Аннотации номера

ОБЗОРНАЯ СТАТЬЯ

415
Предмет исследования. В современном мире очень распространены случаи ношения людьми различных масок, респираторов и одежды на лице. Начавшаяся в 2019 году пандемия новой коронавирусной инфекции существенно увеличила применимость масок в общественных местах. Наиболее эффективными способами бесконтактного распознания личности являются методы идентификации и верификации человека по изображению лица и по записи голоса. Автоматические системы распознавания личности столкнулись с новыми проблемами из-за перекрытия большей части лица маской. Наличие данной проблемы определяет актуальность исследований в области распознания лиц в масках. Предмет исследования работы — системы и корпусы данных для распознавания личности людей в масках. Метод. Рассмотрены и проанализированы основные современные подходы и методы распознавания личности людей в масках, использующие изображения лица, записи голоса человека и аудиовизуальные методы. Приведен сравнительный анализ существующих корпусов данных, содержащих изображения и записи голосов людей, необходимые для создания систем распознавания личности. Основные результаты. Результаты анализа показали, что среди методов, использующих изображения лиц, наиболее эффективными являются методы, построенные на основе сверточных нейронных сетей, которые применяют область маски для извлечения признаков о геометрии лица. Популярные методы на основе x-векторов показали незначительное падение эффективности, что позволяет сделать вывод об их применимости в задачах распознавания личности говорящего в маске. Практическая значимость. На основании полученных выводов сформулированы требования к перспективным системам распознавания личности и определены актуальные направления для дальнейших исследований в данной области.

ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

433
Предмет исследования. Представлены результаты исследования влияния соотношения интенсивностей опорного и объектного пучков на модуляцию коэффициента пропускания синтезированных и аналоговых голограмм. Особое внимание уделено режиму формирования голограммы, при котором интенсивность объектного пучка превышает интенсивность опорного пучка (режим перемодуляции). Работа актуальна в случаях применения синтезированных голограмм в проекционной фотолитографии в глубоком ультрафиолете. Метод. Выполнено математическое моделирование физических процессов записи и восстановления голограмм-проекторов. Характеристический размер бинарного тестового объекта составил 80 × 80, длина волны используемого излучения 13,5 нм, размер пиксела голограммы 20 × 20, расстояние между плоскостями объекта и голограммы 20,4 мкм, угол падения плоской опорной волны 14°42′. Синтез и восстановление голограмм-проекторов выполнены в режиме перемодуляции, при различном ходе лучей в объектном пучке. Основные результаты. Показано, что небинаризованные синтезированные голограммы всегда отображаются и восстанавливаются как квантованные голограммы с интервалом квантования, в зависимости от параметров схемы синтеза. Установлено, что влияние режима перемодуляции на качество восстановленного изображения при использовании синтезированных голограмм значительно уменьшается при использовании аналоговых голограмм, но также определяется динамическим диапазоном интенсивности объектного пучка в плоскости синтеза голограммы. Отмечено, что при синтезе голограммы влияние режима перемодуляции минимально при использовании объектного пучка, сходящегося в центре голограммы. Практическая значимость. Выбор правильного интервала квантования и соотношения интенсивностей опорного и объектного пучков позволяет обеспечить высокое качество восстанавливаемого изображения при использовании синтезированных голограмм-проекторов Френеля в проекционной фотолитографии в глубоком ультрафиолете.
