Том 7, № 2 (2008)
УПРАВЛЕНИЕ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ИНФОРМАТИКА
70 лет профессору Иосифу Норайровичу Сисакяну
Аннотация
Приводится расширенная (добавлением литературных источников) стенограмма доклада 20 июня 2008 года на семинаре, посвящённом 70-летию профессора И.Н. Сисакяна и 20-летию Института систем обработки изображений РАН. В докладе после рассказа об основных этапах жизни и карьере профессора И.Н. Сисакяна (08.03.1938 – 09.11.1995) дан обзор основных научных результатов И.Н. Сисакяна, а также рассказывается о развитии созданного его усилиями научного направления «компьютерная оптика» после его безвременной кончины.
9-34
35-50
Резонансный интенсивностный эффект в дифракционных решетках с намагниченным слоем
Аннотация
Рассмотрен магнитооптический эффект, возникающий при прохождении электромагнитной волны через двухслойную структуру, состоящую из металлической дифракционной решетки и намагниченного диэлектрического слоя. В результате строгого решения задачи дифракции на структуре обнаружена сильная зависимость интенсивности нулевого порядка дифракции от намагниченности слоя. Предложено качественное объяснение возникающего эффекта, основанное на связи с волноводными модами.
51-58
Распространение вихревых лазерных пучков с произвольным топологическим зарядом в градиентном параболическом волокне
Аннотация
В работе рассматривается распространение вихревых лазерных пучков exp{iμφ} в параболическом оптическом волокне. Зависимость комплексной амплитуды от поперечных координат и расстояния вдоль оптической оси описывается результатом действия интегрального оператора распространения в параболической среде на распределение амплитуды входного пучка. Этот оператор является аналогом интеграла Френеля, описывающего распространение параксиальных лазерных пучков в однородной среде. Результат действия интегрального оператора на вихревой пучок аналитически можно представить двумя способами. В первом случае ядром аналитического выражения для амплитуды является вырожденная гипергеометрическая функция. Вторым способом представления является композиция бесконечного числа мод Гаусса – Лагерра, которые являются собственными модами параболического волокна. Полученные аналитические выражения проверяются с помощью численного моделирования с использованием интегрального оператора и метода распространения световых пучков через тонкие линзы (реализован с использованием быстрого преобразования Фурье). Результаты численного моделирования согласуются с результатами вычислений аналитических выражений с точностью до погрешности метода.
59-64
Зонная структура фотонного кристалла с симметрией решетки клатрата SI34
Аннотация
Исследована зонная структура фотонного кристалла с симметрией решетки клатрата Si34, содержащего 34 узла в примитивной ячейке. Обнаружено, что решетка имеет большую изотропную запрещенную зону для широкого диапазона диэлектрической постоянной. Получена зависимость изотропности фотонных зон от диэлектрической постоянной.
65-71
Дифракция пространственно-ограниченного пучка на радиально-симметричных дифракционных оптических элементах
Аннотация
В работе предложен метод решения задачи дифракции на оптических элементах с радиально-симметричным, не зависящим от продольной координаты распределением диэлектрической проницаемости. Предлагаемый метод является обобщением метода связанных волн (RCWA) для радиально-симметричных структур. В качестве базиса для разложения решения были выбраны конические волны, представляющие собой решения системы уравнений Максвелла в среде с постоянной диэлектрической проницаемостью.
72-86
Определение свойств оптических «вихрей» для решения задач микроманипулирования
Аннотация
Исследованы световые пучки с орбитальным угловым моментом в задаче оптического захвата и вращения микрообъектов. Рассмотрены дифракционные оптические элементы, формирующие систему концентрических колец равной яркости для оптического захвата и вращения непрозрачных микрообъектов.
87-93
Моделирование распространения гипергеометрических лазерных пучков с использованием параллельных вычислений на многоядерных архитектурах
Аннотация
Выполнено численное сравнение свойств идеальных бесконечно-протяженных гипергеометрических мод с их ограниченными аналогами. Исследованы возможности формирования гипергеометрических пучков методами дифракционной оптики.
