+
CURRENT STATE OF THE RESEARCH ON OPTOACOUSTIC FIBER-OPTIC ULTRASONIC TRANSDUCERS BASED ON THERMOELASTIC EFFECT AND FIBER-OPTIC INTERFEROMETRIC RECEIVERS
стр.503-523
Mikitchuk A., Girshova E.I., Nikolaev V.
The work is devoted to an overview of the current state of optoacoustic fiber-optic ultrasonic transducers based on thermoelastic effect and fiber-optic interference receivers, its scope, technologies and materials used, the advantages and disadvantages of different methods and the prospects for the development of the industry.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ФОКУСИРОВКА ВИХРЕВОГО ПУЧКА С КРУГОВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ: СПИНОВЫЙ, ОРБИТАЛЬНЫЙ И ОБЩИЙ УГЛОВОЙ МОМЕНТ
стр.524-532
Котляр В.В., Ковалев А.А., Телегин А.М.
На основе формализма Ричардса-Вольфа получены два разных точных выражения для плотности углового момента света в фокусе оптического вихря с топологическим зарядом n и с правой круговой поляризацией. Одно выражение для плотности углового момента получается как векторное произведение радиус-вектора на вектор Пойнтинга и имеет ненулевое значение в фокусе для произвольного целого числа n . Другое выражение для плотности углового момента равно сумме орбитального углового момента и спинового углового момента и в фокусе рассматриваемого светового поля равно нулю при n = -1. Оба эти выражения не равны друг другу в каждой точке пространства, но их трёхмерные интегралы равны. Таким образом, получены точные выражения для плотностей углового момента (УМ), спинового углового момента (СУМ) и орбитального углового момента (ОУМ) в фокусе оптического вихря с правой круговой поляризацией, и показано, что тождество для плотностей УМ = СУМ + ОУМ неверно. Кроме того, показано, что выражения для векторов напряжённости электрического и магнитного полей вблизи острого фокуса, полученные на основе формализма Ричардса-Вольфа, являются точными решениями уравнений Максвелла. Таким образом, теория Ричардса-Вольфа точно описывает поведение света вблизи острого фокуса в свободном пространстве.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
СПИНОВЫЙ УГЛОВОЙ МОМЕНТ И СПЕКТР УГЛОВЫХ ГАРМОНИК ДВУХПОРЯДКОВЫХ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ВИХРЕЙ В ОСТРОМ ФОКУСЕ
стр.533-540
Ковалев А.А., Котляр В.В.
Исследован спиновой угловой момент двухпорядковых цилиндрических векторных пучков в остром фокусе. Такие пучки являются обобщением стандартных цилиндрических векторных пучков, поскольку у разных поперечных компонент поля порядок поляризации тоже разный. На основе теории Ричардса-Вольфа получено выражение для распределения плотности продольной составляющей спинового углового момента. Показано, что если порядки поляризации имеют разную чётность, то в остром фокусе возникает спиновый эффект Холла, то есть формируются чередующиеся области с положительным и отрицательным спиновым угловым моментом, хотя начальное поле имело линейную поляризацию. Исследован спектр угловых гармоник всех компонентов сфокусированного светового поля, и определены преобладающие угловые гармоники. Пренебрегая несущественными гармониками, определена форма распределения продольной составляющей плотности спинового углового момента и показана возможность формирования фокального распределения, в котором области с положительным и отрицательным спиновым угловым моментом находятся на кольце в виде чередующихся пар или разделены по разным полуокружностям.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ГЕОМЕТРООПТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МНОГОМОДОВОГО ЭРМИТО-ГАУССОВОГО ПУЧКА
стр.541-547