442
Предмет исследования. Предложен вариант реализации волоконно-оптического датчика температуры на основе интерферометра Фабри–Перо и схема опроса экспериментального образца датчика. Предложенное решение позволяет не применять дорогостоящие спектральные измерительные устройства (анализатор спектра, интеррогатор). Определены область свободной дисперсии и фазовая чувствительность разработанного интерферометра Фабри–Перо в диапазоне температур от 20 °С до 590 °С. Рассчитана точность измерения температуры окружающей среды. Выполнена оценка долговременной стабильности измерительной установки при комнатной температуре. Зарегистрирован сдвиг фазы интерферометра Фабри–Перо при изменении температуры. Метод. Конструкция интерферометра Фабри–Перо реализована с применением отражающих тонкопленочных многослойных структур, полученных путем поэтапного электронно-лучевого напыления в вакууме на полированные торцевые сколы оптического волокна. Метод опроса интерферометра основан на применении вертикально-излучающего лазера оптического диапазона (VCSEL), работающего в импульсном режиме. Принцип регистрации сдвига фазы интерферометра при изменении температуры использован для выполнения вспомогательной модуляции излучения лазера по длине волны за счет периодического изменения длительности оптических импульсов. Вспомогательная модуляция позволяет получить в сигнале интерферометра дополнительные гармонические составляющие, которые применяются при гомодинной демодуляции и восстановлении сигнала сдвига фазы интерферометра, пропорционального изменению оптической разности хода лучей между зеркалами интерферометра. Основные результаты. Конструкция высокотемпературного датчика реализована на основе интерферометра Фабри–Перо, отражающие зеркала которого представляют собой пять чередующихся слоев тонких пленок диоксида титана и оксида алюминия. По результатам температурного эксперимента сделан вывод, что увеличение температуры окружающей среды приводит к уменьшению области свободной дисперсии интерферометра Фабри–Перо. Полученные результаты соответствуют теоретическим данным. Показано, что фазовая чувствительность интерферометра к изменению температуры составляет 0,94 рад/К. Точность измерений температуры по уровню 3σ равна 0,017 К. Практическая значимость. Результаты исследования могут иметь важное значение при создании систем мониторинга температур свыше 300 °С. Применение подобного интерферометра позволит проводить высокоточные относительные измерения температуры.
450
Предмет исследования. Рассмотрена оптическая система, обеспечивающая концентрацию излучения светодиода, излучающего внутри полусферы, на освещаемую площадку, расположенную в ближней зоне. Метод. Систему предлагается рассматривать в виде композиции центральной зоны, которая представляет собой классическую собирающую линзу, и рабочей зоны, отвечающей за работу с излучением светодиода в пределах угла от 40 до 90º относительно оси. Основные результаты. Выполнен анализ вариантов с центральной зоной в виде биасферической и сфероэллиптической линзы конечной толщины. Проанализирован альтернативный вариант концентрирующей системы в составе коллимирующей линзы, которая работает на основе эффекта полного внутреннего отражения и дополнительной фокусирующей линзы. Приведены математические выражения для оценки возможной эффективности концентрации и размеров светового пятна. Показаны примеры систем, разработанных с учетом результатов теоретического анализа. Обсуждаются факторы определения выбора требуемой конфигурации системы. Представлены примеры оптических элементов, которые показали близкую к 90 % оптическую эффективность. Практическая значимость. Предложенный подход может быть использован при проектировании светодиодных оптических систем для эффективной концентрации светового потока в некоторых оптико-электронных системах, в частности, при передаче сигнала по волоконно-оптическому жгуту.
