассы необходимо применение классификаторов, использующих изображения за разные периоды года, учитывающих вегетационный период. Кроме того, необходимо расширение обучающей выборки для учета различных природных зон, почв и т.д.
Бесплатно
