Аннотация: Рассмотрены методы автоматического распознавания образцов речевого сигнала, зарегистрированных в момент проявления дикторами положительной эмоции, от образцов речи этих же испытуемых в нейтральном состоянии. В статье исследуются возможности методов нелинейной динамики для оценки информативных показателей эмоционального состояния человека. Исследования осуществлены на основе анализа реконструкций аттракторов речевого сигнала. Проанализированы различные способы выбора оптимальных значений параметров реконструкции аттрактора (задержки по времени между элементами временного ряда и размерности вложения). Предложены новые количественные признаки для классификации образцов речевого сигнала человека, испытывающего эмоции, основанные на оценках максимальных векторов реконструкции аттрактора по четырем квадрантам. Исследования проведены на фрагментах русскоязычной базы (Тверь). Сформирован модельный корпус эмоциональной речи, состоящий из базы данных двух уровней (фраз и гласных фонем), послуживший основанием для оценки работоспособности разработанного программного модуля автоматического распознавания эмоций человека.

Аннотация: Описывается алгоритм распознавания дыхательных шумов, основанный на идее растущей пирамидальной сети, адаптированный для работы с нечеткими описаниями объектов обучающей выборки и дополненный лингвистическим интерпретатором результатов обобщения. Приводится общая функциональная схема и детальное описание отдельных стадий работы. Для описания признакового пространства и интерпретации результатов используется теория нечетких множеств. Функционирование алгоритма ведется в двух режимах: обучение и распознавание. Нейроподобные модели классов, содержащиеся в построенной сети, интерпретируются в нечеткие высказывания, которые в дальнейшем используются в режиме распознавания и служат набором продукционных правил для алгоритма нечеткого логического вывода. Представленный алгоритм реализован программно и исследуется, в статье приводятся результаты апробации его программной реализации.

Аннотация: В данной работе рассматриваются пути автоматизации развивающегося метода диагностики – тезиграфии. Давно известно, что биологические жидкости при высушивании кристаллизуются. В условиях патологии кристаллизационные свойства биологических жидкостей изменяются. В результате уже проведенных исследований выяснено, что этот метод очень чувствителен и может быть использован на этапах доклинической диагностики вирусных и инфекционных заболеваний. Для определения характера патологического процесса необходимо анализировать полученные изображения биокристаллов с целью описания их формы и выявления характера распределения по ряду признаков. В статье рассмотрены алгоритмы и методы автоматизированной оценки признаков графических объектов на примере изображений, полученных в ходе тезиграфических исследований. Исследованы алгоритм сегментации, основанный на выделении границ с помощью фильтрации, алгоритм вычисления площадей и детектирования признаков формы и алгоритмы моделирования и фрактального анализа при рассмотрении древовидных и других сложных кристаллограмм. Предложена программа, которая позволяет получать оценки распределения по площади, периметру и другим характеристикам кристаллов, а также статистические данные по множеству кристаллов, выращенных на общей поверхности.

Аннотация: Создание автоматизированных системам в области биотехнологий является важной областью научно-технических исследований и разработок. Решение проблемы объективности измерений, точности и временных ограничений при проведении анализа цифровых изображений препаратор древесины, является целью работы. Разработан алгоритм обнаружения границ перехода ранней и поздней древесины на цифровых изображениях, оптимальный по критерию максимального правдоподобия. Создана аппаратно-программная система, выполняющая синтезированный алгоритм на базе методов распознавания и анализа цифровых изображений клеточной структуры древесины, позволяет минимизировать трудоемкие операции выполняемых, оператором и повышает качество проводимых работ. Получены и проанализированы характеристики работы созданного комплекса для реальных цифровых изображений. Результаты созданной работы могут быть использованы при проведении инженерных и научных исследований в области лесного хозяйства для повышения их достоверности и производительности.

Аннотация: В статье предлагаются обобщенные математическая и программная модели генерации статических и динамических текстур на потоковых процессорах. Математическая модель позволяет оценить эффективность различных подходов к генерации текстур. Предложенная методика обеспечивает высокую производительность за счет возможности выбора оптимального метода генерации и позволяет генерировать не только предопределенные разработчиком динамические текстуры, но и произвольные динамические текстуры, данные для воспроизведения которых поступают из внешнего источника.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.2.26291

Аннотация: Объектом исследования является численное моделирование процесса инкрементальной формовки листового металла при изготовлении тонкостенных деталей на оборудовании с числовым программным управлением. Особое внимание уделяется задаче построения поверхности деформирования листовой заготовки, под воздействием рабочего инструмента. Предметом исследования является решение задачи построения гладкого трехпараметрического тела слоистой структуры с граничными поверхностями Безье по заданным узлам интерполяции. Тело строится по каркасу, состоящему из совокупности криволинейных восьмиугольных порций, у которых противоположные границы имеют различные параметрические длины. Методом исследования является способ построения трехпараметрического тела слоистой структуры с граничными поверхностями Безье с помощью применения технологии параметрического твердотельного моделирования. Новизна исследования заключается в разработке способа построения гладкого трехпараметрического тела слоистой структуры на произвольном каркасе в форме Безье. Основные выводы. Использование кубической функции Безье с параметризацией по длине дуги для описания тела многослойной конструкции дает дополнительные преимущества в управлении формой и внутреннего пространства тела, чем конструкция, построенная на применении обобщенной интерполяции Эрмита. Параметрические трехмерные тела такого типа могут быть эффективно использованы в конечных элементах с нерегулярными границами, чтобы избежать трудностей в построении модели для подобных конструкций.

DOI: 10.7256/2454-0714.2021.3.35972

Аннотация: Данная статья посвящена тому, как в задаче группового преследования добиться одновременного достижения преследователями своих целей. Предложенная модель преследования основана на том, что преследователь старается следовать прогнозируемой траектории движения. Прогнозируемая траектория движения выстраивается в каждый момент времени. Такая траектория является составной кривой, учитывающей ограничения по кривизне. Время достижения цели каждого преследователя есть зависимость от скорости движения и минимального радиуса кривизны траектории. Многофакторный анализ модулей скоростей и минимальных радиусов кривизны траекторий каждого из преследователей для одновременного достижения своих целей и есть цель для исследований, рассмотренных в данной статье. Данная статья посвящена тому, как в задаче группового преследования добиться одновременного достижения преследователями своих целей. Предложенная модель преследования основана на том, что преследователь старается следовать прогнозируемой траектории движения. Прогнозируемая траектория движения выстраивается в каждый момент времени. Такая траектория является составной кривой, учитывающей ограничения по кривизне. Время достижения цели каждого преследователя есть зависимость от скорости движения и минимального радиуса кривизны траектории. Многофакторный анализ модулей скоростей и минимальных радиусов кривизны траекторий каждого из преследователей для одновременного достижения своих целей и есть цель для исследований, рассмотренных в данной статье.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.1.25629

Аннотация: Предметом исследования являются алгоритмы сегментации спутниковых изображений для различных систем технического зрения. Для сегментации изображений используются разрезы на графах. Для повышения производительности выполняется предварительная сегментация на основе минимального покрывающего дерева. При описании свойств суперпикселей учитывается информация о высоте и цвете областей. Высота областей вычисляется на основе стереоизображений. Цвет сегментов вычисляется на основе цветовых инвариантов. Все суперпиксели в соответствии со своими характеристиками принадлежат к областям зданий, травяного покрова, деревьев и кустарников, затененным областям и т.д. Изображение представляет собой неориентированный взвешенный граф, узлами которого являются сегменты изображения. Весами вершин графа являются числа, определяющие принадлежность к некоторому классу. Для разделения регионов на кластеры используется метод разрезов на графах. Новизной исследования является алгоритм сегментации спутниковых снимков на основе суперпикселей и разрезов на графах. Время сегментации на основе разработанного алгоритма уменьшается в несколько раз по сравнению с методом разрезов на графах. Разработанный алгоритм используется для выделения зданий на изображениях. Проведено сравнение разработанного алгоритма с существующими подходами выделения зданий, показаны его преимущества. Приводятся примеры работы алгоритма, описываются результаты исследований.

DOI: 10.7256/2454-0714.2013.2.7353

Аннотация: В статье предлагается новый подход к автоматизации поиска аномальных зон в структуре подшпального основания железнодорожного полотна. Он заключается в создании метода поиска аномалий в исследованиях состояния верхнего строения пути при комплексном контроле и диагностике железнодорожного пути, который основан на построении моделей представления георадиолокационных радарограмм. В основу описываемого метода положена обзорная статья методов поиска аномалий, согласно которой при разрабатывании метода поиска аномалий необходимо найти связь между аномальными данными и описать их единой математической моделью представления. Данный метод представлен в виде описания математической модели, составленной из математических моделей всех аномальных осей синфазности, полученных при ранних исследованиях балластной призмы железнодорожного полотна. Метод может быть использован для автоматизирования классификации данных о строении балластной призмы участка железнодорожного пути, ранее не изученного, при использовании данных о строении известных участков пути.

DOI: 10.7256/2454-0714.2013.2.7470

Аннотация: Рассматриваются особенности процесса и алгоритмы автоматического формирования параметрической модели непараметрического описания чертежа, в основе которой лежит использование адаптивной базовой сети чертежа, изменяющейся при изменении значений используемых в нем размеров. Адаптивная базовая сеть выступает в роли эффективной (универсальной) параметрической модели чертежа, так как она действует на все поле чертежа и соответственно на все характерные точки основных графических примитивов, определяющих образ детали, изображенной на чертеже. Вместе с тем, с этой сетью косвенно связаны и все элементы оформления чертежа (всевозможные технологические обозначения), и изображение размерных обозначений. Это позволяет автоматически получать практически полностью оформленные конструкторские чертежи модифицированных изделий. Формирование адаптивной базовой сети зависит только от используемых в описании основных графических элементов и типа и вида, установленных в нем, размерных обозначений. Ее представление не зависит от порядка и способа формирования графических примитивов (от алгоритма построения изображения детали), а также времени и способа простановки на чертеже размерных обозначений. Это позволяет использовать такую сеть для автоматического создания параметрического описания практически любого ранее сформированного в непараметрических системах конструкторского чертежа. Необходимо только, чтобы используемые размерные обозначения однозначно описывали форму изображенной детали, т.е. исходный чертеж должен соответствовать требованиям ЕСКД, и по нему можно было бы изготовить требуемую деталь. Созданные на основе адаптивной сети программные средства могут найти широкое использование в конструкторских отделах машиностроительных проектных бюро и предприятий.