459
Приведен обзор методов получения двухмерных (2D) и трехмерных (3D) моделей дефектов на дорожном покрытии. На целостность дорожного покрытия могут влиять такие факторы, как температура, влажность, атмосферные воздействия и нагрузки. Один из самых распространенных видов разрушения дорожного покрытия выбоины, которые являются признаками структурных разрушений асфальтовой дороги. Процесс сбора и анализа данных имеет решающее значение при обслуживании дорожного покрытия. Обнаружение и количественная оценка информации о геометрии выбоин необходима для понимания прогноза работ по содержанию дорог и для определения правильных стратегий ухода за асфальтовым покрытием. Визуальное обнаружение дорожных дефектов дорогостоящее и трудоемкое. В настоящее время в научных работах представлены многочисленные исследования, показывающие способы автоматического обнаружения и распознавания выбоин. В настоящей работе рассмотрены методы автоматического обнаружения и классификации выбоин с использованием инструментальных средств — датчиков, интегрированных с системой позиционирования. Техника обработки 2D-изображений с использованием методов машинной классификации позволяет определить и уточнить геометрию выбоины. Для повышения точности обработки изображений и выделения краев выбоин применяются такие алгоритмические методы как искусственные нейронные сети, деревья решений, методы опорных векторов и нечеткой классификации. 3D-модель выбоины может быть получена на основе данных лазерного сканирования и методов фотограмметрии. В работе обобщены различные методы и предложенная техника для извлечения 3D-модели выбоины. Результаты работы могут найти применение для улучшения инфраструктуры обслуживания дорожных покрытий.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И РОБОТОТЕХНИКА

472
Предмет исследования. Рассмотрена задача адаптивного управления параметрически неопределенным нелинейным объектом, представленным в параметризованной форме с несогласованными неопределенностями и ограничением на величину входного воздействия. Метод. Решение задачи основано на использовании процедуры адаптивного бэкстеппинга, виртуальные управления в которой зависят от старших производных настраиваемых параметров, рассчитанных с помощью алгоритма адаптации с улучшенной параметрической сходимостью. Выполнен аналитический синтез управления с компенсацией влияния ограничений на управление с применением специального фильтра. Основные результаты. Представленный подход позволяет синтезировать адаптивный регулятор для обеспечения ограниченности всех сигналов в замкнутой системе и слежения за задающим сигналом. Приведенные результаты моделирования в среде MATLAB/Simulink продемонстрировали работу подхода и ускорение параметрической настройки при повышении коэффициента адаптации. Практическая значимость. Рассмотренный класс объектов описывает широкий спектр систем, таких как манипуляционные роботы, технологические процессы на производстве, электромагнитные системы с эффектом левитации, химические процессы и др. Предложенный алгоритм управления учитывает естественные в практических приложениях ограничения на входное воздействие и существенно снижает влияние скорости настройки параметров регулятора на переходные процессы системы управления.
480
Обеспечение безопасности систем управления – важная и актуальная проблема. Она состоит в исключении влияния отказов и атак на объекты управления, окружающую среду и др. Большое значение имеет предотвращение критических отказов. Выполнен анализ сходств последствий атак на сложные технические системы и отказов этих систем. Рассмотрено влияние информационных атак на динамику систем автоматического управления. В ходе работы представлена гипотеза о сходстве влияния отказов и информационных атак на сложную техническую систему. Как информационные атаки, так и отказы вызывают отклонения динамики объекта управления. Анализ отклонения динамики объекта управления от нормального режима функционирования позволит детектировать и изолировать информационные атаки и отказы. Проведено сравнение аномальной динамики объектов управления при атаках и отказах устройств, обнаружены зависимости, и сделаны выводы. Проанализировано сходство последствий информационных атак и отказов системы управления, разработана методика идентификации атак на основе методов, разработанных для детектирования отказов. Выполнено компьютерное моделирование влияния информационных атак и отказов на систему управления двигателем постоянного тока, приведены результаты в виде графиков. Результаты моделирования позволяют сделать вывод о применимости алгоритмов детектирования отказов для обнаружения атак. Показано, что отказы и информационные атаки могут привести к опасным последствиям для системы управления. Актуальным представляется исследование пересечения области информационной безопасности и детектирования отказов.
492
Предмет исследования. Исследован современный подход к решению проблемы детектирования отказов двигателей постоянного тока. Предложен алгоритм онлайн-оценки работоспособности двигателя постоянного тока при различных нагрузках. Метод. Метод детектирования основан на использовании набора наблюдателей Люенбергера полного порядка. Схема локализации построена с применением направленных генераторов рассогласования и оценки соотношений между вектором ошибки наблюдения и векторами рассогласования для различных видов отказов. Основные результаты. Разработана процедура синтеза алгоритма детектирования и локализации отказов двигателей постоянного тока. Выполнено компьютерное моделирование на примере двигателя постоянного тока RK 370CA при условиях: отказа из-за неучтенного момента силы, действующего на ротор; отклонения входного напряжения от заданного; сбоев датчиков скорости и тока. В результате эксперимента выявлено корректное определение состояния двигателя (наличие отказа) и причины отказа. Проведено сравнение предложенного подхода с решениями, основанными на аппаратной и временной избыточностях, подходах идентификации и синтеза наблюдателей. Определено преимущество подхода — возможность детектирования и локализации отказов как по входным, так и по выходным сигналам при тривиальной процедуре синтеза и отсутствии необходимости расширения аппаратной части системы. Представленный метод применим для линейных систем второго порядка, а также может быть развит для объектов старшего порядка при необходимом изменении систем уравнений, решаемых при построении наблюдателей. Практическая значимость. Предложенный метод позволяет производить онлайн-локализацию отказов и не требует дополнительных средств измерения, что способствует сокращению расходов на диагностику, экономии времени ремонта и обслуживания, своевременному обнаружению аварий. Результаты работы могут найти применение в разработке систем управлении двигателями постоянного тока для повышения надежности и отказоустойчивости.
