+
ЭВОЛЮЦИЯ ОПТИЧЕСКОГО ВИХРЯ С НАЧАЛЬНЫМ ДРОБНЫМ ТОПОЛОГИЧЕСКИМ ЗАРЯДОМ
стр.5-12
Котляр В.В., Налимов А.Г.
В ряде теоретических и экспериментальных работ было показано, что для оптического вихря с начальным дробным топологическим зарядом его топологический заряд равен целому числу с недостатком, если дробная часть меньше 0,5 и целому числу с избытком, если дробная часть больше 0,5. В этой работе с помощью численного моделирования мы показали, что топологический заряд начального дробного оптического вихря равен целому числу с недостатком, если дробная часть меньше 0,12, и целому числу с избытком, если дробная часть больше 0,12. Дело в том, что дополнительный центр сингулярности формируется на периферии пучка, где интенсивность почти равна нулю (примерно миллионная часть от максимума), и экспериментально его нельзя обнаружить, а численно можно.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ В КРУГОВУЮ ПРИ ОСТРОЙ ФОКУСИРОВКЕ ОПТИЧЕСКОГО ВИХРЯ
стр.13-18
Налимов А.Г., Стафеев С.С.
В статье показано, что при острой фокусировке оптического вихря с топологическим зарядом 2 и линейной поляризацией в плоскости фокуса вблизи оптической оси не только формируется обратный поток энергии (осевая проекция вектора Пойнтинга отрицательная), но и возникает правая круговая поляризация. Причем из-за спин-орбитальной конверсии вектор поляризации на оптической оси вращается в ту же сторону (против часовой стрелки), в которую вращается вокруг оптической оси поперечный поток энергии. Если поместить в фокус поглощающую сферическую микрочастицу с центром на оптической оси, то она должна вращаться вокруг оси и вокруг своего центра масс против часовой стрелки. Моделирование подтверждает теоретические предсказания.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ТОПОЛОГИЧЕСКИЙ ЗАРЯД СУПЕРПОЗИЦИИ ДВУХ ПУЧКОВ БЕССЕЛЯ-ГАУССА
стр.19-28
Котляр В.В., Ковалев А.А.
В работе теоретически показано, что у суперпозиции двух пучков Бесселя-Гаусса с разными топологическими зарядами и разными масштабными множителями (радиальными проекциями волновых векторов) топологический заряд равен топологическому заряду того пучка Бесселя-Гаусса, у которого больше масштабный множитель. Если у пучков Бесселя-Гаусса масштабные множители равны, то топологический заряд суперпозиции равен топологическому заряду того пучка Бесселя-Гаусса, у которого больше модуль весового коэффициента (больше мощность). Если и мощности пучков одинаковы, то топологический заряд суперпозиции равен среднему арифметическому от топологических зарядов каждого пучка Бесселя-Гаусса в суперпозиции. При условии, что сумма топологических зарядов обоих пучков нечётная, топологический заряд суперпозиции будет полуцелым числом. Но на практике из-за конечного радиуса окружности, на котором рассчитывается топологический заряд, полуцелого топологического заряда для вырожденного случая не получается. Вместо полуцелого топологического заряда, получается целый топологический заряд, меньший из двух. Моделирование показывает, что при небольшой разнице в весовых коэффициентах топологический заряд суперпозиции не сохраняется: в ближней зоне и зоне Френеля топологический заряд равен большему из двух, а в дальней зоне - меньшему. Причем переход топологического заряда от большего к меньшему происходит не скачком, а непрерывно на некотором расстоянии. В переходной зоне топологический заряд дробный.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
МЕТОД СОГЛАСОВАННЫХ КВАДРИК ДЛЯ КОЛЛИМИРОВАННЫХ ПУЧКОВ
стр.29-37
Мингазов А.А., Досколович Л.Л., Быков Д.А.
В статье рассматривается задача расчета преломляющего элемента с двумя поверхностями, формирующего плоский фронт и заданное распределение освещенности. Формулируется метод согласованных квадрик для расчета данного оптического элемента, и показывается, что данный метод совпадает с градиентным методом для некоторого функционала, связанного с задачей перемещения масс Монжа-Канторовича. Это дает возможность адаптивного выбора шага в методе согласованных квадрик. В конце статьи приводится расчетный пример.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
РАСЩЕПЛЕНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ ЛИНИЙ ИЗОГНУТОГО ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА ФАБРИ-ПЕРО
стр.38-44
Дышлюк А.В., Ерюшева У.А., Витрик О.Б.
