Главная – Журналы – Поиск по журналам

Исследован подход применения методов машинного обучения для автоматического обнаружения особей оленей на изображениях. Для точного подсчёта количества особей оленей по фотографиям использовалась технология нейронных сетей. Применялись методы глубокого обучения свёрточных нейронных сетей (ResNet 50, DenseNet, CenterNet, Inception V3, Xception) во взаимодействии с методикой transfer learning. На основе Faster R-CNN ResNet 50 произведено обучение нейронной сети, которая позволила с точностью 0,91 на выборке по метрике F1-score с пороговым значением 0,6 определять особей оленей по графическим изображениям.

В работе рассматривается методика восстановления изображений с беспилотного летательного аппарата (БПЛА), искажённых смазом. Восстановление изображений происходит с использованием функции рассеяния точки (ФРТ), вычисленной исходя из априорной информации об основных параметрах полёта и фотографирования, а также физических свойств используемой оптической системы. При обработке изображений используются известные методы, такие как восстановление по методу Винера, Люси - Ричардсона, Тихонова и слепой деконволюции.

В статье рассматривается новый метод повышения разрешения в оптической микроскопии методом пространственных субпиксельных сдвигов, т. е. сдвигов на некоторую величину, меньшую, чем разрешение, обеспечиваемое объективом. Разрешение оптических микроскопов определяется типом используемых объективов. Профессиональные микроскопы имеют набор микрообъективов с различным увеличением, которые монтируются на турели, содержащие несколько объективов. Иногда целесообразнее вместо набора микрообъективов использовать один объектив, если есть возможность обеспечить субпиксельные сдвиги. Повышение пространственного разрешения осуществляется с помощью аналитического выражения для спектра сгенерированных изображений. При этом спектр функции дополняется множителем, вид которого зависит от вида апертуры объектива. Для определения высокоразрешающих элементов необходимо разделить Фурье-спектр изображения, полученного из нескольких сдвинутых на субпиксельную величину изображений, на множитель, зависящий от выбранной апертуры. Этот множитель называется апертурной функцией. Апертурная функция определяется типом используемого объектива и может являться его паспортной величиной. В статье показан экспериментальный способ калибровки объектива (получение его апертурной функции) с низким разрешением (8×) на основе изображений, полученных с помощью объективов с большим разрешением (40×). Определив апертурную функцию, можно использовать один объектив с небольшим разрешением для получения изображений с любым разрешением менее разрешения выбранного объектива с большим разрешением (40×).

В работе представлены результаты оценки точности построения карт глубин пространства с использованием активно-импульсной телевизионной измерительной системы по экспериментальным данным. Описаны два многозонных метода построения карт глубин. Представлены результаты оценки абсолютных и среднеквадратичных ошибок измерения дальности для карт глубин, построенных по реальным и усреднённым кадрам, которые получены с использованием описанных многозонных методов в ходе экспериментальных исследований. В качестве измерительных функций, по которым осуществлялось построение карт глубин, были взяты аппроксимирующие функции линейного и полиномиального видов, вычисленные по методу наименьших квадратов.

Теоретически исследована работа двухуровневого газового лазера в схемах с односторонней и двухсторонней поперечной диодной накачкой. Для случая не слишком малого коэффициента отражения выходного зеркала получены аналитические формулы, которые описывают работу двухуровневого газового лазера при односторонней и двухсторонней диодной накачке, позволяют определить любые энергетические характеристики лазера и найти оптимальные параметры рабочей среды и излучения накачки, необходимые для наиболее эффективной работы лазера. Показано, что эффективность генерации двухуровневого газового лазера может быть увеличена на 11-20 % при переходе от односторонней накачки к двухсторонней.

Рассматривается когерентная волоконно-оптическая система передачи OFDM-сигналов. Исследуется спектр нелинейных фазовых шумов, возникающих в оптическом волокне при нелинейном режиме функционирования оптического тракта. Показано, что спектр нелинейных фазовых шумов состоит из частотных составляющих как на основной частоте канала, так и комбинационных частотах, попадающих в полосу канальных сигналов OFDM. Приведены оценочные формулы для определения помехозащищённости канальных сигналов посредством расчёта Q-фактора в зависимости от параметров системы передачи, в частности, от числа, формата модуляции (QPSK, M-QAM) и мощности канальных сигналов. Приводится пример расчёта Q-фактора для канальных сигналов формата QPSK. Показана необходимость ограничения уровня оптической мощности в волокне для достижения требуемого показателя качества сигналов, например, при передаче многоканального сигнала по волокну длиной 100 км необходимо ограничить уровень мощности до 6,5, 7,4 и 8,8 дБм при использовании методов коррекции ошибок FEC, HD-FEC и SD-FEC соответственно.

Представлено решение прямой задачи эллипсометрии для однослойной модели изотропная подложка - анизотропная плёнка в случае ориентации оптической оси плёнки в плоскости падения. Получены аналитические выражения для расчёта эллипсометрических параметров такой структуры. Предложен простой численный алгоритм определения обыкновенного ( n_o ) и необыкновенного ( n_e ) показателей преломления объёмного кристалла при различных условиях измерения. Рассматривается обратная задача определения n_o , n_e и толщины плёнки d при изменении азимута оптической оси. Обсуждается проблема корреляции искомых параметров для такой задачи.

Исследуется вопрос корректности использования гармонического сигнала для моделирования работы измерительных фазовых систем, например систем адаптивной оптики, измеряющих и корректирующих турбулентные искажения. Выполнены оценки временно́й эволюции фазовых искажений для оптической волны при её распространении в турбулентной атмосфере. При анализе эволюции фазовых искажений в оптической волне, обусловленных действием турбулентности, рассчитывается отношение дисперсий первой и второй производных для приращения фазовых искажений за определённый временной интервал. Величина этого отношения сравнивается с этой же величиной при моделировании временны́х искажений при применении гармонического сигнала. Оказалось, что при моделировании временно́й эволюции фазовых искажений с использованием гармонических сигналов необходимо учитывать не только первую производную этого приращения, но и как минимум вторую производную.

Акустооптические дефлекторы терагерцевого излучения, изготовленные на основе оптически изотропной среды, характеризуются низким числом разрешённых световых пятен. Существенного улучшения характеристик дефлектора можно добиться при использовании секционированного фазированного излучателя ультразвука. В работе впервые аналитически получена углочастотная зависимость для такого дефлектора, а также уточнено положение на ней рабочей точки с учётом влияния зазора между секциями излучателя ультразвука.

Рассмотрены методы и системы формирования гиперспектральных данных на базе спектрального сканирования и без сканирования изображений. Это обусловлено переходом во многих практических задачах от аэрокосмических к «наземным» методам гиперспектральной съёмки. Представлены варианты реализации спектроразделительных устройств - ключевого элемента современных смотрящих гиперспектрометров. Приведены основные параметры и технические характеристики абсорбционных, интерференционных и жидкокристаллических фильтров, показаны их принципиальные возможности. Сечение фильтруемого светового пучка и его угловая апертура в таких устройствах могут быть весьма велики, что делает их пригодными для исследования объектов слабых излучений. Рассмотрены перестраиваемые фильтры без механических перемещений элементов конструкции на базе быстродействующих акустооптических устройств и планарных интерферометров Маха - Цендера с электростатическим управлением. В настоящее время их предельное спектральное разрешение составляет величину менее 1 нм для видимого и ближнего инфракрасного диапазонов.