501
Предмет исследования. Предложен новый подход к синтезу и реализации трехпозиционного релейного управления сложными динамическими объектами. Рассмотрена методика синтеза обратной связи релейного элемента в задачах робастного и оптимального по быстродействию управления системами теплопотребления. Методы. Представленный подход заключается в организации процедуры дифференцирования на релейном элементе, включенным в обратную связь системы управления. Основные результаты. Для демонстрации эффективности подхода выполнена сравнительная оценка результатов моделирования систем теплопотребления с релейным трехпозиционным управлением и традиционным линейно-квадратичным регулятором. Показаны графики переходных процессов действующих систем, которые подтверждают эффективность синтезированного релейного управления. Практическая значимость. Результаты работы найдут применение при разработке алгоритмов управления системами теплопотребления зданий и сооружений.

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

509
Предмет исследования. Исследованы фотокаталитические свойства наноструктур Ag–AgBr, сформированных методом низкотемпературного ионного обмена с последующей термообработкой в натриево-цинкалюмосиликатном стекле с бромом. Метод. Синтезировано стекло на основе матрицы Na2O–ZnO–Al2O3–SiO2, легированной оксидами сурьмы Sb2O3, церия CeО2 и бромом. Методом ионного обмена на поверхности натриево-цинк-алюмосиликатного стекла сформирован слой, содержащий ионы серебра. Образцы были погружены в смесь нитратов 5AgNO3/95NaNO3 (мол.%) при температуре 320 °C в течение двух часов. Последующая термообработка при 500 °С привела к формированию наноструктур Ag–AgBr в поверхностном слое. Фотокаталитические свойства Ag–AgBr наноструктур на поверхности стекла измерены по деградации метилового оранжевого красителя. Основные результаты. Проведено комплексное исследование спектральных и фотокаталитических свойств Ag–AgBr наноструктур. Показано, что после ионного обмена и термообработки сформировалась кристаллическая оболочка AgBr размером 6 нм на наночастицах серебра. Установлено, что наличие фотокатализатора с наноструктурами Ag–AgBr в поверхностном слое стекла в процессе ультрафиолетового облучения привело к деградации метилового оранжевого красителя на 77 %. Уменьшение толщины ионообменного слоя до 5 мкм посредством химического травления уменьшило эффективность деградации метилового оранжевого красителя до 15 %. Практическая значимость. Результаты работы могут быть применимы в устройствах для фотокаталитического разложения воды при получении водорода.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

517
Предмет исследования. Модели памяти задают семантику многопоточных программ, работающих с разделяемой памятью. В настоящее время эта область активно развивается, создаются новые модели памяти, востребованы новые средства формализации таких моделей, а также способы и средства доказательства их свойств. В работе рассмотрена задача формальной спецификации моделей памяти в системах интерактивного доказательства теорем. Метод. Использован семантический домен языков частично упорядоченных мультимножеств или языков помсетов. Предложен метод кодировки семантического домена с помощью фактор-типов и обсуждены его достоинства и недостатки. Основные результаты. Представлена библиотека, разработанная в системе Coq, реализующая предложенный метод. В рамках библиотеки установлена взаимосвязь языков помсетов с традиционной операционной семантикой, заданной в терминах помеченных систем переходов. Это позволило специфицировать в Coq модели памяти, параметризованные операционной семантикой структуры данных, и, таким образом, разделить определения модели памяти и структуры данных. Практическая значимость. Предложенная библиотека может быть использована для формальной спецификации и доказательства свойств широкого класса моделей памяти. Чтобы продемонстрировать это, в работе приведена формализация нескольких базовых моделей, а именно, моделей последовательной, причинной и конвейерной согласованности.
