Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2511
Статья научная
Рассмотрены вопросы определения параметров поверхностных эксплуатационных дефектов по результатам комплексной диагностики ультразвуковым, вихретоковым и визуальным и измерительным методами неразрушающего контроля. При этом визуальный и измерительный метод реализовался с применением камеры телевизионного контроля, оснащенной функцией компьютерного зрения, и лазерным триангуляционным датчиком. В работе представлен набор данных, в котором в качестве входных переменных находятся результаты неразрушающего контроля, а в качестве целевых переменных – глубина плоскостных и объемных дефектов, а также ширина объемных дефектов. Также в работе произведена оценка степени влияния различных результатов неразрушающего контроля на определение целевых переменных. Произведено обучение моделей на основе различных алгоритмов, в итоге для всех целевых переменных оптимальными моделями оказались модели на основе градиентного бустинга. Представлен алгоритм совместной обработки результатов при комплексной диагностике, в котором применяются полученные модели, и определена точность работы данного алгоритма по метрике RMSE, которая составила 0,011 мм.
Бесплатно
Статья научная
Представлены два новых метода решения обратной задачи рефлектометрии для оценки параметров дифракционной решетки с трапецеидальным профилем. Методы основаны на построении полиномиальных аппроксимаций разного вида для параметров нулевого отраженного порядка дифракции. Использование полиномиальных аппроксимаций вместо решения задачи дифракции обеспечивает возможность оценки параметров решетки в реальном времени. Приведенные результаты численного исследования свидетельствуют о высокой точности и скорости методов.
Бесплатно
Определение параметров русла сосудов с использованием трехмерного локального веерного преобразования
Статья научная
В статье рассматривается трехмерное локальное веерное преобразование в задаче выделения структуры древовидного объекта. Данное преобразование является модификацией лучевого преобразования, которое приводится к виду, удобному для анализа древовидных структур. На основе предложенного преобразования разрабатывается метод определения направления русла ветви сосуда. Также в статье описывается метод выделения структуры сосуда. Проводятся экспериментальные исследования предложенных методов и алгоритмов.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты численного моделирования и экспериментального исследования применения метода спекл-структур оптического излучения с использованием спиральных пучков лазерного излучения для определения параметров шероховатости и дефектации поверхности оптически непрозрачных деталей воздушного судна. Показано, что использование спирального волнового фронта в качестве зондирующего повышает чувствительность и точность метода.
Бесплатно
Статья научная
Представлены прибор и методика расчета погрешностей измерения радиусов кривизн оптических деталей с помощью лазерного дальномера. Показано влияние погрешностей юстировки прибора с датчика волнового фронта на измерение радиусов зеркал. Приведены расчеты погрешностей методики измерения радиуса дальномером. Проведенный компьютерный анализ показал, что разработанная схема учета рассогласования позволяет оценить точность измерения радиуса зеркала на уровне относительной погрешности 0,02 - 0,3 % для зеркал с радиусами от 1 до 10 м. Обоснован выбор точностных характеристик используемых дальномеров для задач определения радиуса кривизны оптических деталей.
Бесплатно
Определение подлинности банкнот на основе анализа изображений для смартфона
Статья научная
Разработана технология определения подлинности банкнот по цифровому снимку для серийных смартфонов. Данная технология не требует разработки и внедрения в изделие новых защитных графических элементов и основана на применении цифровых методов анализа и обработки изображений, позволяющих выявлять и анализировать тонкие детали паттернов, и на основе этого анализа классифицировать образец как оригинал или имитацию. Особенность предлагаемого подхода связана с построением набора признаков для каждого типа образцов и последующей их классификацией с машинным обучением на основе обучающей выборки. Метод реализован в виде законченного приложения для смартфона, выполняющего автоматически детектирование объекта в кадре, съемку образца камерой при попадании его в область захвата, отбраковку некорректных снимков, определение номинала и модификации банкноты и собственно определение ее подлинности.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен оптический метод оценки поперечного ветра, основанный на анализе турбулентных искажений изображения подсвеченной лазерным пучком диффузной мишени. Предложенный корреляционный алгоритм обработки видеоизображений позволяет в режиме реального времени делать оценку скорости поперечного ветра с использованием одного приемного объектива при подсветке мишени в видимом либо инфракрасном диапазоне. Проведена экспериментальная проверка метода на атмосферной трассе. Оптические оценки интегрального ветра сопоставлены с данными независимых локальных измерений шести ультразвуковых анемометров, расположенных вдоль трассы.
