Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2511
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
Поперечный спиновый эффект Холла и поляризационная твист-лента в остром фокусе
Статья научная
В данной работе мы с помощью формализма Ричардса–Вольфа нашли явные аналитические выражения для координат большой и малой осей эллипса поляризации с центром в плоскости фокуса для цилиндрического векторного пучка целого порядка n. У такого пучка большая ось эллипса поляризации лежит в плоскости фокуса, а малая ось – перпендикулярна плоскости фокуса. Поэтому эллипс поляризации перпендикулярен плоскости фокуса, и вектор поляризации вращается по часовой или против часовой стрелки в этой плоскости (оптические колеса). И так как волновой вектор тоже перпендикулярен плоскости фокуса, то получается, что эллипс поляризации и волновой вектор лежат в одной плоскости, и в некоторый момент времени вектор поляризации может совпадать с волновым вектором, что является необычным для поперечных электромагнитных колебаний. Для цилиндрического векторного пучка вектор спинового углового момента лежит в плоскости фокуса. И при обходе по некоторой окружности с центром на оптической оси вектор спина на некоторых участках окружности направлен против часовой стрелки, а на других участках – по часовой стрелке. Этот эффект можно назвать поперечным (азимутальным) спиновым эффектом Холла, в отличие от известного продольного спинового эффекта Холла в остром фокусе. Под продольным спиновым эффектом Холла понимают разделение в плоскости фокуса областей с разным знаком продольной проекции вектора спинового углового момента. В работе показано, что таких областей всегда четное число и что при обходе по окружности вектор большой оси эллипса поляризации формирует двухстороннюю твист-поверхность с четным числом поворотов.
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
Построение и применение лазерной системы для диагностики состояния суставного хряща
Статья
Бесплатно
Построение и применение моментных инвариантов для обработки изображений в скользящем окне
Статья
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена проблеме синтеза фильтров с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтров) для коррекции радиально-симметричных искажений типа дефокусировки. Предлагается новая модель радиально-симметричного частотного отклика, являющаяся обобщением модели частотного отклика, который описывается аналитически в виде композиции отрезков квадратичной и экспоненциальной функций. Обобщение состоит в том, что вводится дополнительный участок постоянного частотного отклика, который расширяет область средних частот. В работе исследуется зависимость качества восстановления от параметра, характеризующего диапазон средних частот, в котором спектральная характеристика фильтра постоянна. Приводятся примеры реализации и результаты сравнения с оптимальным фильтром Винера.
Бесплатно
Построение классификаторов для распознавания лиц на основе показателей сопряженности
Статья научная
Одной из наиболее широко используемых техник распознавания изображений лиц является метод главных компонент (Principal Component Analysis - PCA), также иногда называемый методом собственных лиц (Eigenfaces). Идея метода заключается в разложении векторов изображений по системе собственных векторов, соответствующих наибольшим собственным значениям. В работе рассматривается использование в качестве меры близости различных показателей сопряженности с подпространством, натянутым на обучающие векторы из распознаваемого класса. Показана эффективность использования данного критерия при наличии малого числа обучающих примеров. Приведены результаты экспериментов для стандартной ORL-базы данных лиц.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследуются вопросы построения моделей систем обмена информацией с дискретным и распределённым запаздыванием и задержанной обратной связью методами теории линейных функционально - дифференциальных уравнений. Показано, что при решении вышеуказанных уравнений учитываются ограничения, обусловленные неопределённостью моделируемой системы, которые заключаются в отсутствии точных сведений о параметрах элементов модели, их естественном разбросе и об изменениях во времени, что приводит к требованию решения задачи идентификации. Вводимые в работе модели с непрерывным последействием более полно учитывают характер отражённых сигналов в замкнутых пространствах, что повышает достоверность результатов моделирования по сравнению с известными дифференциально-разностными моделями. При этом возникает проблема нахождения функций, характеризирующих распределение запаздывания эха по величине. В работе эти функции (ядра) аппроксимируются рядом экспонент, что упрощает уравнения и позволяет принять последействие сосредоточенным как на конечном, так и на бесконечном интервале. Компоненты эха, обусловленные резонансами замкнутых пространств, моделируются передаточными функциями соответствующих линейных звеньев. При численном моделировании рассматривалась одноканальная модель, представленная резонансным звеном второго порядка и ядром импульсной формы, описываемой суммой двух убывающих экспонент. Анализ устойчивости моделей систем с задержанной обратной связью решался частотным методом. В работе рассмотрен подход к оцениванию корреляционных и спектральных функций сигналов и компонент шумовых составляющих, основанный на параметрическом представлении последних. В работе рассмотрены вопросы прикладного значения результатов исследований.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается метод помехоустойчивого кодирования, основанный на голографическом представлении цифрового сигнала. Процесс кодирования сообщения представляет собой математическое моделирование голограммы, создаваемой в виртуальном пространстве волной от источника входного сигнала. Кодовое слово - это голограмма точки, она же одномерная зонная линейка, несущая информацию о входном блоке данных в виде n-разрядного кода координаты центра зон Френеля. Показано, что голографическое представление сигнала обладает существенно большей помехоустойчивостью и позволяет восстановить исходную цифровую комбинацию при потере большей части кодового сообщения и при искажении кодированного сигнала шумом, в несколько раз превосходящим уровень сигнала. Для оценки помехоустойчивости проведено сравнение надежности передачи информации по каналу с аддитивным белым гауссовским шумом при использовании кода Рида-Соломона, кода Рида-Маллера, мажоритарного кода и голографического кода. Рассмотрена сравнительная эффективность кодов при наличии пакетных ошибок, вызванных эффектом замирания вследствие многолучевого распространения в радиоканалах. Показано, что голографическое кодирование обеспечивает исправление пакетных ошибок независимо от длины пакета и его позиции в кодовом слове. Высокая эффективность достигается также при поступлении на вход декодера смеси случайных и пакетных ошибок. Голографический код представляет интерес для передачи информации по каналам с низким отношением сигнал/шум (космическая связь и оптические системы связи, использующие свободное пространство в качестве канала передачи, наземная, в том числе мобильная радиосвязь), а также для хранения информации в системах, подверженных воздействию ионизирующего излучения.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Построение системы защиты видеоданных с использованием решения задачи проверки изоморфизма графов
Статья научная
Рассматривается применение различных подходов к защите видеоданных. Приведено исследование защищенности подходов, связанных с перестановкой строк и столбцов кадров видеоизоображений. Предложено построение криптосистемы, использующее связь с решением задачи проверки изоморфизма графов.
Бесплатно