Предлагается математическая модель пространственного распределения потока излучения в многомодовом Эрмито-Гауссовом пучке. В этой модели пространственное распределение потока излучения описывают лучи с нанизанными на них потоками излучения. Особенностью предлагаемой модели является то, что нанизанные на лучи потоки излучения складываются алгебраически.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
АНАЛИТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ЗАДАЧЕ РАССЕЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ НА ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ ОТВЕРСТИИ В ТОНКОМ МЕТАЛЛИЧЕСКОМ ЭКРАНЕ
стр.548-558
Предложен метод аналитического исследования металлической пленки, перфорированной цилиндрическими наноотверстиями, как основы метаповерхности. Формулы полностью определяют электромагнитное поле рассеянной на отверстии плоской волны на любом расстоянии от поверхности. Произведен расчет по аналитическим формулам спектров пропускания и поглощения исследуемой структуры, а также зависимости фазы рассеянной волны от радиуса отверстия. Результаты расчета согласуются с литературными данными расчета эффективности фотодетектора на основе полупроводниковой слоистой среды с квантовыми точками и интервала изменения фазы света, рассеянного на метаатомах, необходимого для создания линзы.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МИКРОСФЕР НА ПАРАМЕТРЫ ФОРМИРУЕМЫХ ФОТОННЫХ НАНОСТРУЙ
стр.559-566
Все природные и искусственно изготовленные твердые микрочастицы имеют шероховатую поверхность. При рассеянии на таких частицах оптического излучения текстура поверхности, помимо геометрической формы рассеивателя, становится важным морфологическим фактором, определяющим его оптические свойства. Мы представляем результаты численного FDTD-моделирования фокусировки оптической волны диэлектрической микросферой со случайно сгенерированными шероховатостями поверхности. Рассмотрены варианты азимутально симметричных и несимметричных искажений поверхности частицы. Показано, что ключевые параметры ближнепольной фокальной области (интенсивность, продольный и поперечные размеры, фокусное расстояние) для так называемой фотонной наноструи оказываются чувствительными к изменению текстуры поверхности сферы. При этом наибольшим изменениям подвержены два параметра - пиковая интенсивность фотонной наноструи и ее протяженность. Исследовано влияние оптического контраста (относительного показателя преломления) рассеивающей излучение микросферы на характеристики фотонной наноструи, а также показана возможность снижения влияния шероховатостей поверхности на качество фокусировки ближнего оптического поля при обводнении микросфер.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
АНАЛИЗ АБЕРРАЦИЙ ТРЕТЬЕГО ПОРЯДКА ЛИНЗЫ ФРЕНЕЛЯ
стр.567-571
Романова Г.Э., Нгуен Н.Ш.
В работе представлены выражения для аберраций третьего порядка поверхности Френеля (коэффициенты Зейделя). Формулы получены в виде, позволяющем выполнять анализ аберраций аналитически, на этапе компоновки и предварительного расчета системы из поверхностей как классических, так и Френеля. В дополнение к пяти основным монохроматическим аберрациям Зейделя классических поверхностей и линейной коме, выделяемой для поверхностей типа Френеля, в данной работе описана ещё одна аберрация, называемая квадратичным астигматизмом. Несмотря на то, что полученные выражения являются приближением для области аберраций третьего порядка, то есть аберрации высшего порядка игнорируются, они обеспечивают достаточную точность на практике, что также показано в работе. Полученные выражения можно применять для анализа аберраций в схемах, использующих линзу Френеля, что позволяет определить области рационального использования элементов такого типа.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
SENSOR WITH ENHANCED PERFORMANCE BASED ON PHOTONIC CRYSTAL WITH A DEFECT LAYER
стр.572-579
Efimov I.M., Vanyushkin N.A., Golik S.S., Gevorgyan A.H.
