Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2572
Статья научная
В работе предложена технология оценивания диагностических параметров сосудов в области диска зрительного нерва основанная на методе сегментации. Рассчитываются геометрические признаки выделенных областей сосудов и области диска зрительного нерва. Проведены исследования зависимости качества работы алгоритма под воздействием различных видов шумов и искажений на синтезированных и натурных диагностических изображениях.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Оценивание степени размытости изображения путём анализа градиентного поля
Статья научная
Оценивание степени размытости является важным шагом на пути улучшения качества изображения. В литературе предложено много подходов, критериев и алгоритмов оценивания степени размытости, использующих свойства градиентного поля изображения. В настоящей работе предложена новая мера оценивания размытости, основанная на использовании параметра формы распределения Вейбулла, определяемого по выборочной совокупности магнитуды градиента изображения. На примерах искусственно размытых изображений показывается, что чем больше фактор размытия, тем больше значение предложенной меры приближается к «2», причём наблюдается монотонная зависимость значения меры от фактора размытия. Такой же эффект наблюдается при фильтрации изображения, однако по мере увеличения фактора фильтрации значение меры монотонно убывает. В работе предложено считать рассматриваемую меру размытия как критерий структурированности изображения.
Бесплатно
Статья научная
Описаны особенности и приведены примеры расчета с помощью метода конечных элементов дисперсионных характеристик микрорезонаторов, применяемых для генерации оптических частотных гребенок. Проведено исследование влияния неравномерности образующей оптического микрорезонатора на его дисперсионные характеристики. Показано, что наличие неравномерности на поверхности влияет на параметры дисперсии, а также может приводить к эффекту расщепления формы моды в микрорезонаторах. Выявлено, что данный эффект особо зависит от положения и значения глубины неравномерности.
Бесплатно
Оценка дифракционного размытия фокальной линии геометрооптических фокусаторов
Статья научная
Решается задача дифракционного расчета интенсивности поля вблизи фокальной линии, фокусатора когерентного излучения. Приводятся примеры расчетов волновых полей в случае фокусировки в отрезок с равномерным распределением энергии из плоского и гауссова пучка. Приводятся оценки для дифракционной ширины линии и энергетической эффективности фокусировки.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена решению задачи анализа и прогнозирования транспортных потоков в сети крупного города. В качестве исходных данных для решения указанной задачи используются данные GPS/ГЛОНАСС о местоположении отдельных транспортных средств. Проецируя полученную информацию на граф транспортной сети города, а также используя дополнительную фильтрацию, можно получить оценку отдельных параметров транспортных потоков. Эти параметры используются для краткосрочного (в пределах часа) прогнозирования изменения ситуации в транспортной сети города. Предлагаемый оригинальный метод прогнозирования использует несколько этапов для построения прогноза. На первом этапе предлагается декомпозировать транспортный граф на некоторое число подграфов по территориальному признаку. На втором для описания пространственно-временного состояния распределения транспортных потоков в получаемых подграфах используется метод снижения размерности, основанный на методе главных компонент. На третьем этапе для каждого из подграфов формируется несколько элементарных прогнозов c использованием метода опорных векторов и метода потенциальных функций. На четвёртом этапе формируется дополнительный элементарный прогноз, рассчитываемый с использованием известных скалярной и векторной моделей Бокса-Дженкинса. На пятом этапе производится построение прогноза для каждого из подграфов с использованием адаптивной линейной композиции полученных элементарных прогнозов. На шестом, заключительном этапе производится расчёт прогнозных параметров транспортных потоков во всей транспортной сети города как линейной комбинации данных для подграфов. Проводится экспериментальное исследование эффективности предложенного метода прогнозирования на примере решения соответствующей задачи для транспортной сети города Самары, даётся сравнение результатов прогнозирования с другими способами построения прогнозов.
Бесплатно
Оценка меры схожести кристаллических решёток по координатам их узлов в трёхмерном пространстве
Статья научная
В статье рассматривается задача определения схожести кристаллических решёток в трёхмерном пространстве. Приводится описание разработанного метода, основанного на оценивании шести основных параметров, характеризующих элементарную ячейку для каждой из сравниваемых решёток, и вычислении соответствующих мер схожести. Проведён вычислительный эксперимент по массовому сравнению моделей примитивных кристаллических решёток для всех возможных систем и выполнен анализ полученных результатов.
Бесплатно
Статья научная
Осуществлено экспериментальное сравнение «широких» искусственных нейронных сетей из различных функционалов для верификации автографа подписанта. Собрана база автографов субъектов для проведения вычислительного эксперимента. Подтверждено, что повышение размерности решающих правил (функционалов) до определенного момента приводит к снижению вероятностей ошибок верификации подписи, увеличение количества нейронов сети уменьшает число ошибок, а также многомерный функционал Байеса работает тем лучше, чем выше корреляция между признаками и его размерность. Наилучший результат по верификации автографа получен с использованием сетей многомерных функционалов Байеса: вероятность ошибок 1-го и 2-го рода составила 0,0288 и 0,0232 соответственно.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется задача идентификации модели искажающей системы с использованием итерационных методов. В качестве параметра регуляризации задачи используется номер останова. Исследуется качество идентификации модели искажающей системы при наблюдении точного входного и возмущённого выходного сигналов. Предлагается способ выбора стабилизирующего функционала задачи и учёта нелинейных ограничений вне итерационного процесса.
