+
ОСТРАЯ ФОКУСИРОВКА ПУЧКОВ С V-ТОЧКАМИ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ СИНГУЛЯРНОСТИ
стр.643-653
Котляр В.В., Налимов А.Г., Стафеев С.С., Ковалев А.А.
В работе теоретически и численно показано, что векторное световое поле n -го порядка с центральной V-точкой, в которой направление линейной поляризации не определено, и с индексом поляризационной сингулярности n , которое имеет вид «цветка» с 2 ( n -1) лепестками, при острой фокусировке формирует поперечное распределение интенсивности с 2 ( n -1) локальными максимумами. А векторное световое поле с индексом поляризационной сингулярности - n , которое имеет вид «паутины» с 2 ( n +1) ячейками, при острой фокусировке формирует в плоскости фокуса поперечное распределение интенсивности с 2 ( n +1) локальными максимумами. В фокусе в нулях интенсивности формируются либо 2 ( n -1), либо 2 ( n +1) V-точек с чередующимися индексами +1 и -1.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ОПТИЧЕСКИЕ ФАЗОВЫЕ СИНГУЛЯРНОСТИ И СВЕРХСВЕТОВОЕ ДВИЖЕНИЕ В НЕОГРАНИЧЕННОМ ПРОСТРАНСТВЕ
стр.654-660
Котляр В.В., Ковалев А.А., Налимов А.Г.
В этой работе мы обобщили замечательный результат, полученный Соскиным с соавторами в Physical Review A 56, 4064 (1997). Мы показали, что у осевой суперпозиции двух пучков Лагерра-Гаусса с номерами (0, n ) и (0, m ) и разными радиусами перетяжек топологический заряд до плоскости, на которой радиусы перетяжки становятся одинаковыми, равен m , если радиус перетяжки пучка с номером (0, m ) больше, а после этой плоскости топологический заряд всей суперпозиции равен n . Так получается потому, что у суперпозиции в начальной плоскости имеется оптический вихрь на оптической оси с топологическим зарядом m и еще на окружностях разных радиусов имеются ( n -m ) вихрей с топологическими зарядами +1 и столько же вихрей с топологическими зарядами -1. При приближении пучка к указанной плоскости вихри с топологическим зарядом -1 со скоростью больше скорости света «уходят» на бесконечность, и топологический заряд пучка становится равен n . Если, наоборот, радиус перетяжки пучка с номером (0, m ) меньше, то топологический заряд пучка от начальной плоскости до плоскости, на которой радиусы перетяжки становятся одинаковыми, равен n, а после этой плоскости топологический заряд суперпозиции равен m . Так получается потому, что после указанной плоскости из бесконечности со скоростью больше скорости света «приходят» n-m вихрей с топологическим зарядом -1.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
DETERMINATION OF THE BEAM WAIST POSITION FOR THE SPIN-ORBIT INTERACTION EFFECT OBSERVATION
стр.661-666
Bibikova E.A., Kundikova N.D., Shulginov A.A., Al-Wassiti N.
The spin angular momentum and the extrinsic orbital angular momentum of light are associated with the polarization of light and the light propagation trajectory, respectively. Those momenta are interdependent not only in an inhomogeneous or anisotropic medium but even in free space. This interaction is called the spin-orbit interaction of light. The effects of the spin-orbit interaction of light manifest themselves in a small transverse shift of the beam field longitudinal component from the beam propagation axis in the waist region under the circular polarization sign change. They can be observed both for Gaussian beams and for structured beams. The effects of the spin-orbit interaction of light should be taken into account when nanophotonics devices are created, but the detailed investigation of the effect had not been performed yet due to the low intensity noise image of the beam waist. Precise measurements of the focal waist centerline are needed to determine the transverse shift of the beam field longitudinal component of the asymmetric converging beam’s waist under the circular polarization sign change. We propose methods for determining the transverse and longitudinal positions of the beam waist. Computer image processing methods made it possible to obtain the value of the beam waist's transverse position with an accuracy of 0.1 mm. These methods will allow further testing of the shifts' theoretical predictions, the values of which are the order of 1 mm. The results obtained can also be used for laser processing of materials by polarized light and precise positioning of the beam's focal spot at a surface.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
КАЧЕСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ЧЕТЫРЁХВОЛНОВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ НА ТЕПЛОВОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ С УЧЕТОМ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
стр.667-672
Акимов А.А., Гузаиров С.А., Ивахник В.В.
