Представлена феноменологическая теория пространственного спектра (дифракционного гало) фурье-спеклограммы рассеивающего объекта. Показано, что распределение средней интенсивности поля в дифракционном гало определяется функцией автокорреляции распределения средней интенсивности по поверхности объекта, включая влияние формы апертуры объекта. Результаты натурных экспериментов и численного моделирования подтверждают справедливость предложенной теории формирования дифракционного гало.

Бесплатно

Пространственный спектр сигнала когерентности при дефокусировке изображения объекта в цифровой голографической микроскопии с частично пространственно когерентным освещением

Клычкова Дарья Михайловна, Рябухо Владимир Петрович

Статья научная

Рассматривается эффект уменьшения модуля пространственного спектра сигнала когерентности на высоких пространственных частотах при оптической дефокусировке изображения объекта в цифровой голографической микроскопии на пропускание с квазимонохроматическим частично пространственно когерентным освещением. Представлено теоретическое описание эффекта и результаты численного моделирования его проявления для точечного рассеивающего объекта. Проведено экспериментальное исследование эффекта в лазерном частично пространственно когерентном излучении, формируемом с использованием движущегося рассеивателя, для объекта в виде слоя квазиточечных рассеивателей. Представлено сравнение результатов эксперимента с результатами численного моделирования, выполненного на основании теории, и показана высокая степень сходства экспериментальных результатов с теоретическими.

Бесплатно

Процедура корректировки фазовой функции фокусатора по результатам вычислительного эксперимента

Казанский Н.Л.

Статья научная

В приближении Френеля-Кирхгофа исследуется распределение света в фокальной области фокусатора в тонкий продольный отрезок на оптической оси. Для улучшения равномерности распределения интенсивности вдоль отрезка фокусировки предлагается итерационная процедура коррекции фазовой функции фокусатора. Приводятся результаты вычислительного эксперимента с исходным и скорректированным оптическими элементами.

Бесплатно

Проявление эффектов углового спектра освещающего поля в полихроматической интерференционной микроскопии слоистых объектов

Дьяченко Антон Андреевич, Максимова Людмила Александровна, Рябухо Владимир Петрович

Статья научная

Рассмотрено влияние ширины углового спектра освещающего объект полихроматического поля на цвет интерференционного изображения в оптической микроскопии слоистых микроструктур. Получены выражения для интенсивности интерференционного изображения однослойного объекта с учётом частотного и углового спектров освещающего поля. Показано влияние ширины углового спектра освещающего поля на взаимную когерентность и разность фаз интерферирующих волн. Приводятся результаты компьютерного моделирования формирования интерференционных изображений тонкого слоя при квазимонохроматическом и полихроматическом освещающем поле с различной шириной углового спектра. Проведён количественный анализ влияния угловой апертуры поля белого света на цвета формируемого интерференционного изображения. Экспериментально исследованы изменения интерференционных цветов изображения слоя в оптическом микроскопе при изменении ширины углового спектра освещающего поля, и проведено сравнение изменений цветов изображений, получаемых экспериментально и теоретически.

Бесплатно

Прямой алгоритм проверки изоморфизма графов

Пролубников А.В.

Статья научная

Предлагается алгоритм решения задачи проверки изоморфизма графов. Алгоритм является прямым, в том смысле, что он не является модификацией схемы рекурсии с возвратом, на основе которой построены наиболее эффективные алгоритмы решения задачи. Решение задачи находится за число итераций алгоритма, не превышающее число вершин в графах. Показывается, что алгоритм является полиномиальным по числу используемых элементарных машинных операций и по используемой памяти. Исследуется класс графов, на котором алгоритм дает решение задачи.