94-100
Исследование влияния искажений на свойствамодовых лазерных полей
Аннотация
Рассматриваются самовоспроизводящиеся модовые пучки Гаусса–Эрмита, Гаусса-Лагерра и Бесселя и их возможность восстановления после прохождения препятствия (непрозрачного и препятствия из материала с показателем преломления n = 1,5), которым может служить захваченная этими пучками микрочастица. Проводится сравнительный анализ свойств восстановления мод Гаусса-Эрмита, Гаусса-Лагерра и Бесселя и их суперпозиций.
101-111
Выбор геометрических параметров профиля галогенидной антиотражающей решетки с учетом возможностей технологии травления
Аннотация
Работа посвящена изучению распространения лазерного излучения среднего ИК-диапазона через антиотражающий рельеф, сформированный на оптической поверхности (материал – галогениды серебра). Предложена новая технология формирования такого рельефа, позволяющая повысить его антиотражающие свойства.
112-116
Моделирование влияния покровных тканей растения на характерстики рассеяного обратного излучения
Аннотация
Разработан алгоритм расчета обратного рассеяния оптического излучения растительной тканью с учетом характеристик покровных тканей. В качестве базового метода использован метод Монте–Карло. Статистические испытания были выполнены с помощью программного обеспечения TracePro Expert. Разработанная модель позволяет учитывать как неоднородность в распределении оптических характеристик растительной ткани, описывающую ее внутреннюю структуру, так и влияние структуры и формы поверхности на интегральные и дифференциальные свойства обратно рассеянного оптического излучения при его взаимодействии с листом растения.
117-122
Применение метода контрольного объема для расчета температурного поля при лазерном воздействии
Аннотация
Проведен расчет температурного поля в пластине из листового титанового сплава ОТ4-1 методом контрольного объема. Показано, что при выбранных распределении мощности поверхностного энергетического источника и скорости перемещения технологического объекта формирующееся температурное поле достаточно однородно. Результаты расчета удовлетворительно коррелируют с результатами экспериментальных исследований (погрешность составляет 10-15%). Полученные данные могут использоваться при выборе режимов термообработки титановых сплавов полосовыми энергетическими источниками.
123-129
Разупрочнение заготовок из низколегированных титановых сплавов лазерным отжигом
Аннотация
Проведены экспериментальные исследования условий снятия наклепа и образования рекристаллизованной структуры с помощью лазерного нагрева, которые показали возможность протекания этих процессов в диапазоне температур рекристаллизации низколегированных титановых сплавов. Исследования свойств обработанных материалов показали, что применение лазерного отжига для местного разупрочнения перед формообразованием заготовок из металлических сплавов позволяет повысить точность изготовления деталей, уменьшить пружинение и радиусы гиба.
130-134
Установка выращивания монокристаллов германия на основе контактного метода измерения
Аннотация
Разработана и внедрена в производство установка выращивания монокристаллов германия, по способу Чохральского, на основе контактного метода измерения текущей площади кристалла. Установка позволяет выращивать монокристаллы германия в закрытой тепловой оснастке, обеспечивая при этом необходимые низкоградиентные тепловые условия выращивания кристалла.
135-144
Параметрическая функция дифференциального обратного рассеяния мутных сред
Аннотация
Работа посвящена определению модельной параметрической функции обратного рассеяния в многократно рассеивающих средах, содержащих оптические неоднородности. Визуализация внутренней структуры виртуального образца осуществлялась с использованием алгоритма Монте-Карло. Для анализа результатов численного моделирования применяется дифференциальная схема метода обратного рассеяния, суть которой сводится к выделению дифференциальной разности в спектральной плотности рассеянного назад излучения. Зависимость пространственных экстремумов распределения дифференциальной интенсивности рассеянного назад излучения от состояния рассеивающей среды представлена в виде параметрической функции, которая позволяет оценить степень детализации неоднородной структуры и является основой для программной реализации быстрого алгоритма оценки оптических параметров и топологии неоднородных включений.