При больших коэффициентах отражения исследовано качество преобразования излучения при четырёхволновом взаимодействии на тепловой нелинейности с учетом обратной связи на сигнальную и объектную волны. Показано, что оптимальным режимом работы четырёхволнового преобразователя на тепловой нелинейности является режим, при котором интенсивности волн накачки равны, и происходит компенсация фазового набега, возникающего вследствие самовоздействия волн накачки. При таком режиме работы четырёхволнового преобразователя излучения по сравнению со случаем отсутствия обратной связи на сигнальную и объектную волны с ростом интенсивности волн накачки наблюдается значительное увеличение амплитудного коэффициента отражения. При этом, несмотря на уменьшение ширины полосы пространственных частот объектной волны с ростом интенсивности волн накачки, качество преобразования излучения при наличии обратной связи на сигнальную и объектную волны оказывается лучше, чем при ее отсутствии.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ САМОВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕРАГЕРЦОВЫХ БЕССЕЛЕВЫХ ПУЧКОВ С ОРБИТАЛЬНЫМ УГЛОВЫМ МОМЕНТОМ
стр.673-677
Павельев В.С., Тукмаков К.Н., Решетников А.С., Герасимов В.В., Осинцева Н.Д., Князев Б.А.
Приведены результаты экспериментального исследования самовосстановления терагерцовых Бесселевых пучков с орбитальным угловым моментом со значениями топологического заряда l = 3 и l = 4 в свободном пространстве после прохождения неоднородной среды.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ОПТИЧЕСКОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ КОНТУРОВ ПРОПУСКАЮЩИМИ СТРУКТУРАМИ МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК-МЕТАЛЛ
стр.678-684
Нестеренко Д.В., Морозов А.А., Досколович Л.Л.
Экспериментально исследуется возможность реализации аналогового оптического выделения контуров на изображениях оптических объектов на основе пропускающих слоистых резонансных структур металл-диэлектрик-металл. Исследуемая структура на стеклянной подложке, состоящая из тонких слоёв алюминия, разделённых слоем кварца, характеризуется появлением резонансов в пространственном и частотном спектрах пропускания. В работе исследована возможность применения этих структур для оптического выделения контуров на изображениях объекта в проходящем свете на основе подавления освещающего пучка и усиления излучения, рассеянного на краях объекта. Анализ угловых спектров пропускания структур металл-диэлектрик-металл для расходящихся освещающих пучков показал зависимость направленности преимущественного выделения контуров от наклона структуры. Экспериментально продемонстрированы эффект выделения контуров на изображениях оптических элементов, а также зависимость его направленности от преимущественного направления градиента неоднородностей объекта в случае наклонного расположения структуры. Полученные результаты могут найти применение в системах оптической обработки информации и оптической фильтрации.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
МИНИМАЛЬНОЕ СУБВОЛНОВОЕ ФОКУСНОЕ ПЯТНО ПО ПОТОКУ ЭНЕРГИИ
стр.685-691
Стафеев С.С., Зайцев В.Д.
Теоретически и численно показано, что распределение осевого потока энергии в остром фокусе света с круговой и линейной поляризацией одинаковые и обладают круговой симметрией. Также показано, что равны осевые потоки энергии для оптических вихрей с единичным топологическим зарядом и с радиальной или азимутальной поляризацией. Минимальный диаметр (при прочих равных условиях) имеет фокусное пятно, измеренное по интенсивности для оптического вихря с азимутальной поляризацией. Немного больше (на доли процента) диаметр фокусного пятна, рассчитанного по потоку энергии для света с круговой или линейной поляризацией. Величина диаметра по интенсивности играет роль при взаимодействии света с веществом, а величина диаметра по потоку энергии влияет на разрешение в оптической микроскопии.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
МЕТОД ОПТИМАЛЬНОГО ЛИНЕЙНОГО СВЕРХРАЗРЕШАЮЩЕГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
стр.692-701
Максимов А.И., Сергеев В.В.
