Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Семантическая кластеризация текстов предметных языков (морфология и синтаксис)
Статья научная
Рассматривается задача семантической кластеризации текстов предметного Естественного Языка. Предложен подход к выработке критериев качества синтаксического анализа как инструментального средства выделения объектов и признаков. Особое внимание уделяется Расщепленным Значениям и конверсивам в составе синтаксических контекстов существительных.
Бесплатно
Семантическая сегментация ржавчин и пятнистостей пшеницы
Статья научная
В статье исследуется возможность семантической сегментации классификации желтой ржавчины и пятнистости пшеницы с помощью сверточной нейросетевой архитектуры U-Net. На основе собственного набора данных, включающего 268 изображений, собранной в естественных условиях и условиях инфекционных питомников ФНЦ БЗР, показано, что архитектура U-Net c декодерами ResNet способна качественно обнаруживать, классифицировать и локализовывать ржавчины и пятнистости даже в тех случаях, когда болезни присутствуют на растении одновременно. Для отдельных классов болезней основные метрики (accuracy, micro-/macro precision, recall и F1) колеблются в пределах от 0,92 до 0,96. Это указывает на возможность распознавания даже нескольких болезней на листе с точностью, не уступающей эксперту-фитопатологу. Метрики сегментации IoU и Dice составили соответственно 0,71 и 0,88, что говорит о достаточно высоком качестве попиксельной сегментации и подтверждается при визуальном анализе. Использованная при этом архитектура нейронной сети достаточно легковесна, что делает возможным ее использование на мобильных устройствах без подключения к сети.
Бесплатно
Семантическая сегментация спутниковых снимков аэропортов с помощью свёрточных нейронных сетей
Статья научная
Статья посвящена разработке эффективного алгоритма семантической сегментации для разметки элементов аэропортовой инфраструктуры на космических снимках оптического диапазона. В данной работе применены алгоритмы сегментации на основе глубоких свёрточных нейронных сетей. Они зарекомендовали себя в широком ряде задач, в том числе сегментации изображений наземной съёмки, где они показывают стабильно высокие результаты. В ходе работы были вручную размечены обучающие и тестовые изображения. Был произведён поиск оптимальной для данной задачи архитектуры нейронной сети. Исследованы различные комбинации энкодеров и декодеров. Для постобработки и учёта контекстной информации и соседства объектов различных классов с целью устранения выбросов применена модель условных случайных полей. Описаны особенности применённых решений на всех этапах подготовки алгоритма: подготовка данных, обучение нейронной сети и постобработка её результатов.
Бесплатно
Семейство трансляторов с языка Модула-2 для различных машин
Статья научная
Описывается проект Супер-Модула семейства трансляторов с языка Модула-2 для различных машин. Работа ведется с использованием САПТ Супер. Каждый транслятор содержит единую машинно-независимую часть, транслирующую программу на Модуле-2 в промежуточный язык Лидер, и машинно-зависимую часть, транслирующую язык Лидер в коды конкретной машины. Даются характеристика языка Лидер и его отличия от других промежуточных языков.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются методы сжатия видеоинформации на основе трехмерного дискретного косинусного преобразования применительно к системам видеонаблюдения. Для уменьшения вычислительной сложности предложено использовать трехмерное псевдо-косинусное преобразование, которое может быть реализовано без операций умножения, и процедуру квантования, которая может быть реализована без операций деления. Предложен метод временной фильтрации для сжатия видеоинформации в реальном масштабе времени. Приведены результаты сравнения с кодеками на базе стандартов H.264/AVC и MPEG-2.
Бесплатно
Сжатие гиперспектральных данных методом главных компонент
Статья научная
Цель работы - построение алгоритма сжатия гиперспектральных данных, позволяющего достигнуть высокой степени сжатия при малой мере близости исходного и восстановленного сигналов. Алгоритм опирается на метод главных компонент и метод исчерпывания. Методом исчерпывания последовательно находятся главные компоненты - сингулярные вектора матрицы исходного сигнала. Параллельно формируется матрица восстановленного сигнала. Процесс продолжается до достижения заданной меры близости исходного и восстановленного сигналов. Представлено пошаговое описание алгоритма, приведены списки входных и выходных параметров. Тестирование выполнено на данных эксперимента Aviris. Используются три снимка, отвечающие разной облачной ситуации (чистое небо, частичная облачность и сплошная облачность). Для каждого снимка тестирование выполнено отдельно для всего набора спектральных каналов и для набора, из которого исключены каналы, лежащие в полосах сильного поглощения излучения в водяном паре. Представлена зависимость мер близости исходного и восстановленного сигналов от степени сжатия. Рассматриваются четыре меры близости: среднее квадратичное отклонение, отношение шума к сигналу, мера структурного сходства и среднее относительное отклонение. Показано, что меры близости уменьшаются более чем на порядок при исключении из снимка спектральных каналов, лежащих в полосах сильного поглощения. Показано, что причиной этого являются погрешности измерения слабого в полосе поглощения сигнала, из-за чего снижается зависимость между спектрами в разных пространственных пикселях. Для оценки готовности снимка к сжатию представленным алгоритмом предложено использовать среднее по снимку косинусное расстояние между спектрами в разных пространственных пикселях.
