+
Вихревой поток энергии в остром фокусе безвихревого поля с круговой поляризацией
стр.5-11
Котляр В.В., Стафеев С.С., Налимов А.Г.
С помощью формул Ричардса – Вольфа показано, что при острой фокусировке безвихревого поля с осевой симметрией (например, пучка Гаусса или пучка Бесселя – Гаусса нулевого порядка) и круговой поляризацией в фокальной плоскости формируется субволновое фокусное пятно, вокруг которого поток энергии распространяется по спирали. Это объясняется преобразованием круговой поляризации (спиновый угловой момент поля) в орбитальныйугловой момент вблизи фокуса, хотя на самой
оптической оси орбитальный угловой момент равен нулю. Также показано, что оптический вихрь с топологическим зарядом 2 и линейной
поляризацией формирует вблизи фокальной плоскости на оптической оси обратный поток энергии (продольная компонента вектора Пойнтинга на оптической оси отрицательная), сравнимый с прямым потоком.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Моделирование формирования изображения космическим гиперспектрометром по схеме Оффнера
стр.12-21
Расторгуев А.А., Харитонов С.И., Казанский Н.Л.
В настоящей работе разработана математическая модель формирования изображения, которая позволяет создавать прогнозное гиперспектральное изображение. Модель учитывает формирование оптического изображения с помощью матричного фотоприёмника. В работе приведено численное моделирование формирования гиперспектрального изображения, проведены оценки пространственного, спектрального разрешения, а также адекватности полученных результатов.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Экспериментальное исследование дифракционных линз для работы с излучением нескольких заданных длин волн
стр.22-28
Скиданов Р.В., Досколович Л.Л., Ганчевская С.В., Бланк В.А., Подлипнов В.В., Казанский Н.Л.
Представлены результаты экспериментальных исследований «спектральных» дифракционных линз, имеющих фокус одинакового положения для нескольких заданных длин волн. Рассмотрены две спектральные дифракционные линзы, предназначенные для работы с излучением трёх и пяти заданных длин волн видимого диапазона. Для изготовления спектральных линз использовался метод прямой лазерной записи по фоторезисту с итеративной коррекцией параметров записи, что обеспечило погрешность формирования высоты дифракционного микрорельефа менее 30 нм. Представлен эксперимент по определению длин волн, фокусируемых изготовленными линзами. Эксперимент основан на использовании точечной диафрагмы, расположенной в фокусе спектральных линз. Получены оценки функций рассеяния точки изготовленных спектральных линз с помощью перестраиваемого лазера. Для иллюстрации изображающих свойств спектральных линз получены изображения светотехнической цветной таблицы.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Фокусировка цилиндрического векторного пучка второго порядка градиентной линзой Микаэляна
стр.29-33
Стафеев С.С., Козлова Е.С., Налимов А.Г.
В данной работе моделировалась фокусировка цилиндрического векторного пучка второго порядка градиентной линзой Микаэляна. Показано, что линза формирует вблизи своей выходной поверхности область обратного потока энергии. В случае, если высоту линзы
сделать больше расчётной и снабдить углублением на оси, удаётся локализовать область прямого потока энергии внутри материала линзы, а область с преимущественно обратным потоком энергии вынести в свободное пространство.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Орбитальный угловой момент и топологический заряд Гауссова пучка с несколькими оптическими вихрями
стр.34-39
Ковалев А.А., Котляр В.В., Калинкина Д.С.
Исследован теоретически и численно Гауссов пучок с несколькими оптическими вихрями с единичным топологическим зарядом одного знака, центры которых расположены равномерно на окружности. Получены простые выражения для его мощности, орбитального углового момента и топологического заряда. Показано, что орбитальный угловой момент, нормированный на мощность, не может превышать количество вихрей в пучке. Этот орбитальный угловой момент убывает с увеличением расстояния от оптической оси до центров вихрей. Топологический заряд, напротив, не зависит от этого расстояния и равен числу вихрей. При прохождении через случайный фазовый экран (диффузор) и распространении в свободном пространстве рассмотренные пучки можно идентифицировать по числу локальных минимумов интенсивности (теневых пятен) и по орбитальному угловому моменту, что подтверждается численным моделированием.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Границы применимости приближения прямых лучей при моделировании оптических свойств жидкокристаллических дифракционных решёток
стр.40-52
Яковлев Д.Д., Яковлев Д.А.
С помощью компьютерного моделирования оцениваются границы применимости приближения прямых лучей для расчёта оптических характеристик жидкокристаллических дифракционных решёток с плавной пространственной модуляцией ориентации локальной оптической оси в жидкокристаллическом слое. Представленные данные, касающиеся влияния скорости и характера модуляции локальной оптической оси, а также величины коэффициента двулучепреломления среды на точность результатов, получаемых в указанном приближении, являются полезными и при рассмотрении слоёв с непериодическим характером вариации локальной оптической оси.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Метод генерации случайного оптического поля с помощью разложения Карунена–Лоэва для имитации турбулентности атмосферы
стр.53-59
Хонина С.Н., Волотовский С.Г., Кириленко М.С.