We propose an improved structure of an optical biosensor based on a photonic crystal with a defect layer, which can detect the concentration of organic contaminants in water by defect mode shift. We investigated 4 types of defective photonic crystals with different arrangements of layers inside the perfect photonic crystals and their impact on the performance of the sensor. The sensitivity and amplitude of defect mode were examined as a function of defect layer thickness. Also, the peculiarities of edge modes in the presence of defect layer were investigated. Finally, we obtained a characteristic equation to determine the wavelengths of defect modes for an arbitrary 1D photonic crystal with an isotropic defect inside.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ОПТИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МИКРОРЕЗОНАТОРОВ НА ИХ ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
стр.580-587
Данилин А.Н., Юрин А.И., Кондратьев Н.М., Ружицкая Д.Д., Дмитриев Н.Ю., Булыгин Ф.В., Семенчинский С.Г., Красивская М.И., Миньков К.Н.
Описаны особенности и приведены примеры расчета с помощью метода конечных элементов дисперсионных характеристик микрорезонаторов, применяемых для генерации оптических частотных гребенок. Проведено исследование влияния неравномерности образующей оптического микрорезонатора на его дисперсионные характеристики. Показано, что наличие неравномерности на поверхности влияет на параметры дисперсии, а также может приводить к эффекту расщепления формы моды в микрорезонаторах. Выявлено, что данный эффект особо зависит от положения и значения глубины неравномерности.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ON CHIP OPTICAL NEURAL NETWORKS BASED ON MMI MICRORING RESONATORS FOR IMAGE CLASSIFICATION
стр.588-595
Bui T.T., Le D.T., Nguyen T.H.L., Le T.T.
We propose a new on-chip optical neural network (OONN) based on multimode interference-microring resonators (MMI-RRs). The suggested structure eliminates the need for wavelength division multiplexers (WDM) to create an optical neuron on a single chip. New microring resonator structure based on 4×4 MMI coupler with a size of 24µm × 2900 µm is used for the basic elements of the computation matrix, as a result a higher bandwidth and free spectral range (FSR) can be achieved. The Si3N4 platform along with the graphene sheet is designed to modulate the signals and weights of the neural networks at a very high speed. The Si3N4 can provide wide range of operating wavelengths and can work directly with the wavelengths of color images. The structure's benefits include rapid computing speed, little loss, and the ability to handle both positive and negative values. The OONN has been applied to the MNIST dataset with a speed faster than 2.8 to 14x times compared with the conventional GPU methods.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ЛИНЕЙНЫЕ ОПЕРАТОРЫ С ВЕКТОРНЫМИ МАСКАМИ В ЗАДАЧАХ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ
стр.596-604
Новиков А.И., Пронькин А.В.
В работе обосновывается целесообразность применения векторных масок для решения определенного круга задач цифровой обработки изображений. Основное преимущество векторных масок по сравнению с матричными масками заключается в сокращении вычислительной сложности алгоритмов при сохранении, а в некоторых задачах и в улучшении качественных показателей. В статье демонстрируются примеры применения векторных масок в задаче оценивания уровня дискретного белого шума в составе изображения и конструирования на этой основе корректно работающего сигма-фильтра, в задаче детектирования границ для получения сглаженных оценок частных производных, в задаче обнаружения прямых в составе контурного изображения. В работе используются результаты, полученные авторами в их более ранних публикациях.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
HIGH-SPEED RECURSIVE-SEPARABLE IMAGE PROCESSING FILTERS WITH VARIABLE SCANNING APERTURE SIZES
стр.605-613
Kamenskiy A.V., Kuryachiy M.I., Krasnoperova A.S., Ilyin Yu.V., Akaeva T.M., Boyarkin S.E.
