Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2553
Статья научная
В статье рассматриваются актуальные вопросы, посвящённые разработке информационной оптической Smart-технологии дистанционного обучения распределённой системы управления Experion PKS фирмы Honeywell для нефтегазовой отрасли. Около 70 % аварий на производстве вызваны человеческим фактором. Работа операторов заключается в наблюдении за высокотехнологичными процессами и управлении ими посредством мнемосхем и характеризуется повышенным напряжением зрительного аппарата, а также общей утомляемостью и потерей концентрации внимания. Инновационная персонализированная технология дистанционного обучения учитывает особенности зрения обучающихся с помощью корректировки цветоподачи учебного материала и динамического представления информации в зависимости от психотипа человека и основана на применении когнитивной, оптической и мультиагентной технологий, а также онтологическом и иммунносетевом подходах. Разработка когнитивных мнемосхем осуществляется с учётом этих особенностей, что позволяет снизить нагрузку на зрительный аппарат и повысить эффективность обучения практическим навыкам при работе с мнемосхемами. Подход искусственных иммунных систем используется для прогноза и оценки обучения, а также оперативной корректировки процесса получения знаний. Разработан модифицированный алгоритм функционирования дистанционной системы обучения на основе применения оптимизационных алгоритмов искусственного интеллекта и алгоритма иммунносетевого моделирования. Рассмотрены общие принципы создания мнемосхем и существующие мнемосхемы фирмы Honeywell. Приведён пример реализации предложенной дистанционной технологии, и представлены результаты моделирования когнитивных мнемосхем для различных категорий обучающихся с особенностями зрения.
Бесплатно
Статья научная
На сегодняшний день технологии в области фото- и видеообработки данных значительно продвинулись, что позволило алгоритмам распознавания и классификации объектов достигать точности выше 90%. Такие прорывные решения стали широко использоваться в личных и профессиональных целях. Вместе с тем расширение областей применения данных решений привело к увеличению влияющих факторов и их вариаций. От таких факторов зависит качество получения и обработки изображений, включая динамику и деформацию объектов в кадре, что усложняет практическое применение соответствующих алгоритмов. Настоящая статья предлагает подход к разработке рекомендательной системы для выбора моделей машинного обучения в целях решения широкого спектра задач, связанных с обнаружением объектов в кадре изображения, полученных в различных условиях. Данный подход основан на механизме продукционных правил, которые формируются по результатам выполненных ранее исследований, а также анализа научных источников (статьи, репозитории научных программных библиотек и пр.). Результатом функционирования разрабатываемой системы является не просто перечень моделей глубокого обучения с указанием их релевантности к применению в задаче пользователя и априорными оценками значений метрик качества. Предлагаемый подход позволяет формировать предложения по созданию конвейеров машинного обучения и рекомендаций по установке и использованию соответствующих программных библиотек.
Бесплатно
Разработка метода, позволяющего улучшить разрешающую способность дифракционного спектрофотометра
Статья научная
В ряде случаев разрешающая способность имеющихся в наличии спектрометров недостаточна. В данном сообщении описано устройство интерференционной приставки к дифракционному спектрометру, позволяющей увеличить его разрешение и чувствительность при спектроскопии адсорбированных молекулярных слоёв. Приставка преобразует промышленный прибор в комбинированный дифракционно-интерференционный монохроматор. Приведены расчеты величины разрешающей способности, и экспериментально показано, что устройство позволяет увеличить разрешающую способность дифракционного спектрометра на порядок. Увеличение разрешающей способности достигается установкой перестраиваемого многолучевого интерферометра по ходу излучения дифракционного спектрометра, проходящего исследуемый образец, что позволяет производить дополнительное сканирование выделенного спектрометром участка спектра. В статье приведены экспериментальные данные по перестройке интерферометра его наклоном относительно направления излучения, предусмотрена возможность перестройки устройства при помощи пьезоуправления. Чувствительность комбинированного устройства позволяет использовать его в качестве анализатора спектра адсорбированных веществ. В конструкции приставки предусмотрен легко устанавливаемый штуцер для ввода исследуемого газообразного вещества.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье рассмотрены алгоритмы предварительной обработки пространственновременных сигналов, предназначенных для аппаратно-программного комплекса интерферометрического контроля параметров оптических материалов, заготовок и деталей. Разработаны алгоритмы и методы для комплексного подавления шумов на интерферограмме. Показано что предварительная обработка интерферограммы, облегчает применение интерферометрических методов получения фазы.
Бесплатно
Статья научная
В работе обсуждаются проблемы изготовления и контроля качества конформальных корректоров для мощных твердотельных YAG:Nd3+ лазеров. Предложено использовать метод безмасочной проекционной фотолитографии как альтернативу фотолитографии с зазором на основе растрированных полутоновых шаблонов. Рассмотрено применение метода зеркальной спектроскопической рефлектометрии для контроля формы корректоров на стадии рельефа в фоторезисте. Совокупность использованных методов значительно повышает производительность изготовления корректоров в сочетании с удешевлением процесса.