DOI: 10.7256/2454-0714.2023.3.26429

EDN: ZDKGGV

Аннотация: Статья посвящена анализу некоторых геометрических схем и обсуждению возникающих в этой связи вопросов теории построения кривых второго порядка методами конструктивного синтеза. В статье показано, что используемые в настоящее время определения центра кривой второго порядка и диаметров этих кривых вступают в противоречие с принципом неразличимости коник в проективной геометрии. Предложены пути устранения этих противоречий и на их основе разработан унифицированный алгоритм построения фокусов кривых второго порядка. Рассуждения автора, основывающиеся на аппарате проективной геометрии, позволят вскрыть ряд противоречий в ныне существующих определениях, относящихся к кривым второго порядка, а их устранение предоставит возможность разработать единый подход к построению некоторых геометрических образов, инициируемых кривыми второго порядка, и дать им общее конструктивное обоснование. В результате проведенного анализа геометрических схем уточнен ряд понятий проективной геометрии, что позволило унифицировать решение задач, связанных с построением фокальных точек кривых второго порядка. Представлен унифицированный алгоритм построения всех четырех фокусов кривой второго порядка. Тем самым заложена основа для расширения областей применения геометрических моделей на мнимые геометрические образы, охватываемые понятием «кривая второго порядка», и проведения исследований, образующихся в этой связи геометрических образов и схем.

DOI: 10.7256/2454-0714.2021.1.32708

Аннотация: В статье рассматривается опыт применения VR-AR технологий (технологий виртуальной и дополненной реальности) для наглядной демонстрации производственных объектов в процессе проектирования и эксплуатации. Сегодня принято использовать трехмерное моделирование в CAD-системах как средство разработки конструкторской документации, визуализации работы на различных этапах проектирования и подготовки объектов к инженерному анализу. Авторы считают, что использование AR-решений не параллельно, а во взаимодействии с современными САПР для решения инженерных и конструкторских задач позволит избежать ошибок проектирования и упростит процесс демонстрации проектов. На основе рабочих чертежей и созданных в Компас 3D трехмерных моделей деталей и сборки двухступенчатого редуктора, применяемого для поднятия заслонки термической печи в металлургическом производстве, в среде разработки мультимедийных приложений Unity разработано AR–приложение для наглядной демонстрации устройства. В качестве метки для визуализации выбран сборочный чертеж редуктора в цифровом графическом формате, обработанный на портале Vuforia. База меток импортирована в среду Unity, скриптами прописана логика реализации сценария для демонстрации сборки устройства и отдельных деталей. Приложение загружено на смартфон и протестировано - при наведении камеры на распечатанный сборочный чертеж позволяет увидеть 3D модель редуктора с разных сторон, скрыть любые детали и изучить устройство полностью. Разработанные по предложенному методу AR-приложения могут использоваться в процессе обучения производственного персонала, что позволит повысить производительность и качество работ при монтаже и обслуживании промышленных объектов, а также для представления проектов во время выставок и презентаций новых продуктов.

DOI: 10.7256/2454-0714.2019.1.28815

Аннотация: В статье представлен алгоритм моделирования составной кривой первого порядка гладкости. Приведены необходимые формулы для определения обвода, состоящего из дуг полиномов третьей степени. Первый вариант описывает аппроксимацию всего массива точек с требованием инцидентности первой и последней точкам контура. Второй вариант рассматривает моделирование кривой, c требованием инцидентности первой точке и свободным концом в последней точке, при этом используется принцип построения лекальных кривых. В третьем варианте кривая должна проходить через последнюю точку массива, а в первой точке должна соответствовать требованию первого порядка гладкости по касательной, полученной на предыдущем этапе. Предварительно на объекте определяются особые точки – точки излома контура и точки с вертикальными и горизонтальными касательными, которые накладывают условия гладкости на моделируемый обвод. Для моделирования кривой выполняется аппроксимация по методу наименьших квадратов полиномами третьей степени на множестве упорядоченных точек, ограниченных точками излома, которые составляют кромку. Преимущество разработанного способа моделирования обвода заключается, во-первых, в возможности обработки большого массива точек с соблюдением заданной точности. Во-вторых, значительно упрощается обеспечение гладкости первой степени обвода по сравнению с другими способами, использующими различные функции стыковки дуг обвода, а также немаловажное значение имеет возможность существенно сократить объем обрабатываемых данных, сохраняя при этом необходимую заданную точность. В дальнейших работах будут представлены остальные варианты и формулы для расчета и их применение в области обратного проектирования, при решении задач геометрического моделирования при обработке изображений.

DOI: 10.7256/2454-0714.2019.3.30646

Аннотация: В статье приводятся результаты определения влагосвязывающей способности и пластичности пищевых продуктов. От способности мяса и рыбы связывать влагу зависят многие показатели, в том числе сочность, нежность, выход готового продукта, потери при тепловой обработке, внешний вид. Объектами для проведения исследований служили омуль байкальский, свежий и соленый, мясо-говядина в размороженном состоянии. Оценка влагосвязывающей способности и пластичности объектов исследования проводилась методом прессования. В работе представлены расчеты, выполненные с использованием традиционного метода и метода цифровой обработки цветных изображений. Цифровая обработка изображений выполнялась с помощью программы, разработанной авторами, в статье приведены рисунки и таблицы, полученные в ходе обработки изображений. Несомненным преимуществом программой обработки по сравнению с традиционным способом является значительное сокращение времени для обработки снимков и возможность за короткое время обработать большой объем данных. При создании необходимых условий съемки метод цифровой обработки изображений для определения влагосвязывающей способности и пластичности пищевых продуктов может быть успешно использован для лабораторных исследований при определении качества мясных и рыбных продуктов.

DOI: 10.7256/2454-0714.2020.1.32275

Аннотация: Автором работы предложен алгоритм определения катакаустики в оптической системе «источник-отражатель» на плоскости. Катакаустикой называется огибающая отраженных лучей от заданной кривой и исследование катакаустики при проектировании оптических систем является одной из основных задач. В работе приведены примеры решения данной задачи и представлена соответствующая визуализация. Особое внимание уделено задачам, где источник и отражатель имеют криволинейную форму, т.к. данные задачи в научной литературе ранее рассмотрены не были. Представленный алгоритм базируется на циклографической проекции пространственной кривой линии и ее оптическому свойству. Он обладает универсальностью и подходит для всех задач, где источник оптического излучения задается в виде центрального (точечного), параллельного или рассеянного пучка прямых (световых лучей). Главным преимуществом алгоритма является то, что в итоге получается аналитическое, т.е. точное решение задачи определения катакаустики. Результаты работы могут быть использованы в прикладных областях геометрической оптики, а также в различных системах автоматизированного проектирования, специализирующихся на моделировании освещения геометрических объектов.

DOI: 10.7256/2454-0714.2017.1.21952

Аннотация: В статье рассматривается алгоритмическое обеспечение мультиспектральных видеосистем в части автоматического выбора наиболее информативных каналов, представляющих собой видеодатчики различных диапазонов спектра, формирующих изображения разной информативности в зависимости от метеоусловий. Такие системы могут использоваться для повышения информированности пилотов воздушных судов или операторов беспилотных летательных аппаратов в сложных погодных условиях. Применение данных алгоритмов рассматривается на примере бортовых авиационных систем улучшенного (усиленного) видения, где необходимо выдавать пилоту единое комбинированное изображение внешней обстановки в силу ограниченности пространства информационно-управляющего поля кабины экипажа и повышенных требований к принятию решения. Разработка и исследование проводились с использованием базы видеопоследовательностей, полученных в ходе реальных лётных экспериментов прототипа трёхканальной видеосистемы, а также экспертной оценки на согласованность результатов работы алгоритмов с визуальным восприятием. Работа является развитием алгоритмов анализа изображений в части их информативности. В статье предложен новый адаптивный алгоритм автоматического выбора отдельных видеоканалов для их последующего комплексирования на основе безэталонной метрики информативности. Предложенное автоматическое вычисление приоритета видеоканалов по информативности показало свою согласованность с субъективным восприятием полезной информации человеком-оператором.

DOI: 10.7256/2454-0714.2023.2.43502

EDN: TFRYGR

Аннотация: Предметом данного исследования является особенность формообразования в визуализации данных. Для этого авторы выдвигают гипотезу о существовании особых зон интереса в диаграммах. На них пользователь обращает внимание с целью декодирования данных, зашифрованных графикой. Наличие таких площадей, а в некоторых случаях и точек, интуитивно определены в ходе формирования проектных правил информационной графики. Для их верификации в исследовании был использован метод ай-трекинга и метод кластерного анализа. Применение междисциплинарных принципов и правил проектирования инфографики изучено на примере горизонтальных и вертикальных брусковых диаграмм, секторных, фигурных и потоковых диаграмм. Результат экспериментов с различными типами диаграмм показал наличие дополнительных зон интереса, ранее не указанных специалистами визуализации данных. Это позволяет уточнить особенности графических форм и формообразования диаграмм, позволяет верифицировать использование проектных правил, сформулированных усилиями отечественных и зарубежных специалистов в конце XIX – начале XX вв. Такая верификация может быть сделана по методике, включающей в себя статистические методы и метод ай-трекинга, что позволяет учесть ценный опыт прошлого в современном дизайне информации. Представленная методика может быть распространена на другие виды диаграмм и тематических карт, а также иметь практическое применение при анализе визуализации больших массивов данных.

DOI: 10.7256/2454-0714.2023.1.39634

EDN: IWYBNX

Аннотация: Представленные исследования направлены на изучение элементов, влияющих на визуальное восприятие кинокадра с целью выработки методических рекомендаций для гармонизации кадра в процессе кинопроизводства. Объект исследования – кинокадр. Предмет исследования – технологии обработки кинокадра. Цель данной работы – получить экспериментальные данные шаблона рассматривания кинокадра и выявить статистические закономерности для подтверждения или опровержения сформулированной гипотезы. Задача – провести экспериментальное исследование влияния композиции на параметры шаблона рассматривания кинокадра. Исследуется влияние фактор взаимного отношения площадей центров интереса к фону на параметры шаблона рассматривания стимульного материала. В результате проделанной работы разработана методика проведения экспериментальных исследований восприятия визуальной информации человеком с применением программно-аппаратного комплекса ай-трекинга. Полученные результаты показывают, что при условии, когда объекты занимают незначительную площадь кадра, наблюдателю требуется больше времени, чтобы рассмотреть этот кадр. Также как и в случае, когда объекты занимают большую часть кадра (более 40%). В первом случае, ввиду небольших размеров объектов, наблюдателю становится труднее отыскать объекты в пространстве кадра. Во втором случае, требуется время, для идентификации объектов, так как они, в виду больших размеров, тяготеют к тому, чтобы быть восприняты как фон.