В статье предлагается метод сверхразрешения (измельчения сетки пикселов) цифровых изображений, основанный на применении линейной фильтрации к дискретному сигналу, дополненному нулями между отсчетами (пикселами). Для синтеза восстанавливающей системы вводится в рассмотрение непрерывно-дискретная модель наблюдения, характерная для реальных систем формирования изображений, в соответствии с которой изначально непрерывный сигнал сначала претерпевает линейные (динамические) искажения, а затем подвергается дискретизации и воздействию аддитивного шума. Для такой модели наблюдения строится процедура оптимального по критерию среднеквадратического отклонения процедура восстановления. Использование непрерывно-дискретной модели позволяет более адекватно описать искажения изображений, а также оценить остаточную погрешность такого восстановления, что полезно для решения ряда других задач (например, комплексирования изображений). В теоретической части статьи приводится общая схема линейного сверхразрешения сигнала, выводятся выражения для импульсной и частотной характеристики оптимальной восстанавливающей системы, а также для ошибки такого восстановления. Для краткости изложения материала всё описание ведется для одномерного сигнала, но полученные результаты предполагают естественное обобщение на случай двумерных изображений. Расчетный параграф статьи посвящен анализу ошибки сверхразрешающего восстановления в зависимости от параметров модели наблюдения. Продемонстрировано существенное превосходство предлагаемого метода по точности в сравнении с линейной интерполяцией, обычно применяемой при измельчении сетки пикселов изображения.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ADVANCED HOUGH-BASED METHOD FOR ON-DEVICE DOCUMENT LOCALIZATION
стр.702-712
Tropin D.V., Ershov A.M., Nikolaev D.P., Arlazarov V.V.
The demand for on-device document recognition systems increases in conjunction with the emergence of more strict privacy and security requirements. In such systems, there is no data transfer from the end device to a third-party information processing servers. The response time is vital to the user experience of on-device document recognition. Combined with the unavailability of discrete GPUs, powerful CPUs, or a large RAM capacity on consumer-grade end devices such as smartphones, the time limitations put significant constraints on the computational complexity of the applied algorithms for on-device execution. In this work, we consider document location in an image without prior knowledge of the document content or its internal structure. In accordance with the published works, at least 5 systems offer solutions for on-device document location. All these systems use a location method which can be considered Hough-based. The precision of such systems seems to be lower than that of the state-of-the-art solutions which were not designed to account for the limited computational resources. We propose an advanced Hough-based method. In contrast with other approaches, it accounts for the geometric invariants of the central projection model and combines both edge and color features for document boundary detection. The proposed method allowed for the second best result for SmartDoc dataset in terms of precision, surpassed by U-net like neural network. When evaluated on a more challenging MIDV-500 dataset, the proposed algorithm guaranteed the best precision compared to published methods. Our method retained the applicability to on-device computations.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
МЕТОД ОЦЕНКИ УРОВНЯ ШУМА ЦИФРОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
стр.713-720
Новиков А.И., Пронькин А.В.
В работе представлен метод оценивания уровня дискретного белого шума в составе изображения, основанный на применении линейных разностных операторов с векторной маской. Предложены два варианта нового метода оценивания уровня шума, отличающиеся точностью получаемых оценок и вычислительной сложностью. Первый вариант метода можно отнести к классу блочных методов, второй - предназначен для экспресс-анализа изображения и основан на обработке небольшого числа строк или столбцов изображения.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
АВТОМАТИЧЕСКОЕ СОВМЕЩЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОПТИЧЕСКОЙ КОГЕРЕНТНОЙ ТОМОГРАФИИ И СНИМКОВ ГЛАЗНОГО ДНА
стр.721-727
Фида А.Д., Гайдель А.В., Демин Н.С., Ильясова Н.Ю., Замыцкий Е.А.
