Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Статья научная
Предложена полностью симметричная схема формирователя цилиндрических векторных пучков, в которой два дифракционных аксикона и помещённый между ними интерференционный поляризатор образуют сэндвич-структуру минимально возможной толщины. Проведён расчёт и экспериментальное исследование интерференционного поляризатора для формирования радиально-поляризованного излучения на длине волны 1530 нм. Изготовлена пара амплитудных дифракционных аксиконов с периодом 3,62 мкм, соответствующим требуемому углу дифракции 24,5° для формирования радиальной поляризации. Экспериментально продемонстрировано преобразование пучка с круговой поляризацией в радиально-поляризованный вихревой пучок.
Бесплатно
Полуавтоматическая установка для формирования микрорельефов на торцах галогенидных ИК-волноводов
Статья научная
В работе рассматривается полуавтоматическая установка для формирования микрорельефов на торцах галогенидных ИК - волноводов, ее конструкция и технические характеристики.
Бесплатно
Статья научная
Проанализировано развитие и проведен сравнительный анализ источников света. Представлены принципы создания, элементы конструкции и технологии изготовления светодиодов и светодиодных устройств белого цвета свечения (полупроводниковых ламп), динамика рынка светодиодов.
Бесплатно
Статья научная
В статье предлагается новая полухрупкая система встраивания цифровых водяных знаков для защиты изображений, обладающая возможностью локализации несанкционированных искажений и восстановления искаженных фрагментов изображения. Система адаптирована к методу компрессии HGI и, подобно ему, использует иерархическую структуру изображения при встраивании информации. Отличие заключается в замене этапа квантования постинтерполяционных остатков, присутствующего в HGI, специальным квантователем, основанным на методе Quantization Index Modulation. В результате встроенный водяной знак становится устойчивым к компрессии HGI вплоть до заданного пользователем уровня искажений, вносимых при сжатии. Проведенные эксперименты демонстрируют необходимость выбора баланса между качеством защищенного изображения и точностью локализации возможных изменений. Помимо отыскания маски искажённых областей, предлагаемая система позволяет восстанавливать искажённые фрагменты с приемлемым качеством за счёт встраивания данных исходного изображения в качестве водяного знака на других иерархических уровнях. Разработанная система может использоваться для защиты изображений дистанционного зондирования и медицинских изображений от злонамеренных искажений.
Бесплатно
Получение цветных изображений системой на основе трех дифракционных линз
Статья научная
Возможность существенно снизить массу и стоимость систем технического зрения приводит к появлению большого числа работ, посвященных разработке новых изображающих систем на основе дифракционной оптики. В рамках настоящей работы предложена новая изображающая система из трех дифракционных линз, каждая из которых формирует один канал цветного RGB-изображения. Такой подход позволяет существенно сузить спектральный диапазон каждой линзы и таким образом существенно снизить искажения изображения, вызванные хроматической аберрацией, присущей дифракционной оптике. Показано, что такая схема позволяет провести нейросетевую реконструкцию, существенно повышающую качество получаемого изображения. Для минимизации артефактов реконструкции на изображениях реальных сцен в работе используется аугментация обучающей выборки, а также предложен критерий ложных контуров, позволяющий учитывать реальные данные в процессе обучения сети.
Бесплатно
Поля и спектры одномерного фотонного кристалла с дефектом инверсионного типа
Статья научная
Исследуется влияние дефектов инверсионного типа на спектр одномерного фотонного кристалла. Показано, что характер и степень локализации волнового поля в области дефекта, а также положение спектральной линии дефектной моды, форма и её интенсивность существенно зависят от соотношения толщин слоёв и диэлектрических проницаемостей (ДП) в периоде структуры, значения ДП в дефекте, числа полных периодов, положения и количества дефектов в структуре. Обсуждается возможность формирования спектральной линии дефектной моды заданной формы.
Бесплатно
Статья научная
В статье впервые исследована проблема межмодовой дисперсии внутри группы оптических вихрей с азимутальным числом, которое больше или равно 1, в циркулярных оптических волокнах. Установлено, что дисперсия между оптическими вихрями с топологическим зарядом ± 1 отсутствует, а между оптическими вихрями с топологическим зарядом больше 1 имеет место как стандартная поляризационная, так и дисперсия принципиально нового типа - топологическая модовая дисперсия. Численно исследована зависимость дисперсии оптических вихрей от длины волны излучения при различных параметрах для волокон с градиентным и ступенчатым профилем показателя преломления. Установлена возможность реализации режима нулевой топологической и поляризационной дисперсии оптических вихрей в волокнах со ступенчатым профилем.