528
Важность ношения маски в общественных местах стала очевидна, когда из-за коронавируса началась пандемия COVID-19. Для строгого контроля за распространением вируса ношение маски является обязательным. В общественных местах нет возможности проверить каждого человека на ношение маски. Предложен способ обнаружения маски на лице человека с помощью методов глубокого обучения и сверточных нейронных сетей (Convolutional Neural Network, CNN). Облачный подход основан на глубоком обучении и используется для выявления лиц, нарушающих правила. Набор данных, примененный в работе, заимствован из научных исследований, таких как Prajnasb/observations и набор данных Kaggle Face Mask Detection. Данные содержат изображения людей в масках и без них. Лица на изображениях обнаруживаются и выделяются с помощью специального обученного детектора лиц. Обнаружение маски осуществлено с помощью детектора и CNN. Входное изображение направляется в сеть, а выходные данные представляются в двоичном формате независимо от того, обнаружена маска или нет. В работе использованы слои CNN Max Pooling и Average Pooling. Результат исследования предложенного метода показал, что метод позволяет достичь 98 % точности на максимальном объеме тестовых изображений.
538
В блокчейне обеспечение целостности данных при обновлении распределенных реестров является сложным и фундаментальным процессом. Большинство сетей блокчейнов для проверки подлинности данных, полученных от других одноранговых узлов в сети, используют дерево Меркла. Создание дерева Меркла для каждого блока в сети и составление ветви дерева для каждого запроса на проверку транзакции является трудоемким процессом, требующим больших вычислений. Кроме того, отправка этих данных по сети генерирует большой трафик. В работе предложен обновленный механизм, использующий инкрементную хеш-цепочку с вероятностным фильтром для проверки данных блока, предоставления доказательства целостности данных и эффективного обновления легких узлов блокчейна. Доказано, что предложенная модель обеспечивает более высокую производительность и требует меньше вычислений, чем дерево Меркла, сохраняя при этом тот же уровень безопасности.
547
Предмет исследования. Исследована проблема распознавания лиц в масках. Показано, что разнообразные по форме, текстуре и цвету реальные маски создают проблемы для современных систем распознавания изображений лиц. Одна из таких причин — отсутствие необходимых реальных наборов обучающих данных. Создание новых данных на базе простых методов формирования масок на изображениях лиц может решить эту проблему. Метод. Предложен оригинальный метод, включающий генерацию различных типов, форм и цветов масок непосредственно на оригинальной текстуре изображений лиц. При этом учитывалось формирование масок на лицах отдельных людей, лицах в групповых фото и в сценах с потоками людей. Основные результаты. На основе 100 оригинальных изображений лиц из базы «СUHK Face Sketch Database» создана тестовая база, которая включает в себя более 20 000 изображений лиц с масками, доступных для использования. Выполнены эксперименты по распознаванию лиц тестовой базы в рамках реализованных четырех систем: трех современных на базе «глубокого обучения» и одной детерминированной — на базе косинус-преобразования. Оценена результативность этих систем, интерпретированы полученные результаты распознавания лиц в масках и отмечены маски, которые были проблемой для выбранных систем. Практическая значимость. Предложенный метод генерации масок может быть использован для создания баз данных и тестовых баз изображений с масками. Полученные результаты будут полезны исследователям и специалистам в области обработки и анализа изображений.
Повышение эффективности обработки жестового языка посредством малокадрового машинного обучения
Шовкопляс Г. Ф., Строков Д. А., Казанцев Д. В., Ватьян А. С., Асадулаев А. А., Томилов И. В., Шалыто А. А., Гусарова Н. Ф.
