Институт в фотографиях

2019

Том 55 № 1 2019 (ЯНВАРЬ – ФЕВРАЛЬ)

СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА

ОПТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 

1. Антонов А. И., Грейсух Г.  И., Ежов Е. Г., Рыжова Е. А. Математический аппарат для расчёта микроструктуры гармонической киноформной линзы

Аннотация:
Представленный в данной работе математический аппарат, базирующийся на требовании сохранения таутохронности в каждом из порядков дифракции гармонической киноформной линзы, положен в основу методики расчёта её микроструктуры. Методика обеспечивает ограничение относительного продольного хроматизма линзы заданным уровнем. Она позволяет также получить исходные параметры, необходимые для лучевого расчёта и оптимизации оптической системы с гармонической киноформной линзой, осуществляемых с помощью известных коммерческих компьютерных программ оптического проектирования.

Страницы: 3-11
DOI: 10.15372/AUT20190101

2. Швец В. А., Азаров И. А., Рыхлицкий С. В., Торопов А. И. Эллипсометрический метод измерения температуры подложки при низкотемпературных процессах эпитаксии слоёв InSb

Аннотация:

Работа посвящена решению проблемы in situ термометрии низкотемпературных процессов молекулярно-лучевой эпитаксии антимонида индия. Предложен спектральный эллипсометрический метод измерения температуры эпитаксиальных слоёв InSb, основанный на температурной зависимости энергетического положения критических точек. Измерены спектры эллипсометрических параметров материала в температурном диапазоне 25–270 C. Анализ спектров показывает, что наиболее чувствительными к температуре параметрами являются спектральные положения максимумов эллипсометрического параметра Ψ,  которые проявляются вблизи критических точек E1 и E1 + ∆1. Установлено, что зависимости положений максимумов от температуры в указанном температурном интервале линейны с коэффициентами наклона соответственно 0,21 и 0,10 нм/C. Эти коэффициенты определяют чувствительность метода и позволяют в итоге обеспечить точность измерения температуры порядка 2–3 C.

Страницы: 12-20

DOI: 10.15372/AUT20190102

3. Дубнищев Ю. Н., Арбузов В. А., Лукашов В. В.,  Шаров К. А.,  Леманов В. В. Исследование струйного горения водорода с помощью гильберт-диагностики

Аннотация:
Проведено исследование диффузионного горения струи водорода методами гильберт-оптики. Реализован диагностический комплекс на основе серийного прибора ИАБ–463М, в котором применяется специально разработанный модуль гильберт-фильтрации, сопряжённый с источником освещения. Выявлено влияние на динамическую структуру и эволюцию факела со стороны локальных турбулентных возмущений «puff» (порыв), возникающих в трубке, формирующей струю, что может быть использовано для управления пространственно-временной структурой факела.

Страницы: 21-25
DOI: 10.15372/AUT20190103

4. Твердохлеб П. Е., Щепеткин Ю. А., Штейнберг И. Ш. Исследование характеристик толстых дифракционных решёток методом лазерной гетеродинной томографии

Аннотация:
Представлена методика послойного исследования характеристик толстых амплитудно- фазовых решёток методом лазерной гетеродинной томографии. Получены оценки параметров толстой решётки, нелинейно записанной на аддитивно окрашенном кристалле фторида кальция (CaF2 : Na). Основные теоретические положения лазерной гетеродинной томографии подтверждены экспериментально.

Страницы: 26-34
DOI: 10.15372/AUT20190104

5. Шойдин С. А. Влияние нелинейности фотоотклика на дифракционную эффективность голограмм

Аннотация:
Рассмотрено влияние нелинейности фотоотклика голографического материала на достижимую дифракционную эффективность голограмм. Показано, что взаимодействие формфактора голограмм с нелинейностью фотоотклика приводит к увеличению дифракционной эффективности по сравнению с линейным фотооткликом. Даны численные расчёты для нелинейности фотоотклика, соответствующей фазовому голографическому материалу Реоксан.