Бесплатно
Сжатие гиперспектральных данных на основе метода кодирования с преобразованием
Статья научная
В работе предлагается новый метод сжатия и построенный на его основе алгоритм, которые являются обобщением известного метода кодирования с преобразованием на случай трёхмерных гиперспектральных данных. Решена задача выбора параметров алгоритма. Выполнено исследование алгоритма в сравнении с известными методами сжатия изображений и гиперспектральных данных, продемонстрированы его преимущества.
Бесплатно
Сжатие света в двухатомной модели Джейнса-Каммингса с невырожденными двухфотонными переходами
Статья научная
Исследованы особенности сжатия света в системе двух двухуровневых атомов с вырожденными двухфотонными переходами, взаимодействующих с модой когерентного электромагнитного поля в идеальном резонаторе. В результате численного моделирования параметров сжатия показано, что в случае двухфотонных переходов максимальная степень сжатия поля значительно превосходит соответствующую величину для однофотонного случая.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено влияние ширины углового спектра (числовой апертуры) зондирующего слоистый объект частотно широкополосного волнового поля на сигнал автокорреляционного низкокогерентного интерферометра при пространственно когерентном и некогерентном освещении входного зрачка объектива, формирующего это поле. Установлено, что в случае некогерентного освещения увеличение ширины углового спектра поля приводит к уменьшению амплитуды, изменению формы и положения измерительных сигналов интерферометра из-за декорреляции интерферирующих парциальных составляющих объектного поля, отразившихся от различных границ раздела внутри объекта. В случае когерентного освещения формирование сигнала автокорреляционного низкокогерентного интерферометра происходит в конфокальном режиме, что приводит к выделению по амплитуде измерительных сигналов, определяемых кросс-корреляциями парциальной составляющей, отразившейся от границы раздела, на которую сфокусировался зондирующий пучок, с парциальными составляющими, отразившимися от других границ раздела внутри объекта. Этот эффект позволяет определить параметры внутренней слоистой структуры объекта без привлечения априорной информации об этой структуре. При этом увеличение числовой апертуры зондирующего объект пучка приводит к увеличению систематической ошибки определения оптических толщин слоев, которая может быть оценена на основе полученных выражений.
Бесплатно
Симметрия интенсивности и потока мощности субволнового фокусного пятна
Статья научная
С помощью разложения светового поля с линейной поляризацией по плоским волнам показано, что эллиптическая форма поперечного сечения интенсивности определяется продольной составляющей электрического вектора, и так как проекция вектора Умова-Пойнтинга на оптическую ось (поток мощности) не зависит от этой продольной составляющей электрического вектора, то сечение потока мощности имеет форму круга. Экспериментально с помощью микроскопа ближнего поля с металлическим кантилевером и малым отверстием показано, что при фокусировке линейно поляризованного гауссова пучка бинарной стеклянной зонной пластинкой с фокусным расстоянием, равным длине волны, формируется фокусное пятно в виде слабого эллипса с размерами по декартовым осям FWHMx = (0,44 ± 0,02)'lambda' и FWHMy = (0,52 ± 0,02)'lambda' и глубиной фокуса DOF = (0,75 ± 0,02)'lambda', 'lambda' - длина волны. Сравнение экспериментальных данных с результатами моделирования позволило заключить, что микроскоп ближнего поля измеряет поперечную интенсивность (плотность мощности), а не поток мощности и не полную интенсивность. То, что металлический кантилевер с малым отверстием измеряет поперечную интенсивность, следует из теории Бете-Баукампа.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены результаты исследования ДОЭ видимого диапазона (длина волны 632,8 нм), изготовленного прямой абляцией кварцевой пластины излучением УФ лазера (длина волны 157 нм) в атмосфере азота. Проведен сравнительный анализ результатов натурных экспериментов с результатами численного моделирования ДОЭ.
Бесплатно
Синтез апертуры интерференционного поля
Статья научная
Описан синтез апертуры интерференционного поля в оптическом диапазоне, позволяющий записать широкоапертурные прецизионные линейные и радиальные голографические дифракционные решётки. Разработанный авторами метод фазовой модуляции позволил увеличить точность фазовых измерений при синтезе голографических дифракционных решёток, благодаря чему в настоящее время создаются линейные и угловые измерительные системы, обладающие наноразрешением.