Бесплатно

Пучки Лагерра-Гаусса с комплексным смещением в декартовых координатах

Ковалв Алексей Андреевич, Котляр Виктор Викторович, Засканов Станислав Германович, Калинкина Дарья Сергеевна

Статья научная

Рассмотрено обобщение семейства лазерных мод Лагерра-Гаусса с асимметричным распределением интенсивности. При распространении асимметричного пучка Лагерра-Гаусса в однородном пространстве уменьшается асимметрия главного (центрального) светового кольца и повышается контраст остальных колец. Число световых колец совпадает с числом колец стандартной (симметричной) моды Лагерра-Гаусса. С помощью разложения в угловой спектр плоских волн аналитически рассчитана мощность асимметричных пучков Лагерра-Гаусса и проекция их орбитального углового момента на оптическую ось. Установлено, что нормированный орбитальный угловой момент (орбитальный угловой момент на фотон) полностью определяется топологическим зарядом и отношением смещений к радиусу перетяжки Гауссова пучка. Получены условия, при которых нормированный орбитальный угловой момент совпадает с топологическим зарядом (как у оптических вихрей).

Бесплатно

Пучки Пирси с орбитальным угловым моментом

Ковалв Алексей Андреевич, Котляр Виктор Викторович

Статья научная

Получено новое решение параксиального уравнения Гельмгольца, описывающее двухпараметрическое семейство структурно-устойчивых трёхмерных вихревых кольцевых пучков Пирси, комплексная амплитуда которых выражается через вырожденную гипергеометрическую функцию. Вихревые пучки Пирси обладают орбитальным угловым моментом и свойством автофокусировки и распространяются до фокуса по ускоряющейся траектории, когда кольцо интенсивности пучка «резко» уменьшается в диаметре. Получено явное выражение для комплексной амплитуды вихревых кольцевых пучков Пирси-Гаусса, которые также обладают свойством автофокусироки.

Бесплатно

Пучки Фурье-Бесселя с конечной энергией

Котляр Виктор Викторович, Ковалв Алексей Андреевич, Калинкина Дарья Сергеевна, Козлова Елена Сергеевна

Статья научная

В данной работе рассматривается новый вид пучков Бесселя, обладающих свойством Фурье-инвариантности и поэтому названных пучками Фурье-Бесселя. Данные пучки в отличие от известных пучков Бесселя имеют слабые боковые лепестки. Получены аналитические выражения для комплексной амплитуды поля в начальной плоскости и дальней зоне. Данные пучки обладают конечной энергией, хотя у них нет Гауссовой огибающей. В исходной плоскости и в зоне Фраунгофера их комплексная амплитуда пропорциональна функции Бесселя дробного порядка (нечетное целое число, деленное на 6). По сравнению с модами Лагерра-Гаусса с нулевым радиальным индексом, такие пучки имеют меньшее внутреннее темное пятно. Такие пучки могут генерироваться пространственным модулятором света и применяться в телекоммуникациях, интерферометрии и при захвате металлических частиц.

Бесплатно

Пучки только с поперечной интенсивностью в фокусе

Стафеев Сергей Сергеевич, Казаков Никита Николаевич, Котляр Виктор Викторович

Статья научная

В данной работе численно с помощью формул Ричардса-Вольфа была промоделирована острая фокусировка векторных пучков с азимутальной поляризацией и пучков с V-линией неопределённости поляризации. Было продемонстрировано, что в остром фокусе для этих пучков отсутствует продольная составляющая напряженности электрического поля. Ранее подобный эффект демонстрировался только для азимутально-поляризованных пучков. Была рассчитана продольная составляющая спинового углового момента для этих пучков и показана возможность создания секторных азимутально-поляризованных пучков с помощью векторных волновых пластинок.

Бесплатно

Развитие алгоритмов вычисления оптического потока в задаче оценки деформации твёрдых тел

Любутин Павел Степанович

Статья научная

В работе рассматривается развитие алгоритмов вычисления оптического потока в задаче измерения деформации, направленное на снижение вычислительных затрат алгоритмов и повышения их помехоустойчивости. Предложены модификации алгоритмов, основанные на инкрементном подходе к оценке перемещения участков на серии изображений, а также использовании подхода трёхмерного рекурсивного поиска (3DRS). Проведено исследование помехоустойчивости и быстродействия алгоритмов, и показано преимущество предложенных модификаций.

Бесплатно

Различимость импульсов частично когерентного излучения в нелинейном оптическом канале

Широков С.М.