In the process of development of computer technologies, the number of areas of their application naturally grows and, along with it, the complexity of the tasks to be solved, which entails the need for new research. Similar tasks include digital filtering of images in the field of medical technologies and active-pulse television measuring systems. There are many methods and algorithms of digital filtering designed to solve the problem of improving the quality; algorithms that can improve the quality of images while reducing computational costs are widely used. High demands, which are made due to the constant growth in the size of the generated images, as well as the requirement for modern television systems, is real-time operation. When solving practical problems, it is required to use different filter aperture sizes, which provide an increase in quality and preservation of image details. The solution of these problems was the reason for the emergence of adaptive filters that are able to change the parameters in the process of processing the received data, while not spending additional time on processing with an increase in the size of the aperture. The paper presents the principles of constructing adaptive image processing filters, which, by obtaining an input parameter indicating the required dimension of a multi-element aperture, are able to implement the construction of the required aperture. The Laplacian “Truncated Pyramid” filter and the “double pyramid” Laplacian were modified. A feature of these filters is the oddness of the multi-element aperture, so the coefficient used to build the mask is always set to odd. When using these filters, it is possible to use two coefficients that are responsible for increasing the filtration efficiency, since, in their original form, the Laplacian filters have a sum of coefficients equal to zero. The experiment shows a comparison with high-dimensional filters that work when using classical two-dimensional convolution. The next stage of the presented research will be the application of parallel computing techniques, which will increase the speed of the developed filters.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
SUPER-RESOLUTION MICROSCOPY BASED ON INTERPOLATION AND WIDE SPECTRUM DE-NOISING
стр.614-619
In the conventional single-molecule localizations and super-resolution microscopy, the pixel size of a raw image is approximately equal to the standard deviation of the point spread function. Such a raw image is referred to herein as a conventional raw image, based on which better single molecule localization effect and efficiency can be achieved. It is found that both interpolation and de-noising can effectively improve the Signal to Noise Ratio of the conventional raw image. The conventional raw image, the de-noised, the interpolated and the de-noised interpolated are compared and analyzed and compressed sensing is used for super-resolution reconstruction. The simulation results show that both the highest Signal to Noise Ratio and the best super-resolution reconstruction can be obtained by de-noising the interpolated conventional raw image. This method also renders the best super-resolution reconstruction and minimum gradient in the real experiment. De-noising the interpolated conventional raw image is an effective method to improve the super-resolution microscopy.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
THE PRELIMINARY STUDY OF DIABETIC RETINOPATHY DETECTION BASED ON INTENSITY PARAMETERS WITH OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY ANGIOGRAPHY
стр.620-626
Hou J., Shi H., Gao W., Lin P., Li Bo., Shi Ya., Matveeva I.A., Zakharov V.P., Bratchenko I.A.
In this study, the diagnostic abilities of intensity parameters of optical coherence tomography angiography (OCTA) images in the early detection of diabetic retinopathy (DR) were determined. 78 normal healthy eyes, 10 diabetic eyes with mild non-proliferative diabetic retinopathy (NPDR), and 10 diabetic eyes with moderate NPDR were employed. Four retinal vascular plexuses were generated by using OCTA, which included the nerve fiber layer vascular plexus (NFLVP), superficial vascular plexus (SVP), intermediate capillary plexus (ICP) and deep capillary plexus (DCP). The parafoveal zone in each OCTA image was divided into four sectors which were the superior, temporal, inferior, and nasal sectors. Five intensity parameters including the mean, median, variance, skewness, and kurtosis of intensities were calculated for each sector. The factor of aging was evaluated among normal healthy subgroups. The diagnostic abilities of intensity parameters were evaluated between normal healthy subjects and diabetic patients with DR. Our results showed that the variance of intensities in superior sector in ICP achieved the highest AUROC value of 0.95 with the sensitivity of 0.87 and the specificity of 1.000 when comparing the diabetic patients with the mild NPDR to normal healthy subjects. The mean intensity in superior sector in ICP achieved the second highest AUROC value of 0.95 with the sensitivity of 0.90 and the specificity of 0.90 when comparing the diabetic patients with the moderate NPDR to normal healthy subjects. The proposed approach could offer a simple way to differentiate diabetic patients with early DR from normal healthy subjects without performing the relatively complicated image processing techniques.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
A JOINT STUDY OF DEEP LEARNING-BASED METHODS FOR IDENTITY DOCUMENT IMAGE BINARIZATION AND ITS INFLUENCE ON ATTRIBUTE RECOGNITION
стр.627-636
Sánchez-Rivero R., Bezmaternykh P.V., Gayer A.V., Morales-González A., José Silva-Mata F., Bulatov K.B.