Бесплатно
Синтез голограмм на приёмном конце канала связи с объектом голографирования
Статья научная
Предложен метод синтеза голограмм, восстанавливающих 3D-изображение с использованием двух 2D-изображений, в т. ч. топографической карты поверхности 3D-объекта и фотографии текстуры его поверхности, полученных с использованием когерентного и некогерентного излучения. Метод пригоден для передачи информации о 3D-объекте по каналу связи и последующего синтеза голограмм на удалении от объекта голографирования. Он может быть применён в устройствах дополненной реальности, при создании голографических фотоаппаратов и 3D-видеокамер, в 3D-проекторах и микроскопах, устройствах с синтезированной апертурой. Указанный метод удалённого синтеза голограмм пригоден для воспроизведения на расстоянии от объекта его голографических 3D-изображений в различных участках диапазона электромагнитного излучения. Приведены примеры восстановления 3D-изображения в ИК-части спектра. Метод пригоден также для синтеза голограмм в УФ-, ТГц- и даже радиодиапазоне.
Бесплатно
Статья научная
Дан обзор методов синтеза зеркальных систем, преобразующих в приближении геометрической оптики первичную сферическую волну в волну с заданной лучевой структурой (плоскую, сферическую, с заданной фокальной линией). Подробно рассмотрены известные методы решения указанной задачи. Поверхности зеркал могут быть выбраны из различных условий: а) распределение амплитуды на фронте первичной волны преобразуется в заданное распределение амплитуды на фронте двукратно отраженной волны; б) фокусировка (без аберраций) двух падающих с различных направлений волн; в) поляризационная структура первичной волны преобразуется в заданную поляризационную структуру двукратно отраженной волны. Для различных постановок задачи решение сводится к решению уравнений в частных производных второго или первого порядка, уравнений в частных производных с запаздывающим аргументом. В вырожденных ситуациях (плоская или осесимметричная задачи) решение сводится к обыкновенным дифференциальным уравнениям. Рассмотрены граничные условия, приводящие к единственности решения.
Бесплатно
Синтез и исследование дифракционных делителей пучка с непрерывным профилем
Статья научная
Изготовлены и исследованы дифракционные делители пучка 1:3 и 1:5 с непрерывным профилем микрорельефа для длины волны лазерного излучения 1064 нм. Приведены результаты измерений профиля созданных элементов и распределения интенсивности, формируемые элементами.
Бесплатно
Статья научная
Разработан метод синтеза нанопористых структур металлических материалов циклическим упруго-пластическим деформированием при лазерном воздействии. В результате проведённых исследований структуры сплава методом растровой электронной микроскопии установлено следующее. При различных режимах в зависимости от интенсивности импульсно-периодической лазерной обработки с термоциклированием медно-цинкового сплава Л62 в приповерхностном слое материала формируются микрополости различных форм: от глобулярной размером до 10 мкм с выступами и впадинами до вытянутой каплевидной и клинообразной шириной до 10 мкм и длиной более 50 мкм. В исследуемом диапазоне режимов воздействия в латуни Л62 образуются субмикропоры с характерным размером, не превышающим 1 мкм, а на более интенсивных режимах - шириной менее 1 мкм и длиной более 20 мкм. При исследовании тонкой структуры медно-цинкового сплава Л62 после импульсно-периодической лазерной обработки с термоциклированием установлено, что микрополости вытянутой каплевидной и клинообразной форм и субмикрополости сужаются у своих краёв с образованием протяжённых наноразмерных каналов шириной не более 100 нм и длиной более 10 мкм.
Бесплатно
Синтез обучающих выборок для классификации дорожных знаков с помощью нейросетей
Статья научная
В работе исследуется применимость порождающих конкурирующих нейронных сетей для синтеза обучающих выборок на примере задачи классификации дорожных знаков. Рассматриваются порождающие нейронные сети, обучаемые с помощью метрики Васерштейна. В качестве базового метода для сравнения используется метод генерации синтетических изображений дорожных знаков по иконке. Проводится экспериментальное сравнение нейросетевых классификаторов, обученных на реальных данных, двух видах синтетических данных, а также смеси реальных и синтетических данных. Эксперименты показывают, что современные порождающие нейронные сети позволяют создавать реалистичные обучающие выборки для классификации автодорожных знаков, которые превосходят по качеству методы генерации знаков по иконкам, но немного уступают по качеству реальным данным.
Бесплатно
Синтез оптимальных дифференциаторов для алгоритма обнаружения локально ориентированных текстур
Статья научная
Предложен метод построения помехоустойчивых масочных дифференцирующих фильтров, минимизирующих вероятность ошибки обнаружения локально ориентированных текстур алгоритмом на основе градиентного структурного тензора. Для решения задачи синтеза предложено использовать гауссовскую аппроксимацию распределения компонент градиентного структурного тензора. Показано, что применение оптимальных масочных дифференцирующих фильтров приводит к значительному уменьшению вероятности ошибки обнаружения.
Бесплатно
Статья научная
Вводится понятие оптической антенны и оптической антенной решетки. Получено выражение для диаграммы направленности в зоне дифракции Френеля для света с произвольной степенью когерентности. Для формирования требуемого поля в раскрыве оптической антенны предложено использовать искусственные оптические элементы, синтезированные с помощью ЭВМ. Изготовлен киноформный элемент, обеспечивающий заданное количество лепестков диаграммы направленности.
Бесплатно
