Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Применение кольцевой апертурной диафрагмы в спекл-интерферометрии
Статья научная
В статье представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по применению кольцевой апертурной диафрагмы в спекл-интерферометрии. Показано, что применение кольцевой апертурной диафрагмы позволяет использовать объективы с большой входной апертурой. Это позволяет увеличить чувствительность и диапазон измерений методом спекл-интерферометрии.
Бесплатно
Применение корректирующего фильтра для повышения качества изображений, сжатых методом JPEG
Статья научная
В работе предложено использовать корректирующий фильтр для устранения «блочности» на изображениях, сжатых методом JPEG, и повышения качества их восстановления по показателю PSNR. Представлено краткое описание процесса построения фильтра. Приведена оценка степени улучшения качества восстановления изображений по показателю PSNR, а также результаты анализа эффективности устранения «блочности» на восстановленных изображениях.
Бесплатно
Статья научная
В статье анализируется возможность использования сиамской сверточной нейросети для решения задачи васкулярной аутентификации на встраиваемой аппаратной платформе с ограниченными вычислительными ресурсами (Orange Pi One). Выполнен краткий обзор современных методов вычисления векторов признаков изображений, применяемых в задачах классификации, сравнения или поиска изображений по контенту: на основе вариационных рядов (гистограмм), локальных дескрипторов, дескрипторов особых точек, дескрипторов на основе хэш-функций, нейросетевых дескрипторов. Предложена архитектура биометрической системы аутентификации по изображениям ладоней в видимом и ближнем ИК-спектрах на основе сиамской сверточной нейросети. Разработанное программное решение позволяет использовать сиамскую нейросеть в режимах «полная сеть» (используются оба симметричных канала нейросети) и «половина нейросети» (используется только один канал) для сокращения времени сравнения векторов биометрических данных зарегистрированных пользователей биометрической системы аутентификации. Показаны преимущества нейросетевых признаков, заключающиеся в универсальности, масштабируемости и конкурентоспособности, в том числе на встраиваемых аппаратно-программных решениях с ограниченными вычислительными ресурсами при отсутствии графических ускорителей. Исследования показали возможность повышения качества классификации изображений ладоней с 0,929 до 0,968 по метрике «overall accuracy» при использовании сиамской нейросети вместо метода перцептивного хэширования при сопоставимом времени определения зарегистрированной в биометрической системе аутентификации персоны. В экспериментах осуществлялся поиск по базе данных из 2000 изображений для 400 персон.
Бесплатно
Применение метаэвристических алгоритмов к решению задач кластеризации методом k-средних
Статья научная
В статье рассматривается подход к сегментации изображений методом k-средних путём сведения задачи кластеризации к задаче непрерывной оптимизации и её решения с помощью метаэвристических алгоритмов на примере алгоритма гравитационного поиска. Обосновывается применимость данного подхода, приводятся результаты численного эксперимента.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена синтезу и исследованию параллельных алгоритмов (с локальными коммуникациями) для решения сеточных уравнений трехдиагонального вида. В данном классе алгоритмов разработан оптимальный по времени коммуникаций, простоя и объему занимаемой памяти алгоритм. Представлена экспериментальная методика повышения ускорения параллельного вычислительного процесса, порожденного оптимальным алгоритмом.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена применению разностного подхода к решению уравнений Максвелла и волнового уравнения для моделирования процесса распространения электромагнитной Н-волны через двумерную диэлектрическую решетку. Произведено сравнение с известным методом моделирования (дифференциальный метод), освещены недостатки и преимущества обоих подходов.
Бесплатно
Статья научная
На основе метода рассеянного поля для длины волны возбуждающего электромагнитного излучения 405 нм выполнено по алгоритму FDTD моделирование интенсивности локального поля вблизи поверхности сферических диэлектрических и металлических (серебряных) наночастиц радиуса 40 нм, размещённых в воздухе и вблизи плоской границы раздела двух диэлектриков. Получены оценки размеров области и величины максимального усиления ближнего поля, проведён анализ влияния границы раздела на распределение поля в моделируемой системе. Как отдельный случай исследованы нанокомпозиты на основе серебряных наночастиц и высококремнезёмных стёкол, полученные при использовании золь-гель технологий.