559
Предмет исследования. Повышение эффективности коммуникации глухих и слабослышащих людей путем обработки жестового языка средствами искусственного интеллекта – важная задача в социальном и в технологическом планах. Одним из направлений решения этой проблемы является применение достаточно дешевого и доступного маркерного метода. Метод. Метод основан на регистрации электромиографических сигналов мышц, регистрируемых с помощью браслета, надеваемого на руку. Для повышения качества распознавания жестов применяется модификация маркерного метода, сущность которого состоит в дублировании датчиков электромиографических сигналов в сочетании с малокадровым подходом машинного обучения. Основные результаты. Экспериментально изучены возможности повышения качества обработки жестового языка за счет дублирования электромиографических датчиков и уменьшения набора данных, необходимого для машинного обучения. Выполнено сравнение нескольких технологий малокадрового подхода. Показано, что при обучении малокадровых нейронных сетей на наборе данных объемом 56 000 образцов можно достичь лучших результатов, чем при обучении классификатора типа «случайный лес» на наборе данных объемом 160 000 образцов. Практическая значимость. Использование минимального количества датчиков электромиографических сигналов в сочетании с малокадровыми методами их обработки обеспечивает возможность организации быстрого и экономичного взаимодействия с людьми с нарушениями слуха и речи.
567
Предмет исследования. Представлен метод сжатого представления матричных данных на принципах квантовой теории. Данные имеют вид таблицы численных значений набора величин в ряде экспериментов. Метод формализован в виде факторизации данных на основе сингулярного разложения, обобщенного на Quantum-probabilistic SVD: complex-valued factorization of matrix data Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2022, том 22, № 3 568 Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2022, vol. 22, no 3 поле комплексных чисел. Рассмотрена возможность интерпретации разработанного метода в соответствии с принципами квантовой когнитивистики. Метод. В соответствии с квантовой теорией, действительные величины в исходных данных порождаются волновыми функциями в виде комплекснозначных векторов в многомерном гильбертовом пространстве. Волновые функции определяются суперпозициями базисных векторов, представляющими композицию семантических факторов. Базисные вектора рассчитываются с помощью сингулярного разложения матрицы исходных данных, приведенной к амплитудной форме. Комплекснозначные коэффициенты разложения определяются по условию наилучшей аппроксимации исходных данных. Основные результаты. Метод апробирован на случайно сгенерированных матрицах размером от 3 × 3 до 12 × 12 и размерностях сжатого гильбертова пространства от 2 до 4. Наилучшая точность приближения достигается при использовании в качестве элементов разложения нормированных комплекснозначных векторов, выполняющих роль порождающих волновых функций. Полученная точность во всех случаях превосходит точность приближения стандартным методом усеченного сингулярного разложения. Среднее повышение точности на исследованном интервале параметров составило 22 %. Метод допускает когнитивную интерпретацию, совместимую с квантовыми моделями поведения и принятия решений. Практическая значимость. Представленный метод применим в задачах семантического анализа данных, включая задачи обработки естественного языка. В этих приложениях полученный результат может быть использован для повышения точности выделения главных смысловых компонент, совершенствования методов классификации и ранжирования текстовых документов. Возможность когнитивной интерпретации и формализация в форме матричного разложения открывает подходы к дальнейшему использованию моделей квантовой когнитивистики в задачах анализа данных. Ожидается, что встраивание квантовой логики на основе комплекснозначного вероятностного исчисления в алгоритмы машинного обучения и искусственного интеллекта позволит имитировать работу естественных когнитивных систем.
Моделирование базового переводчика индонезийского языка жестов на одноплатном компьютере Raspberry Pi
Фадлила У. ., Прасетьо Р. А., Махамад А. К., Хандага Б. ., Саон Ш. ., Судармила Э. .