Бесплатно
Разработка методов формирования цвето-текстурных признаков для анализа биомедицинских изображений
Статья научная
В статье рассматривается метод формирования цвето-текстурных признаков. Метод основан на вычислении характеристик многомерного распределения вероятности интенсивностей цветовых компонент. Представлены экспериментальные исследования метода на натурных изображениях. Приводится сравнение разработанного метода с уже существующими.
Бесплатно
Разработка мобильного мультипрограммного обеспечения на базе СП PASCAL-2
Статья научная
Рассматривается метод реализации в системе программирования (СП) Pascal-2 сопрограмм, аналогичных введенным в язык программирования Modula-2. Описывается возможность разработки мобильного мультипрограммного обеспечения на базе СП Pascal-2, расширенного средствами сопрограмм.
Бесплатно
Разработка мобильного программного обеспечения для ЭВМ линий PDP-11 и VAX
Статья научная
Рассмотрен вопрос разработки мобильного программного обеспечения для ЭВМ линий PDP-11 и VAX. В качестве инструментальной предлагается использовать мобильную систему программирования "Pascal-2". Приведена реализация примитивов "нижнего уровня", с помощью которых можно создать инструментальные средства, адекватные имеющимся в системе программирования "Turbo-Pascal".
Бесплатно
Статья научная
В ходе работы показана эффективность использования нейронных сетей для моделирования дифракции электромагнитного излучения на цилиндрических объектах, проведено сравнение различных архитектур нейронных сетей. Приведены значения ошибки нейросетевого решения при различных постановках задачи и варьировании параметров цилиндров. Также демонстрируются перспективы подхода для случая нескольких цилиндров (с развитием до полноценных фотонно-кристаллических структур).
Бесплатно
Разработка нейросетевого алгоритма распознавания надписей на изображениях реальных сцен
Статья научная
Работа посвящена проектированию и реализации нейросетевого алгоритма детектирования надписей на изображениях реальных сцен. Проведен обзор существующих нейросетевых и классических моделей, в качестве базовой была выбрана модель U-net. На ее основе предложен и реализован алгоритм детектирования текстовых областей на изображениях. В ходе проведения экспериментов были определены следующие параметры нейронной сети: размеры входных изображений, количество и типы составляющих её слоёв. В качестве предобработки рассматривались билатеральные фильтры сглаживания и сглаживающие частотные фильтры. Увеличение исходной базы изображений KAIST Scene Text Database достигается за счёт применения поворотов, сжатия и разбиения входящих в неё изображений. Полученные результаты превосходят другие методы по значению F-меры и достигают 0,88.
Бесплатно
Разработка нового поколения полупроводниковых источников освещения
Статья научная
Разработана патентно-чистая технология и конструкция нового поколения эффективных, мощных, экономичных, надёжных, радиационно-стойких, экологически чистых полупроводниковых источников света для освещения улиц, площадей, фасадов зданий и других объектов. Основными элементами источников освещения являлись не дискретные светодиоды, а светодиодные модули, содержащие более пяти гетероструктур. Выбраны оптимальные по структуре и размерам гетероструктуры на медном основании и алюмо-иттриевые люминофоры различного состава, активированные церием и празеодимом, которые позволили получать источники с цветовой температурой 2850-7000 К. Предложена математическая модель, которая позволила вывести аналитические люмен-амперные характеристики гетероструктур. Приоритетные исследования воздействия проникающей радиации на светодиодные модули с синим и белым цветом свечения позволили установить исключительно высокую радиационную стойкость как гетероструктур, так и люминофоров любого состава.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена система кодирования ОАК на основе анализа особенностей работы подсистем ОАК. Показаны особенности проектирования кодера и декодера ОАК путем минимизации функций кодера и декодера.
Бесплатно
Статья научная
Разработаны способы интенсификации формирования нанопористых структур металлических материалов селективной лазерной сублимацией компонентов сплавов. Проведена обработка образцов из медно-цинкового сплава Л62 лазерным воздействием с высокой частотой следования импульсов. Обработка проводилась в вакууме, к образцам с поверхностью, полученной механическим полированием, были приложены внешние растягивающие напряжения. В результате лазерного воздействия в вакууме в латуни Л62 формируется нанопористая структура толщиной до 0,1 мм. Поры равномерно распределены внутри субзерна, имеют достаточно стабильные размеры и форму. На границе субзёрен формируются нанопоры канального типа шириной ~100 нм, которые образуют пористую сеть.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе представлена технология выделения областей интереса на изображениях ангио-ОКТ сетчатки глаза с целью количественного анализа параметров хориоидеи для выявления глазных заболеваний. Актуальность исследований заключается в том, что хориоидея является важным элементом глаза, отвечающим за питание сетчатки и обеспечение ее нормального функционирования. Нарушения в работе хориоидеи приводят к различным заболеваниям глаза, включая дегенеративные заболевания сетчатки и глаукому. Разработан метод оценки состояния хориоидеи, который основывается на нахождении участков отсутствия сосудистого сигнала на изображениях ангио-ОКТ сетчатки глаза. Предложены дополнительные признаки для оценки состояния хориоидеи. Проведён сравнительный анализ применимости предложенных признаков для классификации нормы и патологии. Полученные результаты исследований при различных параметрах в алгоритме расчета признаков показывают возможность применения разработанной технологии для построения классификатора. Результаты работы могут быть полезными для специалистов в области офтальмологии и помочь улучшить диагностику и лечение заболеваний глаза.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Статья научная
Успешная реализация технологических процессов лазерной обработки возможна только при условии формирования определенного пространственного профиля интенсивности в заданной области на поверхности детали. Это достигается при использовании соответствующих оптических систем - фокусаторов излучения. Разработан технологический метод повышения эксплуатационных характеристик деталей с регулируемым пространственным распределением мощности излучения. Отличительными особенностями метода являются то, что форма лазерного пятна и распределение плотности мощности излучения рассматриваются в качестве основных параметров режима обработки, выбор параметров лазерного источника и разработка технологических оптических систем проводится в соответствии с результатами решения обратной задачи теплопроводности. Для применения фокусаторов в технологических процессах лазерной обработки деталей определена допустимая погрешность юстировки оптического элемента, а также требуемая точность задания параметров фокусируемого излучения и угла поворота фокусатора.
