Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2382
Статья научная
В статье предлагается система признаков, предназначенная для обнаружения атак на биометрическое предъявление на системы аутентификации, использующие лицевую биометрию. При таком типе атаки злоумышленник маскируется под авторизованного пользователя, используя его изображение. Предложенная система признаков предполагает возможность использования одного или нескольких изображающих сенсоров в дополнение к базовой RGB-камере (тепловизоры, дальномеры, инфракрасные камеры). Использование предложенной системы признаков в сочетании с одной из классических моделей бинарной классификации составляет предлагаемый в работе метод обнаружения атак на биометрическое предъявление. Данный метод продемонстрировал низкий уровень ошибок на наборе данных WMCA, при этом эксперименты показали его способность оставаться эффективным в условиях нехватки обучающих данных. Проведённые сравнительные эксперименты показали, что предложенный метод превзошёл алгоритм RDWT-Haralick-SVM и приблизился к результатам алгоритма MC-CNN, основанного на глубоком обучении и требующего значительно больший объём обучающих данных.
Бесплатно
Статья научная
Встраивание в изображение областей, скопированных из другого изображения, является одним из часто осуществляемых видов подделки изображений. Данная статья посвящена исследованию одного из методов их обнаружения, работа которого основана на анализе артефактов, обусловленных параметрами сенсора регистрирующего устройства, при помощи которого было получено изображение. Для проверки подлинности изображение разбивается на блоки, для каждого из которых вычисляется критерий, определяющий вероятность наличия/отсутствия на нем артефактов и, как следствие, вероятность того, является ли блок встроенным. В экспериментальной части работы проводится анализ точности обнаружения встроенных областей, а также исследование устойчивости метода к различным видам искажений: аддитивному гауссовскому шуму, сжатию JPEG и линейному контрастированию. Результаты экспериментов показали, что метод позволяет обнаруживать встроенные области различной природы, формы и размера, а также обладает устойчивостью к аддитивному гауссовскому шуму и линейному контрастированию для заданного диапазона параметров, но не устойчив к сжатию JPEG. Отличительной особенностью метода является возможность выявления встроенных областей с минимальным размером 2×2.
Бесплатно
Обнаружение дубликатов на изображениях
Статья научная
В статье предлагается алгоритм автоматического обнаружения на изображениях дубликатов - повторяющихся, пространственно разнесённых на изображении фрагментов, внесённых искусственным образом. Алгоритм основан на применении признаков, инвариантных к геометрическим и яркостным преобразованиям изображения и рассчитываемых на основе преобразования Фурье-Меллина. В статье представлено сравнение разработанного алгоритма с существующими аналогами, а также проанализированы его преимущества и недостатки.
Бесплатно
Статья научная
Исследуются алгоритмы обнаружения искусственных фрагментов изображений дистанционного зондирования Земли, сгенерированных состязательными нейронными сетями. Рассматривается детектор искусственных изображений, основанный на обнаружении характерного для генеративно-состязательных нейросетей спектрального артефакта, причиной возникновения которого является слой сети, повышающий разрешение. Рассматриваемый детектор применяется для обнаружения искусственных фрагментов, встроенных в настоящие изображения дистанционного зондирования Земли с помощью состязательной нейросети, включающей генератор протяженных элементов. При этом используются изображения дистанционного зондирования различного типа и разрешения, а подменяемые области, некоторые из которых не являются односвязными, имеют различные размеры и формы. Экспериментально показано, что исследуемый спектральный нейросетевой детектор имеет высокую эффективность при обнаружении искусственных фрагментов изображений дистанционного зондирования Земли.
Бесплатно
Статья научная
Раннее выявление пациентов с коронавирусной инфекцией COVID-19 имеет важное значение для обеспечения их адекватного лечения и снижения нагрузки на систему здравоохранения. Эффективным методом обнаружения COVID-19 является компьютерный анализ рентгеновских снимков грудной клетки методами глубокого обучения. В работе предложена методология, состоящая из этапов стандартизации размеров рентгеновских снимков к (224, 224), их классификации с использованием глубоких сверточных нейронных сетей Xception, InceptionResNetV2, MobileNetV2, DenseNet121, ResNet50 и VGG16, предварительно обученных на наборе данных ImageNet, а затем настроенных на наборе рентгеновских снимков грудной клетки. Результаты компьютерных экспериментов показали, что модель VGG16 с тонкой настройкой параметров продемонстрировала максимальную эффективность в классификации COVID-19 с показателями точности (accuracy) 99,09 %, полнота (recall) 99,483 %, прецизионность (precision) 99,08 %.
