Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2511
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
Применение сверхточной нейронной сети для распознавания рукописных цифр
Статья научная
Исследуются возможности свёрточных нейронных сетей для распознавания рукописных цифр. Предложена методика обучения сети, реализующая чередование эпох обучения с искажением символов и без искажений. Предложена методика подбора и модификации коэффициента обучения. Представлены экспериментальные исследования применения данного вида сети к распознаванию рукописных цифр базы MNIST.
Бесплатно
Статья научная
С помощью синтезированных голограмм селективно возбуждены низшие аксиально-симметричные моды многомодового градиентного волокна и получены зависимости коэффициентов их возбуждения от радиального смещения возбуждающих пучков.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы параметры микроструктур, полученных по технологии лазерной термохимической записи в плёнках молибдена с толщинами 17, 35 и 70 нм, нанесённых на стеклянные и кварцевые подложки. Построена зависимость пространственного разрешения микроструктур от мощности лазерного излучения для различных материалов оснований. Показано, что более высокого пространственного разрешения микроструктур можно добиться в плёнках молибдена толщиной 17 нм.
Бесплатно
Применение фокусаторов в задачах лазерной обработки материалов
Статья научная
Рассмотрены возможные применения фокусаторов - оптических элементов, фокусирующих падающее на них излучение с известным распределением интенсивности и фазы в произвольную плоскую кривую с заданным распределением интенсивности на ней - в различных задачах лазерной технологии. Были рассчитаны и изготовлены фокусаторы, которые могут применяться в задачах термоупрочнения металлов, легирования поверхности, маркировки, Показаны их преимущества по сравнению с традиционными оптическими системами: возможность получения распределения энергии в фокальной плоскости, которое нельзя получить другими известными способами, удобство в работе, упрощение оптических систем. Технология, используемая в настоящее время, позволяет изготавливать фокусаторы с эффективностью по энергии до 80%.
Бесплатно
Статья научная
Применение элементов компьютерной оптики (фокусаторов излучения) позволяет создать требуемое для проведения технологических процессов лазерной термической и комбинированной обработки материалов пространственное распределение плотности мощности энергетических потоков. Для формирования излучения технологических СО2-лазеров разработано оптическое устройство, содержащее подвижный элемент компьютерной оптики и деформируемое вогнутое зеркало. Операции лазерной термической и комбинированной обработки автоматизированы с помощью специально созданных аппаратно-программных средств, введенных в состав лазерного технологического комплекса ЛК-1300 Хебр-1А». Анализ результатов экспериментальных исследований свидетельствует о целесообразности применения технологических оптических систем на основе фокусаторов излучения при лазерном отжиге низколегированных титановых сплавов и термоупрочнении для повышения износостойкости стальных деталей, работающих в условиях трения. Построена расчетная модель формирования температурных полей в технологических объектах при плазменнолазерном нанесении покрытий. Проведены исследования теплового воздействия на материалы комбинированных энергетических потоков. Расчетные значения температур для выбранной группы материалов в широких диапазонах скорости перемещения и мощности теплового источника удовлетворительно совпадают с результатами экспериментальной оценки (погрешность δп ≤ 15…20%).
Бесплатно
Статья научная
Лазерным воздействием с применением фокусаторов излучения создан металлический нанопористый материал с высокой удельной площадью поверхности. Определены режимы лазерного воздействия, при котором в центре зоны термического влияния на поверхности исследуемого материала образуется нанопористый слой, содержащий продукты взаимодействия с окислительной средой меди и цинка в составе сплава. Для оценки механической прочности и термостойкости полученного нанопористого материала образцы из латуни Л62 после лазерной обработки подвергали пластической деформации и высокотемпературному воздействию. Основная часть поверхности после пластической деформации по двум различным режимам и двух высокотемпературных отжигов не имеет разрушений, отслаивания пористого слоя не наблюдалось, что свидетельствует о достаточно высокой механической прочности и термостойкости полученного нанопористого материала.
Бесплатно
Статья научная
Для формирования наноразмерных пористых структур твердокристаллических материалов предлагается использовать метод сублимации более легко испаряющегося компонента сплава типа твердый раствор в сочетании с воздействием лазерным излучением с целенаправленно изменяемым пространственным распределением мощности. Придание обрабатываемым материалам требуемых физико-механических свойств осуществляется лазерной обработкой с использованием фокусаторов излучения. Проведен расчет распределения интенсивности излучения, формируемого фокусатором для лазерной обработки, позволяющей при последующем нагреве материала в безокислительной среде увеличить концентрацию пор и более равномерно распределить их в объеме.
Бесплатно
Принцип согласованноcти оценок в задаче идентификации моделей цветовоспроизведения
Статья научная
Приводится общая постановка задачи идентификации моделей цветовоспроизведения. Для линейных моделей описывается метод идентификации, основанный на принципе согласованности оценок. Предложена процедура сокращенного перебора при помощи генетических алгоритмов оптимизации. Проведено сравнение с полным перебором вариантов.
Бесплатно