Бесплатно
Поляризационные и фокусирующие свойства отражающей бинарной линзы Френеля
Статья научная
Экспериментально исследовано влияние на фокусирующие свойства серебряной бинарной микролинзы Френеля (БЛФ) распределения поляризации отражённого пучка при падении на БЛФ линейно-поляризованного лазерного света. Данная линза диаметром 200 мкм изготовлена по современной мембранной технологии, предназначена для рентгеновского излучения и имеет крайнюю зону размером 287 нм. Исследование фокусирующих свойств рентгеновской линзы в видимом диапазоне проводится впервые. Показано, что в отражённом свете появляется составляющая поляризации, перпендикулярная направлению поляризации падающего света. Это приводит к перераспределению интенсивности между фокусами на оптической оси. Причём для разных длин волн поляризационная структура отражённого света разная, и поэтому появляются фокусы разных порядков на разном расстоянии от линзы: для длины волны 405 нм фокусы нулевого и пятого порядков ( f = 330 мкм, f 5 = 30 мкм), для длины волны 445 нм фокусы нулевого и третьего порядков ( f = 250 мкм, f 3 = 40 мкм), для длины волны 663 нм только фокус нулевого порядка ( f = 105 мкм).
Бесплатно
Поляризация при смешанном отражении в задаче трёхмерного сканирования объектов
Статья научная
Предлагается новый метод разделения отраженной и рассеянной компонент света, а также оценки отражательных свойств объекта (включая коэффициент преломления), основанный на фундаментальной разнице в свойствах поляризации рассеянной и отражённой компонент. Метод базируется на информации о положении камеры и информации о поляризации света в каждом из положений. В конечном итоге предложенный метод позволяет также восстановить трёхмерную форму объекта. Показанные результаты дают достаточно высокую точность разделения компонент по сравнению с ранее предложенными методами и, в отличие от них, базируются на фундаментальных принципах отражения света.
Бесплатно
Помехоустойчивость алгоритмов приёма сигналов с многоимпульсной позиционно-импульсной модуляцией
Статья научная
В работе предложен алгоритм оценки временных положений и амплитуд импульсов периодической последовательности по незначительному количеству отсчётов, число которых определяется только числом этих импульсов. Рассмотрена работа этого алгоритма в случае, когда фильтром, ограничивающим спектр исходного сигнала, является идеальный фильтр низких частот, а также фильтр Найквиста и определены условия перехода от одного фильтра к другому. Исследована эффективность предложенного алгоритма на основе анализа зависимости рассеяния оценки временных положений и амплитуд от отношения сигнал/шум и числа импульсов последовательности. Показано, что с этой точки зрения эффективность работы алгоритма снижается с ростом числа импульсов последовательности и уменьшением отношения сигнал/шум. Отмечено, что предложенный алгоритм, в отличие от классического алгоритма максимального правдоподобия, не требует поиска максимума функции большого числа переменных, и в то же время характеристики оценок оказываются практически одинаковыми для обоих этих методов. Показано также, что точность оценки предложенного алгоритма может быть повышена за счёт незначительного увеличения количества отсчётов сигнала. Полученные результаты могут быть использованы при практическом проектировании лазерных систем связи, в которых в качестве метода передачи сообщений используется многоимпульсная позиционно-импульсная модуляция.
Бесплатно
Поперечная интенсивность в остром фокусе цилиндрического векторного пучка второго порядка
Статья научная
С помощью сканирующего ближнепольного оптического микроскопа исследовалась область обратного потока энергии, формируемого сфокусированным амплитудной зонной пластинкой цилиндрическим векторным пучком второго порядка. Сравнение распределения интенсивности, детектируемого пирамидальным металлизированным кантилевером с отверстием, и характеристик светового поля, рассчитанных с помощью метода FDTD и формул Ричардса-Вольфа, позволяет говорить о чувствительности кантилевера к поперечной составляющей интенсивности, а не суммарной интенсивности или компонентам вектора Пойнтинга в области обратного потока энергии.