Text recognition has benefited considerably from deep learning research, as well as the preprocessing methods included in its workflow. Identity documents are critical in the field of document analysis and should be thoroughly researched in relation to this workflow. We propose to examine the link between deep learning-based binarization and recognition algorithms for this sort of documents on the MIDV-500 and MIDV-2020 datasets. We provide a series of experiments to illustrate the relation between the quality of the collected images with respect to the binarization results, as well as the influence of its output on final recognition performance. We show that deep learning-based binarization solutions are affected by the capture quality, which implies that they still need significant improvements. We also show that proper binarization results can improve the performance for many recognition methods. Our retrained U-Net-bin outperformed all other binarization methods, and the best result in recognition was obtained by Paddle Paddle OCR v2.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
MUTUAL MODALITY LEARNING FOR VIDEO ACTION CLASSIFICATION
стр.637-649
Komkov S.A., Dzabraev M.D., Petiushko A.A.
The construction of models for video action classification progresses rapidly. However, the performance of those models can still be easily improved by ensembling with the same models trained on different modalities (e.g. Optical flow). Unfortunately, it is computationally expensive to use several modalities during inference. Recent works examine the ways to integrate advantages of multi-modality into a single RGB-model. Yet, there is still room for improvement. In this paper, we explore various methods to embed the ensemble power into a single model. We show that proper initialization, as well as mutual modality learning, enhances single-modality models. As a result, we achieve state-of-the-art results in the Something-Something-v2 benchmark.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
SCREEN RECAPTURE DETECTION BASED ON COLOR-TEXTURE ANALYSIS OF DOCUMENT BOUNDARY REGIONS
стр.650-657
Kunina I.A., Sher A.V., Nikolaev D.P.
This paper examines a presentation attack detection when a document recaptured from a screen is presented instead of the original document. We propose an algorithm based on analyzing a moiré pattern within document boundary regions as a distinctive feature of the recaptured image. It is assumed that the pattern overlapping the document boundaries is a recapture artifact, not a match between document and background textures. To detect such a pattern, we propose an algorithm that employs the result of the fast Hough transform of the document boundary regions with enhanced pattern contrast. The algorithm performance was measured for the open dataset DLC-2021, which contains images of mock documents as originals and their screen recaptures. The precision of the proposed solution was evaluated as 95.4 %, and the recall as 90.5 %.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
TOWARDS MONITORED TOMOGRAPHIC RECONSTRUCTION: ALGORITHM-DEPENDENCE AND CONVERGENCE
стр.658-667
Bulatov K.B., Ingacheva A.S., Gilmanov M.I., Kutukova K., Soldatova Zh.V., Buzmakov A.V., Chukalina M.V., Zschech E., Arlazarov V.V.
The monitored tomographic reconstruction (MTR) with optimized photon flux technique is a pioneering method for X-ray computed tomography (XCT) that reduces the time for data acquisition and the radiation dose. The capturing of the projections in the MTR technique is guided by a scanning protocol built on similar experiments to reach the predetermined quality of the reconstruction. This method allows achieving a similar average reconstruction quality as in ordinary tomography while using lower mean numbers of projections. In this paper, we, for the first time, systematically study the MTR technique under several conditions: reconstruction algorithm (FBP, SIRT, SIRT-TV, and others), type of tomography setup (micro-XCT and nano-XCT), and objects with different morphology. It was shown that a mean dose reduction for reconstruction with a given quality only slightlyvaries with choice of reconstruction algorithm, and reach up to 12.5 % in case of micro-XCT and 8.5 % for nano-XCT. The obtained results allow to conclude that the monitored tomographic reconstruction approach can be universally combined with an algorithm of choice to perform a controlled trade-off between radiation dose and image quality. Validation of the protocol on independent common ground truth demonstrated a good convergence of all reconstruction algorithms within the MTR protocol.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