Страницы: 35-39
DOI: 10.15372/AUT20190105

6. Горбенко Н. И., Ильин В. П., Фрумин Л. Л. Расчёт рассеяния света на брэгговской решётке рекурсией трансфер-матриц на неравномерной сетке

Аннотация:
Рассмотрена прямая задача рассеяния света для волоконно-оптической брэгговской решётки. Обсуждались постановка и решение задачи на основе метода трансфер-матриц. Предложен вариант метода, сводящийся к удобному для вычислений универсальному рекуррентному алгоритму, аналогичному алгоритму прогонки. В приближении связанных мод методом конечных объёмов рассчитаны элементы трансфер-матриц с третьим локальным порядком точности аппроксимации на неравномерной расчётной сетке по координате. Рекуррентным алгоритмом проведены численные расчёты прямой задачи рассеяния для случая брэгговской решётки с аподизацией и нелинейным чирпом. Численным моделированием подтверждено значительное повышение точности расчётов решения задачи рассеяния на неравномерной сетке.

Страницы: 40-50
DOI: 10.15372/AUT20190106

7. Векшин М. М., Яковенко Н. А. Преобразование поляризаиции путём конверсии мод TM0–TE1 в ионообменном стеклянном волноводе

Аннотация:
Проведено исследование модового состава четырёхслойного оптического волновода, состоящего из ионообменного канального волновода в стекле, покрытого высокопреломляющей наноразмерной диэлектрической плёнкой. Установлено, что вторая и третья моды волновода при варьировании геометрических размеров плёнки изменяют своё состояние поляризации: мода ТМ0 трансформируется в моду TE1, а мода TE1 становится модой ТМ0.  На основе данных закономерностей предложена и экспериментально подтверждена новая методика построения волноводного преобразователя поляризаций.

Страницы: 51-55
DOI: 10.15372/AUT20190107

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ

8. Паулиш А. Г., Новгородов Б. Н., Хрящев С. В., Кузнецов С. А. Терагерцовый визуализатор на основе ТГц—ИК-конвертера

Аннотация:
Предложена и исследована новая система ТГц-визуализатора для регистрации изображения в терагерцовом (ТГц) диапазоне с использованием конверсии ТГц-излучения в тепловое ИК-излучение. Конвертер ТГц—ИК состоит из ультратонкого резонансного ТГц-поглотителя (метапоглотителя), на обратную сторону которого нанесён эмиссионный слой с коэффициентом эмиссии, близким к единице. Поглощение ТГц-излучения приводит к нагреванию конвертера, которое регистрируется ИК-камерой со стороны эмиссионного слоя. Малая толщина конвертера (более чем в 50 раз меньше рабочей длины волны ТГц-излучения) определяет его малую теплоёмкость, что повышает чувствительность и быстродействие визуализатора. Оптимизация оптической схемы ТГц-визуализатора, изготовление разрезов в структуре конвертера для уменьшения блюминга и увеличения отклика, методика обработки ИК-изображения, повышающая отношение сигнал/шум, позволили обеспечить чувствительность ТГц-визуализатора на уровне чувствительности тепловых детекторов в ИК-диапазоне 8–12 мкм.

Страницы: 56-63
DOI: 10.15372/AUT20190108

9. Кирьянов А. В., Кирьянов В. П., Чуканов В. В. Алгоритмы интерполяции квадратурных сигналов для высокоразрешающих преобразователей линейных и угловых перемещений

Аннотация:
Анализируются возможности некоторых алгоритмов интерполяции квадратурных сигналов, используемых в настоящее время при создании интерфейсных блоков параллельного типа для преобразователей линейных и угловых перемещений с высоким разрешением.

Страницы: 64-71
DOI: 10.15372/AUT20190109

10. Клочко В. К. Обнаружение движущихся объектов пассивной сканирующей системой

Аннотация:
Решается задача обнаружения и оценивания пространственных координат движущихся объектов в пассивной сканирующей системе видения. Предлагаются алгебраический и алгоритмический подходы к определению пространственных координат и параметров движения объектов, различающиеся учётом скорости объектов при поиске сопряжённых векторов направлений на них. Разработанные на основе подходов алгоритмы показывают преимущество учёта параметров движения — повышение точности оценок координат и увеличение вероятности обнаружения всех объектов.