В работе численно и экспериментально исследовано расщепление резонансных линий резонатора Фабри-Перо, образованного участком стандартного изогнутого одномодового волоконного световода с металлизированными торцами. Показано, что данное расщепление аналогично по своей природе расщеплению Аутлера-Таунса и возникает в результате сильной связи между фундаментальной модой сердцевины и оболочечными модами шепчущей галереи изогнутого световода. Продемонстрировано влияние основных параметров изогнутого резонатора на расщепление его резонансных линий в спектрах отражения и пропускания. Обозначены перспективы практического применения исследованных эффектов в области прецизионной оптической рефрактометрии, а также направления дальнейших исследований.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ERRATUM: ДЕМОНСТРАЦИЯ РЕЗОНАНСНЫХ ЭФФЕКТОВ ТИПА РАСЩЕПЛЕНИЯ АУТЛЕРА-ТАУНСА, ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-ИНДУЦИРОВАННОЙ ПРОЗРАЧНОСТИ И РЕЗОНАНСОВ ФАНО В ДЕФОРМИРОВАННОМ ВОЛНОВОДНОМ РЕЗОНАТОРЕ
стр.45-47
В настоящем дополнении к оригинальной статье [1] исправляется ошибка, допущенная при расчетах спектров отражения и пропускания изогнутого волноводного резонатора Фабри-Перо. Ошибка возникла вследствие пренебрежения оболочечными модами в прямых волноводных участках перед и после исследуемого резонатора (рис. 2 а в оригинальной статье). Хотя данные моды не вносят непосредственного вклада в вычисляемую прошедшую и отраженную мощность, их учет необходим для корректного расчета спектров отражения и пропускания резонатора, что было обнаружено после опубликования статьи. В данном дополнении приводятся исправленные результаты, а также некоторые корректировки выводов оригинальной статьи.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ПЛАЗМОН-ПОЛЯРИТОНЫ ДЬЯКОНОВА ВДОЛЬ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО МЕТАМАТЕРИАЛА
стр.48-57
Рассмотрены диссипативные плазмон-поляритоны типа поверхностных волн Дьяконова вдоль плоской границы гиперболического метаматериала с произвольной ориентацией кристаллографической оси. Найдены условия существования быстрых, медленных, втекающих, вытекающих, прямых и обратных плазмон-поляритонов. Рассмотрен волновод в виде асимметричного слоя гиперболического метаматериала. Приведено выражение для плотности электромагнитной энергии в таком метаматериале.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
КАЛИБРОВКА ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ТРЁХМЕРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЕ
стр.58-65
Князь В.А., Степаньянц Д.Г., Царева О.Ю.
Для проведения бесконтактных трёхмерных измерений в гидродинамических трубах фотограмметрическими методами требуется уточнение стандартной модели формирования изображения в съёмочной камере, учитывающее эффект преломления лучей на границах оптических сред, а именно, на границе воздух - стекло и стекло - рабочая жидкость. В статье представлены модель формирования изображения для случая съёмки в рабочем пространстве, включающем различные оптические среды, и методика калибровки оптической системы для проведения трёхмерных измерений координат объектов сцены с учётом имеющихся границ оптических сред. Приведены результаты экспериментальных исследований по калибровке системы трёхмерных измерений для случая съёмки объекта через две границы оптических сред.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
A GENERALIZATION OF OTSU METHOD FOR LINEAR SEPARATION OF TWO UNBALANCED CLASSES IN DOCUMENT IMAGE BINARIZATION
стр.66-76
Ershov E.I., Korchagin S.A., Kokhan V.V., Bezmaternykh P.V.
The classical Otsu method is a common tool in document image binarization. Often, two classes, text and background, are imbalanced, which means that the assumption of the classical Otsu method is not met. In this work, we considered the imbalanced pixel classes of background and text: weights of two classes are different, but variances are the same. We experimentally demonstrated that the employment of a criterion that takes into account the imbalance of the classes’ weights, allows attaining higher binarization accuracy. We described the generalization of the criteria for a two-parametric model, for which an algorithm for the optimal linear separation search via fast linear clustering was proposed. We also demonstrated that the two-parametric model with the proposed separation allows increasing the image binarization accuracy for the documents with a complex background or spots.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
WEIGHTED COMBINATION OF PER-FRAME RECOGNITION RESULTS FOR TEXT RECOGNITION IN A VIDEO STREAM
стр.77-89
Petrova O.O., Bulatov K.B., Arlazarov V.V., Arlazarov V.L.
