О.И. Потатуркин – специалист в области оптико-информационных технологий и систем, автор и соавтор 236 научных трудов, опубликованных в ведущих отечественных и зарубежных изданиях, из них 16 свидетельств и патентов и учебного пособия «Оптические информационные технологии».

Основные научные результаты О.И. Потатуркина:

Развита теория корреляции изображений в частично когерентном свете и создан принципиально новый класс оптико-электронных систем – голографических корреляторов интенсивности; теоретически обосновано и экспериментально апробировано применение в качестве модуляторов света лазерных и квазимонохроматических ЭЛТ на основе монокристаллов CdS_xSe_1-x, Tb:YAG, Cs:YAG.

Предложен принципиально новый подход к исследованию высокотемпературных реагирующих потоков. Выявлены закономерности трансформации оптических свойств пламени при изменении режимов горения. Полученные научные результаты позволили разработать автоматизированные системы селективной диагностики многофазных реагирующих потоков и процессов горения газообразных углеводородов. Созданная аппаратура доведена до практического применения и в различной конфигурации успешно внедрена на предприятиях топливно-энергетического комплекса и в научных организациях страны.

Разработаны принципиально новые методы адаптивной коррекции и улучшения качества тепловизионных изображений. Созданный программно-аппаратный комплекс позволяет без применения тестовых полей устранять типичные для многоэлементных ИК ФПУ искажения, а также подавлять пространственный шум за счёт накопления с локальной компенсацией движения.

Разработаны методы и созданы информационные системы автоматического обнаружения малоразмерных динамических объектов по изображениям инфракрасного диапазона, основанные на поиске пространственно-временных аномалий путём сравнения параметров центральных и периферийных зон окрестностей каждого пикселя в исходных изображениях и в разностных кадрах, сформированных путём подавления стационарной составляющей. На этой основе создана, прошла успешные испытания и внедрена тепловизионная система наблюдения.

Разработаны методы и программно-алгоритмические средства обнаружения слаборазличимых антропогенных изменений на поверхности Земли по мультиспектральным данным дистанционного зондирования Земли, сочетающие обработку спектральных и пространственных признаков и позволяющие обнаруживать изменения состояния растительности и территории застройки, не прибегая к детальной классификации изображений.

Разработаны методы и программно-алгоритмические модули комплексной спектрально-пространственной классификации гиперспектральных (ГС) изображений антропогенных и природных территорий при дистанционном зондировании Земли, значительно уменьшено количество ложно классифицированных пикселей (до 3 раз), достигнуто существенное повышение скорости обработки (на 2 порядка) при сохранении точности за счёт сокращения количества признаков (с 200 до 10-20).

Разработаны и созданы прецизионные малогабаритные системы широкополосной терагерцовой диагностики на базе фемтосекундных волоконных лазеров для исследования полупроводниковых материалов и структур, неинвазивной диагностики в биологии и медицине, обнаружения веществ и объектов. Созданы и экспериментально апробированы терагерцовые спектрометры на пропускание и отражение.

Отработана методика измерений и способы определения оптических свойств материалов в терагерцовой области спектра. Регистрация амплитуды и фазы терагерцового излучения позволяет обойтись без использования соотношения Крамерса–Кронига при расчёте комплексного показателя преломления исследуемых материалов. Экспериментально определены оптические свойства халькогенидных стёкол и кристаллов семейства боратов.

Методика апробирована для измерения коэффициента поглощения в терагерцовой области спектра полупроводниковых структур с квантовыми точками Ge/Si и тестовых структур SiGe/Si/SiGe без квантовых точек. Установлено, что из-за низкой плотности квантовых точек их интегральное поглощение мало, поэтому для более точного измерения терагерцовых свойств этих структур требуется применение и развитие методов дифференциальной терагерцовой спектроскопии.

Разработана и создана система нестационарной терагерцовой спектроскопии на основе титан-сапфирового лазера с многопроходным усилителем. Экспериментально определены её основные параметры и функциональные возможности.

Продемонстрирована перспективность комплексной обработки спектральных и пространственных признаков, учитывающей коррелированность близкорасположенных пикселей. При этом наиболее эффективным для контролируемой классификации гиперспектральных изображений слаборазличимых подклассов растительности является метод на основе предварительной пространственной обработки исходных данных с последующим анализом картосхем попиксельной спектральной классификации. Такой подход позволил повысить точность классификации с 79–81 % до 95–97 %.

В результате анализа эффективности спектрально-пространственной классификации крупноформатных ГС-изображений показано, что предпочтительнее формировать обучающие выборки случайным образом из всего набора наблюдаемых пикселей, а не из его части. Это является следствием неполного устранения влияния неоднородности параметров регистрирующей системы по полю зрения, а также определённой внутриклассовой изменчивости характеристик растительности, связанной с локальными условиями её прорастания.

Предложен двухэтапный способ выбора системы признаков, основанный на первоначальном определении хорошо классифицируемых классов на поверхности Земли и исключении соответствующих территорий из рассмотрения при формировании более информативной системы на втором этапе классификации. Показано, что такой подход позволяет повысить точность разделения слаборазличимых подклассов растительности на 25 % даже при 20 гиперспектральных признаках из 200.

Путём численного моделирования продемонстрирована возможность формирования подсистем признаков, предназначенных для классификации ГС-изображений и состоящих из небольшого количества наиболее информативных спектральных каналов, выбранных на основе комбинированного метода их последовательного добавления – сокращения (AdDel). Экспериментально показано, что система признаков из 10-20 спектральных каналов, полученных таким способом по фрагменту ГС-изображения, имеет существенное преимущество при классификации крупноформатного изображения в задачах мониторинга сельскохозяйственных культур по сравнению с системой, полученной регулярным прореживанием, и близка по эффективности к системам, сформированным методами на основе анализа главных компонент.

Несомненным достоинством такого подхода является возможность снижения требований к регистрирующей аппаратуре, пропускной способности каналов передачи данных и требуемой вычислительной производительности. Это позволяет перейти от применения дорогостоящей и сложной гиперспектральной аппаратуры к разработке, созданию и широкому практическому применению малогабаритных оптико-электронных приборов дистанционной диагностики с небольшим количеством признаков, специально выбранных с учётом характерных особенностей объектов исследования и условий наблюдения в каждой конкретной задаче.

О.И. Потатуркин успешно сочетает научную работу с педагогической и научно-организационной деятельностью. Он участвовал в организации международных конференций и семинаров. Под его научным руководством защищены одна докторская и шесть кандидатских диссертаций.

О.И. Потатуркин – член Учёного совета ИАиЭ СО РАН, диссертационного совета Д.003.005.01, редколлегий журналов «Автометрия», «Вычислительные технологии», «Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии» и «Южно-Сибирский научный вестник», председатель Наблюдательного совета АО «Академпарк», эксперт РАН и РФФИ.

О.И. Потатуркин награждён Медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени, в 2014 г. ему присуждена премия Правительства Российской Федерации в области науки и техники.

Документы:

Основные результаты (ppt, 4 Mb)

Список трудов 1972–2019 гг. (doc, 527 Kb)