При численном моделировании распространения излучения сквозь случайную среду для описания имитаторов турбулентности предложено использовать метод генерации случайного поля на основе разложения Карунена–Лоэва с различными типами корреляционных операторов. Свойства рассчитанных имитаторов случайной среды с Гауссовой корреляционной функцией были исследованы при моделировании распространения вихревых пучков Лагерра–Гаусса. Результаты моделирования показали, что увеличение порядка оптического вихря
приводит, как и в эксперименте, к меньшей стабильности фазовой сингулярности пучков к случайным оптическим флуктуациям. Близость результатов моделирования и оптического эксперимента свидетельствует о перспективности предлагаемого подхода к синтезу имитаторов случайной среды.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Исследование эффективности восстановления КАМ-символов неполной длительности в OFDM-сигнале
стр.60-66
Юзькив Р.Р., Федосеев В.А., Мясников В.В., Сергеев В.В.
Рассматривается задача восстановления данных, передаваемых при помощи технологии OFDM, по не полностью принятому сигналу. Теоретически данный подход способен повысить стойкость декодера к потере части переданного сигнала. В статье дана математическая
постановка задачи восстановления КАМ-символов неполной длительности в OFDM- сигнале, а также рассматриваются несколько методов её решения: метод регуляризации, итерационный метод на базе быстрого преобразования Фурье, градиентный метод на основе обучения по примерам, расчёт обратного оператора. Исследуется их эффективность, а также эффективность использования одновременно нескольких методов для повышения точности восстановления данных. Представленные в работе результаты численных экспериментов подтверждают практический потенциал предложенного подхода.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
An efficient algorithm for non-rigid object registration
стр.67-73
Makovetskii A., Voronin S., Kober V., Voronin A.
An efficient algorithm for registration of two non-rigid objects based on geometrical transformation of the template object to target object is proposed. The transformation is considered as warping of the template onto the target. To choose the most suitable transformation from all possible warps, a registration algorithm should satisfy deformation constraints referred to as regularization of non-rigid objects. In this work, we use variational functionals for affine transformations. With the help of computer simulation, the proposed method for searching the optimal geometrical transformation is compared with that of common algorithms.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Сравнение алгоритмов выделения области интереса на ком- пьютерных томограммах лёгких
стр.74-81
Пашина Т.А., Гайдель А.В., Зельтер П.М., Капишников А.В., Никоноров А.В.
Рассматривается автоматическое создание масок для выделения лёгких на компьютерных томограммах с помощью трёх подходов: метода Оцу, простой свёрточной нейронной сети, состоящей из 10 одинаковых слоёв, и свёрточной нейронной сети U-Net. Произведено исследование и сравнение используемых методов автоматического выделения области интереса на
реальных изображениях компьютерной томографии лёгких, полученных в Клиниках СамГМУ. Решение данной задачи актуально, так как она является первым этапом при автоматизированном поиске патологических изменений на изображениях компьютерной томографии. Предложен алгоритм постобработки изображений, основанный на поиске контуров, который позволяет повысить качество сегментации. Сделан вывод о том, что U-Net выделяет область интереса, относящуюся к легкому, несколько лучше, чем два других подхода. При этом простая свёрточная нейронная сеть обеспечивает достоверность сегментации 97,5 %, что лучше
достоверности сегментации 96,7 %, достигнутой с помощью метода Оцу, и лучше достоверности сегментации 96,4 %, достигнутой с помощью нейронной сети U-Net.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Высоконадежная двухфакторная биометрическая аутентификация по рукописным и голосовым паролям на основе гибких нейронных сетей
стр.82-91
В работе рассматривается проблема высоконадежной биометрической аутентификации на основе преобразователей тайных биометрических образов в длинный ключ или пароль, а также их тестирования на сравнительно малых выборках (тысячи образов). Статические образы являются открытыми, поэтому при удаленной аутентификации доверие к ним ограничено. Описан процесс вычисления биометрических параметров голосового и рукописного паролей, предложен метод автоматического формирования гибкой гибридной сети, состоящей из нейронов различного типа, и абсолютно устойчивый алгоритм ее обучения на малых
выборках «Свой» (7–15 примеров). Предложен метод обученного гибридного преобразователя «биометрия-код» от извлечения знаний. Достигнуты низкие показатели FAR.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
3D-обобщение метода очистки от импульсного шума для обработки видеоданных
стр.92-100
Червяков Н.И., Ляхов П.А., Оразаев А.Р.
В статье предложен обобщенный метод адаптивной медианной фильтрации импульсного шума для обработки видеоданных. Метод основан на совместном применении итеративной обработки и преобразования результата медианной фильтрации на основе распределения Лоренца. Предложены четыре различные комбинации алгоритмических блоков метода.
В экспериментальной части статьи приведены результаты сравнения качества работы пред-
ложенного метода с известными аналогами. Для моделирования было использовано видео, искаженное импульсным шумом с вероятностями искажения пикселей от 1 % до 99 % включительно. Численная оценка качества очистки видеоданных от шума на основе среднеквадратичной ошибки и индекса структурного сходства показала, что предложенный метод показывает лучший результат обработки во всех рассмотренных случаях по сравнению с известными подходами. Полученные в статье результаты могут найти широкое применение в практических приложениях цифровой обработки видео, например, для обработки визуальных данных в системах видеонаблюдения, идентификации и контроля промышленных
процессов.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Адаптивная интерполяция на основе оптимизации решающего правила в многомерном признаковом пространстве
стр.101-108
Загружаем данные из библиотечной системы...