574
Глухие люди имеют потерю слуха от легкой формы до очень тяжелой. Такие люди испытывают трудности при обработке языковой информации, как со слуховыми аппаратами, так и без них. Глухие люди, которые не применяют слуховые аппараты, в своих повседневных разговорах используют язык жестов. В то же время здоровым людям трудно общаться с глухими, поэтому для общения они должны знать язык жестов. В Индонезии существует два жестовых языка, а именно Indonesian Sign Language System (SIBI) и Indonesian Sign Language (BISINDO). Разработана модель для помощи в общении между глухими и здоровыми людьми. Модель рассмотрена на примере использования одноручного метода SIBI и доработана с использованием одноручного и двуручного BISINDO. Основная функция метода — распознавание основных букв, слов, предложений и цифр с помощью одноплатного компьютера Raspberry Pi и камеры, которые предназначены для обнаружения движений языковых жестов. Полученные изображения переводятся в текст на экране монитора с помощью специальной программы. Используемый метод заключается в обработке изображений и машинном обучении с использованием языка программирования Python и техники сверточной нейронной сети. Прототип устройства выдает предупреждение о необходимости повторить язык жестов, если перевод не удался, и удалить перевод, если он не соответствует базе данных. Прототип устройства требует дополнительных исследований для обеспечения гибкости при считывании динамических движений, выражений лиц, и перевода слов, не включенных в существующую базу данных. Также требуется расширение базы данных, отличной от языка жестов SIBI, например, BISINDO, или языков жестов из других регионов или стран.
585
Предмет исследования. Исследована возможность повышения надежности автоматической системы распознавания как отдельных жестов, так и жестового языка, за счет использования наиболее информативных пространственно-временных визуальных признаков. Метод. Представленный метод автоматического распознавания жестовой информации основан на интегральной нейросетевой модели, которая анализирует пространственно-временные визуальные признаки: 2D и 3D расстояния от лица до руки; площадь пересечения лица и руки; конфигурацию руки; гендерную и возрастную информацию о дикторе. Для извлечения информации о конфигурации руки разработана нейросетевая модель на основе архитектуры 3DResNet-18 для получения гендерной и возрастной информации. В метод встроены нейросетевые модели из программной платформы Deepface. Основные результаты. Предложенный метод апробирован на данных многомодального корпуса элементов жестового языка TheRuSLan, результаты которого достигают точности распознавания жестов 91,14 %. Практическая значимость. Результаты исследования позволяют повысить точность и робастность не только машинного сурдоперевода, но и естественность человеко-машинного взаимодействия в целом. Полученные результаты могут найти применение в сферах социального обслуживания медицины и образования, в робототехнике и в центрах обслуживания населения.
594
В современном цифровом пространстве развитие образования связано с продвижением компьютерных технологий. Происходит цифровизация образования: проводятся онлайн-классы, онлайн-экзамены и т. д. В период проведения экзамена учащиеся оцениваются педагогом по ответам на заданные вопросы. На настоящий момент доступно множество инструментов оценки успеваемости учащегося с использованием вопросов с несколькими вариантами ответов. Такой подход обеспечивает мгновенную оценку, однако инструментов, дающих возможность оценки субъективных ответов учащихся еще недостаточно. В работе представлено веб-приложение для решения этой проблемы. Приложение позволяет автоматизировать процесс проверки субъективных ответов и генерировать результаты с применением методов обработки естественного языка, таких как семантическое сопоставление ключевых слов, лексический анализ и косинусное сходство. Экспериментальные результаты показали, что ответы, оцененные педагогами, и предложенная система дают близкие результаты. Полученная точность ответов составила 97 %. Представленная система не только сокращает рабочее время, но и позволяет устранить традиционный метод проведения исключительно субъективных экзаменов с использованием бумажных документов. В результате сокращается время получения результатов и время проверки. Уменьшается утечка информации и повышается объективность оценки.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

600
На основе принципов структурно-информационного анализа обстановки обоснованы пути построения системы пространственно распределенных информационных сенсоров с функциями реконфигурации структуры и изменения состава в соответствии с задачами и условиями мониторинга. С использованием метода неопределенных множителей Лагранжа разработана процедура рационального выбора конфигурации системы сенсоров для контроля заданной зоны пространства. Получены экспериментальные оценки точности определения местоположения объектов в пространственно распределенных системах пассивной радиолокации при использовании в качестве информационных сенсоров азимутально-угломестных пеленгаторов и приемников-измерителей времени прихода сигналов. Выявлены закономерности повышения точности местоопределения объектов за счет выбора числа и позиций информационных сенсоров.