The scope of uses of automated document recognition has extended and as a result, recognition techniques that do not require specialized equipment have become more relevant. Among such techniques, document recognition using mobile devices is of interest. However, it is not always possible to ensure controlled capturing conditions and, consequentially, high quality of input images. Unlike specialized scanners, mobile cameras allow using a video stream as an input, thus obtaining several images of the recognized object, captured with various characteristics. In this case, a problem of combining the information from multiple input frames arises. In this paper, we propose a weighing model for the process of combining the per-frame recognition results, two approaches to the weighted combination of the text recognition results, and two weighing criteria. The effectiveness of the proposed approaches is tested using datasets of identity documents captured with a mobile device camera in different conditions, including perspective distortion of the document image and low lighting conditions. The experimental results show that the weighting combination can improve the text recognition result quality in the video stream, and the per-character weighting method with input image focus estimation as a base criterion allows one to achieve the best results on the datasets analyzed.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
OPTIMAL AFFINE IMAGE NORMALIZATION APPROACH FOR OPTICAL CHARACTER RECOGNITION
стр.90-100
Konovalenko I.A., Kokhan V.V., Nikolaev D.P.
Optical character recognition (OCR) in images captured from arbitrary angles requires preliminary normalization, i.e. a geometric transformation resulting in an image as if it was captured at an angle suitable for OCR. In most cases, a surface containing characters can be considered flat, and a pinhole model can be adopted for a camera. Thus, in theory, the normalization should be projective. Usually, the camera optical axis is approximately perpendicular to the document surface, so the projective normalization can be replaced with an affine one without a significant loss of accuracy. An affine image transformation is performed significantly faster than a projective normalization, which is important for OCR on mobile devices. In this work, we propose a fast approach for image normalization. It utilizes an affine normalization instead of a projective one if there is no significant loss of accuracy. The approach is based on a proposed criterion for the normalization accuracy: root mean square (RMS) coordinate discrepancies over the region of interest (ROI). The problem of optimal affine normalization according to this criterion is considered. We have established that this unconstrained optimization is quadratic and can be reduced to a problem of fractional quadratic functions integration over the ROI. The latter was solved analytically in the case of OCR where the ROI consists of rectangles. The proposed approach is generalized for various cases when instead of the affine transform its special cases are used: scaling, translation, shearing, and their superposition, allowing the image normalization procedure to be further accelerated.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ALGORITHM FOR CHOOSING THE BEST FRAME IN A VIDEO STREAM IN THE TASK OF IDENTITY DOCUMENT RECOGNITION
стр.101-109
Aliev M.A., Kunina I.A., Kazbekov A.V., Arlazarov V.L.
During the process of document recognition in a video stream using a mobile device camera, the image quality of the document varies greatly from frame to frame. Sometimes recognition system is required not only to recognize all the specified attributes of the document, but also to select final document image of the best quality. This is necessary, for example, for archiving or providing various services; in some countries it can be required by law. In this case, recognition system needs to assess the quality of frames in the video stream and choose the “best” frame. In this paper we considered the solution to such a problem where the “best” frame means the presence of all specified attributes in a readable form in the document image. The method was set up on a private dataset, and then tested on documents from the open MIDV-2019 dataset. A practically applicable result was obtained for use in recognition systems.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ALGORITHM FOR POST-PROCESSING OF TOMOGRAPHY IMAGES TO CALCULATE THE DIMENSION-GEOMETRIC FEATURES OF POROUS STRUCTURES
стр.110-121
Chukalina M.V., Khafizov A.V., Kokhan V.V., Buzmakov A.V., Senin R.A., Uvarov V.I., Grigoriev M.V.
An algorithm for post-processing of the grayscale 3D computed tomography (CT) images of porous structures with the automatic selection of filtering parameters is proposed. The determination of parameters is carried out on a representative part of the image under analysis. A criterion for the search for optimal filtering parameters based on the count of "levitating stone" voxels is described. The stages of CT image filtering and its binarization are performed sequentially. Bilateral and anisotropic diffuse filtering is implemented; the Otsu method for unbalanced classes is chosen for binarization. Verification of the proposed algorithm was carried out on model data. To create model porous structures, we used our image generator, which implements the function of anisotropic porous structures generation. Results of the post-processing of real CT images containing noise and reconstruction artifacts by the proposed method are discussed.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
SKIN LESION SEGMENTATION METHOD FOR DERMOSCOPIC IMAGES WITH CONVOLUTIONAL NEURAL NETWORKS AND SEMANTIC SEGMENTATION
стр.122-129
Dang N.H.T., Nguyen H.H., Le M.H., Prayag T., Prasath V.B.S.