Статья научная

Рассмотрен волоконно-оптический канал, передача по которому осуществляется в нелинейных режимах, близких к солитонному, и обеспечивающих компенсацию дисперсионного расширения импульсных сигналов за счет самомодуляции. Задача различения импульсов частично когерентного излучения, распространяющихся от флуктуирующего лазерного источника, поставлена как задача проверки статистических гипотез о параметрах случайного сигнала на выходе канала применительно к его модели в форме нелинейного уравнения Шредингера. Синтезирован оптимальный по критерию минимума средней вероятности ошибки алгоритм различения и рассмотрены некоторые просто реализуемые приближения к нему. На основе аналитического расчета и моделирования на ЭВМ получены оценки вероятностей ошибок различения в зависимости от дальности и скорости передачи для различных значений параметров излучения, сигналов и световода, которые могут быть использованы при разработке солитонных систем оптической связи.

Бесплатно

Разложение Карунена-Лоэва при экспоненциально-косинусной корреляционной функции

Голуб М.А., Хонина С.Н.

Статья научная

Рассмотрено аналитическое нахождение непрерывных базисных функций Карунена-Лоэва для экспоненциально-косинусной корреляционной функции. Данная задача особенно актуальна при оптической реализации выделения некоррелированных коэффициентов. Интегральное уравнение сведено к системе из двух трансцендентных уравнений. Рассмотрен пример аналитического построения разложения Карунена-Лоэва для изображения в виде портрета.

Бесплатно

Разложение когерентного поля по ортогональному базису

Котляр В.В.

Статья научная

Показывается возможность получения оптическим методом комплексных коэффициентов разложения когерентного светового поля по произвольному базису ортогональных функций, для чего требуется пропустить поле через некий пространственный фильтр и измерить интенсивность света в определенных точках частотной плоскости.

Бесплатно

Разновидность Фурье-инвариантных гауссовых пучков

Котляр Виктор Викторович, Ковалв Алексей Андреевич, Порфирьев Алексей Петрович

Статья научная

Найдено двухпараметрическое семейство астигматических эллиптических Гауссовых (АЭГ) оптических вихрей, которые являются модами свободного пространства с точностью до изменения масштаба и поворота. Рассчитан полный нормированный орбитальный угловой момент астигматических эллиптических Гауссовых вихрей, который может быть целым, дробным и нулевым и который равен алгебраической сумме двух слагаемых, отражающих вклад вихревой и астигматической составляющих светового поля. В любой поперечной плоскости такой пучок представляет собой изолированный n -кратно вырожденный ноль интенсивности на оптической оси (оптический вихрь), внедрённый в эллиптический Гауссов пучок, и имеет, наряду с квадратичной эллиптической фазой, фазу цилиндрической линзы, повернутой на угол 45 градусов по отношению к главным осям эллипса интенсивности Гауссова пучка.

Бесплатно

Разностное решение волнового уравнения на графических процессорах с повторным использованием попарных сумм дифференциального шаблона

Воротникова Дарья Геннадьевна, Головашкин Димитрий Львович

Статья научная

Работа посвящена развитию методики построения векторных алгоритмов для разностного решения на графических процессорах задачи дифракции. Применение подхода, основанного на повторном использовании попарных сумм дифференциального шаблона, при решении уравнения Даламбера позволило до трёх раз сократить длительность вычислений по сравнению с известными алгоритмами.

Бесплатно

Разработка Фурье-спектрометров в ЦКБ УП АН СССР

Балашов А.А., Вагин В.А.

Статья научная

Сделан обзор созданных в ЦКБ уникального приборостроения АН СССР Фурье-спектрометров специализированных и общего назначения (Фурье-спектрометр высокого разрешения УФС-02, Фурье-спектрометр широкого применения ФС-01, лабораторный субмиллиметровый Фурье-спектрометр ЛСФС-01, автоматизированный фотоэлектрический спектрометр АФС-01, быстросканируюший Фурье-спектрометр БФС-01). Приведены результаты экспериментальных исследований, проведенных на этих приборах.