Бесплатно
Поперечнослойное разделение искусственных нейронных сетей для классификации изображений
Статья научная
В статье рассматриваются задачи модульного обучения искусственных нейронных сетей, а также исследуются возможности частичного использования модулей в условиях ограниченных вычислительных ресурсов. Предлагаемый метод основывается на свойствах вейвлет-преобразования по разделению информации на высокочастотную и низкочастотную части. Используя наработки по вейвлет-преобразованию на основе сверточного слоя, авторы осуществляют поперечнослойное разделение сети на модули для дальнейшего частичного использования их на устройствах с малой вычислительной мощностью. Теоретическое обоснование такого подхода в статье подкрепляется экспериментальным разделением базы MNIST на 2 и 4 модуля и их последовательным использованием с замером точности и производительности. Выигрыш в производительности составил 2 и более раза при использовании отдельных модулей. Также с помощью AlexNet-подобной сети с использованием набора данных GTSRB проверены предложенные теоретические положения, при этом выигрыш производительности одного модуля составил 33 % без потери точности.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена острая фокусировка света с циркулярно-азимутальной поляризацией m -го порядка. Это новый тип неоднородной гибридной поляризации, объединяющий свойства цилиндрической поляризации m -го порядка и круговой поляризации. С помощью формализма Ричардса-Вольфа получены аналитические выражения в фокусе для проекций векторов напряженности электрического и магнитного полей, распределения интенсивности, проекций вектора Пойнтинга и спинового углового момента. Теоретически и численно показано, что интенсивность в фокусе имеет 2( m + 1) локальных максимумов, расположенных вдоль замкнутого контура с нулевой интенсивностью в центре (на оптической оси). Показано, что в фокусе имеется 4 m вихрей поперечного потока энергии, центры которых расположены между локальными максимумами интенсивности. Также показано, что поперечный поток энергии меняет направление вращения 2(2 m + 1) раза при обходе в плоскости фокуса вокруг оптической оси. Интересно, что продольная проекция спинового углового момента в фокусе меняет знак 4 m раза. В тех областях плоскости фокуса, где поперечный поток энергии вращается против часовой стрелки, продольная проекция спинового углового момента положительная, а вектор поляризации вращается в плоскости фокуса против часовой стрелки. И наоборот, где поток энергии вращается по часовой стрелке, там и вектор поляризации вращается по часовой стрелке, а продольная проекция спинового углового момента отрицательная. Моделирование подтверждает выводы теории.
Бесплатно
Статья научная
Предложен новый алгоритм последовательного определения пола и возраста человека по изображению лица на основе двухэтапной схемы восстановления регрессии с помощью метода опорных векторов. В качестве признакового описания изображения используются только наиболее значимые локальные бинарные шаблоны. Для повышения точности половой классификации применяется процедура бутстраппинга - обучения на трудных примерах, а для повышения точности определения возраста - «плавающие» границы возрастных диапазонов.
Бесплатно
Постобработка голограмм сфокусированного изображения в цифровой голографической интерферометрии
Статья научная
Рассматриваются методы повышения контраста интерференционных картин в цифровой голографической интерферометрии посредством численной линейной фазовой модуляции и интерполяционной обработки цифровых голограмм сфокусированного изображения. Показано, что линейная фазовая модуляция голограммы приводит к смещению спектра пространственных частот объектного поля, а процедура ступенчатой интерполяции голограммы - к расширению окна пространственного спектра голограммы. В обоих случаях обеспечивается возможность выделения более широкого диапазона частот восстановленного объектного поля и, как следствие, существенное уменьшение размеров спеклов восстанавливаемого изображения объекта и увеличение контраста полос голографической интерферограммы. Эффективность методов показана на голографических интерферограммах упругого прогиба металлической мембраны, жёстко закреплённой по контуру.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается технология восстановления изображений, подвергшихся искажениям типа дефокусировки с использованием КИХ-фильтров, получаемых путем идентификации параметров модели импульсного отклика по прецедентам. Модель импульсного отклика задается в классе одномерных функций, являющихся аппроксимацией заданного частотного отклика фильтра в радиальном направлении. Отсчеты двумерного импульсного отклика определяются с учетом свойства радиальной симметрии искажений путем дискретизации этой функции и нормализации отсчетов. Класс аппроксимирующих функций задается так, чтобы обеспечивались желаемые свойства частотного отклика для устранения дефокусировки: усиление низких и подавление высоких частот. Важным достоинством метода являются высокое качество восстановления и быстрота настройки фильтра, т.к. аппроксимирующая функция соответствует заданному частотному отклику и определяется малым числом настраиваемых параметров. Приводятся примеры реализации, иллюстрирующие возможность достижения более высокого качества, по сравнению с фильтром Винера, размещенным в открытой библиотеке обработки изображений OpenCV.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача цветовоспризведения при печати. Предлагается схема двухуровневого управления: сначала решается задача распознавания области цветового пространства, затем осуществляется преобразование цветовых координат текущей точки в концентрации базовых красок. На подготовительном этапе для каждой области с использованием измеренных спектров решается задача идентификации модели.
Бесплатно
Построение вычислительной процедуры комплексной проверки подлинности данных ДЗЗ
Статья научная
Рассматривается задача построения вычислительной процедуры комплексной проверки подлинности данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) с использованием набора элементарных алгоритмов проверки подлинности. Указанная задача решается в рамках пассивного подхода, предполагающего определение фактов изменений (фальсификаций) данных ДЗЗ на основе их анализа.
Бесплатно