DOI: 10.7256/2454-0714.2022.2.37972

EDN: XRZXKT

Аннотация: В настоящей статье описана разработанная авторами методика проведения экспериментального исследования восприятия графического интерфейса систем удаленного управления динамическими объектами с применением технологии ай-трекинга. Разработанная методика является составляющей частью исследований по изучению восприятия визуальной информации. Объектом исследования является графический иетерфейс систем управления динамическим объектом. Предметом исследования являются дашборды в стимульном слайде, их внутреннее наполнение (тип, размер, количество). Методика включает разработку набора дашбордов с различными значениями отображаемого параметра, выполненных в трех видах диаграмм (линейной, столбиковой, фигурной количественной) и в трех размерах. Стимульный материал эксперимента был разработан с использованием специального программного модуля. Данный модуль выполнял задачу заполнения стимула дашбордами случайным образом. При проведении эксперимента производилась подготовка испытуемых в ходе специального инструктажа. Для проведения эксперимента применялся программно-аппаратный комплекс ай-трекинга, который фиксирует объективные параметры шаблона рассматривания и позволяет снимать массивы экспериментальных данных. Для обработки результатов эксперимента используются стандартные методы математической статистики, такие как дисперссионный анализ. Разработанная методика была апробирована на ограниченной группе. Научная новизна данной работы заключается в разработке методики проведения экспериментального исследования на предмет влияния фактора количества, типа и размера диаграмм в графической композиции, eе восприятие зрителем.

DOI: 10.7256/2454-0714.2021.1.33378

Аннотация: В настоящее время получают развитие научные исследования связанные с использованием ай-трекинговых технологий. Большая область научных знаний, в которой целесообразно использовать ай-трекинговые технологии, связана с исследованием восприятия зрительной информации. Одним из направлений таких исследований является изучение влияния композиционного построения визуального образа на восприятие его зрителем. Объект исследования - элементы графической композиции (стилевое и цветовое решение). Предмет исследования - методы и алгоритмы цифровой обработки графического материала. Методы исследования - вычислительные методы цветокоррекции, технология ай-трекинга, методы экспертных оценок, методы статистической обработки полученных экспериментальных данных.   Научная новизна представленной работы заключается в разработке методики подготовки и проведения вычислительных экспериментов по исследованию влияния стилевого решения графической композиции на восприятие ее зрителем. Разработанная авторами методика хорошо зарекомендовала при проведении экспериментов по изучению влияния цветового решения кадра на восприятие его зрителем. Проведенное в рамках настоящей работы экспериментальное исследование выявило статистическую значимость влияния стилевого решения графической композиции на восприятие ее зрителем. Была статистически подтверждена гипотеза о том, что абстрактные графические композиции сложны для восприятия зрителем. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании сложных графических изображений, при рассматривании которых пользователем основной задачей является скорость восприятия информации.

DOI: 10.7256/2454-0714.2017.2.22685

Аннотация: Предметом исследования является модуль автоматического обнаружения столкновений механизма манипулятора, с запретными зонами используемый в интеллектуальных системах управления роботами. Объектом исследования является геометрический анализ характеризующий положение механизма манипулятора и известных запретных зон. Авторы подробно рассматривают такие аспекты как аналитическое задание области разрешенных конфигураций в пространстве обобщенных координат при наличии двух запретных зон в рабочем пространстве манипулятора. Пространство обобщенных координат при этом задано осями прямоугольной системы координат, по направлению которых откладывают углы, задающие перемещения во вращательных кинематических парах. Предложено использовать достаточное условие определения столкновений, основанное на использовании области разрешенных конфигураций. Методология исследования основана на изучении сечений задающих форму и положение области разрешенных конфигураций. Все разрешенные конфигурации в пространстве обобщенных координат, отображены геометрическим объектом. Данный геометрический объект задан аналитическим способом с помощью использования нескольких кинематических поверхностей, его ограничивающих. Основным выводом проведенного исследования является сокращение времени расчетов тестовых заданий, связанных с виртуальным моделированием движения механизма манипулятора мобильного робота «Варан» при использовании разработанного алгоритма обнаружения столкновений механизма со средой. Особым вкладом авторов в исследование темы является разработка способа задания базы знаний, используемой при интеллектуальном управлении движением механизма манипулятора в заранее известной внешней среде. Новизна исследований заключается в разработке более производительного метода анализа информации о положении механизма манипулятора и запретных зон на основе полученных аналитических зависимостей, используемых для задания области разрешенных конфигураций. Использование полученной области при синтезе траектории в пространстве обобщенных координат позволяет проводить коррекцию движения манипулятора с целью предвидения и исключения тупиковых ситуаций при синтезе движений по вектору скоростей.

Аннотация: В данной работе рассматриваются пути автоматизации развивающегося метода диагностики – тезиграфии. Давно известно, что биологические жидкости при высушивании кристаллизуются. В условиях патологии кристаллизационные свойства биологических жидкостей изменяются. В результате уже проведенных исследований выяснено, что этот метод очень чувствителен и может быть использован на этапах доклинической диагностики вирусных и инфекционных заболеваний. Для определения характера патологического процесса необходимо анализировать полученные изображения биокристаллов с целью описания их формы и выявления характера распределения по ряду признаков. В статье рассмотрены алгоритмы и методы автоматизированной оценки признаков графических объектов на примере изображений, полученных в ходе тезиграфических исследований. Исследованы алгоритм сегментации, основанный на выделении границ с помощью фильтрации, алгоритм вычисления площадей и детектирования признаков формы и алгоритмы моделирования и фрактального анализа при рассмотрении древовидных и других сложных кристаллограмм. Предложена программа, которая позволяет получать оценки распределения по площади, периметру и другим характеристикам кристаллов, а также статистические данные по множеству кристаллов, выращенных на общей поверхности.

DOI: 10.7256/2454-0714.2017.3.23489

Аннотация: Предметом данной работы является теоретическое исследование свойств кривой Гильберта, которые позволяют организовать эффективный доступ к пикселам изображения при обработке фильтрами со скользящим окном, используя кривую Гильберта в качестве порядка обхода точек изображения. Эффект достигается за счёт уменьшения числа повторных обращений к памяти при обработке соседних пикселов изображения, а также за счёт равномерного распределения числа загруженных из памяти пикселов при горизонтальных и вертикальных шагах между пикселами изображения. Метод проведения работы – теоретическое исследование. Достоверность теоретических результатов подтверждается предыдущими экспериментальными работами, на которые ссылаются авторы. Новизна работы заключается в том, что в ней дано теоретическое обоснование полученных ранее экспериментальных результатов. Дана оценка сверху числа обращений к памяти, которых можно избежать при обходе точек изображения вдоль кривой Гильберта, в зависимости от размеров скользящего окна фильтра. Проведено сравнение с некоторыми другими непрерывными порядками обхода (такими как обход изображения по строкам и столбцам с переменой направления шага) с точки зрения количества загруженных пикселов изображения при вертикальном и горизонтальном шагах между пикселами с точки зрения распределения числа чтений при фильтрации.

DOI: 10.7256/2454-0714.2021.2.35507

Аннотация: В данной работе рассматривается пример использования геометрической модели гиперповерхности в многомерном пространстве на чертеже Радищева, отражающей взаимосвязь четырех переменных при решении одной из задач связанной с проектированием технологического процесса выполняемого сварочным роботом. При проектировании технологических процессов связанных со сваркой изделий, необходимо решить оптимизационную задачу, связанную с определением положения основания сварочного робота по отношению к привариваемым кронштейнам и оси емкости цилиндрической формы. Для выполнения процесса сварки изделий необходимо определить наиболее оптимальный сварочный робот, геометрическая модель кинематической цепи которого позволит осуществлять движение выходного звена (ВЗ) и сварочной головки по всем участкам сварочных швов. В качестве примера рассматривается случай с местонахождением робота снаружи цилиндрической ёмкости, а привариваемых объектов внутри и снаружи. Для выполнения оптимизационной задачи исследовалась взаимосвязь параметров, определяющих положение робота относительно ёмкости и минимально возможное смещение центра выходного звена по вертикали, с помощью графической оптимизационной модели. Многокомпонентная система определяемая четырьмя параметрами исследовалась с помощью чертежа Радищева. Были построены совокупности кривых, задающих каркас кривых линий двойного уровня гиперповерхности в четырехмерном пространстве. Для определения кривых были найдены совокупности проекций точек на чертеже Радищева. Использование построений линий двойного уровня на чертеже Радищева позволило определить наиболее оптимальное положение механизма манипулятора относительно цилиндрической поверхности при сварке изделий для различных промышленных роботов, представленных в данной работе.

DOI: 10.7256/2454-0714.2016.1.18047

Аннотация: Предметом исследования являются алгоритмы оценки информативности комбинированных изображений. Такие изображения формируются мультиспектральными системами технического зрения, в частности мультиспектральными авиационными системами улучшенного видения, позволяющими отображать внешнее пространство для пилотов вне зависимости от погодных и суточных условий, повышая эксплуатационные возможности воздушных судов. В таких системах информация от датчиков различной физической природы объединяется (комплексируется) в общее комбинированное изображение, которое должно содержать существенные информационные признаки от всех комбинируемых видеоканалов. Исследование проводилось с помощью компьютерного моделирования комплексирования изображений в двух зональной телевизионно-тепловизионной системе усиленного видения с использованием реальных изображений от видеодатчиков. Предложена новая структурно-семантическая количественная оценка информативности комбинированных изображений, основанная на мере сохранения (искажения) различительной информации от их составляющих по спектрально-энергетическим и пространственным признакам. На основании введённой оценки информативности проведено сравнение известных способов комплексирования изображений для двухзональной системы улучшенного видения. Показано, что традиционные статистические подходы к оценке информативности менее согласованы с визуальным восприятием изображений.