Страницы: 72-79
DOI: 10.15372/AUT20190110

11. Артюшенко В. М., Воловач В. И. Нелинейное оценивание параметров сигнала при воздействии узкополосных негауссовских помех

Аннотация:
Рассмотрена обработка информационных параметров сигнала в условиях безынерционного нелинейного преобразования входной смеси сигнала и узкополосных негауссовских помех. Проведён анализ нелинейной обработки параметров сигнала как в области малых, так и произвольных расстроек между измеряемыми параметрами сигнала и их оценками, а также при случайном отношении сигнал/помеха на входе измерителя.  Получены два варианта оптимизации многоканального дискриминатора по критерию минимума обобщённой среднеквадратической ошибки и соответствующие им структурные схемы. Найден вектор оптимальных амплитудных характеристик блока нелинейного преобразования. Показано, что дискриминационная и флуктуационная характеристики дискриминатора задаются средним значением сигнала ошибки и его дисперсией.

Страницы: 80-88
DOI: 10.15372/AUT20190111

12. Катулев А. Н., Храмичев А. А. Интегральный оператор контрастирования границ двумерных изображений, формируемых оптико-электронным прибором

Аннотация:
Изложены математические основы интегрального оператора дифференцирования 2D-изображений для повышения их контраста. Изображения формируются оптико-электронным прибором по обнаруженным объектам в различных фоновых условиях. Доказано, что оператор подавляет высокочастотные составляющие изображения, порождённые аппликативным фоном и аддитивным шумом прибора. Установлено свойство универсальности оператора, из которого выводятся известные ключевые операторы дифференцирования: градиентный, Робертса, Лапласа. Приведены результаты контрастирования реальных изображений предложенным оператором.

Страницы: 89-97
DOI: 10.15372/AUT20190112

13. Булычев Ю. Г., Кондрашов А. Г., Раду П. Ю. Идентификация динамического объекта с использованием семейства экспериментальных опорных интегральных кривых

Аннотация:
На основе специально спланированного эксперимента, состоящего в получении необходимого семейства оценок опорных интегральных кривых (описываемых приближённо в заданной конечной системе базисных функций), решается задача активной идентификации динамического объекта, который соответствует априорно неизвестному дифференциальному уравнению. С учётом того что экспериментальные данные могут содержать флуктуационную и сингулярную помехи, развит метод оптимального несмещённого оценивания линейных числовых характеристик поведения объекта и приближённого аналитического решения (дифференциального уравнения), справедливого для заданного множества допустимости значений времени и начального условия. Дано обоснование базовых характеристик метода, приведены результаты вычислительного эксперимента.

Страницы: 98-110
DOI: 10.15372/AUT20190113

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ

14. Лубков А. А., Попов Ю. А. Современные солнечные телескопы наземного базирования и требования к системам их автоматизации

Аннотация:
Систематизированы и обобщены сведения об особенностях, режимах работы и технических характеристиках наземных солнечных телескопов мирового уровня в целях получения данных, необходимых для разработки и создания автоматизированной системы управления Крупным солнечным телескопом, входящим в состав Национального гелиогеофизического комплекса РАН.

Страницы: 111-128
DOI: 10.15372/AUT20190114

 

Том 55 № 2 2019 (МАРТ – АПРЕЛЬ)

СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА

К 80-летию В. К. Малиновского

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРО- И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ 

1. Заверткин П. С., Ивлюшкин Д. В., Машковцев М. Р., Николенко А. Д., Сутормина С. А., Чхало Н. И. Широкодиапазонный монохроматор вакуумного ультрафиолетового и мягкого рентгеновского диапазонов для метрологической станции синхротронного излучения

Аннотация:
Представлен монохроматор метрологической станции синхротронного излучения «Космос». Приведены результаты тестирования монохроматора в поддиапазоне энергий 2000–6000 эВ с использованием кристаллов Si(111). Получено спектральное разрешение на уровне ∆E/E = 10−4. Описана методика проверки спектральной чистоты полученного монохроматического излучения. Отмечена возможность использования монохроматора для спектроскопических измерений в указанном поддиапазоне.

Страницы: 5-13
DOI: 10.15372/AUT20190201

2. Генцелев А. Н., Кузнецов С. А.,  Дульцев Ф. Н., Гольденберг Б. Г., Зелинский А. Г., Кондратьев В. И., Таныгина Д. С. Реализация терагерцовых фильтров высоких частот на основе цельнометаллических микроструктур с использованием глубокой рентгенолитографии

Аннотация:
Описывается методика создания квазиоптических фильтров высоких частот терагерцового диапазона на базе толстых (толщиной до 1 мм) самонесущих медных микроструктур субволновой топологии. Методика основана на рентгенолитографическом формировании высокоаспектной резистивной маски из рентгенорезиста SU-8 на кремниевой подложке с использованием вольфрамового рентгеношаблона и последующим гальваническим выращиванием медного слоя через резистивную маску. Рассмотрен пример структуры толщиной 212 мкм с частотой отсечки 0,42 ТГц, имеющей топологию гексагонально упакованных отверстий шестиугольной формы. Представлены результаты широкополосной ТГц-характеризации полученной структуры и её электродинамического анализа.