145-155
Условия существования диссипативных структур в поле флуктуаций динамических переменных в модели морфогенеза Гирера-Майнхардта
Аннотация
Аналитически с использованием концепции параметра порядка исследовано влияние аддитивного однородного изотропного поля гауссовых флуктуаций динамических переменных на образование диссипативных структур при мягком режиме их возбуждения в модели Гирера - Майнхардта. Проведено численное моделирование эволюции этой системы. Показано, что вблизи маргинального состояния флуктуации динамических переменных приводят к увеличению области неустойчивых мод, а в области контрастных структур вдали от бифуркации Тьюринга флуктуации способствуют более быстрому образованию последних. Показано, что действительная часть собственных чисел неустойчивых мод пропорциональна интенсивности флуктуаций и некоторой степени радиуса корреляции, зависящей от размерности пространства реакционно – диффузионной системы.
156-166
Параллельный алгоритм метода циклических встречных прогонок для двумерной области
Аннотация
Работа посвящена построению параллельного алгоритма метода встречных циклических прогонок для решения сеточных уравнений ленточного вида. Рассмотрен вариант линейного разбиения двумерной сеточной области. Произведено сравнение с известными алгоритмами, выявлены недостатки и достоинства приведенного.
167-174
Решение задачи наименьших квадратов на основе метода расширенной системы уравнений с разреженной матрицей
Аннотация
В данной статье рассматривается решение задачи наименьших квадратов. Предлагается преобразование ее к эквивалентной задаче решения расширенной системы линейных уравнений (СЛАУ) с применением соответствующих модификаций прямого проекционного метода (ППМ). Проводится сравнение ППМ и метода нормальных уравнений – сравниваются затраты объема оперативной памяти и количества арифметических операций для обоих методов. Рассматривается использование методов для разреженных матриц общего вида и приводится сравнительная таблица затрат.
175-178
Решение задачи полиномиальной аппроксимации с использованием итерационного метода Качмажа
Аннотация
Дается описание классического итерационного метода Качмажа и его модификации с использованием релаксационного параметра. Исследуется скорость сходимости метода Качмажа с релаксационным параметром применительно к задаче наименьших квадратов большой размерности. Даются рекомендации по выбору релаксационного параметра для частного случая – задача аппроксимации экспериментальных данных полиномиальными зависимостями в смысле наименьших квадратов.
179-182
Исследование дидактических свойств 3D модели для обучения основам геометрического моделирования
Аннотация
Изложены результаты исследования дидактических свойств электронной модели, являющейся учебным проектным решением. Рассмотрена работа системы "студент – программа – модель". Предлагаемые подходы реализованы в многоуровневой графо-геометрической подготовке инженеров-механиков.
183-193
Методы и модели автономного управленияживучестью автоматических космических аппаратов дистанционного зондирования Земли
Аннотация
Рассматриваются методы выявления аномального функционирования бортовых средств автоматических космических аппаратов дистанционного зондирования Земли (КА ДЗЗ) в реальном масштабе времени, предотвращения развития аномальных ситуаций (АС) до необратимых последствий, автоматической диагностики отказов бортовых систем и их реанимации. Приводятся результаты автономного анализа, диагностики и последующей реконфигурации контура управления ориентацией космического аппарата.
194-210
Применение схемы интегрирования с разнымишагами в методе расщепления завихрённости при моделировании аэродинамического следа за плоской пластиной
Аннотация
Рассматривается применение метода расщепления завихрённости к моделированию аэродинамического следа за продольно обтекаемой плоской пластиной. Применяется схема интегрирования с разными шагами по времени с учетом разности скоростей протекания процессов диффузии и конвекции. Показано, что схема метода позволяет получать результаты с хорошей точностью в широком диапазоне изменения чисел Рейнольдса.
211-215
Алгоритм извлечения скрытой информации из отсканированных полиграфических изделий
Аннотация
Предлагается метод стегоанализа алгоритма «Invisible Personal Information», предназначенного для встраивания цифровых водяных знаков (ЦВЗ) в полиграфические изделия и считающегося стеганографически стойким. Предлагаемый метод стегоанализа состоит из двух этапов: выделение из всего множества ключей встраивания подмножества вероятных ключей и препарирование изображения с использованием каждого из выбранных ключей с целью выявления водяного знака. Также в работе исследуется устойчивость работы алгоритма стегоанализа к искажениям, вызванным процессами печати и сканирования стегограммы, содержащей ЦВЗ.
