Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2572
Нейросетевой классификатор гиперспектральных снимков кожных патологий
Статья научная
В работе представлены результаты применения нейросетевого классификатора для анализа снимков злокачественных и доброкачественных кожных образований, полученных с помощью гиперспектральной камеры. С помощью трёхблочной нейросети архитектуры VGG произведена классификация набора двумерных изображений меланомы, папилломы и базальноклеточной карциномы, полученных в диапазонах 530 - 570 и 600 - 606 нм, характеризуемых наибольшим поглощением меланина и гемоглобина. Проанализирована достаточность включения в обучающий набор двумерных изображений ограниченного спектрального диапазона. Полученные результаты позволяют судить о значительных перспективах применения нейросетевых алгоритмов обработки гиперспектральных данных для классификации кожных патологий. При относительно малом наборе обучающих данных точность классификации для трех типов новообразований составила 96 %.
Бесплатно
Статья научная
Предложен нейросетевой метод обучаемой пространственно–спектральной коррекции чувствительности щелевого гиперспектрометра. В отличие от традиционных подходов к калибровке, основанных на выравнивании регистрируемого сигнала, отраженного от однородно освещенного «эталонного» объекта (имеющего ламбертовскую поверхность), вдоль направления длины щелевой диафрагмы прибора с использованием заранее рассчитанных коэффициентов, предлагаемый подход к калибровке реализован в виде слоёв нейронной сети, параметры которых оптимизируются совместно с моделью классификации в процессе обучения. Разработаны три типа обучаемых калибровочных слоев, с использованием обучаемой матрицы калибровочных коэффициентов, ее частичной полиномиальной аппроксимации и векторной факторизации. Экспериментальная оценка проведена на гиперспектральных изображениях, зарегистрированных при близких, но не идентичных условиях съёмки. Калибровочные слои интегрированы в 3D-свёрточную сеть и пространственно–спектральный трансформер. Эксперименты показали устойчивое повышение качества классификации относительно базовых моделей без калибровки: прирост точности для метрики accuracy составил от 0,59 % до 14,27 %, а для F1-score – от 0,17 % до 10,98 %. Также разработан алгоритм применения калибровочных слоев для предобработки данных с последующим обучением немодифицированных базовых моделей, что существенно расширяет применимость предложенного подхода.
Бесплатно
Нейросети на многозначных нейроэлементав: обучение обработка и распознавание изображений
Статья
Бесплатно
Некогерентный голографический коррелятор на основе микрозеркального модулятора
Статья научная
Рассмотрена возможность применения в оптическом корреляторе микрозеркального модулятора в качестве устройства вывода голографических фильтров при квазимонохроматическом пространственно-некогерентном входном излучении. Представлена экспериментальная установка оптического коррелятора, собранная по схеме с одним объективом. Проведены эксперименты по распознаванию тестовых объектов при динамическом выводе синтезированных голографических фильтров на модулятор. Полученные результаты позволяют сделать вывод об успешном распознавании объектов в некогерентном корреляторе при использовании микрозеркального модулятора.
Бесплатно
Некоторые алгоритмы обработки изображений и их реализация на нейросетях
Статья научная
Статья посвящена реализации некоторых оригинальных алгоритмов обработки изображений на клеточных нейросетях (CNN) из многозначных и универсальных нейроэлементов. Рассматриваются высокоэффективные, т.н. многозначные фильтры, их применение для фильтрации шума и коррекции частот. Рассматриваются также алгоритмы выделения контуров, фильтрации импульсных помех и их реализация на нейросетях. Исследуется также применение нейросетей из многозначных нейроэлементов для решения задач распознавания изображений и экстраполяции ортогонального спектра изображения в область высоких частот с целью повышения разре-шающей способности оптической системы.
Бесплатно
Некоторые модификации цифрового коррелятора для обнаружения объектов на изображении
Статья научная
Предлагаются две модификации корреляционного метода обнаружения. Первая из них - обработка поля корреляции пиковым фильтром с целью облегчения выделения координат локальных максимумов, соответствующих объектам. Вторая - переход к адаптивному целеуказанию, приводящий к значительному "обострению" корреляционных пиков и повышению устойчивости метода к шумам. Приводятся результаты экспериментального исследования традиционного и модифицированного методов.
Бесплатно
Статья научная
Представлены некоторые результаты, касающиеся механизма, особенностей и практических возможностей предложенного авторами прямого метода формирования изображения в некоторых позитивных резистах непосредственно в процессе экспонирования электронным лучом в вакууме. На примере резиста из полиметилметакрилата показано, в частности, что этот метод удобен для получения микро- и наноструктур со скруглённым профилем сечения, а также для получения пространственных 3D-структур с хорошей точностью вертикальных размеров изображения и низкой шероховатостью поверхности. Представленные данные в целом, по мнения авторов, указывают на потенциальные прикладные возможности предлагаемого метода, в частности, для изготовления дифракционных оптических элементов.
Бесплатно
Некоторые типы гипергеометрических лазерных пучков для оптического микроманипулирования
Статья научная
Получены явные аналитические выражения, описывающие параксиальные световые пучки, являющиеся частными случаями гипергеометрических (HyG) лазерных пучков [J.Opt.Soc.Am.A, v.25, p.262-270 (2008)]. К ним относятся модифицированные квадратичные Бессель-Гаусс (mQBG) пучки, полые гауссовые оптические вихри (HGOV), модифицированные элегантные Лагерра-Гаусса пучки (meLG) и гамма-гипергеометрические (γHyG) пучки. По технологии электронной микролитографии синтезирован бинарный дифракционный оптический элемент, приближенно формирующий HyG пучки. Теория и эксперимент находятся в удовлетворительном соответствии. Экспериментально показана возможность вращения диэлектрических микрочастиц в световом кольце HyG пучка.