DOI: 10.7256/2454-0714.2016.1.67599

Аннотация: Предметом исследования являются алгоритмы оценки информативности комбинированных изображений. Такие изображения формируются мультиспектральными системами технического зрения, в частности мультиспектральными авиационными системами улучшенного видения, позволяющими отображать внешнее пространство для пилотов вне зависимости от погодных и суточных условий, повышая эксплуатационные возможности воздушных судов. В таких системах информация от датчиков различной физической природы объединяется (комплексируется) в общее комбинированное изображение, которое должно содержать существенные информационные признаки от всех комбинируемых видеоканалов. Исследование проводилось с помощью компьютерного моделирования комплексирования изображений в двух зональной телевизионно-тепловизионной системе усиленного видения с использованием реальных изображений от видеодатчиков. Предложена новая структурно-семантическая количественная оценка информативности комбинированных изображений, основанная на мере сохранения (искажения) различительной информации от их составляющих по спектрально-энергетическим и пространственным признакам. На основании введённой оценки информативности проведено сравнение известных способов комплексирования изображений для двухзональной системы улучшенного видения. Показано, что традиционные статистические подходы к оценке информативности менее согласованы с визуальным восприятием изображений.

DOI: 10.7256/2454-0714.2017.2.22719

Аннотация: Объектом исследования являются шарнирные рычажные механизмы, основанные на использовании структурных групп третьего класса третьего порядка по классификации Ассура-Артоболевского. Названные механизмы исследуются и проектируются в качестве исполнительных устройств цикловых высокопроизводи-тельных машин-автоматов. Из множества рычажных механизмов третьего класса в качестве предмета исследования выделены так называемые пределообразующие ме-ханизмы, позволяющие получать приближенные выстои выходного звена, а, следо-вательно, и рабочего органа за счет использования предельных положений рычаж-ных диад. Рассмотрены шарнирные рычажные механизмы третьего класса, которые в силу своих кинематических особенностей дают возможность обеспечивать при-ближенные выстои выходного звена в обоих его крайних положениях в соответствии с наперед заданной циклограммой работы машины-автомата. Для исследования шарнирных механизмов с приближенными остановками выходного звена в двух крайних положениях по заданной циклограмме применяли метод конструктивного геометрического моделирования как основы для разработки аналитической геометрической модели рассматриваемых механизмов На основе конструктивного геометрического моделирования предложен метод проектирования шестизвенных механизмов третьего класса с двумя приближенными остановками выходного звена в крайних положениях по наперед заданной циклограмме. Выявлены возможные ветвления кинематической схемы данного механизма. Создана аналитическая геометрическая модель синтеза шестизвенных шарнирных механизмов третьего класса как исполнительных устройств высокопроизводительных машин-автоматов полиграфической, пищевой, текстильной и ряда других отраслей промышленности.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.2.26383

Аннотация: Объектом исследования являются открытые цифровые модели рельефа местности, размещённые в сети Интернет. Предметом исследования является процедура устранения погрешностей цифровых моделей рельефа местности, направленная на повышение достоверности вычислений морфометрических характеристик бассейнов водных объектов. Данная статья посвящена совершенствованию способов обработки и модификации геоинформационных признаков путем обработки цифровых высотных моделей рельефа. Подходы, изложенные в данной работе, направлены на повышение достоверности вычисления главных морфометрических характеристик рельефа путем устранения погрешностей в исходных данных. Обычно для морфометрического анализа используются картографические произведения, по которым определяемые формы рельефа содержат субъективные ошибки. Величины этих ошибок затем могут сказаться на результатах анализа, так как количественные характеристики зависят от того где и каким образом проходит граница формы. Учитывая наличие в исходных открытых данных ряда высотных искажений, которые говорят об их непригодности к использованию для выполнения качественного морфометрического анализа на уровне частных водосборов, в работе рассмотрены пути корректировки их геометрических характеристик за счёт устранения влияния древесной растительности и сохранения пластики рельефа с использованием коэффициентов Лагранжа. Приведено сопоставление результатов частного морфометрического анализа, полученных с использованием откорректированных моделей рельефа с результатами, полученными на основе других данных. Для повышения достоверности и автоматизации обработки цифровой модели рельефа бассейна реки, представляющей собой регулярную сеть, необходимо проводить анализ на частных водосборах площадью от 0,6 до 0,8% от общей площади территории бассейна.

Аннотация: Рассмотрены методы автоматического распознавания образцов речевого сигнала, зарегистрированных в момент проявления дикторами положительной эмоции, от образцов речи этих же испытуемых в нейтральном состоянии. В статье исследуются возможности методов нелинейной динамики для оценки информативных показателей эмоционального состояния человека. Исследования осуществлены на основе анализа реконструкций аттракторов речевого сигнала. Проанализированы различные способы выбора оптимальных значений параметров реконструкции аттрактора (задержки по времени между элементами временного ряда и размерности вложения). Предложены новые количественные признаки для классификации образцов речевого сигнала человека, испытывающего эмоции, основанные на оценках максимальных векторов реконструкции аттрактора по четырем квадрантам. Исследования проведены на фрагментах русскоязычной базы (Тверь). Сформирован модельный корпус эмоциональной речи, состоящий из базы данных двух уровней (фраз и гласных фонем), послуживший основанием для оценки работоспособности разработанного программного модуля автоматического распознавания эмоций человека.

DOI: 10.7256/2454-0714.2020.4.34303

Аннотация: Одним из перспективных направлений разработки программного обеспечения является моделирование формоизменения различных тел с графическим отображением самого процесса. Актуальность создания таких систем объясняется, прежде всего, предоставлением потенциальному пользователю возможности визуализации процесса формоизменения объекта под действием внешних сил. Такие программные модули востребованы в различных областях, например, моделирование деформации стального слитка при производстве металлопроката, прогнозирование формирования дефектов при внешнем воздействии на тело различной формы, а так же визуализация работы технической аппаратуры, связанной с внешним силовым воздействием на объект, который в результате приложенных сил меняет свою форму. Разработка подобных систем дает возможность создавать тренажеры-эмуляторы, которые востребованы, в том числе, и в образовательных учреждениях, так как позволяют без закупки дорогостоящего оборудования обучать студентов практическим навыкам работы. Например, в медицинских вузах можно применять подобные программно-аппаратные системы для получения практических навыков работы с медицинским оборудованием, например, установкой ультразвукового исследования (УЗИ). Стандартный процесс обучения проведения ультразвукового исследования в медицинском вузе состоит из двух этапов: теоретический и практический. В ходе обучения студент не имеет возможности самостоятельно поработать на аппарате УЗИ такое количество раз, чтобы получить реальные навыки работы с медицинским оборудованием. Поэтому актуальным является разработка ассистирующей робототехнической систем (АРС), которая будет являться тренажером-эмулятором реальной установки УЗИ и может использоваться для обучения. Первым этапом реализации проекта по созданию АРС аппарата УЗИ является разработка специализированного программного продукта, который позволит выполнить визуализацию изображения человеческих органов в формате 3D с возможностью их масштабирования, поворота и деформации, которая возникает при давлении на мягкие ткани поверхности джойстиком аппарата при проведении УЗИ-обследования.

DOI: 10.7256/2454-0714.2017.3.23526

Аннотация: Предметом исследования является морфометрическая характеристика частиц микродисперсной системы Al2O3 (оксид алюминия). Особенное внимание уделено, фракционному составу и коэффициенту сферичности частиц для выделенных размерных групп частиц, формирующих дисперсную систему. Автор отмечает, что анализ изображений позволяет использовать коэффициент сферичности для оценки элементов рельефа поверхности частиц в совокупности с интерпретацией реальной геометрической формы отдельных частиц. Это позволяет точнее определить фактор дисперсности, что является важной характеристикой дисперсной системы, поскольку данный параметр может служить мерой оценки активности вещества дисперсной системы. Цифровые изображения для анализа получены на сканирующем электронном микроскопе высокого разрешения S3400N «HITACHI» (Япония). Анализ изображений проводился универсальным программным обеспечением ImageJ-FiJi. В качестве объекта исследования использовался порошок Al2O3 марки Sigms-Aldrich (артикул 265497, α-фаза, средний размер частиц 10 мкм), полученный в мельницах с шарообразными мелющими телами. Основными выводами проведенного исследования является прежде всего, то что анализ изображений является мощным инструментом для определения физических свойств дисперсных систем. Впервые в работе рассматривается анализ углов образованных вершинами кромок частиц. Расчет фактора дисперсности показал, что данные полученные при анализе изображений частиц, позволяют повысить эффективность в определение реального фактора дисперсности частиц в среднем на 5%.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.1.22664

Аннотация: Предмет исследования. В представленной рукописи рассмотрены вопросы, связанные с применением аффинных преобразований при решении задач с кривыми второго порядка, а именно растяжения и сжатия относительно прямой, то есть преобразования окружности в эллипс и наоборот. Эллипс находит самое широкое применение в различных сферах благодаря изяществу формы и своим свойствам: в искусстве, дизайне, архитектуре, физике и технике, астрономии, его свойства описаны в художественной литературе. Построение эллипса может быть выполнено очень точно с помощью подручных средств (колышков, нити, перегибами круга, с помощью полоски бумаги), специальных приспособлений и современных вычислительных систем математического моделирования и САПР. Методы построения эллипса основаны на его свойствах, отчего зависит и его форма. Использование закономерностей аффинного преобразования позволит закрепить навыки применения свойств эллипса и решения задач по определению его основных параметров. Метод проведения работы. В статье представлены приемы преобразований, направленные на определение большой и малой осей эллипса, построения касательных к эллипсу и определения точек пересечения прямой с эллипсом. В результате проведенной работы получены алгоритмы решения задач, позволяющие, используя приём родственного преобразования, получить возможность определения точки пересечения прямой с поверхностями второго порядка (параболоида, однополостного гиперболоида) и усеченного конуса, а также определить оси эллипса, точки касания и пересечения прямой с эллипсом. Научная новизна. Предложен метод, позволяющий упростить решение конструкторских задач на пересечение поверхности второго порядка с прямой линией и с поверхностью второго порядка, что поспособствует повышению точности и адекватности их построения. Выводы. Раскрыты свойства и суть аффинного преобразования эллипса в окружность и наоборот. Продемонстрированы алгоритмы решения различных геометрических задач на основе применения родственных преобразований. Материалы работы имеют практическую значимость, так как существенно расширяют представления о способах решения различных задач с кривыми второго порядка.