610
Предмет исследования. Предложен новый метод мониторинга инфильтрационных процессов, развивающихся внутри тела гидротехнических сооружений. Метод основан на использовании оптоволоконной технологии DAS (distributed acoustic sensing). Данная технология обеспечивает высокую пространственную сплошность анализа сейсмоакустического поля сооружения; цифрового двойника динамики инфильтрационных процессов и эффективных методов обработки сигналов, основанных на машинном обучении (machine learning — ML). Метод. В качестве распределенного сенсора сейсмоакустического поля объекта использована DAS-система, оптоволоконный сенсор которой инсталлирован внутри тела сооружения по принципу максимального охвата. Инфильтрационная активность внутри тела сооружения оценена по совокупности обнаруженных и классифицированных методами машинного обучения инфильтрационных потоков, которые являются источниками сейсмоакустической эмиссии и поэтому уверенно детектируются DAS-системой. Цифровой двойник динамики инфильтрационных процессов, основанный на уравнениях математической физики, использован в качестве нормальной базы при оценке текущего состояния активности флюидов в теле сооружения. Риск разрушения сооружения под воздействием инфильтрационного потока оценен в рамках предложенного, формального метода, основанного на полученных данных цифрового двойника. Основные результаты. На основании анализа базы данных сигналов, состоящей из реальных сигналов инфильтрационных процессов, доказана высокая эффективность детекции и классификации сигналов данного типа при помощи ML-классификатора, входящего в состав системы мониторинга. Предложен цифровой двойник динамики инфильтрационных процессов в теле гидросооружения. На основе использования этой модели предложен метод оценки риска повреждения тела гидротехнического сооружения, которое может произойти в результате реализовавшейся инфильтрационной активности. Практическая значимость. Метод контроля инфильтрационных процессов внутри гидротехнических сооружений может быть использован для мониторинга оперативного состояния практически любых гидротехнических сооружений, в том числе в криолитозоне.
623
Волноводные конструкции приобрели популярность благодаря широкому применению в радиолокационных системах кораблей и самолетов Военно-морского флота. Волноводные модели обеспечивают высокую вероятность обнаружения мелких целей и снижают вероятность обнаружения ложных целей. Существует большое число исследований по широкой стенке щелевого волновода. Исследования, касающиеся узкой стенки волновода, известны много меньше. В работе предложена краевая волноводная щелевая антенная решетка на основе полукруглого конца наклонных щелевых излучающих волноводов. Длина наклонной прорези расширена до прилегающей широкой стенки полукруглой вырезки. Увеличенная длина повышает резонансную длину. Таким образом достигается более высокое усиление. Полукруглая вырезка в конце щели уменьшает составляющую кросс-поляризации, поэтому получаемый уровень боковых лепестков низкий. Проанализирован и спроектирован узкостенный наклонный щелевой волновод для работы в Х-диапазоне. Излучающие щели выполнены и поочередно повернуты на уширенной верхней пластине с полукруглой врезкой в соседние стенки. Этот метод позволяет удалять радиальную составляющую распространяющейся волны и добавляет осевую составляющую распространяющейся волны. Полукруглая нарезка увеличивает резонансную длину и увеличивает коэффициент усиления антенны. Разработанная волноводная структура обеспечивает высокий коэффициент усиления, а кроссполяризационная составляющая сведена к минимуму. В результате высокочастотного программного моделирования (High frequency Software Simulation, HFSS) получено усиление 26 дБ, уровень боковых лепестков составил около 20 дБ. Исследование реальной конструкция модели обеспечило усиление 24,5 дБ, измеренное на векторном анализаторе цепей (Vector Network Analyzer, VNA) при сохранении минимального уровня боковых лепестков.
Информация 2001-2022 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика