Построение виртуальной 3D -сцены по изображению Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Решетневские чтения

E. A. Zhukov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

ADAPTIVE SEARCH AND INFORMATION PERSONIFICATION IN THE INFORMATION SYSTEM

In this work different methods and algorithms making personification of information being provided to information system user, generation of personal menu of links for providing of the comfortable navigation in information system to user are examined. Also the modification and the detailed algorithm according to the existing information system are examined.

© Жуков Е. А., 2010

УДК 004.932

В. В. Журавлев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ПОСТРОЕНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ SD-СЦЕНЫ ПО ИЗОБРАЖЕНИЮ

Описывается алгоритм построения виртуальной 3D-сцены по изображению. Рассматриваются методы предварительной обработки изображений, выделения контуров и нахождения линий. Приводится сравнительная характеристика готовых графических библиотек «OpenGL» и «DirectX».

Алгоритм построения виртуальной 3Б-сцены по изображении состоит из нескольких этапов. Первый этап заключается в предварительной обработке изображения с использованием сглаживающих фильтров, что позволит избавиться от шумов. Следующий этап состоит в выделении контуров на изображении, результатом чего является набор связанных кривых, обозначающих границы объектов, граней и оттисков на поверхности, а также кривые, которые отображают изменения положения поверхностей. Для выделения контуров используются методы Лапласа, Робертса, Собеля. После получения контурного изображения проводится пороговая бинаризация, где величина порога зависит от значений яркостной карты, что позволяет сократить «малые» контурные изменения. Следующим этапом после получения бинарного представления контурного изображения является нахождение линий - применение методов по извлечению элементов из изображения. Найденные линии используются для построения виртуальной 3Б-сцены, привлекая возможности программных сред по работе с графическими библиотеками «OpenGL» или «DirectX».

В работе большинства систем, которые имеют дело с изображениями, как правило, не применяется исходное (без предварительной обработки) изображение. Зачастую реальное изображение искажено шумами, имеет неравномерную яркость или контрастность. Все это может приводить к разрывам линейных объектов, разрушению символов. Поэтому на начальном этапе крайне важно предварительно обрабатывают изображения.

Обычно предварительная обработка включает выравнивание общего яркостного фона изображения,

устранение помех, шумов, бинаризацию, контрастирование, инвертирование, фильтрацию изображения. При разработке алгоритма построения виртуальной 3D-сцены по изображению из методов предварительной обработки используются методы подавления помех и шумов [1].

Для формирования контурных изображений существует множество различных алгоритмов и методов. Самые распространенные методы - это методы Собе-ля, Робертса, Лапласа, Превитта, Уоллеса, а также статические методы и др. Каждый из этих методов обладает определенными специфическими особенностями [2].

Для нахождения линий на сформированном контурном изображении используются метод Хафа и метод Радона.

Преобразование Хафа - метод по извлечению элементов из изображения, применяемый в анализе и обработке изображения. Данный метод предназначен для поиска объектов, принадлежащих определенному классу фигур, использующих процедуры голосования. Процедура голосования применяется к пространству параметров, из которого и получаются объекты определённого класса фигур по локальному максимуму в так называемом накопительном пространстве (accumulator space), строящемся при вычислении трансформации Хафа [3].

При программировании приложений целесообразно сконцентрировать основное внимание на задачах проекта и использовать для визуализации готовые графические библиотеки, которые позволяют избавиться от массы рутинной работы. Наиболее известными графическими библиотеками в настоящее время являются «OpenGL» и «DirectX».

Информационно-управляющие системы

Общие принципы использования «OpenGL» в любой системе программирования одинаковы. Процедуры «OpenGL» работают как с растровой, так и с векторной графикой и позволяют создавать двумерные и трехмерные объекты произвольной формы. При работе с растровой графикой данными являются массивы пиксельных значений, создаваемые в программе или загружаемые из файла. С точки зрения программиста библиотека «OpenGL» представляет собой множество команд, одна часть которых позволяет создавать двумерные и трехмерные объекты, а другая - управляет их отображением на экране.

Библиотека «DirectX» представляет собой набор интерфейсов прикладного программирования (API) и программных инструментов, позволяющих создавать Windows-приложения со встроенным доступом к аппаратным компонентам, не зная подробностей аппаратной конфигурации конкретного компьютера. Вдо-

бавок «DirectX» содержит функции, позволяющие работать со звуком, портами ввода-вывода и другими устройствами.

Вопрос выбора библиотеки «OpenGL» или «DirectX» надо решать исходя из задач, которые должно выполнять приложение [4].

Библиографические ссылки

1. Гонсалес Р. Цифровая обработка изображения. М. : Техносфера, 2005.

2. Фурман Я. Введение в контурный анализ. М. : Физматлит, 2003.

3. Википедия - свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. URL: http: /www.ru.wikipedia.org/ wiki/Преобразование Хафа. (дата обращения 11.09.2010).

4. Пореев В. Н. Компьютерная графика. СПб. : БХВ-Петербург, 2002.

V. V. Zhuravlev

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk 3D VIRTUAL SCENE CONSTRUCTION FROM A PICTURE

In the work we describe 3D virtual scene construction from a picture. We also consider the methods of preliminary picture processing, contour marking and lines finding. The comparative features of ready graphical libraries are represented as well.

© Журавлев В. В., 2010

УДК 004.928

Е. О. Захарченко

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

МУЛЬТИМЕДИА-ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ

Рассматриваются особенности мультимедиа-технологий в образовательном процессе, их достоинства и недостатки, представлены виды учебной работы, в которых наиболее перспективно их использование.

Современная наука не стоит на месте и требует новых форм представления учебного материала. В настоящее время одной из таких форм в среднем, высшем и дополнительном образовании являются мультимедиа-технологии. Мультимедиа является эффективной образовательной технологией благодаря присущим ей качествам интерактивности, гибкости и интеграции различных типов учебной информации, а также благодаря возможности учитывать индивидуальные особенности учащихся и способствовать повышению их мотивации.

Мультимедиа-технологии - возможность предоставления информации пользователю во взаимодействии различных форм (текст, графика, анимация, звук, видео) в интерактивном режиме. Достоинством и особенностью мультимедиа-технологий являются следующие возможности мультимедиа, которые активно используются при предоставлении информации:

1. Возможность «свободной» навигации по информации и выхода в основное меню (укрупненное содержание) на полное оглавление или вовсе из программы в любой точке продукта.

2. Возможность выделения в сопровождающем изображение текстовом или другом визуальном материале «горячих слов (областей)», по которым осуществляется немедленное получение справочной или любой другой пояснительной (в том числе визуальной) информации (технологии гипертекста и гипермедиа).

3. Возможность работы с различными приложениями (текстовыми, графическими и звуковыми редакторами, картографической информацией).

4. Возможность хранения большого объема самой разной информации на одном носителе (до 20 томов авторского текста, около 2000 и более высококачественных изображений, 30-45 минут видеозаписи, до 7 часов звука).