DOI: 10.7256/2454-0714.2021.2.35574

Аннотация: Линейчатые поверхности используются в различных областях деятельности человека. Одним из распространенных способов конструирования линейчатых поверхностей является конструирование с помощью задания трех направляющих кривых. В некоторых случаях одна из этих направляющих кривых непосредственно не задается, а заменяется, каким-либо геометрическим условием, накладываемым на образующие поверхности, которое может быть задано в виде некоторого точечного соответствия, устанавливаемого между точками двух оставшихся направляющих кривых. В работе рассматривается пример конструирования указанных поверхностей, которые в приближенном виде будут ограничивать область, которая задает допустимые положения звеньев механизма манипулятора некоторой заданной конфигурации при реализации допустимых мгновенных состояний. Полученные линейчатые поверхности легли в основу алгоритма вычисления конфигураций, не пересекающих запретные зоны при возникновении тупиковых ситуаций. Результатом работы является компьютерное моделирование движений механизма руки и туловища андроидного робота с использованием полученного алгоритма вычисления конфигураций. Моделирование движения показало, что использование линейчатых поверхностей при анализе взаимного положения манипулятора и запретных зон в тупиковых ситуациях позволяет сократить время вычислений на 50-60 процентов. Полученное сокращение времени расчета является наиболее востребованным при компьютерном управлении движением руки и туловища андроидного робота в реальном масштабе времени.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.14304

Аннотация: Представлена методика автоматизированной обработки изображений в авиационных системах визуального мониторинга внекабинной обстановки, предназначенный для использования при проектировании и последующих испытаниях таких средств. Методика разработана с учетом особенностей обеспечения безопасности полетов воздушных судов в темное время суток и характеристик современных оптико-электронных систем, применяемых на пилотируемых и беспилотных воздушных судах. Представлена методика расчета оценки максимальной дальности действия низкоуровневых телевизионных систем визуализации изображения, применяемых в составе средств и систем авиационного оборудования. Методология исследования объединяет методы системного анализа, проектирования оптико-электронных систем, проектирования и испытаний авиационного оборудования, методы квалиметрии сложных систем. Научная новизна полученных результатов определяется тем, что они получены с учетом обеспечения безопасности полетов воздушных судов и могут быть использованы в интересах обоснования рациональных характеристик, проектирования, квалиметрии и испытаний аналогичных систем, предназначенных для использования в составе оборудования эргатических систем различного назначения.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.66223

Аннотация: Представлена методика автоматизированной обработки изображений в авиационных системах визуального мониторинга внекабинной обстановки, предназначенный для использования при проектировании и последующих испытаниях таких средств. Методика разработана с учетом особенностей обеспечения безопасности полетов воздушных судов в темное время суток и характеристик современных оптико-электронных систем, применяемых на пилотируемых и беспилотных воздушных судах. Представлена методика расчета оценки максимальной дальности действия низкоуровневых телевизионных систем визуализации изображения, применяемых в составе средств и систем авиационного оборудования. Методология исследования объединяет методы системного анализа, проектирования оптико-электронных систем, проектирования и испытаний авиационного оборудования, методы квалиметрии сложных систем. Научная новизна полученных результатов определяется тем, что они получены с учетом обеспечения безопасности полетов воздушных судов и могут быть использованы в интересах обоснования рациональных характеристик, проектирования, квалиметрии и испытаний аналогичных систем, предназначенных для использования в составе оборудования эргатических систем различного назначения.

Аннотация: Описывается алгоритм распознавания дыхательных шумов, основанный на идее растущей пирамидальной сети, адаптированный для работы с нечеткими описаниями объектов обучающей выборки и дополненный лингвистическим интерпретатором результатов обобщения. Приводится общая функциональная схема и детальное описание отдельных стадий работы. Для описания признакового пространства и интерпретации результатов используется теория нечетких множеств. Функционирование алгоритма ведется в двух режимах: обучение и распознавание. Нейроподобные модели классов, содержащиеся в построенной сети, интерпретируются в нечеткие высказывания, которые в дальнейшем используются в режиме распознавания и служат набором продукционных правил для алгоритма нечеткого логического вывода. Представленный алгоритм реализован программно и исследуется, в статье приводятся результаты апробации его программной реализации.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.1.25414

Аннотация: Целью научной работы является повышение эффективности воссоздания реалистичных теней динамических 3D персонажей кинофильмов на этапе цифровой постобработки кино и видеоматериала за счет математически обоснованной временной замены высокополигонального трехмерного поверхностного моделирования на низкополигональное без ущерба качеству конечного продукта в кинематографической промышленности. Объектом научного исследования является отснятый и смонтированный кино и видеоматериал и отдельные графические изображения кинокадров. Предметом исследования являются модели, методы и алгоритмы цифровой обработки видеоматериала. Исследованы методы трехмерного поверхностного моделирования различными полигонами, программные алгоритмы геометрических вычислений невидимых линий и проекций 3D объектов на трехмерную поверхность. Разработаны новые эффективные методы и программные алгоритмы снижения размерности полигональной 3D модели, которые обоснованы математически и позволили значительно сократить объем компьютерных вычислений динамических теней без ухудшения качества видеоматериала. Приведен пример практической реализации новых моделей и методов воссоздания теней в кинематографе.

DOI: 10.7256/2454-0714.2017.3.24159

Аннотация: Повышение качества деталей и изделий машиностроительного профиля относится к числу первоочередных задач. Решение этой задачи в работе достигается за счет увеличения достоверности, автоматизации контроля и реализации единой концепции обеспечения точности деталей на всех стадиях ее жизненного цикла. Инструментом решения поставленной задачи служит разработанный универсальный алгоритм построения геометрической модели реальной детали и ее визуализация, научная новизна которого, заключается в учете информативности элементов, координатных плоскостей и осей координат, материализованных комплектами баз детали. Практическая значимость алгоритма подтверждена его применением в методике нормирования размерной и геометрической точности детали При построении геометрической модели используется модульный принцип, где заранее известно возможное количество степеней свободы, лишаемое каждым элементом модуля. Характеристики геометрической модели, примечания и предложения заносятся в виде матрицы в базу данных. Построение геометрической модели начинается с изображения обобщенной системы координат OXYZ на контурном эскизе детали в одной - трех проекциях. Количество и вид координат и первичных погрешностей положения каждой основной базы определяются числом и видом движений, не израсходованных рассматриваемой базой на образование обобщенной системы координат. Угловые координирующие размеры и их погрешности положения отсчитываются только от осей координат с информативностью 4 и 2 и обозначаются на проекциях, перпендикулярных осям поворота. Линейные координирующие размеры и их погрешности положения отсчитываются вдоль соответствующих осей координат вместе с номинальными значениями координат, включая нулевые значения. Поверхности элементов, базы которых материализуют системы координат и исполнительные поверхности, имеют отклонения формы, которые визуализируются на модели в виде основных волнистых линий, касательных к образующим из материала элементов. Основная особенность данного подхода, которая отражает его научную новизну, заключается в том, что он позволяет объективно выявить все необходимые геометрические характеристики детали на основе принципа единства баз. Поверхности элементов, базы которых материализуют системы координат и исполнительные поверхности, имеют отклонения формы, которые визуализируются на модели в виде основных волнистых линий, касательных к образующим из материала элементов. Разработанный алгоритм может быть положен в основу разработки системы автоматизации управления качеством в процессах проектирования производства изделий.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.14373

Аннотация: Объектом исследования являются новый способ задания и визуализация фото-реалистичного рельефа местности. Предлагается метод рендеринга террейна не сложнее отображения текстуры. Модель местности кодируется дифференциальной картой высот, то есть задается алгебраически несущая поверхность и в каждом узле хранится только отклонение от этой базовой поверхности. Такой способ кодирования позволяет легко создавать непрерывные уровни детальности и облегчает качественную фильтрацию. По мере рекурсивного деления вокселей на каждом уровне деления необходимо проецировать центры вычисленных вокселей на базовую плоскость. Полученные координаты, так же как и в случае с обычной RGB текстурой, определят адрес в так называемой "карте высот" или "текстуре формы". Считываем по этому адресу для соответствующего уровня детальности соответствующую высоту и используем ее в тесте пересечения при модификации коэффициентов уравнения поверхности. В результате получаем промодулированную значениями "карты высот" поверхность. Визуализация в реальном масштабе времени реализована на графических ускорителях. Метод исследования базируется на аналитической геометрии в пространстве, дифференциальной геометрии и векторной алгебре, теории интерполяции и теории матриц, опирается на математическое моделирование и теорию вычислительных систем. Основными выводами проведенного исследования являются: возможность генерации рельефа местности, в котором для отображения рельефа и смены уровней детальности используется тот же механизм, что и для текстуры цвета. Для фильтрации изображения при динамике используется интерполяция высот по аналогии с текстурой цвета. В сравнении с известными алгоритмами в предложенном алгоритме время вычислений при генерации рельефа практически не зависит от разрешения карты высот.

DOI: 10.7256/2454-0714.2015.1.66224

Аннотация: Объектом исследования являются новый способ задания и визуализация фото-реалистичного рельефа местности. Предлагается метод рендеринга террейна не сложнее отображения текстуры. Модель местности кодируется дифференциальной картой высот, то есть задается алгебраически несущая поверхность и в каждом узле хранится только отклонение от этой базовой поверхности. Такой способ кодирования позволяет легко создавать непрерывные уровни детальности и облегчает качественную фильтрацию. По мере рекурсивного деления вокселей на каждом уровне деления необходимо проецировать центры вычисленных вокселей на базовую плоскость. Полученные координаты, так же как и в случае с обычной RGB текстурой, определят адрес в так называемой "карте высот" или "текстуре формы". Считываем по этому адресу для соответствующего уровня детальности соответствующую высоту и используем ее в тесте пересечения при модификации коэффициентов уравнения поверхности. В результате получаем промодулированную значениями "карты высот" поверхность. Визуализация в реальном масштабе времени реализована на графических ускорителях. Метод исследования базируется на аналитической геометрии в пространстве, дифференциальной геометрии и векторной алгебре, теории интерполяции и теории матриц, опирается на математическое моделирование и теорию вычислительных систем. Основными выводами проведенного исследования являются: возможность генерации рельефа местности, в котором для отображения рельефа и смены уровней детальности используется тот же механизм, что и для текстуры цвета. Для фильтрации изображения при динамике используется интерполяция высот по аналогии с текстурой цвета. В сравнении с известными алгоритмами в предложенном алгоритме время вычислений при генерации рельефа практически не зависит от разрешения карты высот.