Данная работа посвящена совмещению мультимодальных многомерных изображений: трехмерных данных оптической когерентной томографии и двумерных цветных изображений глазного дна. Регистрация этих двух модальностей может помочь корректировать положение полученных оптической когерентной томографией изображений на сетчатке. Некоторые существующие подходы совмещения глазного дна основаны на поиске ключевых точек, которые считаются инвариантными для аффинных преобразований и являются общими для двух изображений. Однако ошибки в определении таких точек могут привести к ошибкам регистрации. Также существуют методы итеративной настройки параметров преобразования, но они основаны на некоторых ручных настройках. В данной работе предложен метод, основанный на полном или частичном переборе возможных комбинаций преобразования изображения оптической когерентной томографии для поиска наилучшего приближения истинного преобразования. Наилучшее приближение определяется мерой сравнения пикселей предварительно обработанных изображений. Далее полученные преобразования сравниваются с имеющимися истинными преобразованиями для оценки качества алгоритма. Оценка преобразования с помощью алгоритма полного перебора показала лучшие результаты в сравнении с алгоритмом, основанным на поиске ключевых точек как минимум на порядок. Структура работы включает в себя предварительную обработку оптической когерентной томографии и изображений глазного дна с выделением кровеносных сосудов, случайный перебор или перебор по сетке возможных параметров преобразования (сдвиг, поворот и масштабирование), оценку качества алгоритма.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
СИСТЕМА НЕЙРОСЕТЕВОЙ КЛАССИФИКАЦИИ ПИГМЕНТНЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ КОЖИ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ УДАЛЕНИЕМ ВОЛОС НА ФОТОГРАФИЯХ
стр.728-735
В статье предложена система нейросетевой классификации пигментных новообразований кожи с этапом предварительной обработки для удаления волосяных структур с изображений. Основным отличием предложенной системы является применение этапа предварительной обработки изображений для идентификации местоположения волос и их дальнейшего удаления. Данный этап позволяет подготовить дерматоскопические изображения для дальнейшего анализа с целью проведения автоматизированной классификации и диагностики пигментных кожных новообразований. Моделирование проводилось с использованием пакета прикладных программ MatLAB R2020b на клинических дерматоскопических изображениях из международного открытого архива ISIC Melanoma Project. Предложенная система позволила повысить точность распознавания изображений пигментных поражений кожи по 10 диагностически важным категориям до 80,81%. Использование предложенной системы распознавания и классификации дерматоскопических изображений пигментных поражений специалистами даст возможность увеличить эффективность диагностики по сравнению с методами визуальной постановки диагноза, а также позволит начать лечение на более ранней стадии заболевания, что напрямую влияет на процентную выживаемость и выздоровление пациентов.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ROAD IMAGES AUGMENTATION WITH SYNTHETIC TRAFFIC SIGNS USING NEURAL NETWORKS
стр.736-748
Konushin A.S., Faizov B.V., Shakhuro V.I.
Traffic sign recognition is a well-researched problem in computer vision. However, the state of the art methods works only for frequent sign classes, which are well represented in training datasets. We consider the task of rare traffic sign detection and classification. We aim to solve that problem by using synthetic training data. Such training data is obtained by embedding synthetic images of signs in the real photos. We propose three methods for making synthetic signs consistent with a scene in appearance. These methods are based on modern generative adversarial network (GAN) architectures. Our proposed methods allow realistic embedding of rare traffic sign classes that are absent in the training set. We adapt a variational autoencoder for sampling plausible locations of new traffic signs in images. We demonstrate that using a mixture of our synthetic data with real data improves the accuracy of both classifier and detector.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОПЕРЕНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИДОВОЙ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ ПТИЦ
стр.749-755
Белько А.В., Добратулин К.С., Кузнецов А.В.
В работе исследуется возможность применения нейронных сетей для классификации изображений оперения с целью определения видовой принадлежности птиц. Таксономическая идентификация птиц по перу широко применяется в авиационной орнитологии для анализа столкновений с летательными аппаратами и разработки методов их предотвращения. В данной статье производится обучение на основе набора данных с фотографиями оперения птиц. Проводится сравнение классификаторов, обученных на четырех выборках из исходного набора данных. Предлагается метод идентификации птиц по изображениям с реальными данными на основе нейронных сетей YoloV4 и моделей группы DenseNet. Проведенная экспериментальная оценка показала, что предложенный метод позволяет определить видовую принадлежность птицы по фотографии отдельного пера с точностью до 81,03 % для точной классификации и с точностью 97,09 % для первых пяти предсказаний классификатора.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МОЗАИЧНЫХ ФОРМ С НАПРАВЛЕННЫМИ ОТНОШЕНИЯМИ НА ОСНОВЕ АТРИБУТНЫХ И РЕЛЯЦИОННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
стр.756-766
Визильтер Ю.В., Выголов О.В., Желтов С.Ю.