Страницы: 14-27
DOI: 10.15372/AUT20190202

3. Золотов Д. А., Асадчиков В. Е., Бузмаков А. В., Дьячкова И. Г., Кривоносов Ю. С., Чуховский Ф. Н., Суворов Э. В. Рентгеновская дифракционная томография с применением лабораторных источников для исследования одиночных дислокаций в слабопоглощающем монокристалле кремния

Аннотация:
Работа продолжает цикл исследований по развитию метода рентгеновской дифракционной томографии с использованием лабораторного оборудования. В результате тестирования степени чувствительности рентгеновского дифрактометра получены результаты исследования пространственного расположения одиночной полигональной дислокационной полупетли в монокристалле кремния. Проведено их сравнение с экспериментальными данными с высоким пространственным разрешением, полученными на синхротронном источнике излучения ESRF (European Synchrotron Radiation Facility). Представлены методики эксперимента и программно-аппаратного обеспечения для трёхмерной реконструкции исследуемого единичного дефекта полигональной дислокационной полупетли.

Страницы: 28-35
DOI: 10.15372/AUT20190203

4. Куц О. А., Старенченко С. В., Соловьева Ю. В., Старенченко В. А., Пилюгин В. П., Анчаров А. И. Исследование структуры монокристалла Ni3Al после интенсивной пластической деформации

Аннотация:
Проведено рентгенодифракционное исследование монокристаллов сплава Ni3Al, упорядоченных по типу L12 с использованием синхротронного излучения. Изучена ультрамелкозернистая структура, полученная в результате интенсивной деформации. В исходном состоянии упорядоченный монокристалл ориентирован вдоль оси сжатия [211]. Наряду с упорядоченной фазой присутствует небольшая доля разупорядоченного кристалла, ориентированного вдоль оси [100]. Сжатие образцов и последующее скручивание на разные углы привело к нарушению монокристалличности образца, изменению состояния упорядоченности вплоть до исчезновения сверхструктуры L12.

Страницы: 36-41
DOI: 10.15372/AUT20190204

5. Ингачева А. С., Бузмаков А. В. Методы предобработки томографических изображений с учётом термической нестабильности рентгеновской трубки

Аннотация:
Для правильной численной интерпретации результатов томографического эксперимента, т. е. оценки коэффициентов ослабления исследуемого объекта, важно уметь получать реконструкции высокого качества, которое напрямую зависит от работы с зарегистрированными во время эксперимента данными. Взаимодействие с данными начинается с их подготовки к применению алгоритма реконструкции. Обязательная обработка данных состоит из вычета темнового тока, нормирования на «пустой» пучок и логарифмирования. Однако на практике такой обработки для получения качественной реконструкции недостаточно, поскольку экспериментальные данные зачастую не соответствуют теоретическим идеальным, заложенным в модель эксперимента. Полученные данные зашумлены, а во время длительных экспериментов может измениться геометрическая схема измерений. Проанализированы возможные искажения данных во время эксперимента и предложены два вида коррекции проекционных данных. Первая коррекция направлена на поправку изменения положения центра пучка рентгеновского излучения, вторая учитывает и устраняет влияние полихроматичности излучения на результат томографической реконструкции. Модельные и реальные эксперименты подтверждают работоспособность предложенных методов дополнительной обработки томографических данных. Выставленные экспертами параметры совпадают с предложенными параметрами в 90 % случаев.

Страницы: 42-53
DOI: 10.15372/AUT20190205

6. Агафонов А. Н., Князев Б. А., Павельев В. С., Ахметова Э. И., Платонов В. И. Элементы силовой отражающей оптики терагерцового диапазона с поверхностью свободной формы

Аннотация:
С помощью технологии микрофрезерования созданы и экспериментально исследованы силовые отражающие оптические элементы терагерцового диапазона c поверхностями свободной формы. Результаты экспериментального исследования находятся в хорошем соответствии с теоретическими оценками. Показано, что использованная в работе методика позволяет создавать фокусирующие отражающие элементы терагерцового диапазона с энергетической эффективностью свыше 94 %.