DOI: 10.7256/2454-0714.2014.1.11505

Аннотация: Рассматривается задача сегментации кадров видеопотока подходом «снизу-вверх», которую невозможно решить за один этап обработки из-за ошибок при бинаризации. Для приближения к требуемым показателям точности требуются дополнительные блоки обработки, после каждого из которых происходят сдвиги рабочей характеристики приёмника (ROC). Промежуточные положения смещаемой характеристики после каждого блока обработки характеризуются рабочими точками. Совокупность рабочих точек образует траекторию, по которой происходит движение к зоне требуемой точности. Таким образом, необходимо составить последовательность блоков обработки для достижения требуемых показателей точности. Разработанная классификация подходов к сегментации при анализе «снизу-вверх» позволила выявить наиболее эффективные блоки обработки. Создана система анализа видеоинформации, учитывающая большинство рекомендаций. Блок сегментации представлен семейством алгоритмов, позволяющим определять координаты объектов с требуемой точностью, в том числе с субпиксельной. Для описанной системы анализа видеоинформации показана её траектория и предложен критерий для выбора рабочих точек на этапе настройки. Рассмотренные в статье классификации подходов к сегментации, критерий выбора рабочих точек и способ визуализации могут быть использованы при разработке других систем анализа видеоинформации.

DOI: 10.7256/2454-0714.2014.1.64047

Аннотация: Рассматривается задача сегментации кадров видеопотока подходом «снизу-вверх», которую невозможно решить за один этап обработки из-за ошибок при бинаризации. Для приближения к требуемым показателям точности требуются дополнительные блоки обработки, после каждого из которых происходят сдвиги рабочей характеристики приёмника (ROC). Промежуточные положения смещаемой характеристики после каждого блока обработки характеризуются рабочими точками. Совокупность рабочих точек образует траекторию, по которой происходит движение к зоне требуемой точности. Таким образом, необходимо составить последовательность блоков обработки для достижения требуемых показателей точности. Разработанная классификация подходов к сегментации при анализе «снизу-вверх» позволила выявить наиболее эффективные блоки обработки. Создана система анализа видеоинформации, учитывающая большинство рекомендаций. Блок сегментации представлен семейством алгоритмов, позволяющим определять координаты объектов с требуемой точностью, в том числе с субпиксельной. Для описанной системы анализа видеоинформации показана её траектория и предложен критерий для выбора рабочих точек на этапе настройки. Рассмотренные в статье классификации подходов к сегментации, критерий выбора рабочих точек и способ визуализации могут быть использованы при разработке других систем анализа видеоинформации.

DOI: 10.7256/2454-0714.2019.4.31110

Аннотация: В статье описан метод определения непрямолинейности подкрановых рельсов мостовых кранов путем обработки фотоизображений. Метод не требует маркировки на рельсах съёмочных точек, использования специальных приспособлений и выполнения большого количества угловых, линейных или иных измерений. Метод использует горизонтальную референтную линию, прочерчиваемую на снимке или создаваемую с помощью изображения на снимке нити свободно подвешенного перед объективом шнурового отвеса. Линия также может создаваться с помощью программы Plumb-bob, дающей на снимке изображение вертикальной линии. Изложен алгоритм обработки снимка с помощью растрового редактора изображений с целью определения отклонений осевых точек рельса от референтной прямой. Рассматриваются различные варианты определения размера одного пикселя в зависимости от расстояния съёмки и высоты расположения камеры над рельсом. Приведены результаты измерений и их сравнение с результатами, полученными традиционными методами, показавшее расхождение 0-5 мм. Описан алгоритм определения количества пикселей, содержащихся в линии, соответствующей заданному расстоянию до любой съёмочной точки, что позволяет производить на снимке определение отклонений в любом месте кранового пути.

DOI: 10.7256/2454-0714.2013.1.62453

Аннотация: Создание автоматизированных системам в области биотехнологий является важной областью научно-технических исследований и разработок. Решение проблемы объективности измерений, точности и временных ограничений при проведении анализа цифровых изображений препаратор древесины, является целью работы. Разработан алгоритм обнаружения границ перехода ранней и поздней древесины на цифровых изображениях, оптимальный по критерию максимального правдоподобия. Создана аппаратно-программная система, выполняющая синтезированный алгоритм на базе методов распознавания и анализа цифровых изображений клеточной структуры древесины, позволяет минимизировать трудоемкие операции выполняемых, оператором и повышает качество проводимых работ. Получены и проанализированы характеристики работы созданного комплекса для реальных цифровых изображений. Результаты созданной работы могут быть использованы при проведении инженерных и научных исследований в области лесного хозяйства для повышения их достоверности и производительности.

DOI: 10.7256/2454-0714.2019.4.31065

Аннотация: При автоматизированном планировании движения механизма руки антропоморфного робота в организованном пространстве существует необходимость сокращения времени расчета траектории в пространстве обобщенных координат. Указанное время значительно зависит от времени расчета вектора приращений обобщенных координат на каждом шаге расчетов при синтезе движений по вектору скоростей. В работе проведены геометрические исследования на основе изучение размеров и формы области в многомерном пространстве обобщенных скоростей задающей допустимые мгновенные состояния механизма руки антропоморфного робота. На основе этого предложен метод, позволяющий сократить время итерационного поиска вектора приращений обобщенных координат. Для установления аналитических зависимостей, отражающих взаимосвязь геометрических параметров указанной области и обобщенных координат механизма руки, задающих положения конфигураций, использованы гиперповерхности в четырехмерном пространстве. Для этого использованы уравнения интерполирующих полиномов располагающих в четырех взаимно перпендикулярных плоскостях. На основе указанных четырех интерполирующих полиномов получено уравнение гиперповерхности четвертого порядка, которое отражает взаимосвязь геометрических и кинематических параметров. В статье так же приведены результаты виртуального моделирования движения механизма руки антропоморфного робота с учетом положения запретной зоны в системе CАПР ACAD. Результаты расчётов с использованием полученных аналитических зависимостей, показали сокращение времени расчёта тестовых заданий. Проведённые исследования могут быть использованы при разработке интеллектуальных систем управления движением автономно функционирующих антропоморфных роботов в организованной среде без участия человека-оператора.

DOI: 10.7256/2454-0714.2013.1.62454

Аннотация: В статье предлагаются обобщенные математическая и программная модели генерации статических и динамических текстур на потоковых процессорах. Математическая модель позволяет оценить эффективность различных подходов к генерации текстур. Предложенная методика обеспечивает высокую производительность за счет возможности выбора оптимального метода генерации и позволяет генерировать не только предопределенные разработчиком динамические текстуры, но и произвольные динамические текстуры, данные для воспроизведения которых поступают из внешнего источника.

DOI: 10.7256/2454-0714.2019.4.31379

Аннотация: Целью настоящей статьи является демонстрация возможности идентификации минералов, характерных для пустынных регионов, в экспедиционных условиях и в малых лабораториях, не обладающих средствами для обеспечения энергодисперсионного микроанализа (EDXMA) либо картирующих методов волнодисперсионной спектроскопии (WDXRS), за счёт использования в качестве техники идентификации отельных точек и зон интереса (ROI) на образце программных средств корреляционно-спектрального анализа изображения (QAVIS). Доказывается, что данная техника позволяет идентифицировать отдельные, ценнейшие в ресурсном отношении минералы, используя интегральную частотную и интегральную пространственную характеристику, а также собственно Фурье-спектр и коррелограмму между образцами. Регистрация производилась на системе JEOL JSM, оцифрованной П.Л. Александровым (ИБХ РАН). Измерения производились с использованием программного обеспечения QAVIS, разработанного в ДВО РАН коллективом Лаборатории анализа океанологической информации (разработчики – Гончарова А.А., Фищенко В.К.) Отдела информационных технологий Тихоокеанского океанологического института им. В.И.Ильичева ДВО РАН. Оперативность обработки видеоданных обеспечивается использованием одной из наиболее «быстрых» библиотек дискретного преобразования Фурье - FFTW и тщательной оптимизацией программного кода QAVIS авторами данной программы (программа работает с видеопамятью компьютера, что позволяет обрабатывать все кадры видеопотока одновременно с его просмотром на экране компьютера). Таким образом, показано, что программный корреляционно-спектральный анализ может служить в работе с пустынными и релевантными им минералами не только для аддитивного анализа минералов в случае использования методов сканирующей микроскопии, но и для отличения субмикроструктур данных образований и получения гистограмм статистических распределений их дескрипторов.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.4.25745

Аннотация: Предметом исследования являются оптические преобразования пар базовых геометрических объектов на плоскости, моделирующих различные источники излучения. В общем случае, при решении задач геометрической оптики на плоскости выделяют задачу преобразования одного пучка лучей в другой, например, преобразования лучей точечного источника в систему параллельных лучей. Такие задачи требуют создания сравнительно простого метода, основанного на законах геометрической оптики и позволяющего получать отражательные линии определенной геометрии, соответствующие заданным исходным данным. Получение отражательной линии для разных комбинаций преобразования центрального, параллельного и рассеянного пучка прямых в данной работе базируется на методе циклографического отображения. Метод основан на оптических свойствах циклографической модели пространственной кривой линии и позволяет получать отражательные кривые различной формы при оптических преобразованиях пучков прямых. Использование данного метода при построении системы «источник-приемник» дает возможность выбора приемника (или источника) из множества приемников (источников) при одной и той же отражательной линии. Проведенное исследование показало, что метод циклографического отображения позволяет сравнительно просто получать отражательные линии при оптических преобразованиях различных пучков лучей, при этом аналитический алгоритм даёт возможность получать параметрические уравнения данной линии. Результаты работы могут быть использованы при проектировании различных оптических систем в антенной, лазерной и светотехнической областях промышленности.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.4.27695

Аннотация: В статье представлены новые методы экспериментального исследования влияния цветового решения на восприятие кинокадра зрителем и программные алгоритмы обработки полученных статистических данных. Объектом научного исследования является отснятый и смонтированный киноматериал, включая отдельные графические изображения видеокадров. Предметом исследования являются графические модели цветовых решений, методы цифровой цветокоррекции, алгоритмы цифровой обработки кино и видеоматериала. Специфика поставленного вычислительного эксперимента заключается в том, что он проводится в интерактивном режиме с использованием Интернет ресурсов. Описанная методика является развитием существующих методов экспериментального исследования глазодвигательной активности человека с использованием технологии ай-трекинга. Предложенные методы и алгоритмы экспериментальных исследований влияния цветовых решений на их восприятие позволяют объективно измерить статистические данные и проанализировать работу зрительной активности человека по различным критериям. Разработка Интернет приложения позволила привлечь к вычислительному эксперименту гораздо больше испытуемых и повысить достоверность статистических результатов.