Бесплатно
Определение состава объекта по его гиперспектральному изображению
Статья научная
В статье приведены результаты исследований и разработки гипервидеоспектрометра скважинного флюида в реальных условиях эксплуатации и спектральном диапазоне от 0,35 мкм до 2,1 мкм. Разработана математическая модель и алгоритм идентификации скважинного флюида по составу и процентному содержанию по результатам анализа гиперспектрального изображения.
Бесплатно
Статья научная
На данный момент в связи с дефицитом радиочастотного спектра возникает необходимость в развитии технологий, позволяющих использовать этот спектр эффективнее. Одна из таких технологий предполагает применение радиоволн с орбитальным угловым моментом. В данной работе предложен новый количественный метод определения числа одиночных состояний пучка несущего орбитального углового момента, основанный на анализе S21 параметра системы. Это позволяет приемному устройству быть настроенным на прием лучей с определенным состоянием орбитального углового момента. Радиоволны, несущие орбитальный угловой момент, имеют частоту 80 ГГц. В качестве передающей антенны был применен пирамидальный рупор, радиоволну от которого закручивала спиральная фазовая пластина. Приемные антенны, расположенные в матрице, представляли из себя диполи. Исследованы ограничения данного метода. Работа представляет собой эксперимент на компьютерной модели.
Бесплатно
Определение топологического заряда оптического вихря с помощью астигматического преобразования
Статья научная
В работе теоретически и экспериментально показано, что если внести цилиндрическую линзу в лазерный пучок с оптическим вихрем с целым топологическим зарядом n и с нулем интенсивности на оптической оси, то на расстоянии за линзой, равном ее двойному фокусному расстоянию, n -кратно вырожденный ноль интенсивности разделяется на n изолированных нулей интенсивности, которые лежат на прямой в поперечной плоскости под углом плюс или минус 45 градусов к оси цилиндрической линзы в зависимости от направления спиральности оптического вихря (или от знака топологического заряда). Экспериментально показано, что таким методом можно определить топологический заряд с большим номером n = 100.
Бесплатно
Статья научная
Проведено определение условий интенсификации лазерным воздействием процессов массопереноса в твёрдой фазе металлических материалов. Исследовались процессы взаимной диффузии железа и меди. Воздействие лазерным излучением проводили с равномерной плотностью мощности и с частотой следования импульсов 100; 1000; 5000 Гц. Лазерное излучение было преобразовано в световое пятно с равномерной плотностью мощности с помощью дифракционного оптического элемента, выполняющего необходимую его фокусировку. Определено, что для проявления обобщённой термодинамической движущей силы, обеспечивающей интенсификацию массопереноса в неравновесных условиях, необходимым условием является нестационарная локальная деформация, вызываемая лазерным воздействием.
Бесплатно
Определение шероховатости поверхности с помощью поля направлений
Статья научная
В данной работе описывается метод измерения шероховатости поверхности. Поскольку задача прямого измерения шероховатости поверхности является трудновыполнимой при малой амплитуде шероховатости, проводятся косвенные измерения шероховатости за счет измерения плотности дислокаций на спекл-интерферограмме. Используется связь между плотностью дислокаций и амплитудой шероховатости исследуемой поверхности. Для поиска дислокаций используется поле направлений спекл-интерферограммы.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается схема многопланового, мультифокального 3D-дисплея, стимулирующего аккомодацию глаза, для применения в оптико-информационных системах коллаборации на основе стереоскопических виртуальных сред ретрорефлективного и иммерсивного типа. Рассмотрены основные концептуальные моменты использования методов автономной навигации и одометрии, основанные на измерении показаний датчиков, закрепленных непосредственно на движущемся объекте в составе: стереокамеры, оптико-информационной системы, инерциального измерительного устройства и спутниковой системы ГЛОНАСС/GPS с модулем GSM.
Бесплатно
Оптико-цифровой метод измерения радиуса кривизны сферических поверхностей
Статья научная
В статье исследуются и сравниваются методы бесконтактного определения радиуса кривизны сферической поверхности по изображению щели, сформированной на поверхности и зарегистрированной телекамерой. Разработана оптическая схема для ввода изображения в компьютер. По участку дуги эллипса длиной около 400 пикселов с прогибом около 50 пикселов определен радиус металлического шарика (6,55 мм) с точностью 2%.