Страницы: 54-60
DOI: 10.15372/AUT20190206

7. Косцов Э. Г., Соколов А. А. Гигагерцовый MEMS-генератор тактовой частоты

Аннотация:
В современной микроэлектронике интенсивно развивающимся сектором являются микроэлектромеханические системы (MEMS — MicroElectroMechanical Systems). Рассматриваются вопросы создания нового MEMS-генератора тактовой частоты, способного функционировать на гигагерцовых частотах. Проведён анализ основных закономерностей возникновения и поддержания вынужденных колебаний подвижного электрода под действием сил электростатики. Показана возможность поддержания таких колебаний в условиях высоких инерциальных перегрузок (до 106 g и более). Создана математическая модель микроосциллятора, описаны основные режимы его функционирования.

Страницы: 61-69
DOI: 10.15372/AUT20190207

8. Новоселов А. Р., Алдохин П. А., Маточкин А. Е., Добровольский П. П., Шатунов К. П. Оперативные методы контроля формы поверхностей компонент фотоприёмников flip-chip ИК-диапазона

Аннотация:
Исследована возможность применения автоколлимационного и интерференционного методов для неразрушающего оперативного контроля формы поверхностей фотоприёмников, чувствительных в инфракрасном диапазоне спектра и изготовленных путём гибридизации компонент (технология flip-chip). Методы позволяют контролировать формы поверхностей и стрелки прогиба. Этими методами были исследованы: формы поверхностей фрагментов кремниевых приборных пластин и матриц фоточувствительных элементов на подложках GaAs, формы поверхностей фотоприёмников на разных стадиях разрушения и в процессе термоциклирования.

Страницы: 70-80
DOI: 10.15372/AUT20190208

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ 

9. Вяткин С. И., Долговесов Б. С. Комбинированный метод визуализации функционально заданных поверхностей и трёхмерных текстур

Предложен комбинированный метод визуализации объектов на основе аналитических и скалярных функций возмущения и трёхмерных текстур с применением графических процессоров. Для отображения рельефа и смены уровней детальности используется тот же механизм, что и для текстуры цвета, а для рассеянного света — вершинные шейдеры. Описывается метод визуализации объёмных облаков в реальном времени. Для этого предлагается формировать трёхмерные текстуры с использованием предварительной обработки структуры облака и объёмно-ориентированной визуализации.

Страницы: 81-91
DOI: 10.15372/AUT20190209

10. Першина Ж. С., Каздорф С. Я., Лопота А. В. Методы визуальной навигации мобильного робота и построения картографических моделей внешней среды

Аннотация:
Рассмотрены современные методы визуальной навигации мобильного робота. Предложена иерархическая структура представления окружающего пространства, соответствующая иерархической организации системы управления мобильного робота. Представлены современные подходы к построению картографических моделей. Их развитие позволит приблизить систему навигации к той, которая реализуется интеллектом человека и объединяет зрение и семантическое представление о мире в рамках когнитивных карт.

Страницы: 92-102
DOI: 10.15372/AUT20190210

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

11. Лях Т. В., Зюбин В. Е., Гаранина Н. О. Автоматическая верификация алгоритмов управления в киберфизических системах на программных имитаторах

Аннотация:
Решается задача автоматической верификации алгоритмов управления, созданных средствами процесс-ориентированного программирования для киберфизических систем. Предлагается метод на основе программных имитаторов объекта управления и описывается его реализация на базе пакета LabVIEW и транслятора языка Reflex.

Страницы: 103-113
DOI: 10.15372/AUT20190211

12. Розов А. С., Зюбин В. Е. Адаптация процесс-ориентированного подхода к разработке встраиваемых микроконтроллерных систем

Аннотация:
Представлено описание адаптации процесс-ориентированного подхода к программированию микроконтроллеров во встраиваемых системах. Проведён анализ специфики алгоритмов управления и особенностей программирования микроконтроллеров. Предложена математическая модель алгоритма управления, предусматривающая механизм описания прерываний микроконтроллера в виде гиперпроцессов, и приведена её динамическая семантика. Разработанная модель предоставляет понятийный аппарат для создания специализированных языков процесс-ориентированного программирования встраиваемых систем.