Бесплатно
Обнаружение нехарактерного поведения в задачах видеонаблюдения
Статья научная
Предложен алгоритм обнаружения нехарактерного поведения в задачах видеонаблюдения. Алгоритм составляет модель нормального поведения на основе образцов, что позволяет применить его в широком диапазоне условий. Результаты тестирования алгоритма свидетельствуют о его пригодности для простых сцен и сцен с большим количеством движущихся объектов.
Бесплатно
Статья научная
Актуальность задач обнаружения и распознавания объектов на изображениях и их последовательностях с годами только возрастает. За последние несколько десятилетий предложено огромное количество подходов и методов обнаружения как аномалий, то есть областей изображения, характеристики которых отличаются от прогнозных, так и объектов интереса, о свойствах которых есть априорная информация, вплоть до библиотеки эталонов. В работе предпринята попытка системного анализа тенденций развития подходов и методов обнаружения, причин этого развития, а также метрик, предназначенных для оценки качества и достоверности обнаружения объектов. Рассмотрено обнаружение на основе математических моделей изображений. При этом особое внимание уделено подходам на основе моделей случайных полей и отношения правдоподобия. Проанализировано развитие сверточных нейронный сетей, направленных на задачи распознавания и обнаружения, включая ряд предобученных архитектур, обеспечивающих высокую эффективность при решении данной задачи. В них для обучения используются уже не математические модели, а библиотеки реальных снимков. Среди характеристик оценки качества обнаружения рассмотрены вероятности ошибок первого и второго рода, точность и полнота обнаружения, пересечение по объединению, интерполированная средняя точность. Также представлены типовые тесты, которые применяются для сравнения различных нейросетевых алгоритмов.
Бесплатно
Обнаружение оптических сигналов при приёме потока фотоэлектронов с неизвестной формой плотности
Статья научная
Предложен алгоритм оптимального обнаружения оптического сигнала с неизвестной формой плотности потока по статистике фотоэлектронов. Рассчитаны характеристики приёма методом статистического моделирования.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается задача автоматического обнаружения поверхностных дефектов сварных соединений труб из нержавеющей стали в процессе производства. Показаны возможные дефекты, возникающие при дуговой сварке металла неплавящимся электродом в среде инертного газа. Приведено обоснование выбора метода решения задачи на основе моделирования и вычитания фона. Предлагается алгоритм обнаружения поверхностных дефектов сварных соединений на кадрах видеопоследовательностей, учитывающий специфику конкретной области. Модели фона строились методами усреднения кадров и Гауссовой смеси. Проведены экспериментальные исследования работы алгоритма на примерах обработки кадров видеопоследовательностей, полученных со статичной камеры. Полученные результаты подтверждают, что для автоматического обнаружения дефектов сварки подходящим является метод построения модели фона, основанный на усреднении кадров, поскольку дефекты различны и имеют характерные особенности. Предлагаемый алгоритм позволяет обнаруживать и выделять дефектную область в сварном соединении на кадрах видеопоследовательностей. Результаты экспериментов показывают, что алгоритм удовлетворяет требованиям непрерывного оперативного обнаружения поверхностных дефектов.
Бесплатно
Обнаружение световозвращающих объектов на основе поиска пространственных аномалий
Статья научная
Данная работа посвящена исследованию методов обнаружения световозвращающих объектов, в т.ч. оптических и оптико-электронных приборов наблюдения, на основе поиска пространственных аномалий в изображениях, сформированных в системах лазерной импульсной локации. Разработаны алгоритмы и программно-аппаратные средства обнаружения световозвращающих объектов. При этом особое внимание уделено различным способам формирования разностных кадров при периодической подсветке, в т.ч. с предварительным замещением каждого пикселя фоновых изображений на максимальное значение по соответствующей окрестности. Продемонстрирована эффективность предложенных методов для обнаружения световозвращающих объектов в условиях интенсивного солнечного освещения, несмотря на наличие в поле зрения зеркальных и диффузных отражающих поверхностей.
Бесплатно
Обнаружение текстурных неоднородностей на микромасштабных изображениях материалов
Статья научная
В статье представлен метод выделения текстурных неоднородностей, основанный на анализе плотности распределения множества векторов окрестностей изображения. Метод позволяет оценивать решающую функцию как по изображениям с дефектами, так и без них. Представлены результаты исследования на натурных изображениях микроструктуры металлов.
