Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Распознавание растительного покрова на гиперспектральных изображениях по показателю сопряжённости
Статья научная
Исследуется алгоритм распознавания растительных культур на гиперспектральных изображениях, основанный на применении в качестве меры близости показателя сопряжённости с подпространством, образованным сигнатурами заданного класса. Цель работы - показать, что этот метод при проведении предварительной обработки данных, заключающейся во взвешивании компонент векторов признаков и разбиении классов на подклассы, обеспечивает более высокое качество распознавания по сравнению с наиболее популярным методом опорных векторов (SVM). При проведении экспериментов для сравнения с методом SVM использовалась реализация из пакета MatLab. Эта программа обеспечивает высокие результаты метода SVM на достаточно сложном тесте для распознавания близких типов растительности «Индиан Пайнс», на котором размечены 16 классов растительных культур. Тест является достаточно сложным, т.к. сигнатуры классов сильно коррелированы. Полученные результаты показывают возможность распознавания большого количества растительных культур, в т.ч. и наркосодержащих.
Бесплатно
Распознавание состояний излучающей области в реальном времени
Статья научная
Рассмотрены вопросы приема и обработки волновых процессов в реальном масштабе времени с целью организации обратной связи по управлению экспериментальной установкой и объектом исследований. Описана практическая реализация соответствующих процедур на двухпроцессорном комплексе, аппаратные средства, созданное программное обеспечение. Показано использование комплекса при определении вкладов отдельных источников в общее излучение области и распознавание ее состояний.
Бесплатно
Распознавание тест-объектов на тепловизионных изображениях
Статья научная
Представлен сравнительный анализ нескольких способов распознавания тест-объектов на тепловизионном изображении при настройке и проверке характеристик тепловизионных каналов в автоматизированном режиме. Рассмотрены способы распознавания изображений на основе корреляционного сопоставления изображений, на основе метода Виолы-Джонса, на основе классифицирующей сверточной нейронной сети LeNet, на основе классифицирующей сверточной нейронной сети GoogleNet (Inception v. 1), на основе детектирующей сверточной нейронной сети глубокого обучения типа Single Shot Multibox Detector (SSD) VGG16. Самое высокое значение функционала качества получено с использованием детектирующей сверточной нейронной сети глубокого обучения типа SSD VGG16. К основным достоинствам данного способа следует отнести инвариантность к изменению размеров тест-объектов, высокие значения таких параметров, как точность и полнота, а также отсутствие необходимости применения дополнительных методов для локализации областей интереса.
Бесплатно
Статья научная
В работе осуществлено обучение и распознавание типов аберраций, соответствующих отдельным функциям Цернике, по картине интенсивности функции рассеяния точки с применением свёрточных нейронных сетей. Картины интенсивности функции рассеяния точки в фокальной плоскости моделировались с применением алгоритма быстрого преобразования Фурье. При обучении нейронной сети коэффициент обучения и количество эпох для датасета заданного размера был подобран эмпирически. Средние ошибки предсказания нейронной сети для каждого типа аберраций были получены для набора из 15 функций Цернике по датасету из 15 тысяч картин функции рассеяния точки. В результате обучения для большинства типов аберраций получены усреднённые абсолютные погрешности в диапазоне 0,012 - 0,015, однако определение коэффициента (величины) аберрации требует дополнительных исследований и данных, например, расчёта функции рассеяния точки во внефокальной плоскости.
Бесплатно
Распознавание эмфиземы лёгких по данным компьютерной томографии
Статья научная
В статье рассматривается простейшая технология автоматического распознавания эмфиземы лёгких по наборам двумерных диагностических изображений компьютерной томографии. Эта технология позволяет количественно оценить заболевание, то есть вычислить долю поражения лёгочной ткани, а также визуализировать очаги эмфиземы и гистограмму распределения интенсивностей в области интереса. Эксперимент на натурных данных показал погрешность распознавания по объёму поражённых областей около 7,5 %.
Бесплатно
Статья научная
Дана количественная оценка глубины резкости оптических систем. Приведены результаты расчёта распределения комплексной амплитуды и интенсивности в трёхмерной фигуре рассеяния, формируемой оптической системой при осевом расположении точечного объекта. Работа выполнена в интересах разработки оптических систем с увеличенной глубиной резкости применительно к синтезированной голограмме точечного объекта, расположенного на перпендикуляре, восстановленном из центра голограммы.