Melanoma skin cancer is one of the most dangerous forms of skin cancer because it grows fast and causes most of the skin cancer deaths. Hence, early detection is a very important task to treat melanoma. In this article, we propose a skin lesion segmentation method for dermoscopic images based on the U-Net architecture with VGG-16 encoder and the semantic segmentation. Base on the segmented skin lesion, diagnostic imaging systems can evaluate skin lesion features to classify them. The proposed method requires fewer resources for training, and it is suitable for computing systems without powerful GPUs, but the training accuracy is still high enough (above 95 %). In the experiments, we train the model on the ISIC dataset - a common dermoscopic image dataset. To assess the performance of the proposed skin lesion segmentation method, we evaluate the Sorensen-Dice and the Jaccard scores and compare to other deep learning-based skin lesion segmentation methods. Experimental results showed that skin lesion segmentation quality of the proposed method are better than ones of the compared methods.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
НЕЙРОСЕТЕВАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ ВИДЕОПОТОКА В ДИФРАКЦИОННЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
стр.130-141
Евдокимова В.В., Петров М.В., Клюева М.А., Зыбин Е.Ю., Косьянчук В.В., Мищенко И.Б., НОВИКОВ В.М., Сельвесюк Н.И., Ершов Е.И., Ивлиев Н.А., Скиданов Р.В., Казанский Н.Л., Никоноров А.В.
Возможность существенно снизить массу и стоимость систем технического зрения привела к появлению большого числа работ, посвященных разработке новых оптических схем на основе дифракционной оптики и новых подходов к реконструкции получаемых изображений. Получаемые системы демонстрируют достаточное для прикладных систем технического зрения качество изображений. Однако при создании таких прикладных систем возможны источники дополнительных потерь качества получаемого видеопотока. В настоящей работе исследовано влияние на итоговое качество реконструируемого видеопотока таких факторов, как ограничения технологии массового производства дифракционной оптики, артефактов сжатия видеопотока с потерями, а также особенностей нейросетевого подхода к реконструкции. Предложена сквозная нейросетевая технология реконструкции изображений, позволяющая компенсировать дополнительные факторы потери качества и получить итоговый видеопоток с качеством, достаточным для решения прикладных задач технического зрения.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ДИСКРЕТНЫЕ ОРТОГОНАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НА РЕШЕТКАХ ЦЕЛЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КВАДРАТИЧНЫХ ПОЛЕЙ
стр.142-148
В работе вводится новый класс (двумерных) дискретных ортогональных преобразований, определенных на решетках целых элементов квадратичных полей. Метод синтеза таких преобразований существенно использует специфику представления целых квадратичных элементов в так называемых квазиканонических системах счисления. В данной статье, представляющей результаты первой части исследований автора, рассматриваются дискретные ортогональные преобразования, связанные исключительно с бинарными системами счисления в квадратичных полях. Рассматриваются также вопросы синтеза быстрых алгоритмов введенных дискретных ортогональных преобразований и возможность их применения к анализу фрактальных (или самоподобных) объектов.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
КЛАССИФИКАЦИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ГРУДНОЙ КЛЕТКИ БОЛЬНЫХ ВИРУСНОЙ ПНЕВМОНИЕЙ И COVID-19 С ПОМОЩЬЮ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
стр.149-153
Ефремцев В.Г., Ефремцев Н.Г., Тетерин Е.П., Тетерин П.Е., Базавлук Е.С.
В статье рассматривается применение нейронных сетей для классификации рентгенографических изображений больных пневмонией и COVID-19. Для выбора наилучших параметров изменения размеров и адаптивного выравнивания гистограммы яркости изображений, а также оптимальной архитектуры нейронной сети и ее гиперпараметров использовались precision, recall и f1-score. Высокие значения этих метрик качества классификации (> 0,91) убедительно свидетельствуют о надежном разграничении рентгенографических изображений больных пневмонией от больных COVID-19. Это открывает возможность создания модели c хорошей предсказательной способностью без привлечения готовых сложных моделей и без предварительного обучения на сторонних данных. Полученные результаты дают хорошие перспективы разработки чувствительных и надежных экспресс-методов диагностики заболевания COVID-19.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ANALYSIS OF LOGISTICS DISTRIBUTION PATH OPTIMIZATION PLANNING BASED ON TRAFFIC NETWORK DATA
стр.154-160
With the development of economy, the distribution problem of logistics becomes more and more complex. Based on the traffic network data, this study analyzed the vehicle routing problem (VRP), designed a dynamic vehicle routing problem with time window (DVRPTW) model, and solved it with genetic algorithm (GA). In order to improve the performance of the algorithm, the genetic operation was improved, and the output solution was further optimized by hill climbing algorithm. The analysis of example showed that the improved GA algorithm had better performance in path optimization planning, the total cost of planning results was 31.44 % less than that of GA algorithm, and the total cost of planning results increased by 11.48 % considering the traffic network data. The experimental results show that the improved GA algorithm has good performance and can significantly reduce the cost of distribution and that research on VRP based on the traffic network data is more in line with the actual situation of logistics distribution, which is conducive to the further application of the improved GA algorithm in VRP.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
