Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2382
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
О количественной оценке малых цветовых различий на цифровых изображениях
Статья научная
Рассматриваются особенности использования и возможности, предоставляемые трёхцветными колориметрами или цифровыми камерами, в задачах выявления малых цветовых различий методами компьютерного зрения. Экспериментально выявлена спектральная зависимость полных цветовых различий между парами монохроматических стимулов, цвет которых не различается визуально. Создана экспериментальная установка на основе монохроматора УМ-2, с помощью которой экспериментально построен цифровой атлас монохроматических стимулов с шагом 1 нм. Атлас служит для тестирования цветового охвата и цветоразличения камер. Экспериментально показано, что в видимом спектральном диапазоне величину цветового различия в 3 единицы обнаруживают пары стимулов, расположенные по спектру неравномерно и отличающиеся по длинам волн от 1 до 6 нм. Возможности компьютерного зрения тестируются на примерах выявления дописок при технико-криминалистической экспертизе документов. Разработан новый алгоритм для обнаружения и количественной характеризации цветового различия в дописках по цифровому фотоизображению сделанной надписи. Объективный анализ изображения предлагается разделить на блоки цветовой сегментации и оценки цветового тона и цветового различия. В такой постановке блок цветовой сегментации выполняет функции предобработки, задавая карту границ разноокрашенных классов для последующих вычислений. Метод Оцу оптимального глобального порогового преобразования впервые применён к задаче сегментации изображения по насыщенности цвета. Апробация алгоритма подтвердила его эффективность в решении экспертных задач цветоразличения.
Бесплатно
О количественной оценке эффективности алгоритмов анализа изображений
Статья научная
Статья содержит краткий обзор основных подходов к сравнительной оценке эффективности алгоритмов анализа изображений. Рассмотрены эмпирические методики сравнительного исследования эффективности детекторов границ и алгоритмов сегментации изображений, проводится анализ используемых при этом количественных критериев их оценки. Описан ряд проблем, возникающих при использовании этих критериев. Изложена эмпирическая методика EDEM (на примере сравнительного тестирования детекторов границ), реализуемая в рамках разрабатываемой авторами программной среды PICASSO.
Бесплатно
О коррекции эффекта перекрытия дифракционных порядков в спектрометре на основе схемы Оффнера
Статья научная
Проведён анализ работы спектрометра в конфигурации Оффнера с дифракционной решёткой в качестве диспергирующего элемента. В параксиальном приближении получены формулы для положения спектров на регистрирующем устройстве, формируемых в различных дифракционных порядках. Предложен метод коррекции негативного эффекта наложения спектров за счёт обработки зарегистрированного изображения.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается ряд новых модификаций известного метода построения линейной дискриминантной функции, минимизирующей вероятность ошибочной классификации, и основанного на процедуре Петерсона-Маттсона. Модификации метода касаются расширения его области применения для ряда типичных ситуаций, в которых известный метод не дает решений. В частности, на ситуацию построения классификатора по критерию НейманаПирсона или другим критериям, одновременно минимизирующим вероятности ошибок, на ситуацию совпадающих средних признаков в классах. Для последней ситуации показано, что задача сводится к нахождению ортогонального векторного пространства к векторам - строкам матрицы, полученной как взвешенная сумма ковариационных матриц признаков в классах.
Бесплатно
О наблюдаемости кристаллических решёток по изображениям их проекции
Статья научная
В статье рассматривается задача о наблюдаемости трёхмерной кристаллической решётки по её проекциям. Решение предложено искать в рамках теории кинематического движения системы материальных точек на основе дифференциальных кинематических уравнений. В предположении о вращательном характере движения решётки относительно плоскости наблюдения получены необходимые и достаточные условия наблюдаемости кристаллической решётки. Рассмотрены частные случаи - кубическая ячейка и тетраэдр. Получены аналитические выражения для вычисления геометрических параметров кристаллических решёток, определяющих их структуру.