Бесплатно
Распределённая СУБД для интегрированной обработки пространственных данных в ГИС
Статья научная
В статье рассмотрены проблемы, возникающие при создании и обработке данных, содержащих сложноструктурированную геопространственную информацию, и связанные с большими объемами данных, их размерностью и увеличением количества пространственно-логических и топологических связей между элементами данных, разнородностью данных. Приведены наиболее популярные средства обработки подобной информации. Рассмотрены вопросы организации хранения, обработки и анализа пространственно-распределенных топологических данных в среде ГИС Терра. Изложены основные особенности (модели, структуры и форматы данных) разработанной структурированной топологической модели объекта. Рассмотрены варианты организации системы управления базами пространственно-распределенных данных для различных программно-аппаратных платформ (Windows и Android) как в локальном, так и клиент-серверном варианте. Представлены схемы миграции данных при интегрированном использовании различных программно-аппаратных платформ. Приведены рекомендации по разработке новых приложений по анализу и обработке пространственно-распределенных данных с использованием разработанных средств хранения и обработки данных.
Бесплатно
Распределённая система технического зрения регистрации железнодорожных составов
Статья научная
Рассматриваются преимущества распределённой архитектуры систем технического зрения (СТЗ) регистрации железнодорожных составов. Отмечается, что такое решение обеспечивает «прозрачное» для пользователя наращивание функциональности СТЗ и повышение качества работы, формирование новых интеллектуальных качеств системы на основе возможности проведения апостериорной многовариантной обработки хранимых видеоданных в фоновом итерационном режиме. Основные принципы таких интеллектуальных СТЗ были успешно апробированы при создании распределённой системы технического зрения регистрации железнодорожных составов цистерн.
Бесплатно
Распространение импульсов поля и расчёт динамических инвариантов в волноводе с выпуклой оболочкой
Статья научная
В работе рассмотрен метод решения системы уравнений Максвелла в случае граничных условий, зависящих от времени на торце волновода со сверхпроводящими стенками. Получено явное аналитическое решение для квазигармонического сигнала, у которого ширина импульса в частотной области намного меньше, чем несущая частота. Рассмотрены численные примеры в случае распространения в круглом полом металлическом волноводе Гауссова импульса, представляющего собой совокупность мод. Рассмотрен расчёт динамических инвариантов коротких импульсов при распространении в волноводе с проводящей оболочкой произвольной формы. Описана процедура квантования электромагнитного поля в волноводе со сверхпроводящими стенками.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе исследуется передача мод высших порядков, в том числе оптических вихрей, через волокно, эванесцентно спаренное с вертикальным массивом кольцевых резонаторов - пакетным многокольцевым резонатором. Показано, что кривые пропускания оптических вихрей имеют характерную структуру, наличие которой мы объясняем проявлением зонной структуры бесконечной стопки связанных кольцевых резонаторов. Показана принципиальная возможность использования вертикальных массивов кольцевых резонаторов в качестве элементов линий задержки для волоконно-оптической связи на состояниях с орбитальным угловым моментом. Показано, что вертикальный массив кольцевых резонаторов способен служить элементом линии задержки для чётных и нечётных мод Лагерра-Гаусса.
Бесплатно
Распространение пучков Бесселя и суперпозиций вихревых пучков в атмосфере
Статья научная
Описывается эксперимент по прохождению пучков Бесселя через атмосферу с тепловыми потоками. Показано, что на малых расстояниях пучок Бесселя при прохождении области с тепловыми потоками может искажаться до полной потери структуры, но при дальнейшем распространении на большие расстояния полностью её восстанавливает. Показано, что пучки Бесселя не могут быть использованы в системах связи на больших дистанциях. Также описывается эксперимент с прохождением суперпозиций вихревых пучков через атмосферу с тепловыми потоками и аэрозолями. Показано, что такие пучки при прохождении области с тепловыми потоками также сохраняют свою структуру.
Бесплатно
Распространение радиально-ограниченных вихревых пучков в ближней зоне. Часть I. Алгоритмы расчёта
Статья научная
На примере дифракции плоской волны на круглой апертуре в ближней зоне (порядка нескольких длин волн) проведено сравнение алгоритмов расчёта с использованием векторного интегрального преобразования Рэлея-Зоммерфельда (РЗ) и разложения по плоским волнам (ПВ) по точности и скорости вычислений. В скалярном случае, что соответствует вычислению поперечных компонент электрического поля, результаты различаются только в очень близкой к апертуре области. В векторном случае при расчёте продольной компоненты в методе ПВ возникает особенность в области спектральных частот, радиус которых близок к единице. Предложены различные варианты обхода этой особенности. На расстоянии нескольких длин волн результаты двух рассматриваемых алгоритмов совпадают и отличаются от полученных с помощью конечно-разностного временного метода (FDTD) только масштабно (среднеквадратичное отклонение с учетом масштаба составляет менее 2%). Таким образом, рассмотренные в данной работе алгоритмы позволяют получать за существенно меньшее время структурно верную (но несколько завышенную по амплитуде) картину дифракции в ближней зоне. Такая амплитудная "завышенность" может быть связана с тем, что рассмотренные методы РЗ и ПВ не подразумевают наличия y-компоненты в дифракционной картине изначально x-поляризованного поля. Во второй части статьи рассматривается модификация метода ПВ, позволяющая учесть наличие всех векторных компонент.