Бесплатно
Оптико-цифровые методы анализа ансамбля микрочастиц по его пространственному спектру
Статья научная
Рассмотрены новые оптико-цифровые методы анализа пространственных ансамблей микрочастиц. Методы основаны на регистрации радиального распределения средней интенсивности пространственного Фурье-спектра когерентного излучения, рассеянного частицами, и последующей численной обработке измеренной интенсивности с целью определения функции распределения микрочастиц по размерам. Получены разные формы аналитического решения интегрального уравнения с ядром в виде функции Бесселя в квадрате. Приведены результаты численного моделирования и исследована устойчивость работы предложенных алгоритмов в присутствии шумов данных измерения.
Бесплатно
Оптимальная длительность импульсов в нелинейном волоконно-оптическом канале
Статья научная
Получена зависимость достижимой скорости передачи от длины линии и параметров сигналов на основе численного решения нелинейного уравнения Шредингера, описывающего эволюцию комплексной огибающей мощности короткого импульса в световоде. В зависимости от параметров задачи (коэффициента нелинейности, дальности передачи, формы и мощности импульсов) получены значения оптимальной длительности импульсов, обеспечивающей наивысшую скорость передачи информации. Приведено сравнение импульсов солитоноподобной и гауссовской форм при использовании в нелинейных волоконно-оптических каналах передачи данных.
Бесплатно
Оптимальное планирование операций роя подвижных объектов в условиях неопределённости
Статья научная
Рой роботов, как система относительно простых взаимосвязанных управляемых объектов, выполняет общую задачу в двумерном пространстве одновременно и распределённым образом. При планировании операций роя, связанных с созданием в зоне обслуживания сквозной фронтальной полосы из зон работы целевой аппаратуры - полезной нагрузки объектов роя, возникает задача учёта возможности его оперативной перегруппировки, так как на момент планирования точная цель операции роя или ещё не определена, или представляет секрет, или определяется рядом случайных обстоятельств. Поэтому исполнение операции роя целесообразно проводить в две фазы, и первую фазу начинать ещё до разрешения упомянутых неопределённостей путём создания базовой случайной сети с относительно малой концентрацией объектов роя в ней. На второй фазе операции путём локальной перегруппировки объектов роя формируется конкретный программируемый перколяционный путь, обеспечивающий целевое покрытие зонами работы целевой аппаратуры объектов роя определённой зоны обслуживания. В этом случае можно существенно сократить время проведения операции. Решение этой задачи проводится методами теории программируемой перколяции. Численно с использованием результатов статистического моделирования двухфазных операций и аналитически получено значение концентрации объектов роя на первой фазе, обеспечивающее минимум суммарных затрат двухфазной операции. Рассмотрена синергетика информационного взаимодействия роя объектов при реализации программируемого перколяционного пути.
Бесплатно
Оптимальное управление фазой световых пучков в системе микроЭВМ - пространственный модулятор света
Статья научная
Реализован управляемый от микроэвм фокусатор излучения в прямоугольную область с равномерным распределением интенсивности в плоскости фокусировки. Фокусатор представляет собой оптически управляемый жидкокристаллический пространственно-временной модулятор света. Управляющее распределение интенсивности рассчитано на ЭВМ с помощью градиентного метода оптимизации функционала невязки. Для управления модулятором используется система ввода-вывода изображения в микроэвм "Электроника-60" с пространственным разрешением 256 х 256 элементов. С помощью описанной системы синтезирован фокусатор излучения в кольцевую область. Показана возможность динамического управления фокусаторами.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе представлен новый оптимизационный метод для расчёта осесимметричных оптических элементов светодиодов, формирующих заданные узкоугольные распределения освещённости. Метод основан на использовании разработанной процедуры быстрой трассировки лучей, в которой используется аппроксимация оптических поверхностей набором усечённых конусов. В качестве примера рассчитан оптический элемент, формирующий равномерно освещённую круглую область с угловым размером 60° для ламбертовского протяжённого источника излучения 1x1 мм. Световая эффективность рассчитанного оптического элемента составляет около 91,5 %, среднеквадратичное отклонение сформированного распределения освещённости от заданного – менее 5 %.
Бесплатно