Страницы: 114-122
DOI: 10.15372/AUT20190212

13. Абдуракипов С. С., Токарев М. П., Первунин К. С., Дулин В. М. Моделирование характеристик тонального шума методами машинного обучения при обтекании гидропрофиля

Аннотация:
Апробирован метод машинного обучения для моделирования характеристик тонального шума, возникающего при обтекании гидропрофиля. На основе данных эксперимента проведены исследования математических моделей регрессии амплитуды давления и моделей классификации режимов c высоким уровнем тонального шума от безразмерных параметров обтекания. Протестированы различные семейства алгоритмов: от линейных до нейросетевых. Показано, что реализованная модель градиентного бустинга с коэффициентом детерминации (95 %) является наиболее точной для описания спектральных кривых акустического давления на всём интервале значений амплитуд и характерных частот.

Страницы: 123-131
DOI: 10.15372/AUT20190213

Том 55 № 3 2019 (МАЙ – ИЮНЬ)

СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА

АНАЛИЗ  И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ 

1. Громилин Г. И., Косых В. П., Попов С. А., Стрельцов В. А. Подавление фона с резкими перепадами яркости в последовательности изображений динамических малоразмерных объектов

Аннотация:
В системах космического мониторинга околоземного пространства существует задача обнаружения слабоконтрастных подвижных объектов в изображениях с мощным пространственно-нестационарным фоном, значительно превышающим случайный (как правило, слабо коррелированный) шум регистрации. Наиболее эффективным способом повышения отношения сигнал/фон в условиях различия скорости движения объектов и фона является межкадровая обработка последовательности изображений, реализующая подавление фоновой составляющей в текущем кадре за счёт вычитания его оценки, полученной по предыдущим кадрам. Проблема заключается в наличии априори неизвестного движения фона, приводящего на участках его резких изменений к существенным ошибкам в формировании оценки. Исследован алгоритм межкадровой обработки, позволяющий оценить небольшие локальные движения фона и компенсировать их вплоть до долей шага дискретизации. Приведены результаты натурного моделирования, показывающие возможность подавления фоновой составляющей вплоть до уровня шума даже на участках с резкими изменениями фона.

Страницы: 3-12
DOI: 10.15372/AUT20190301

2. Воскобойников Ю. Е. Оценивание оптимальных параметров пространственно-локальных алгоритмов фильтрации сигналов

Аннотация:
Пространственно-локальные алгоритмы фильтрации сигналов и изображений широко используются в практике, поскольку содержат один или несколько параметров, от значений которых существенно зависит ошибка фильтрации. Выбор этих параметров из условия минимума ошибки фильтрации является известной проблемой, не получившей приемлемого решения. Предлагается статистический алгоритм, позволяющий с достаточной точностью оценить оптимальные параметры двух пространственно-локальных фильтров. Приводится эффективный алгоритм оценивания дисперсии шума измерения.

Страницы: 13-21
DOI: 10.15372/AUT20190302

3. Лапко А. В., Лапко В. А., Им С. Т., Тубольцев В. П., Авдеенок В. Л. Непараметрический алгоритм выделения классов, соответствующих одномодальным фрагментам плотности вероятности многомерных случайных величин

Аннотация:
Рассматривается непараметрический алгоритм автоматической классификации больших массивов статистических данных. Его синтез основан на декомпозиции исходных данных. Результаты декомпозиции образуют множество центров многомерных интервалов и соответствующих им частот встречаемости значений случайных величин. На основе полученной информации обнаруживаются классы, соответствующие одномодальным фрагментам плотности вероятности признаков исследуемых объектов. Анализируется пространственная интерпретация результатов автоматической классификации. Полученные непараметрические алгоритмы имеют важное значение при обработке данных дистанционного зондирования природных ресурсов.

Страницы: 22-30
DOI: 10.15372/AUT20190303

4. Артюшенко В. М., Воловач В. И. Сравнительная оценка параметров распределения накагами, полученная методами моментов и максимального правдоподобия

Аннотация:

Проведена сравнительная оценка параметров плотности распределения вероятностей, найденных с помощью методов максимального правдоподобия и моментов, по их точности и сложности алгоритмов оценивания. Получены выражения, позволяющие дать оценку параметров распределения Накагами методом максимального правдоподобия. Приведена методика нахождения оценок параметров распределения Накагами методом моментов, при которой моменты распределения заменяются их оценками. Отмечено, что оценки параметров методом максимального правдоподобия имеют меньшую дисперсию и смещение по сравнению с оценками по методу моментов особенно при малых объёмах выборки. Показано, что в отличие от оценки энергетических параметров для аппроксимации реальных законов распределения Накагами требуется большой объём статистических данных, описывающих сигнал.

