Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2382
Применение дифракционной квазиоптики миллиметрового диапазона для исследования задач физики взрыва
Статья
Бесплатно
Статья научная
Предложено использование дополнительных входных амплитудных масок в системах оптического кодирования с пространственно-некогерентным освещением для повышения отношения сигнал/шум в декодированных изображениях и увеличения визуальной скрытности кодированных изображений. Проведено компьютерное моделирование оптического кодирования с использованием данных масок для различных полутоновых изображений и ключей кодирования с широким диапазоном параметров. Получено, что применение дополнительных входных амплитудных масок приводит к увеличению отношения сигнал/шум в декодированном изображении более чем в 2 раза, а также значительно увеличивает визуальную скрытность кодированного изображения.
Бесплатно
Статья научная
Данная работа посвящена исследованию замечательных свойств собственных подпространств оператора распространения света в линзоподобной среде.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе представлены основные аспекты применения искусственного интеллекта в офтальмологии для диагностики и лечения глазных заболеваний на примере задачи семантической сегментации изображений глазного дна. Проведено сравнение классического подхода к семантической сегментации на основе текстурных признаков и предлагаемого подхода на основе нейронных сетей. Сформулированы основные проблемы применения нейросетевого подхода в биомедицине. Предложен способ выделения оптимальной зоны лазерного воздействия для проведения операции лазерной коагуляции на основе применения двух нейронных сетей. Первая сеть применялась для выделения анатомических объектов на глазном дне, а вторая - для выделения зоны макулярного отёка. Результат формировался из области отёка с учётом расположения на ней анатомических объектов. Был проведён сравнительный анализ нескольких архитектур нейронных сетей для решения задачи выделения области отёка. Лучшие результаты выделения зоны отёка показала нейронная сеть архитектуры Unet++.
Бесплатно
Применение искусственной иммунной системы для распознавания зрительных образов
Статья научная
Рассмотрена возможность применения искусственных иммунных систем для распознавания зрительных образов. Разработан и программно реализован новый алгоритм искусственной иммунной системы, позволяющей с помощью Web-камеры в режиме реального времени распознавать такие образы. Экспериментально показано, что данная система может быть успешно применена для распознавания как лиц людей, так и любых других объектов. Обсужден вопрос о применении искусственной иммунной системы в высокопроизводительных системах параллельных вычислений. К преимуществам разработанной искусственной иммунной системы можно отнести высокую скорость обучения системы новым образам, а также возможность обучения системы новому образу в любой момент её работы. Эти преимущества открывают возможность создания систем искусственного интеллекта, обучающихся в режиме реального времени.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Применение канонических систем счисления в задаче построения неразделимых Хааро-подобных вейвлетов
Статья научная
В работе обобщается способ построения хааро-подобного (Haar-type) ортонормального вейвлет-базиса над L2(Rn) на основе характеристических функций фундаментальных областей систем счислений. В прототипной работе построение Хааро-подобного вейвлетбазиса основывалось на существовании позиционной системы счисления в кольце целых гауссовых чисел. В настоящей работе рассмотрено построение Хааро-подобного вейвлетбазиса над L2(R2) ассоциированных с каноническими системами счисления в других квадратичных полях.
Бесплатно
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