Бесплатно
Применение методов глубокого обучения для оценки степени коммерческой ценности визуальных объектов
Статья научная
Рассмотрена возможность применения сверточной нейронной сети для оценки коммерческой ценности цифровых изображений. Исследовалось влияние на обучение нейронной сети различных условий подготовки образцов, алгоритмов оптимизаторов, количества пикселей в образцах, размеров обучающей выборки, цветовых схем, качества сжатия и других фотометрических параметров. Показано, что благодаря предложенной предварительной подготовке данных, оптимальному выбору архитектуры и гиперпараметров нейросети удалось добиться точности классификации не менее 98 %.
Бесплатно
Статья научная
Традиционная процедура спектрального оценивания в Фурье-спектроскопии опирается на Фурье-анализ интерферограммы, являющейся функцией автокорреляции амплитуды электрического поля исследуемого излучения. Характерные недостатки этой процедуры существенно ограничивают разрешение и точность восстановленного с ее помощью спектра. Предлагается новый подход к решению указанной задачи, основанный на использовании модели авторегрессии и скользящего среднего (АРСС) исследуемого процесса. Возможность его использования основана на том, что в Фурье-спектрометре исследуемый образец освещается широкополосным излучением, спектр которого близок к спектру "белого" шума. В результате образец можно считать каузальным фильтром, порождающим АРСС-процесс. Проводится теоретический анализ предлагаемого метода. Эффективность подхода демонстрируется посредством сравнительного анализа модельных интерферограмм (соответствующих наборам линий с характерными для спектроскопии формами) традиционной и предлагаемой процедур спектрального оценивания.
Бесплатно
Применение нейронных сетей для семантической сегментации изображений глазного дна
Статья научная
Развитие нейросетевых алгоритмов произвело революцию во многих областях, а особенно в тех, что связаны с интеллектуальным анализом изображений. Особую сложность представляют собой задачи обработки биомедицинских данных, которым свойственны проблемы несбалансированности, малого объема и некачественной разметки. В данной работе производится исследование возможности использования нейронных сетей для решения задачи семантической сегментации изображений глазного дна. Для оценки применимости нейронных сетей для решения данной задачи было произведено сравнение их результатов с результатами сегментации изображений с помощью текстурных признаков. В результате оказалось, что нейронные сети превосходят в точности текстурные признаки по метрикам precision (~25 %) и recall (~50 %). Нейронные сети могут быть применены для решения задач биомедицинской сегментации изображений с предварительным применением алгоритмов балансировки и аугментации данных.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье для определения пересекающихся классов кристаллических решёток предлагается использовать нечёткие нейронные сети. Рассматриваются нечёткая нейронная сеть Такаги-Сугено-Канга и разработанная авторами модификация нечёткой нейронной сети Ванга-Менделя. Предложена трёхэтапная методика обучения нейронных сетей. Показана эффективность использования моделей нечётких нейронных сетей для определения типов кристаллических решёток.
Бесплатно
Статья научная
В связи с малым количеством размеченных наборов данных радиолокационных изображений перспективным представляется использование оптических изображений для обучения нейронных сетей, предназначенных для обнаружения объектов на радиолокационных изображениях. Однако оптические изображения имеют ряд существенных отличий от радиолокационных изображений, что приводит к необходимости более глубокого экспериментального исследования вопроса. В работе была исследована применимость такого подхода и показано, что в случае задачи обнаружения кораблей достижимы высокие результаты. Кроме того, показано, что предварительная фильтрация спекл-шума позволяет дополнительно улучшить ситуацию.