Описаны атрибутные и реляционные представления моделей мозаичных изображений с направленными отношениями. Рассмотрены атрибутные представления асимметричных реляционных моделей на основе стековых, ранговых и интегральных описаний. Введены морфологические меры сходства на основе реляционных моделей. Показано, что на основе одной и той же ориентированной реляционной модели могут быть введены различные морфологические операторы, в частности, типа Серра и типа Пытьева. Предложены способы построения таких морфологических операторов в атрибутном и реляционном домене. Описана новая морфологическая схема двухэтапной взаимной адаптивной фильтрации изображения и формы, на первом шаге которой происходит упрощение (проецирование) формы c учетом изображения, а на втором - упрощение (проецирование) изображения c учетом формы.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
НЕПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ АЛГОРИТМ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ В ЗАДАЧЕ ПРОВЕРКИ ГИПОТЕЗЫ О НЕЗАВИСИМОСТИ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН
стр.767-772
Зеньков И.В., Лапко А.В., Лапко В.А., Кирюшина Е.В., Вокин В.Н.
Предлагается новая методика проверки гипотезы о независимости многомерных случайных величин. Рассматриваемая методика основывается на использовании непараметрического алгоритма распознавания образов, соответствующего критерию максимального правдоподобия. В отличие от традиционной постановки задачи распознавания образов априори отсутствует обучающая выборка. Исходная информация представляется статистическими данными, которые составляют значения многомерной случайной величины. Законы распределения случайных величин в классах оцениваются по исходным статистическим данным для условий их зависимости и независимости. При выборе оптимальных коэффициентов размытости непараметрических оценок плотностей вероятностей ядерного типа в качестве критерия используется минимум их среднеквадратических отклонений. Вычисляются оценки вероятности ошибки распознавания образов в классах. По минимальному значению оценок вероятностей ошибок распознавания образов принимается решение о независимости либо зависимости случайных величин. Разработанная методика используется при анализе спектральных данных дистанционного зондирования.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ЧИСЛЕННОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ В ЗАДАЧЕ ДИФРАКЦИИ ПЛОСКОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ НА ПРЯМОУГОЛЬНОМ ОТВЕРСТИИ
стр.773-778
Мокеев А.С., Ямщиков В.М.
На примере классической задачи дифракции плоской электромагнитной волны на прямоугольном отверстии рассмотрены особенности вычисления интеграла Гюйгенса-Френеля в дальней зоне стандартными квадратурными методами численного интегрирования и специализированным методом коллокаций Левина. Для квадратурных методов численного интегрирования получен критерий оценки шага интегрирования в зависимости от размеров области наблюдения на экране и требуемой точности вычислений. Показаны преимущества использования специализированного метода коллокаций Левина над стандартными методами численного интегрирования.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОТНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМАХА ДРОБОВОГО СНОПА ПО ВРЕМЕНИ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ СИГНАЛА ОПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА
стр.779-783
При исследованиях, связанных с изучением движения дробового снопа в пространстве и оценкой его параметров, целесообразно иметь имитационную модель сигнала оптического датчика при пересечении светового экрана дробовым снопом. Для создания такой модели необходимо получить зависимость между параметром масштаба в распределении Рэлея и размахом по времени дробового снопа (или длительностью процесса пересечения дробовым снопом светового экрана). Выполнены исследования плотности распределения размаха дробового снопа по времени, построены графики плотности распределения размаха для ситуаций, приближенных к реальным. Установлена линейная зависимость математического ожидания плотности распределения размаха от параметра масштаба в распределении Рэлея. Получено упрощенное выражение для расчета математического ожидания размаха дробового снопа по времени. Статистическое моделирование подтвердило возможность практического использования предложенных формул в том числе при большом количестве дробин (до 1000). Исследована зависимость математического ожидания размаха от количества дробин, проведена её аппроксимация различными функциями, выполнена оценка погрешностей аппроксимации. Проведенное исследование позволяет создавать имитационную модель сигнала оптического датчика при пересечении дробовым снопом светового экрана на основании эмпирических данных о длительности реального сигнала (при этом желательно иметь усредненную информацию по нескольким выстрелам).
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