Бесплатно

Разработка автоматизированного метода исследования вибрационных характеристик энергоустановок

Журавлев О.А., Комаров С.Ю., Попов К.Н., Прокофьев А.Б.

Статья научная

В настоящей работе дано описание созданного электронного спекл-интерферометра и приведены результаты сравнительных исследований характеристик колебаний простейшего объекта - пластины, полученные с помощью трёх методов: песчаных фигур Хладни, лазерно-компьютерного спекл-интерферометра и численного моделирования. Рассмотрен пример применения интерферометра для экспериментального исследования колебаний диска в конструкции с пьезопреобразователем.

Бесплатно

Разработка алгоритма многообъектного трекинга с необучаемыми признаками сопоставления объектов

Горбачев В.А., Калугин В.Ф.

Статья научная

Проблема межкадрового сопоставления объектов на видеопоследовательностях (трекинга, отслеживания) множества объектов - одна из самых сложных задач в компьютерном зрении. В данной работе решается задача отслеживания множества объектов на видеозаписях, полученных с борта беспилотного летательного аппарата. Эта задача в отличие от отслеживания со статичной камеры имеет особенность в виде сложного движения и тряски камеры, что приводит к резким изменениям положения точки съёмки, ракурса и масштаба объектов. В этой работе мы исследуем возможность применения улучшения качества трекинга на основе алгоритма ByteTrack, одного из лучших алгоритмов отслеживания для набора данных MOT Challenge, на наборе данных Visdrone 2019.

Бесплатно

Разработка алгоритма семантической сегментации аэрофотоснимков реального времени

Блохинов Юрий Борисович, Горбачев Вадим Александрович, Ракутин Юрий Олегович, Никитин Андрей Дмитриевич

Статья научная

Статья посвящена разработке эффективного алгоритма семантической сегментации изображений для работы в реальном времени, обладающего наилучшей точностью в своем классе. На основе сравнительного анализа методов предварительной сегментации, методов вычисления признаков по сегментам изображения, а также различных алгоритмов машинного обучения выявлены наиболее эффективные из них как по точности, так и по быстродействию. По результатам исследования построен модульный алгоритм семантической сегментации со временем выполнения, близким к реальному. Обучение и тестирование проводились на коллекции ISPRS «Vaihingen» аэрофотоснимков видимого и инфракрасного диапазонов, к которым прилагается пиксельная карта высот изображенной местности. Предложен оригинальный способ получения нормализованной матрицы высот по исходной цифровой модели рельефа.

Бесплатно

Разработка алгоритмов цифровой обработки изображений на основе метода Винограда в общем виде и анализ их вычислительной сложности

Ляхов Павел Алексеевич, Нагорнов Николай Николаевич, Семнова Наталия Фдоровна, Абдулсалямова Альбина Шихаевна

Статья научная

Стремительный рост количественных и качественных характеристик цифровых визуальных данных приводит к необходимости улучшения эксплуатационных показателей современных устройств обработки изображений. В данной работе предложены новые алгоритмы цифровой обработки двумерных изображений на основе метода Винограда в общем виде. Анализ полученных результатов показал, что использование метода Винограда сокращает вычислительную сложность обработки изображений до 84 % по сравнению с традиционным прямым методом цифровой фильтрации в зависимости от параметров фильтра и фрагментов изображения, не влияя при этом на качество обработки изображения. Составленные матрицы преобразования метода Винограда и разработанные алгоритмы могут быть использованы в системах обработки изображений для улучшения эксплуатационных характеристик современных микроэлектронных устройств, осуществляющих очистку от шума и сжатие изображений, а также распознавание образов. Перспективным направлением дальнейших исследований является аппаратная реализация разработанных алгоритмов на современных устройствах вычислительной техники, таких как программируемые пользователем вентильные матрицы и интегральные схемы специального назначения, разработка алгоритмов цифровой обработки изображений, используемой в сверточных нейронных сетях, на основе метода Винограда в общем виде для одномерных вейвлет-фильтров с децимацией и для свертки с шагом.

Бесплатно

1
...
84
85
86
87
88
89
90
...
В конец

Журнал