Страницы: 31-37
DOI: 10.15372/AUT20190304

5. Волков Ю. В. Анализ температурных сигналов и алгоритм их кластеризации

Аннотация:

Приведены результаты анализа температурных сигналов. Представлена математическая модель температурного сигнала в форме колебания, модулированного по амплитуде и фазе. Вычисление амплитуды и фазы реализовано на основе теории аналитического сигнала. Амплитуда и фаза температурных сигналов применены в качестве критериев выделения климатических кластеров. Описан алгоритм климатической кластеризации.

Страницы: 38-44
DOI: 10.15372/AUT20190305

6. Журавель Ф. А., Скурлатов А. И., Щербаченко А. М. Определение и коррекция ошибок в сигналах квадратурных детекторов лазерных интерферометров

Аннотация:

Погрешности лазерных интерферометров, использующих квадратурные детекторы, зависят не только от самих интерферометров, но и от электронных систем обработки квадратурных сигналов. Существует три источника ошибок сигналов квадратурных детекторов: неравенство амплитуд квадратурных сигналов, сдвиг по фазе этих сигналов (не равен 90) и смещение нуля в каждом из сигналов, которые влияют на погрешность измерения перемещений. Рассматривается простой способ определения и коррекции этих ошибок, использующий экспериментальные данные о сигналах, полученных с помощью аналого-цифровых преобразователей. Предложенный способ применим к любому интерферометру с синусоидальными квадратурными выходами.

Страницы: 45-51
DOI: 10.15372/AUT20190306

7. Пакулич Д. В., Якимов С. А., Алямкин С. А. Распознавание возраста по изображению лица с использованием свёрточных нейронных сетей

Аннотация:

Задача определения возраста человека по изображению лица получила развитие с ростом популярности свёрточных нейронных сетей. Благодаря им появилась возможность выделять особенности лиц, которые незаметны взгляду человека, и интерпретировать эти особенности и их совокупность как возрастные характеристики. Проведён анализ существующих подходов к распознаванию возраста. Взяты данные из существующих наборов для обучения с последующей корректировкой в целях уменьшения ошибок, приобретённых при разметке алгоритмами сбора. Обучены и протестированы нейронные сети на полученных данных. Выявлена проблема с поворотом головы, для решения которой при обучении были предоставлены изображения лиц, повёрнутые с помощью нейронной сети PRNet.

Страницы: 52-61
DOI: 10.15372/AUT20190307

8. Нежевенко Е. С. Нейросетевая классификация трудноразличимых типов растительности по гиперспектральным признакам

Аннотация:

Экспериментально показано, что классификация фрагментов гиперспектрального изображения с предварительной трансформацией его спектральных признаков в главные компоненты и с применением пространственного преобразования Гильберта — Хуанга эффективна в случае трудноразличимых по гиперспектрам типов растительности. Проведено сравнение такой классификации с традиционными методами, когда используются гиперспектральные признаки, преобразованные в главные компоненты без привлечения пространственной информации. На конечной стадии классификации во всех методах применяются нейронные сети RBF.

Страницы: 62-70
DOI: 10.15372/AUT20190308

ОПТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 

9. Пен Е. Ф. Энергетическая эффективность фотоэлектрических панелей при использовании голографических решёток в качестве пассивных трекеров солнечного излучения

Аннотация:

Получены теоретические и экспериментальные оценки энергетической эффективности голографических решёток в качестве пассивных трекеров солнечного излучения. Установлено, что в условиях средней полосы России их применение может дать прирост сигнала фотоэлектрических панелей, вмонтированных в «умные» окна, примерно на 20 %. Повышение прироста сигнала до уровня 35 % возможно лишь при улучшении дифракционных свойств решёток — расширении контура угловой селективности с сохранением высокой дифракционной эффективности. Этого можно достичь либо путём разработки новых материалов с модуляцией показателя преломления более 0,1 при толщине регистрирующего слоя порядка 3 мкм, либо с использованием известных гибридных дифракционных структур в виде рельефа на поверхности объёмной решётки с модуляцией показателя преломления.