216-220
Разработка информационной технологии оценивания геометрических параметров изображений глазного дна
Аннотация
Работа посвящена анализу класса изображений, содержащих ветви древовидных структур. Представлена технология оценивания параметров подобных структур на примере кровеносных сосудов глазного дна. Предложены модели изображений древовидного объекта, модель ветви и модели профиля яркости изображения ветви древовидного объекта, позволяющие сформировать набор диагностических признаков. Проведён анализ методов оценивания параметров толщины сосудов. Описаны подробно аппроксимационные методы оценивания параметров, в основе которых лежит идея параметрической аппроксимации яркостного профиля выделенного на изображении фрагмента исследуемого сосуда. Для определения параметра толщины сосуда предлагается три различных модели яркостного профиля. Описан метод локального веерного преобразования, позволяющий детектировать направления ветвей в произвольных точках на изображениях глазного дна. Представлены экспериментальные исследования на тестовых и натурных изображениях.
221-234
Обнаружение границ радужной оболочки с использованием преобразования ХОУ
Аннотация
Работа посвящена разработке методов локализации и оценке параметров радужной оболочки на биометрических изображениях глаза. В работе предложен метод аппроксимации границ кривыми второго порядка, основанный на модификации дискретного преобразования Хоу. Разработан и реализован алгоритм локализации радужной оболочки на иридодиагностических изображениях. Приведены результаты исследований разработанного алгоритма оценивания параметров радужной оболочки на натурных диагностических изображениях.
235-239
Анализ изображения радужной оболочки глаза с использованием преобразования Радона
Аннотация
Работа посвящена исследованию возможностей применения преобразования Радона для анализа цветных изображений радужной оболочки глаза. Разработана технология формирования вектора признаков по радоновскому образу, построенному в цветовом пространстве HSL. Показано, что предложенные в работе признаки обладают хорошей разделимостью для различных классов изображений радужных оболочек, что представляет особый интерес при проведении биометрической идентификации.
240-244
Сегментация текстурных изображений на основе оценивания локальных статистических признаков
Аннотация
Цель данной работы – исследование эффективности признаков, основанных на мерах текстурной энергии, в задаче текстурной сегментации изображений. Предложен алгоритм формирования пространства признаков на основе мер текстурной энергии. Текстурные признаки используются для сегментации изображений диагностических кристаллограмм. На тестовых текстурных изображениях проводится оценка качества сегментации, исследуется эффективность признаков в задаче текстурной сегментации.
245-251
Модель марковского случайного поля в задачах синтеза и анализа текстурных изображений
Аннотация
В работе предлагается алгоритм имитационного моделирования текстурных изображений по образцу на основе модели марковских случайных полей. Представлены результаты экспериментальных исследований качества генерации текстур. Анализ проведенных экспериментальных исследований свидетельствует о том, что разработанный алгоритм может эффективно применяться в исследованиях связанных с текстурным анализом
252-257
Метод оценивания морфологических параметров сосудов на изображениях глазного дна на основе матриц видимости кривых
Аннотация
Описан подход, позволяющий модифицировать геометрические признаки таким образом, чтобы учесть морфологические особенности древовидных структур. В качестве примеров диагностических признаков будут использованы: 1) прямолинейность Pr и извитость I. После ввода изображение глазного дна подвергается обработке с целью получения центральных линий сосудов. Полученное дискретное представление центральной линии сосуда является исходными данными:{xi}|ni=1.
258-260
Экологический мониторинг города Самары с помощью метода дифференциального обратного рассеяния
Аннотация
Исследовано применение метода дифференциального обратного рассеяния и флуоресцентного анализа для оценки экологического качества древесных культур на территории города Самары. Показана корреляция оптических характеристик листьев древесных культур с данными химического анализа содержания основных пигментов в них. Экспериментально установлено, что метод дифференциального обратного рассеяния позволяет идентифицировать районы города по экологической значимости.
261-271
Создание территориальной комплексной, многоступенчатой системы мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного, техногенного и биолого-социального характера на территории Самарской области
Аннотация
Разработана система мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного, техногенного и биолого-социального характера на территории Самарской области. Описан механизм сбора, обработки и передачи информации для ее оценки и принятия управленческих решений.
272-280