Бесплатно
Статья научная
Проведён детальный анализ дифракции вихревого пучка на круглой микроапертуре в ближней зоне с использованием различных алгоритмов расчёта: векторного интегрального преобразования Релея-Зоммерфельда, разложения по плоским волнам, в том числе с модификацией Мансурипура, а также конечно-разностного временного метода, реализованного в программном продукте фирмы R-Soft. Результаты непараксиального моделирования дифракции вихревого пучка на круглой микроапертуре показывают осциллирующий характер теневой области вихревого пучка: размер световой воронки то увеличивается, то уменьшается при распространении пучка, и он может оказаться значительно меньше предсказанного параксиальной теорией. Такой характер подтверждён и в векторном случае. В данной работе алгоритм быстрого расчёта ПВ был модифицирован на основе подхода, предложенного Мансурипуром. При такой модификации матрица поляризации не имеет особенностей, но зато предсказывает появление y-компоненты при распространении, даже если изначально волна была полностью x-поляризованной. Также анализ полученных для вихревых пучков выражений показывает, что осевые значения суммарной интенсивности не будут нулевыми при порядках вихря |m|=
Бесплатно
Распространение терагерцовых импульсов в капиллярных волноводах с металлизированной границей
Статья научная
Получены соотношения, позволяющие рассчитать поле широкополосного терагерцового импульса в капиллярных волноводах с полой сердцевиной и металлизированной внешней границей. С позиций максимизации коэффициента передачи энергии импульса и терагерцовой спектроскопии воздуха во временной области исследованы волноводы двух типов: полые волноводы с металлизированной границей и волноводы, полая сердцевина которых отделена от металла диэлектрическим слоем. Показано, что эффективность волноводов второго типа выше благодаря квазиодномодовому режиму работы.
Бесплатно
Рассеяние света на диэлектрическом цилиндре, включающем двумерную решетку металлических наностержней
Статья научная
Рассмотрена задача распространения ТМ и ТЕ поляризованного света в двумерных массивах серебряных наностержней различного радиуса и концентрации в диэлектрической структуре. Было проведено сравнение точных численных результатов с расчетами на основе нелокальной модели однородной среды для периодичных массивов стержней с отрицательной диэлектрической постоянной. Показано сильное влияние мультипольных вкладов на рассеяние, что не может быть учтено рассматриваемой моделью.
Бесплатно
Расстояние бездифракционного распространения ограниченного пучка Эйри
Статья научная
Получена явная формула, определяющая расстояние, на котором пучок Эйри, ограниченный в начальной плоскости со стороны медленного убывания амплитуды, распространяется по параболической траектории без изменения амплитуды (почти без дифракции). Аналогичное расстояние для бездифракционного пучка Бесселя пропорционально радиусу ограничивающей пучок круглой диафрагмы и обратно пропорционально тангенсу угла наклона конической волны, формирующей пучок Бесселя. Это расстояние не зависит от длины волны. Для пучка Эйри полученное расстояние инвариантности пропорционально корню квадратному из модуля координаты края ограничивающей диафрагмы и обратно пропорционально длине волны света.
Бесплатно
Растровые дифракционно-апертурные маски для коррекции недостатков зрения
Статья научная
Сообщается о разработке растровых дифракционно-апертурных очков. Приводятся зависимости диаметра отверстий от степени аметропии глаза и расстояния между отверстиями - от диаметра зрачка. Рассматриваются возможности и преимущества применения лазерных технологий для изготовления растровых дифракционно-апертурных очков. Обсуждаются результаты экспериментов с моделью глаза: различные режимы функционирования очков, области применения, механизмы улучшения зрения.
Бесплатно
Расчет ДОЭ для анализа модового состава излучения в режиме реального времени
Статья научная
Анализ амплитудно-фазовых характеристик лазерного пучка в режиме реального времени является актуальной задачей для экспериментальной физики и большого числа практических приложений лазеров, например, лазерной обработки материалов. Задача анализа амплитудно-фазовой структуры пучка может быть интерпретирована как задача анализа модового состава, если под этим понимать как анализ индивидуальных модовых мощностей, так и межмодовых фазовых сдвигов. Данная статья посвящена решению этой задачи с помощью специального дифракционного оптического элемента (ДОЭ) - МОДАНА, согласованного с группой мод лазерного излучения. Такой оптический элемент, например, может быть реализован в виде микрорельефа, нанесенного непосредственно на оптический материал выходного окна лазера. Приведены результаты вычислительного эксперимента, подтверждающие перспективность такого подхода.
Бесплатно
Расчет бинарных дифракционных решеток с клином травления
Статья научная
Исследована работа бинарных дифракционных решеток при наличии клина травления. Рассчитаны интенсивности дифракционных порядков в зависимости от величины и вида клина травления. Проведена оптимизация дифракционного микрорельефа с учетом клина травления.
Бесплатно