Бесплатно
Обобщенная проективная морфология
Статья научная
Дано формальное описание обобщенной проективной морфологии. Рассмотрены алгебраические основы обобщенной проективной морфологии. Описаны формальная и критериальная схемы построения проективных операторов. Сформулирован ряд достаточных условий проективности для операторов на базе критериев. Определены и исследованы проекторы минимального расстояния (максимального сходства), проекторы максимальной (минимальной) нормы проекции, проекторы на базе критериев-предикатов, проекторы на базе признаковых описаний и параметрических моделей, проекторы, реализуемые методом динамического программирования. Описан класс проективных критериальных морфологий на базе операторов структурной интерполяции.
Бесплатно
Обобщенные эрмитовые световые пучки в свободном пространстве
Статья научная
Показано, что известные два типа световых пучков Гаусса-Эрмита, которые при распространении в пространстве сохраняют свою структуру, изменяясь масштабно, являются частным случаем обобщенных эрмитовых пучков. Показано, что для эффективного формирования отдельных мод Гаусса-Эрмита можно использовать фазовые элементы, пропускание которых равно знаковой функции соответствующего многочлена Эрмита.
Бесплатно
Статья научная
Излагаются результаты разработки и исследования модели световода как детерминированного модово-частотного фильтра. Вводится понятие обобщенного импульсного отклика световода как реакции на возбуждение дельта-функцией всех собственных мод световода. В качестве основной характеристики световода предлагается использовать модово-частотную передаточную матрицу комплексных амплитуд мод на выходе световода. Показывается эффективность применения этой матрицы для описания преобразования распределений амплитуды и интенсивности световых полей, передаваемых световодами. В частности, получены аналитические выражения, описывающие импульсный отклик по интенсивности световода, возбуждаемого пространственно-модулируемым когерентным и некогерентным источником и возбуждаемого некогерентным источником, модулируемым во времени по амплитуде.
Бесплатно
Обобщённая линза: анализ осевого и поперечного распределения
Статья научная
В работе аналитически и численно рассмотрено действие обобщённой линзы – дифракционного оптического элемента, фаза которого описывается степенной зависимостью от радиальной координаты с произвольным показателем. Частными случаями обобщённой линзы являются аксикон и параболическая линза. Предложена модификация метода стационарной фазы, и на её основе получены аналитические выражения для осевого распределения комплексной амплитуды, формируемой обобщённой линзой в параксиальном приближении. Два типа аналитических выражений обеспечивают высокую точность расчёта в различных диапазонах значений показателя степени обобщённой линзы. Анализ поперечного распределения, выполненный на основе классического метода стационарной фазы, показал, что при использовании обобщённой линзы с показателем степени меньше единицы можно формировать световой пучок, поперечный размер которого меньше, чем обеспечивает линейный аксикон.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача сжатия изображений на фрагментах произвольной формы. Теоретически обосновываются возможности построения гетероассоциативных и автоассоциативных сжимающих преобразований фрагментов реализаций случайных полей с использованием нейронных сетей.
Бесплатно
Обобщённые дискретные ортогональные синус-косинусные преобразования
Статья научная
Вводится обобщённое синус-косинусное преобразование (ОСКП). Получены аналитические условия ортогональности таких преобразований. Доказывается теорема, которая позволяет связать коэффициенты ОСКП в ортогональном случае. Рассматриваются быстрые алгоритмы вычисления ОСКП, и оценивается их сложность.
Бесплатно
Статья научная
Обоснован целесообразный спектральный диапазон источников излучения для применения в автоматической системе посадки беспилотных летательных аппаратов. Предложен способ синхронизации фотоэкспозиции системы технического зрения и излучения ориентиров для однозначного определения их взаимного расположения. Приведены результаты экспериментальных исследований.
Бесплатно
Обработка видеосигналов для идентификации объектов на железнодорожном переезде
Статья научная
Рассматривается метод обработки видеосигналов для распознавания объектов, которые могут появиться на железнодорожном переезде. Описываемые способы основываются на математических методах обработки изображений. Рассматривается способ избавления от шума при сравнении изображений.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается метод обработки видеосигналов для измерения скорости движения вагонов при роспуске железнодорожного состава на сортировочной горке. Разрабатываемые алгоритмы основаны на геометрических моделях и математических методах обработки изображений. Описаны методы формирования модели, методы определения смещения железнодорожного состава в плоскости регистрирующего прибора (ПЗС-матрицы цифровой видеокамеры), функционирование разработанного метода.
Бесплатно