Бесплатно
Применение ориентации градиента яркости для систем автосопровождения объектов
Статья научная
Рассматривается задача автосопровождения объекта, находящегося на сложном естественном фоне. Обнаружение объекта производится в каждом кадре видеопоследовательности путем поточечного сопоставления с эталоном. Предлагаемый метод основан на представлении каждой точки изображения ориентацией градиента яркости в локальной окрестности. В зависимости от своей ориентации окрестности разделяются на классы. Помимо классов анизотропных окрестностей, вводится класс окрестностей с изотропной структурой. Классы нумеруются, и номер класса окрестности принимается в качестве признака рассматриваемой точки. После кодировки изображение сканируется эталоном, используемая мера близости - поэлементное сравнение (компарация). В результате формируется компарационная матрица, каждый элемент которой есть число совпадений элементов эталона и текущего фрагмента изображения. Локация объекта производится по максимальному значению компарационной матрицы. Для достижения устойчивого сопровождения применяется особое правило перезаписи эталона - динамическая мера близости. Результаты тестирования показали более устойчивое сопровождение объекта по сравнению с использованием нормированной корреляционной меры.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается применение пакета файлового обмена KERMIT в системах автоматизации, построенных на базе разнородной вычислительной техники. Описываются основные характеристики пакета, режимы работы, стандартные типы соединений, типы передаваемых данных. Приводится сценарий сеанса связи. Описывается дистрибутивный набор программного обеспечения для 5-й редакции пакета.
Бесплатно
Статья научная
В работе предложены алгоритмы обнаружения нехарактерного поведения на основе главных компонент по характеристикам плотных траекторий движения. Проведено сравнение показателей точности и быстродействия с алгоритмом обнаружения по длинам векторов оптического потока. Результаты свидетельствуют о повышении быстродействия при использовании плотных траекторий и сохранении точности при обучении модели «мешка признаков» на сбалансированной выборке признаков поведения.
Бесплатно
Применение поляризационного фильтра для увеличения соотношения сигнал/шум на спекл-интерферограммах
Статья научная
С целью повышения точности и достоверности получаемых результатов при исследованиях вибрационных характеристик элементов конструкций разработаны метод повышения соотношения сигнал/шум на спекл-интерферограммах для оптических схем с гладкой опорной волной и разделёнными пучками и методика его реализации.
Бесплатно
Применение поляризационной модуляции в оптических системах обработки, передачи и сбора информации
Статья научная
Описана возможность повышения быстро действия оптических устройств, осуществляющих ортогональные преобразования изображений. Используемая при этом поляризационная модуляция обеспечивает оптическую реализацию как прямого, так и обратного преобразований, позволяет согласовать результат преобразования со световодной линией связи, а также разделение каналов при цифровой передаче данных. Показана целесообразность использования поляризованного излучения при интерферометрических измерениях.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена координатной привязке сканирующего зондового микроскопа к исследуемой поверхности. Координатная привязка имеет большое значение при исследованиях одних и тех же объектов различными зондами и в различных средах. В качестве объекта такой привязки предложено использовать реперные отметки, нанесённые на поверхность наноиндентором вдоль прямой линии через равные промежутки. Описан порядок смещения поля зрения микроскопа в процессе обнаружения реперных отметок. Представлен алгоритм их распознавания. Алгоритм основан на корреляционном анализе изображения с помощью эталонного изображения отметки с последующим выделением особых точек изображения по локальным максимумам коэффициента корреляции. При этом использовались дескриптор взаимных расстояний между парами особых точек и коэффициент Пирсона в качестве количественного критерия распознавания. Рассмотрено три варианта эталонов: окружность, круг с градиентной заливкой и круг со сплошной заливкой. Установлено, что количество особых точек может существенно превышать количество реперных отметок. Описан метод пороговой фильтрации особых точек по значениям коэффициента корреляции. Данная фильтрация подразумевает исключение особых точек, в окрестностях которых разность максимального и минимального значения коэффициента корреляции не превышает заданного порога. Представлены результаты, подтверждающие работоспособность предложенных алгоритмов. Выработаны рекомендации по выбору настроек алгоритмов распознавания и фильтрации.
Бесплатно