Бесплатно
Оценка ошибок синтеза изображений с суперразрешением на основе использования нескольких кадров
Статья научная
Предлагаемая работа показывает возможность оценки ошибок синтеза изображений с суперразрешением, полученных на основе использования нескольких кадров. Показана возможность выявления областей с большими ошибками интерполяции, основываясь только на применяемом методе интерполяции и интерполируемых данных. Продемонстрирована возможность определения необходимого количества использованных для формирования изображения кадров по величине оценки ошибок интерполяции. В данной работе приводятся как результаты интерполяции сформированных тестовых кадров, способ корреляционного субпиксельного определения сдвигов кадров относительно 1 кадра, так и оценка возникающих при этом ошибок интерполяции. Показано, что до проведения измерений нельзя предсказать количество кадров, необходимое для достижения необходимого уровня ошибок интерполяции. Предлагаемый метод позволяет контролировать величину ошибок в процессе измерений. Показано, что оценка ошибок метода суперразрешения, основанная на тестовых изображениях, малоперспективна, поскольку величина ошибок зависит как от самого изображения, так и от набора субпиксельных смещений кадров низкого разрешения. Приведён весь путь получения результатов работы, начиная от формирования тестового изображения и заканчивая выводами.
Бесплатно
Оценка параметров транспортного потока на основе анализа данных видеорегистрации
Статья научная
Данная работа посвящена решению вопросов разработки и исследования алгоритмов и технологий анализа цифровых видеоизображений потока автотранспортных средств с целью обнаружения объектов на последовательности изображений в режиме реального времени и определения таких параметров движения автотранспортных средств, как скорость потока (средняя скорость машин за заданный период) и плотность потока (число машин в единицу времени).
Бесплатно
Статья научная
Произведена оценка погрешностей измерения пространственно-энергетических характеристик лазерных излучателей: координат энергетического центра освещенности, энергетической расходимости, вызванных различными дестабилизирующими факторами на программной модели оптико-электронного прибора с матричным фотоприемником. Реализован алгоритм расчета энергетической расходимости методами обработки изображений.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена обоснованию метода оценки погрешностей стереоскопических систем, предназначенных для измерения трехмерных координат и геометрических параметров объектов. Такой метод требуется на этапе их проектирования для оптимизации конструктивных параметров систем регистрации и параметров алгоритмов обработки данных и должен быть применим для различных математических моделей систем регистрации при наличии данных о погрешностях определения координат соответствующих точек на изображениях, а также погрешностях определения параметров системы регистрации при калибровке. Проведен анализ известных методов оценки погрешностей путём сравнения с результатами моделирования по методу Монте-Карло для проективной и трассировочной моделей систем регистрации. Показано, что сигма-точечное преобразование (unscented transformation) обеспечивает более высокую точность оценки и универсальность, чем метод линеаризации. На примере измерения длины отрезка показано, что использование симметричного доверительного интервала, построенного по среднему значению и дисперсии, может приводить к недостоверной оценке погрешности измерения геометрических параметров...
Бесплатно
Оценка производительности приложений параллельной обработки изображений
Статья научная
Предложен метод оценки производительности приложений, предназначенных для параллельной обработки изображений. Данный метод базируется на сочетании аналитического подхода и использования результатов вычислительных экспериментов. Аналитическая составляющая метода представлена в характерном для типовых задач параллельной обработки изображений виде и параметрически учитывает три вида вычислительных затрат: использование процессора, межпроцессорные пересылки данных, операции ввода/вывода. Результаты вычислительных экспериментов использованы для оценки неизвестных параметров аналитической модели, что позволяет эффективным образом строить новые или модифицировать существующие алгоритмы параллельной обработки изображений.
Бесплатно
Статья научная
Эффективность работы методов цифровой обработки изображений существенно зависит как от качества изображения, так и от настройки используемых методов. В частности, если известна степень размытия изображения, то это позволяет выбрать параметры используемых методов так, чтобы они обеспечивали качество работы, близкое к максимально достижимому. Данная статья посвящена задаче получения априорной оценки размытия монохроматического полутонового изображения. Для случая гауссова и равномерного размытия исходного изображения даётся оценка размера окна размытия.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются слоистые сенсорные структуры, поддерживающие возбуждение мод поверхностных плазмон-поляритонов в задачах детекции изменений в средах таких растворителей, как вода, этанол, изопропанол. В рассматриваемых структурах моды плазмон-поляритонов распространяются вдоль границ раздела сред металл / растворитель. Анализ характеристик резонансного отклика мод плазмон-поляритонов проводится на основе аппроксимации Фано в рамках теории связанных мод в видимом и инфракрасном диапазонах. В случае использования этанола и изопропанола как детектируемых сред выявлены области достижения максимальной чувствительности и усиления поля в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне, что открывает возможности применения плазмонных структур в сенсорике вне областей поглощения воды.