Бесплатно
О повышении яркости оптического излучения
Статья научная
Показана возможность повышения яркости излучения в оптических процессах, определены условия ее повышения. Проанализировано понятие антенны оптического излучения и приведены примеры схем устройств, использующих повышение яркости.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены аналитические модели, описывающие резонансное рассеяние света на непоглощающих дифракционных решетках с горизонтальной плоскостью симметрии. Для случая наклонного падения записана модель многомодовой интерференции, на основе которой предложен новый подход к получению теории связанных мод для рассматриваемых структур. Обе рассмотренные модели описывают резонансы в спектрах отражения и пропускания дифракционных решёток, обусловленные возбуждением волноводных мод и мод типа Фабри–Перо. Взаимодействие этих мод приводит к формированию связанных состояний в континууме, которые также описываются в рамках рассматриваемых моделей.
Бесплатно
О представлении целых гауссовых чисел в системе счисления Питти
Статья научная
В работе рассматривается алгоритм представления целых гауссовых чисел в канонической системе счисления с основанием "alpha"=i-1, основанный на делении с остатком, синтезируются алгоритмы реализации основных арифметических операций над числами в рассматриваемой системе счисления.
Бесплатно
О применении метода Фурье-мод к расчёту локализованных мод интегральных оптических резонаторов
Статья научная
Предложено обобщение метода фурье-мод, предназначенное для расчёта локализованных мод интегральных оптических резонаторов. Метод позволяет рассчитывать комплексные частоты и распределение поля мод. Рассчитаны моды двумерного прямоугольного резонатора на металлической подложке.
Бесплатно
О применении метода согласованных квадрик к расчёту дифракционных оптических элементов
Статья научная
Рассмотрено применение модификации метода согласованных квадрик, предназначенной для расчёта функции эйконала светового поля из условия фокусировки в набор точек, к расчёту дифракционных оптических элементов. Представлены результаты расчёта функции эйконала для фокусировки в набор точек, образующих изображение калькулятора. Исследованы характеристики формируемого изображения в рамках скалярной теории дифракции. Показано, что метод может быть применён для расчёта дифракционных оптических элементов, формирующих заданные непрерывные распределения освещённости в рамках скалярной теории дифракции. На примерах показано, что рассчитанная функция эйконала является хорошим начальным приближением при расчёте дифракционных элементов на основе итерационного алгоритма Герчберга-Секстона.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено поведение пространственно-ограниченных широкополосных импульсов с радиальной поляризацией при распространении в однородном пространстве и при прохождении тонких металлических плёнок. Показано, что форма распределения поля на выходе из плёнки не связана с появлением плазмон-поляритонной волны, а повторяет распределение поля на входе металлической плёнки.
Бесплатно
О различных схемах декомпозиции двумерного ДПФ с представлением данных в алгебре квартернионов
Статья
Бесплатно
О размерности границ некоторых фрактальных множеств на гексагональных решётках
Статья научная
В работе вычисляются фрактальные размерности границ фундаментальных областей всех тернарных квазиканонических систем счисления в кольце целых чисел Эйзенштейна. Для этого используется модификация метода, применяемого В. Джильбертом и Дж. Тусвальднером для вычисления размерности границ фундаментальных областей канонических систем счисления.
Бесплатно
О распространении связанных электромагнитных волн на границе проводящих диэлектриков
Статья научная
Исследуются особенности электромагнитных воли, излучаемых переменным током из линейного и кольцевого проводника. Показано, что на границе раздела диэлектрических сред с производной проводимостью индуцируются две (а не одна, как принято считать) волны. Амплитуды этих волн связаны между собой и содержат параметры обеих сред, а фазовые скорости независимы (каждая из них определяется своей средой). Показано, что для источника, лежащего на границе раздела, амплитуды волн, индуцируемых вблизи поверхности, не малы, как обычно, а соизмеримы с объемными. Таким образом, при некоторых расстояниях от источника на поверхности раздела сред возникает своеобразная интерференционная картина. Извлекаемая при этом информация о параметрах сред указывает на новые возможности электромагнитного зондирования. Предложен аналитический подход, связанный с построением ветвящихся контуров интегрирования и позволяющий без труда учесть диссипативные свойства сред. В рамках такого перехода удается найти замкнутые аналитические выражения для полей связанных поверхностных волн. Приводится набор предельных низкочастотных переходов (в том числе - к совпадающим средам). Демонстрируется одно из геофизических приложений (кривые импенданса от источника, поднятого над проводящей поверхностью).
Бесплатно