DOI: 10.7256/2454-0714.2018.4.28374

Аннотация: В работе предложено решение ряда задач, связанных с оптимизацией распознавания информационных знаков корреляционно-экстремальным контурным методом на базе оценки сходства, инвариантной относительно аффинных преобразований. Приводится описание эффективного по быстродействию алгоритма получения областей определенного цвета и его распараллеливание. Показывается, что решение этой задачи позволяет сократить как число объектов, предъявляемых для распознавания, так и число используемых эталонов, а также получать более качественное контурное описание объектов и, следовательно, существенно увеличить быстродействие самого алгоритма распознавания. Приводится решение задачи оптимизации вычислений в самом алгоритме распознавания. Показано, что один из способов решения этой задачи для конкретно выбранного алгоритма распознавания заключается в распараллеливании вычислений оценки сходства по параметрам аффинного преобразования. Другой представленный путь решения задачи оптимизации вычислений был ориентирован на получении оценок сходства текущего эталона с объектами из локальной области изображения, определяемой на основе параметров аффинного преобразования и габаритов эталона. Отмечается, что созданное алгоритмическое обеспечение позволяет решать задачи распознавания информационных объектов в реальном масштабе времени.

DOI: 10.7256/2454-0714.2016.3.19558

Аннотация: Предметом данной работы является разработка алгоритма быстрого обратного дискретного преобразования размера 8х8 стандарта кодирования видео ITU-T H265 (HEVC). Рассматриваются отличия в структуре матрицы обратного преобразования от матрицы обратного дискретного косинусного преобразования, а также подходы, которые могут быть применены для факторизации упомянутой матрицы. Даётся оценка числа операций, необходимых для выполнения преобразования и проводится численный эксперимент для проверки эффективности разработанного алгоритма с точки зрения скорости его исполнения на центральном процессоре (CPU). Метод проведения работы – теоретическое исследование с последующим проведением численного эксперимента со сбором интересующей информации и анализом результатов. Для проведения численного эксперимента была написана программа на языке Си, реализующая стандартный алгоритм обратного преобразования (непосредственное перемножение матрицы преобразования и вектора коэффициентов) и предлагаемый быстрый алгоритм обратного преобразования, разработанный в теоретической части данной работы. Проведено сравнение результатов производительности. Новизна работы заключается в том, что в ней предложен ранее неизвестный алгоритм быстрого обратного преобразования 8х8 стандарта HEVC и схема факторизации матрицы преобразования. По сравнению с предшествующими работами, предложенный алгоритм требует меньшего числа арифметических операций, а значит, может быть исполнен за меньшее время. В данной статье были сделаны выводы относительно возможности реализации быстрого обратного преобразования стандарта HEVC, предложена схема факторизации матрицы указанного преобразования размера 8х8 и разработан быстрый алгоритм обратного преобразования на основе найденной схемы факторизации.

DOI: 10.7256/2454-0714.2016.3.68108

Аннотация: Предметом данной работы является разработка алгоритма быстрого обратного дискретного преобразования размера 8х8 стандарта кодирования видео ITU-T H265 (HEVC). Рассматриваются отличия в структуре матрицы обратного преобразования от матрицы обратного дискретного косинусного преобразования, а также подходы, которые могут быть применены для факторизации упомянутой матрицы. Даётся оценка числа операций, необходимых для выполнения преобразования и проводится численный эксперимент для проверки эффективности разработанного алгоритма с точки зрения скорости его исполнения на центральном процессоре (CPU). Метод проведения работы – теоретическое исследование с последующим проведением численного эксперимента со сбором интересующей информации и анализом результатов. Для проведения численного эксперимента была написана программа на языке Си, реализующая стандартный алгоритм обратного преобразования (непосредственное перемножение матрицы преобразования и вектора коэффициентов) и предлагаемый быстрый алгоритм обратного преобразования, разработанный в теоретической части данной работы. Проведено сравнение результатов производительности. Новизна работы заключается в том, что в ней предложен ранее неизвестный алгоритм быстрого обратного преобразования 8х8 стандарта HEVC и схема факторизации матрицы преобразования. По сравнению с предшествующими работами, предложенный алгоритм требует меньшего числа арифметических операций, а значит, может быть исполнен за меньшее время. В данной статье были сделаны выводы относительно возможности реализации быстрого обратного преобразования стандарта HEVC, предложена схема факторизации матрицы указанного преобразования размера 8х8 и разработан быстрый алгоритм обратного преобразования на основе найденной схемы факторизации.

DOI: 10.7256/2454-0714.2014.3.13646

Аннотация: Выполнена параметризация моделей локационных изображений групп точечных объектов типов «цепочка» и «скопление». Исследованы вероятностные характеристики достаточной статистики их различения, необходимые для выбора решающих правил, оптимальных по заданным критериям в различных условиях наблюдения. Рассмотрена методика моделирования наблюдаемых искажений эталонных цепочек, которая все многообразие условий наблюдения позволяют свести к двум параметрам – кривизне траектории цепочки и уровню отклонений наблюдаемых координат точечных объектов от их эталонных положений. Такая методика позволяет формализовать и снизить трудоемкость сопоставления конкурирующих методов опознавания цепочек. Рассмотрены особенности программного комплекса для тестирования конкурирующих алгоритмов различения групповых объектов. В качестве статистики различения предложено отношение диаметра графа иерархической группировки обнаруженных объектов к суммарной длине ребер этого графа. На основе данных математических моделей методом статистических испытаний получены выборочные оценки законов распределения вероятностей достаточной статистики различения для различных значений параметров моделей. Свойства рассмотренного метода различения цепочек и скоплений с учетом меньшей его трудоемкости делают целесообразным его использование при построении систем распознавания групповых точечных объектов в условиях высокой априорной неопределенности относительно параметров условий наблюдения при мощности групп не менее 10. Предложенная архитектура программного комплекса позволяет тестировать алгоритмы распознавания с различной по числу и типу параметров сигнатурой.

DOI: 10.7256/2454-0714.2014.3.65651

Аннотация: Выполнена параметризация моделей локационных изображений групп точечных объектов типов «цепочка» и «скопление». Исследованы вероятностные характеристики достаточной статистики их различения, необходимые для выбора решающих правил, оптимальных по заданным критериям в различных условиях наблюдения. Рассмотрена методика моделирования наблюдаемых искажений эталонных цепочек, которая все многообразие условий наблюдения позволяют свести к двум параметрам – кривизне траектории цепочки и уровню отклонений наблюдаемых координат точечных объектов от их эталонных положений. Такая методика позволяет формализовать и снизить трудоемкость сопоставления конкурирующих методов опознавания цепочек. Рассмотрены особенности программного комплекса для тестирования конкурирующих алгоритмов различения групповых объектов. В качестве статистики различения предложено отношение диаметра графа иерархической группировки обнаруженных объектов к суммарной длине ребер этого графа. На основе данных математических моделей методом статистических испытаний получены выборочные оценки законов распределения вероятностей достаточной статистики различения для различных значений параметров моделей. Свойства рассмотренного метода различения цепочек и скоплений с учетом меньшей его трудоемкости делают целесообразным его использование при построении систем распознавания групповых точечных объектов в условиях высокой априорной неопределенности относительно параметров условий наблюдения при мощности групп не менее 10. Предложенная архитектура программного комплекса позволяет тестировать алгоритмы распознавания с различной по числу и типу параметров сигнатурой.

DOI: 10.7256/2454-0714.2016.4.21165

Аннотация: Групповые точечные объекты (ГТО) представляют собой класс изображений, отличающийся несвязностью и вырожденностью своих элементов. Для обнаружения, пространственного разрешения (сегментации, локализации), распознавания и оценки параметров таких объектов в наблюдаемых сценах выполняется связывание элементов ГТО ассоциированным сплошным образом (АСО). Базовой процедурой формирования ассоциированного образа служит расфокусировка точечной сцены. Для достижения высокой эффективности решения указанных задач по данным зашумленных изображений необходимо обеспечить согласование параметров моделей АСО со свойствами ГТО и параметрами алгоритмов принятия решений. Решение данной задачи достигается методами функционального анализа для поиска экстремумов, теории обработки непрерывных и цифровых изображений для синтеза алгоритмов, дискретной и вычислительной математики для конкретизации численного метода формирования АСО. Для колоколообразной и прямоугольной импульсных характеристик дефокусирующего фильтра получены правила выбора уровня ограничивающего АСО контура с максимальной устойчивостью к ошибкам квантования яркости изображения. Конкретизирована методика согласования параметров модели АСО с плотностью элементов ГТО. Для наглядности и упрощения интерфейса оператора работа с моделями АСО выделен параметр – «радиус» импульсной характеристики фильтра. Получены аналитические связи «радиуса» с порогом локализации пространственно-компактных ГТО. Синтезирован численный метод базовой процедуры формирования АСО, отличающийся на один – два порядка большей производительностью по сравнению с подходом на основе быстрого преобразования Фурье для пространственно-компактных ГТО. Метод базируется на фильтрующих свойствах дельтовидного распределения яркости элементов ГТО и ограничения размеров окна низкочастотного фильтра с учетом числа уровней квантования его импульсной характеристики. Регулярность данной операции для ненулевых отметок наблюдаемой точечной сцены теоретически удобна для распараллеливания вычислений.