Страницы: 71-81
DOI: 10.15372/AUT20190309

10. Чугуй Ю. В. Приближённая модель формирования изображений объектов в частично когерентном свете

Аннотация:

Разработана конструктивная (приближённая) теория формирования изображений одномерных бинарных объектов в частично когерентной проекционной дифракционно-ограниченной системе при произвольном соотношении угловых размеров источника света и апертурной диафрагмы. Решение двумерной задачи для таких объектов можно свести к одномерной: к вычислению интеграла в виде свёртки объекта с обобщённым апертурным откликом, спектр которого имеет трапецеидальный профиль, определяемый параметрами системы. Полученный интеграл свёртки в дальнейшем подвергается нелинейному преобразованию, степень которого задаётся отношением угловых размеров источника к апертурной диафрагме. Показано, что профиль изображений, сформированных в частично когерентном свете, определяется пороговой характеристикой системы, обеспечивающей достоверное нахождение положения границ бинарных объектов. Предложена аппроксимация этой характеристики. Теория допускает простую физическую интерпретацию явлений в частично когерентных проекционных системах.

Страницы: 82-93
DOI: 10.15372/AUT20190310

11. Кирьянов А. В., Кирьянов В. П. Метод компенсации искажений траекторий относительного движения записывающего луча в лазерных генераторах изображений с круговым сканированием

Аннотация:

Анализируются предложения по компенсации искажений круговых траекторий, реализуемые в лазерных генераторах изображений с круговым сканированием в целях повышения точности синтеза топологии формируемых оптических элементов. Оценивается ожидаемый выигрыш в точности формирования топологии элементов при использовании фотоэлектрического метода регистрации биений оси вращения ротора шпинделя лазерного генератора.

Страницы: 94-102
DOI: 10.15372/AUT20190311

12. Паулиш А. Г., Загубисало П. С. Определение коэффициента тензочувствительности пьезооптических датчиков механических напряжений методом численного моделирования

Аннотация:

Методами численного моделирования проведён расчёт зависимости коэффициента тензочувствительности для пьезооптических датчиков механических напряжений от геометрических параметров его фотоупругого элемента. Показано, что чувствительность к силе пьезооптического датчика сильнее зависит от формы фотоупругого элемента, чем чувствительность к деформации. Проведён сравнительный анализ коэффициентов тензочувствительности и других параметров тензорезисторных, пьезоэлектрических, оптоволоконных и пьезооптических датчиков деформации как наиболее широко применяемых в промышленности. Коэффициенты тензочувствительности тензорезисторных и волоконно-оптических датчиков на три порядка ниже коэффициентов пьезооптических датчиков. Корректно рассчитанный коэффициент тензочувствительности пьезоэлектрических датчиков также на два-три порядка уступает коэффициенту пьезооптических датчиков. Проведено сравнение свойств и параметров современных промышленных датчиков механических напряжений, основанных на разных физических принципах, и показаны преимущества пьезооптических датчиков.

Страницы: 103-112
DOI: 10.15372/AUT20190312

13. Шиманский Р. В. Метод контроля погрешностей изготовления прецизионных синтезированных голограмм на круговых лазерных записывающих системах

Аннотация:

Разработан и исследован метод контроля точности изготовления прецизионных синтезированных структур на круговых лазерных записывающих системах с использованием специализированных микроструктур, формируемых по двум ортогональным направлениям. Данные микроструктуры состоят из двух частей, одна из которых формируется перед записью прецизионной структуры, а вторая — во время записи структуры. Сдвиг между первой и второй частью микроструктуры позволяет определить ошибки дрейфа, сдвига подложки и другие по каждой из координат. Метод даёт возможность повысить точность и достоверность сертификации изготовления прецизионных синтезированных структур.

Страницы: 113-119
DOI: 10.15372/AUT20190313

14. Бусурин В. И., Йин Наинг Вин, Жеглов М. А. Анализ влияния линейного ускорения на характеристики кольцевого оптоэлектронного преобразователя угловой скорости и его компенсация

Аннотация:

Представлен анализ влияния линейного ускорения на характеристики вибрационного кольцевого оптоэлектронного преобразователя угловой скорости с учётом жёсткости опор кольцевого резонатора. Предложен метод компенсации влияния линейного ускорения на характеристики преобразователя угловой скорости.

Страницы: 120-128
DOI: 10.15372/AUT20190314