Бесплатно
Статья научная
В работе предложены 3D-модели субволновых структур для пьезоэлектрических сенсоров, состоящие из периодических микроструктур определённой геометрии. Модели ориентированы на печать на 3D-принтере. Экспериментально получены прототипы с использованием технологии SLA. Эти прототипы были исследованы на наличие дефектов полученных элементов (отклонений от необходимой структуры микроячеек). Разработана технология изготовления элементов данного типа на 3D-принтере. Они могут быть использованы на практике как пьезоэлектрические или пьезоакустические элементы, например, в ультразвуковых расходомерах. Было проведено компьютерное моделирование и сравнение свойств излучения в акустическом диапазоне стандартных пьезоакустических элементов с элементами, состоящими из предложенных субволновых структур. Также было проведено аналогичное сравнительное исследование излучаемых и принимаемых сигналов в ультразвуковом канале расходомера.
Бесплатно
Статья научная
В работе предложена технология распознавания автомобильных номеров, состоящая из следующих этапов: предобработка изображения, сегментация номера и его распознавание. Данная технология позволяет распознавать номерные знаки с хорошей точностью в условиях дня и ночи, а также при наличии значительного наклона номерной пластины. Для предварительной обработки изображений был выбран оператор Собеля и операция морфологического закрытия, что позволило увеличить эффективность последующей бинаризации номерной пластины. Сегментация выполнялась с помощью метода связных компонент, что позволило избежать поворота пластины и, как следствие, дополнительной потери качества. Применение иерархической временной сети позволило эффективно распознавать символы, изображённые под наклоном. Предложенная технология аналогично может быть применена для сегментации и распознавания различных текстовых данных.
Бесплатно
Распознавание выражений лиц на основе адаптации классификатора видеоданных пользователя
Статья научная
В настоящей работе предложен метод распознавания выражений лиц по видео, позволяющий значительно увеличить точность при помощи адаптации модели к эмоциям конкретного пользователя, например, владельца мобильного устройства. На первом этапе нейросетевая модель, предварительно обученная распознавать выражения лиц на статических фото, применяется для извлечения визуальных признаков лиц на каждом видеокадре. Далее они агрегируются в единый дескриптор для короткого фрагмента видео, после чего обучается нейросетевой классификатор. На втором этапе предлагается выполнить адаптацию этого классификатора с использованием небольшого набора видеоданных с выражениями лиц конкретного пользователя. После принятия решения пользователь может корректировать предсказанные эмоции для дальнейшего повышения точности персональной модели. В рамках экспериментального исследования для набора данных RAVDESS показано, что подход с адаптацией модели под конкретного пользователя позволяет значительно (на 20 - 50 %) повысить точность распознавания выражений лиц по видео.
Бесплатно
Статья научная
Предложен новый метод топологического анализа данных, позволяющий получить информацию о гомотопическом типе анализируемого объекта. В отличие от наиболее хорошо разработанных и широко применяемых методов, использующих понятие персистентных гомологий, данный метод основан на анализе дифференциальных инвариантов аппроксимирующего отображения. Таким образом, в противоположность комбинаторно-топологическому подходу, используются методы дифференциальной топологии и прямая аналогия с основным результатом теории Морса. При этом аппроксимирующее графический объект гладкое отображение может быть построено с использованием общедоступного инструментария, например, нейронной сети. Доказано, в частности, что метод позволяет полностью распознать гомотопический тип объекта на плоскости: топологическая степень некоторого вспомогательного отображения и количество окружностей в гомотопически эквивалентном представлении объекта в виде букета связаны соотношением. Работа алгоритма продемонстрирована на примере символов из базы данных MNIST и их трансформаций. Рассмотрены обобщения и открытые вопросы, возникающие в случае более высоких размерностей.
Бесплатно