Бесплатно
Статья научная
В последнее время большое распространение получили методы компьютерного видения, в частности, методы трекинга (отслеживания) объектов по данным цифровой фотосъёмки. В основном трекинг используется в таких приложениях, как видеонаблюдение, краш-тесты, организация спортивных трансляций и др. Многие методы трекинга могут быть адаптированы для бесконтактного оптического измерения координат и скоростей механических систем в лабораторных физических экспериментах. В работе анализируется предельная точность оптических измерений, связанная с ограничениями фото-, видеоаппаратуры. Представлен сравнительный обзор и анализ эффективности применения существующих методик трекинга для идентификации координат и скоростей объектов в механических лабораторных экспериментах. Также в статье рассматриваются разработанные ранее автором методы, адаптированные для физических экспериментов, которые обладают субпиксельной точностью и высокой устойчивостью к перепадам освещения. Кроме того, в статье представлен краткий обзор существующих программных продуктов для трекинга. Показана перспективность применения методов трекинга для исследования механических систем.
Бесплатно
Статья научная
Электроретинография является перспективным методом электрофизиологического тестирования, позволяющего диагностировать заболевания, связанные с нарушениями сосудистых структур сетчатки зрительного анализатора. Классический анализ электроретинограммы строится на оценке 4 параметров в амплитудно-временном представлении и часто нуждается в конкретизации с использованием альтернативных методов диагностики. В настоящем исследовании предлагается использование оригинального алгоритма поддержки принятия решения врачом для диагностирования дистрофии сетчатки. Алгоритм построен на базе методов машинного обучения и использует параметры, извлеченные из вейвлет-скалограммы педиатрических и взрослых сигналов электроретинограмм. Также в исследовании используется размеченная база данных педиатрических и взрослых сигналов электроретинограмм, записанная с помощью компьютеризированной электрофизиологической рабочей станции EP-1000 (Tomey GmbH) в Екатеринбургском центре МНТК «Микрохирургия глаза». Научная новизна настоящего исследования заключается в разработке специального алгоритмического обеспечения для анализа процедуры извлечения параметров из вейвлет-скалограммы сигнала электроретинограммы с использованием функции cwt библиотеки PyWT, где в качестве базисной функции был выбран вейвлет Гаусса 8-го порядка. Также научная новизна заключается в разработке алгоритма анализа сигналов электроретинограмм, который в сравнении с классическим анализом реализует классификацию взрослых сигналов электроретинограммы на 19 % точнее, а педиатрических сигналов на 20 % точнее, чем классический анализ.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследуется метод расчета маски облачности, основанный на использовании нескольких сверточных нейросетевых классификаторов с применением метода бутстрэпинга. Разработанный на его основе алгоритм позволяет обнаруживать облачность на спутниковых изображениях спектрорадиометра Advanced Himawari Imager, установленного на геостационарные космические аппараты Himawari-8 и 9, независимо от условий наблюдения и освещения на территории Азиатско-Тихоокеанского региона. Точность полученных результатов оценена с использованием маски облачности, предоставляемой Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США, NOAA. Численная оценка и визуальный анализ показали достаточно высокую точность разработанного алгоритма, в том числе в сравнении с ранее представленной авторами версией классификатора. Среднее значение f1-меры в сравнении с масками NOAA составляет от 75% в сумеречное время суток до 85% в дневное время, что позволяет использовать предложенный алгоритм для расчета различной тематической продукции гидрометеорологического назначения.
Бесплатно
Статья научная
Исследовано влияние явления интерференции на качество приема в областях перекрытия зон обслуживания передатчиков одночастотных сетей цифрового телевизионного вещания. Дана качественная и количественная оценка эффективности компенсации интерференционных искажений в демодуляторах приемников. Результаты работы, полученные с использованием инструментальных систем автоматизированного проектирования VSS и ADS компаний Applied Wave Research и Agilent Technologies, позволяют оценить для заданного отношения сигнал/шум предельную величину отношения сигнал/эхо-сигнал, при котором обеспечивается работоспособность сети передачи данных. Работоспособность сетей цифрового телерадиовещания при наличии синхронизации передатчиков зависит от запаса устойчивости, определяемого допустимым отклонением коэффициента битовых ошибок от порогового значения. Из полученных результатов следует, что пороговая граница воздействия помех соответствует значению коэффициента битовых ошибок BER, равному 2×10-4. При значениях BER ниже порогового благодаря декодеру Рида-Соломона прием становится практически безошибочным. Замена кодеков в сетях второго поколения телерадиовещания привела к значительному уменьшению порогового значения коэффициента BER до 10-2-10-3, что позволило увеличить скорость передачи данных при сохранении запаса устойчивости по коэффициенту битовых ошибок. Разработанная методика исследования качества работы систем и сетей цифрового телерадиовещания позволяет на практике выявлять причины увеличения коэффициента битовых ошибок по виду спектров и сигнальных созвездий, сравнивать различные алгоритмы оценки характеристик канала передачи данных и обработки цифрового телевизионного сигнала по эффективности борьбы с интерференционными искажениями.
Бесплатно