Бесплатно
Нелинейная модуляция импульсов и пучков СВЧ радиоволн
Статья научная
Показана возможность управляемой модуляции СВЧ радиоволн в результате отражения волн от поверхности полупроводника n-типа с периодически меняющейся температурой носителей. Рассматривается нагрев носителей внешним электрическим полем и обсуждаются случаи модуляции амплитуды и поляризации волн, проходящих через пластинку полупроводника. Отмечена роль внешнего магнитного поля в формировании поляризационной структуры излучения.
Бесплатно
Нелинейная фильтрация контуров изображений, заданных в комплекснозначном коде
Статья научная
Рассмотрены особенности организации нелинейной фильтрации контуров изображений, заданных в виде последовательности комплексных чисел. Исследовано влияние линейных преобразований масштабирования и поворота контура на результат фильтрации. Исследовано изменение спектра контура при прохождении через нелинейные фильтры.
Бесплатно
Нелинейная фильтрация с адаптацией к локальным свойствам изображения
Статья научная
Предлагаются различные подходы к построению цифровых нелинейных фильтров, использующих локальные свойства изображения. Рассматриваются структуры нелинейных фильтров с регулированием веса нелинейной составляющей и параметрической адаптацией. Эффективность предложенных способов фильтрации демонстрируется на примерах подавления аддитивного Гауссового и импульсного шумов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается нелинейная эволюция частотно-модулированных импульсов в одномодовом оптическом волокне, описываемом нелинейным уравнением Шредингера. Показывается неудовлетворительная точность автомодельного гауссовского подхода к такой задаче в закритических режимах. Сравнивается эволюция частотно-модулированных импульсов с гауссовской, секанс-гиперболической и параболической огибающими, выделены колебательные и апериодические режимы эволюции. Анализируется влияние линейной частотной модуляции на взаимодействие коротких импульсов в оптическом волокне. Показывается, что "встречная" ЛЧМ соседних импульсов при определенных условиях замедляет скорость их взаимодействия друг с другом и позволяет существенно увеличить дальность их различимой передачи по оптическому волокну.
Бесплатно
Нелинейная эволюция импульсов различной формы в волоконном световоде
Статья научная
На основе численного решения нелинейного уравнения Шредингера, описывающего распространение локализованного волнового поля большой интенсивности в световоде с кубической характеристикой поляризации, исследована эволюция комплексной огибающей семейства одиночных и парных импульсов в форме усеченных эллиптических косинусов cn (t,к) с различными значениями 0
Бесплатно
Нелинейно-волновые явления в канале молнии
Статья научная
Рассматриваются дисперсионные и нелинейные эффекты в канале молниевого разряда, определяющие возвратный удар. Получены нелинейные волновые уравнения, описывающие распространение импульсов тока и напряжения по каналу молнии. Показано, что нелинейными процессами обусловлены такие эффекты, как зависимость формы импульса возвратного удара от полярности, появление осцилляций в импульсе и другие. При учете нелинейности проявляется ряд качественно новых явлений, в частности, самофокусировка и самосжатие волновых пакетов в канале молнии. Периодической модуляцией параметров канала молнии с высотой вследствие нелинейных эффектов объясняются также четочные молнии.
Бесплатно
Нелинейное взаимодействие солитонных импульсов в многомодовом оптическом волокне
Статья научная
Рассматривается взаимодействие солитонных импульсов, возбужденных в разных модах, на основе численного решения системы нелинейных уравнений шредингеровского типа, описывающей эволюцию коротких импульсов в многомодовом оптическом волокне. Показывается, что одновременно возбужденные в различных модах солитоны распадаются каждый на два импульса, распространияющихся в своей моде с различной групповой скоростью. В случае, когда солитон в более быстрой моде обгоняет солитон в медленной моде, взаимодействие между ними не искажает импульсов.
Бесплатно
Нелинейное отражение от полупроводников в дальнем ИК и эксперименты по модуляции излучения
Статья научная
Проанализировано нелинейное отражение излучения с длиной волны порядка 300 мкм-5 мм от поверхности полупроводника. На основе аналитического и численного рассмотрения установлены основные особенности генерации гармоник в этом диапазоне, в частности имеющие место вблизи плазменного резонанса немонотонное увеличение их интенсивности от интенсивности падающего излучения.
Бесплатно
Нелинейное уравнение Шредингера в трех пространственных измерениях
Статья научная
Найдены в аналитической форме гладкие решения нелинейного уравнения Шредингера в виде уединенных волн для случая трех пространственных измерений. Рассмотрено явление оптической самофокусировки. Ключевые слова: нелинейное уравнение Шредингера, линейное однородное уравнение первого порядка, полный интеграл, уравнения характеристик, уединенные волны, оптическая самофокусировка.
Бесплатно
Нелинейное усиление оптических сигналов в периодически неоднородном двухмодовом световоде
Статья научная
Рассматривается возможность создания нелинейного оптического усилителя на основе перекачки энергии между модами в одной сердцевине световода. Анализируется система уравнений, описывающая нелинейное взаимодействие в периодически неоднородном световоде при условии фазовой синхронизации. Приводится аналитическое решение этой системы, доведенное до квадратур. Демонстрируются численные результаты поиска параметров, оптимизирующих усиление сигнальной моды. Отмечается возможность осуществления амплитудной модуляции выходного сигнала. Проводятся оценки реальных параметров усилителя для кварцевого световода.
Бесплатно