DOI: 10.7256/2454-0714.2016.4.68456

Аннотация: Групповые точечные объекты (ГТО) представляют собой класс изображений, отличающийся несвязностью и вырожденностью своих элементов. Для обнаружения, пространственного разрешения (сегментации, локализации), распознавания и оценки параметров таких объектов в наблюдаемых сценах выполняется связывание элементов ГТО ассоциированным сплошным образом (АСО). Базовой процедурой формирования ассоциированного образа служит расфокусировка точечной сцены. Для достижения высокой эффективности решения указанных задач по данным зашумленных изображений необходимо обеспечить согласование параметров моделей АСО со свойствами ГТО и параметрами алгоритмов принятия решений. Решение данной задачи достигается методами функционального анализа для поиска экстремумов, теории обработки непрерывных и цифровых изображений для синтеза алгоритмов, дискретной и вычислительной математики для конкретизации численного метода формирования АСО. Для колоколообразной и прямоугольной импульсных характеристик дефокусирующего фильтра получены правила выбора уровня ограничивающего АСО контура с максимальной устойчивостью к ошибкам квантования яркости изображения. Конкретизирована методика согласования параметров модели АСО с плотностью элементов ГТО. Для наглядности и упрощения интерфейса оператора работа с моделями АСО выделен параметр – «радиус» импульсной характеристики фильтра. Получены аналитические связи «радиуса» с порогом локализации пространственно-компактных ГТО. Синтезирован численный метод базовой процедуры формирования АСО, отличающийся на один – два порядка большей производительностью по сравнению с подходом на основе быстрого преобразования Фурье для пространственно-компактных ГТО. Метод базируется на фильтрующих свойствах дельтовидного распределения яркости элементов ГТО и ограничения размеров окна низкочастотного фильтра с учетом числа уровней квантования его импульсной характеристики. Регулярность данной операции для ненулевых отметок наблюдаемой точечной сцены теоретически удобна для распараллеливания вычислений.

DOI: 10.7256/2454-0714.2013.4.11091

Аннотация: Представлено решение задачи выбора эффективного алгоритма определения множества ближайших точек для распознавания трехмерных изображений. Следовательно, от того, насколько эффективно реализован алгоритм поиска МБТ, зависит эффективность всего алгоритма распознавания, использующего МБТ в качестве необходимого звена при обработке изображения. Рассмотрен алгоритм определения множества ближайших точек с помощью деления пространства на кубы (АДПК). Проведен анализ алгоритма, получены математические соотношения, характеризующие временную сложность алгоритма. В статье показано решение задачи оценки АДПК, которая состоит в разбиении на элементарные операции и выражение времени выполнения микроопераций через константы для получения порядка сложности и асимптотических соотношений, которые показывают степень роста времени выполнения алгоритма в зависимости от объема входных данных. Приведены оценки порядка временной сложности для двух реализаций АДПК: последовательной и распараллеленной. Приведена распараллеленная реализация алгоритма и получены оценки ее сложности. Произведено сравнение алгоритма с известными аналогами по временной сложности.

DOI: 10.7256/2454-0714.2013.4.63915

Аннотация: Представлено решение задачи выбора эффективного алгоритма определения множества ближайших точек для распознавания трехмерных изображений. Следовательно, от того, насколько эффективно реализован алгоритм поиска МБТ, зависит эффективность всего алгоритма распознавания, использующего МБТ в качестве необходимого звена при обработке изображения. Рассмотрен алгоритм определения множества ближайших точек с помощью деления пространства на кубы (АДПК). Проведен анализ алгоритма, получены математические соотношения, характеризующие временную сложность алгоритма. В статье показано решение задачи оценки АДПК, которая состоит в разбиении на элементарные операции и выражение времени выполнения микроопераций через константы для получения порядка сложности и асимптотических соотношений, которые показывают степень роста времени выполнения алгоритма в зависимости от объема входных данных. Приведены оценки порядка временной сложности для двух реализаций АДПК: последовательной и распараллеленной. Приведена распараллеленная реализация алгоритма и получены оценки ее сложности. Произведено сравнение алгоритма с известными аналогами по временной сложности.

DOI: 10.7256/2454-0714.2016.4.21188

Аннотация: В статье описаны технические, алгоритмические и программные компоненты системы машинной живописи, предназначенной для автоматизации процессов создания, воспроизведения и реставрации художественных изображений, имитируя способ смешения красок на палитре и их нанесения кистью. Система состоит из робота-манипулятора, обеспечивающего наложение краски на основу, и автоматической палитры – специального устройства для смешения красок и подачи смеси нужного цвета на рабочий инструмент робота, работающих под управлением специального программного обеспечения. Используемые в системе алгоритмы обработки изображений принадлежат к области искусственного интеллекта. Элементы математического и программного обеспечения системы машинной живописи испытывались на наборе тестовых изображений. С целью отработки основных элементов механической части системы был построен экспериментальный стенд. В ходе работы были созданы новые алгоритмы обработки изображений, специализированное программное и аппаратное обеспечение. Впервые был разработан программно-аппаратный комплекс для смешения красок в объеме одного мазка (автоматическая палитра), позволяющий реализовать полноцветную живопись в полностью автоматическом режиме. Система машинной живописи может найти широкое применение в различных отраслях изобразительного искусства, дизайна, реставрации, при создании картин, росписей, при декоративном оформлении технических объектов, предметов быта, для долговечной светостойкой полиграфии и проч. В перспективе предполагается создание системы для крупноформатных изображений и введение обратной связи по изображению.

DOI: 10.7256/2454-0714.2016.4.68457

Аннотация: В статье описаны технические, алгоритмические и программные компоненты системы машинной живописи, предназначенной для автоматизации процессов создания, воспроизведения и реставрации художественных изображений, имитируя способ смешения красок на палитре и их нанесения кистью. Система состоит из робота-манипулятора, обеспечивающего наложение краски на основу, и автоматической палитры – специального устройства для смешения красок и подачи смеси нужного цвета на рабочий инструмент робота, работающих под управлением специального программного обеспечения. Используемые в системе алгоритмы обработки изображений принадлежат к области искусственного интеллекта. Элементы математического и программного обеспечения системы машинной живописи испытывались на наборе тестовых изображений. С целью отработки основных элементов механической части системы был построен экспериментальный стенд. В ходе работы были созданы новые алгоритмы обработки изображений, специализированное программное и аппаратное обеспечение. Впервые был разработан программно-аппаратный комплекс для смешения красок в объеме одного мазка (автоматическая палитра), позволяющий реализовать полноцветную живопись в полностью автоматическом режиме. Система машинной живописи может найти широкое применение в различных отраслях изобразительного искусства, дизайна, реставрации, при создании картин, росписей, при декоративном оформлении технических объектов, предметов быта, для долговечной светостойкой полиграфии и проч. В перспективе предполагается создание системы для крупноформатных изображений и введение обратной связи по изображению.

DOI: 10.7256/2454-0714.2014.4.13982

Аннотация: Объектом исследования являются геометрические преобразования функционально заданных трехмерных форм. Предлагается описание геометрических объектов с помощью функционального задания и реализация методов преобразования описывающей функции для геометрических операций: проецирования, офсеттинга, теоретико-множественных и метаморфозиса (в том числе и морфинг негомеоморфных объектов). А также более сложных геометрических операций: заметание движущимся твердым телом и кручение тел. Функциональное представление наиболее точно из всех существующих описывает геометрию объекта и имеет наименьший размер данных, необходимых для описания геометрии объекта. Функциональное описание демонстрирует компактность и гибкость задания поверхностей и объектов, являющихся результатами логических операций над объемами. При функциональном задании объектов появляется возможность реализации новых эффектов над ними, обусловленная введением операций над функциями. Это может быть удобно при моделировании некоторых сложных движений тел, частиц при разработке как научных, так и игровых приложений. Метод исследования базируется на использовании системного и целевого подхода при оценке алгоритмических решений, теории множеств и аналитической геометрии в пространстве, дифференциальной геометрии и векторной алгебры, теории интерполяции и теории матриц, опирается на математическое моделирование и теорию вычислительных систем. Основными выводами проведенного исследования являются: возможность реализации сложных геометрических операций (метаморфозис, проекции, офсеттинг, кручение, заметание) над объектами; предложенный способ описания объектов трехмерных сцен базовыми поверхностями и функциями возмущения в сравнении с известными способами задания функционально заданных объектов имеет более компактное описание; алгоритм рендеринга в сравнении с известными алгоритмами определяет точки поверхности функционально заданных объектов за меньшее время за счет меньшего количества вычислений; при предложенном функциональном задании объектов упрощается реализация перечисленных выше геометрических операций над функциями возмущения.

DOI: 10.7256/2454-0714.2014.4.65866

Аннотация: Объектом исследования являются геометрические преобразования функционально заданных трехмерных форм. Предлагается описание геометрических объектов с помощью функционального задания и реализация методов преобразования описывающей функции для геометрических операций: проецирования, офсеттинга, теоретико-множественных и метаморфозиса (в том числе и морфинг негомеоморфных объектов). А также более сложных геометрических операций: заметание движущимся твердым телом и кручение тел. Функциональное представление наиболее точно из всех существующих описывает геометрию объекта и имеет наименьший размер данных, необходимых для описания геометрии объекта. Функциональное описание демонстрирует компактность и гибкость задания поверхностей и объектов, являющихся результатами логических операций над объемами. При функциональном задании объектов появляется возможность реализации новых эффектов над ними, обусловленная введением операций над функциями. Это может быть удобно при моделировании некоторых сложных движений тел, частиц при разработке как научных, так и игровых приложений. Метод исследования базируется на использовании системного и целевого подхода при оценке алгоритмических решений, теории множеств и аналитической геометрии в пространстве, дифференциальной геометрии и векторной алгебры, теории интерполяции и теории матриц, опирается на математическое моделирование и теорию вычислительных систем. Основными выводами проведенного исследования являются: возможность реализации сложных геометрических операций (метаморфозис, проекции, офсеттинг, кручение, заметание) над объектами; предложенный способ описания объектов трехмерных сцен базовыми поверхностями и функциями возмущения в сравнении с известными способами задания функционально заданных объектов имеет более компактное описание; алгоритм рендеринга в сравнении с известными алгоритмами определяет точки поверхности функционально заданных объектов за меньшее время за счет меньшего количества вычислений; при предложенном функциональном задании объектов упрощается реализация перечисленных выше геометрических операций над функциями возмущения.