+
Алгоритм сопровождения людей на видеопоследовательно- стях с использованием свёрточных нейронных сетей для видеонаблюдения внутри помещений
стр.109-116
Богуш Р.П., Захарова И.Ю.
Рассматривается алгоритм сопровождения людей в помещениях, который состоит из следующих основных этапов: обнаружение людей, формирование их признаков, установление соответствия между ними на кадрах, постобработка, индексация сопровождаемых объектов и определение их видимости на кадре. Для детектирования используется свёрточная нейронная сеть YOLO v3. Признаки людей формируются на основе гистограммы канала цветового тона пространства HSV и модифицированной СНС ResNet34. Предлагаемая структура свёрточной нейронной сети состоит из 29 свёрточных и одного полносвязного
слоёв и формирует вектор из 128 значений признаков для входного изображения. Выполнено обучение данной модели свёрточной нейронной сети. Определены и представлены основные характеристики разработанного алгоритма, которые подтвердили его эффективность для видеонаблюдения внутри помещений. Эксперименты проведены по методике МОТ на тестовых видеопоследовательностях, снятых в помещениях неподвижной видеокамерой. При решении задач обнаружения и сопровождения предложенный алгоритм работает в режиме реального времени с использованием технологии CUDA и видеокарты NVIDIA GTX 1060.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Математика и практика инвариантов цветовых про- странств на примере определения баланса по серому для цифровой печатной системы
стр.117-126
Тарасов Д.А., Мильдер О.Б.
В современной полиграфии большое число задач связано со взаимной трансформацией цветовых пространств. В частности, наиболее часто встречается пара аппаратно-зависимых цветовых пространств RGB и CMYK, взаимное преобразование цвета в которых неоднозначно, что создает существенные проблемы при цветовоспроизведении. Для решения этой проблемы мы предлагаем использовать инварианты цветовых пространств – градационные траектории и градационные поверхности, которые представляют собой аналоги градационных
кривых для исходных колорантов и их бинарных наложений, построенные в абсолютном цветовом пространстве CIE Lab. Инварианты вводятся на основе математического аппарата дифференциальной геометрии пространственных кривых и поверхностей. Практическое применение инвариантов цветовых пространств сопряжено с определенными трудностями, связанными с их сложным аналитическим описанием, кроме того, для большинства практических задач высокая точность модели является избыточной. Для практического применения инвариантов мы предлагаем более простой подход, использующий естественную дискретизацию цвета в цифровых печатных системах. В качестве примера приводится процедура определения баланса по серому для электрофотографической печатной машины.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Применение методов глубокого обучения для оценки степени коммерческой ценности визуальных объектов
стр.127-132
Ефремцев В.Г., Ефремцев Н.Г., Тетерин Е.П., Тетерин П.Е., Гансовский В.В.
Рассмотрена возможность применения сверточной нейронной сети для оценки коммерческой ценности цифровых изображений. Исследовалось влияние на обучение нейронной сети различных условий подготовки образцов, алгоритмов оптимизаторов, количества пикселей в образцах, размеров обучающей выборки, цветовых схем, качества сжатия и других
фотометрических параметров. Показано, что благодаря предложенной предварительной подготовке данных, оптимальному выбору архитектуры и гиперпараметров нейросети удалось добиться точности классификации не менее 98 %.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Об одном методе вычисления обобщённых нормальных решений недоопределённых линейных систем
стр.133-136
Жданов А.И., Сидоров Ю.В.
В статье представлен новый метод вычисления обобщённых нормальных решений недоопределённых систем линейных алгебраических уравнений на основе специальных расширенных систем. Преимуществом данного метода является возможность решения очень плохо обусловленных (возможно разреженных) недоопределённых линейных систем большой
размерности с использованием современных вариантов метода итерационного уточнения на основе метода обобщённых минимальных невязок (GMRES-IT). Представлены результаты применения рассматриваемого алгоритма для решения задачи балансировки химических уравнений (баланс масс).
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Threshold image target segmentation technology based on intelligent algorithms
стр.137-141
Cai Y.X., Xu Y.Y., Zhang T.R., Li D.D.
This paper briefly introduces the optimal threshold calculation model and particle swarm optimization (PSO) algorithm for image segmentation and improves the PSO algorithm. Then the standard PSO algorithm and improved PSO algorithm were used in MATLAB software to make simulation analysis on image segmentation. The results show that the improved PSO algorithm
converges faster and has higher fitness value; after the calculation of the two algorithms, it is found that the improved PSO algorithm is better in the subjective perspective, and the image obtained by the improved PSO segmentation has higher regional consistency and takes shorter time in the perspective of quantitative objective data. In conclusion, the improved PSO algorithm is ef-
fective in image segmentation.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
