ПРИКЛАД МКР

Вінницький національний технічний університет

Інститут інформаційних технологій та комп’ютерної інженерії

Кафедра програмного забезпечення












Пояснювальна записка
до дипломного проекту (роботи) / магістерської кваліфікаційної роботи


на тему «Автоматизована система розпізнавання даних»






Виконав: студент 1 курсу,
групи ПЗмн-11
напряму підготовки (спеціальності)
8.05010301 – Програмне забезпечення систем

Петренко О. О.

Керівник: канд. техн. наук, доцент
Іваненко К. Т.

Рецензент: канд. техн. наук, доцент
Сидоренко Л. І.



Вінниця – 2012 року



ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри ПЗ

д-р техн. наук., проф. Пєтух А. М. .
(наук. ст., вч. зв., ініц. та прізв.) (підпис)
"_19_"_квітня_2012 р.






ЗАВДАННЯ

на магістерську кваліфікаційну роботу на здобуття кваліфікації магістра наук зі спеціальності: 8.05010301 – Програмне забезпечення систем
(шифр – назва спеціальності)

08-24.МКР.012.00.105.ПЗ

Магістранта групи ПЗмн-11 Петренка Олега Олександровича
(назва групи) (прізвище, ім’я і по батькові)

Тема магістерської кваліфікаційної роботи: «Автоматизована система розпізнавання даних»

Вхідні дані: зручний інтерфейс, швидкість та точність виконання програми розпізнавання.
Короткий зміст частин магістерської кваліфікаційної роботи
1. Графічна: узагальнена схема системи розпізнавання образів, структурна схема мережі Хеммінга, структурна схема програмного комплексу системи розпізнавання чисел, а також приклади тестування розробленої програми.
2. Текстова (пояснювальна записка): актуальність та обґрунтування доцільності розробки, розробка моделей і структур автоматизованої системи розпізнавання чисел, розробка програмного забезпечення та тестування автоматизованої системи розпізнавання чисел, охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях, економічна частина.

Консультанти з окремих розділів магістерської кваліфікаційної роботи:

Науковий консультант



“_25_”_вересня__2012 р.

Економічна частина



“_25_”_вересня__2012 р.

Охорона праці та безпека
в надзвичайних ситуаціях



“_26_”_вересня__2012 р.


Дата попереднього захисту роботи “_30_”_вересня__2012 р.



Рецензент канд. техн. наук, доцент кафедри КН

Л. І. Сидоренко

“_26_”_вересня__2012 р.

Завдання видав науковий керівник канд. техн. наук, доцент кафедри ПЗ


К. Т. Іваненко
“_18_”_квітня__2012 р.



Завдання отримав магістрант О. О. Петренко


“_18_”_квітня__2012 р.
ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ_____________________________
5

ВСТУП______________________________________________________
6

РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ МЕТОДІВ І ЗАСОБІВ формування зображень ..._______________________________________________

7

1.1 Основні етапи розробки зображень...__________________________
15

1.2 Методи та засоби визначення...______________________________
25

1.2.1 Класифікація засобів... _____________________________
30

1.2.2 Методи накладання текстур___________________________
35

1.3 Висновки до розділу 1______________________________________
40

РОЗДІЛ 2 ПРАКТИЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ РОЗРОБЛЕНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ДЛЯ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ФІНАНСОВИХ ЧАСОВИХ РЯДІВ ______________________________________________________


42

2.1 Назва підрозділу___________________________________________
42

2.1.1 Назва пункту________________________________________
46

2.1.1.1 Назва підпункту________________________________
46

2.2 Назва підрозділу __________________________________________
50

2.3 Висновки до розділу 2______________________________________
55

РОЗДІЛ 3 НАЗВА РОЗДІЛУ____________________________________
57

3.1 Назва підрозділу__________________________________________
57

3.2 Назва підрозділу__________________________________________
70

3.3 Висновки до розділу 3______________________________________
85

РОЗДІЛ 4 Економічна частина____________________________
86

4.1 Назва підрозділу __________________________________________
86

4.2 Назва підрозділу __________________________________________
90

4.3 Висновки до розділу 4______________________________________
94

РОЗДІЛ 5 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ_____________________________________________

96

5.1 Назва підрозділу_______________________________________
96

5.2 Назва підрозділу_______________________________________
105

5.2.1 Назва пункту_______________________________________
105

5.2.2 Назва пункту________________________________________
107

5.2.3 Назва пункту________________________________________
109

5.2.3.1 Назва підпункту ______________________________
109

5.2.3.2 Назва підпункту_____________________________
112

5.3 Висновки до розділу 5_____________________________________
115

ВИСНОВКИ__________________________________________________
117

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ___________________________
119

ДОДАТКИ___________________________________________________
124

Додаток А
Додаток Б
Технічне завдання
Графічний матеріал до захисту магістерської кваліфікаційної роботи____________________________
125

127

Додаток В
Додаток Д
Акт впровадження________________________________
Аналіз трудомісткості запропонованих методів та основні параметри тестових фігур _________________
139

140






ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ
ГА – генетичний алгоритм;
ГДК – гранично допустима концентрація;
ІЯП – індекс якості повітря;
КС – ковзне середнє;
НВ – навчальна вибірка;
НМ – нейронна мережа;
ЯФ – ядерна функція;
ЯПВ – якість підземних вод;
...;
APNN – Adaptive Probabilistic Neural Network (адаптивна імовірнісна нейрона мережа);
PNN – Probabilistic Neural Network (імовірнісна нейронна мережа);

грн. – гривні;
чол. – чоловік;
.
CPb – концентрація свинцю;
V – швидкість;
Q – ... .
ВСТУП

Актуальність теми
Роль комп’ютерної графіки, як однієї з основних забезпечуючих підсистем обчислювальної техніки, постійно зростає, оскільки вона дозволяє в умовах сучасного рівня розвитку комп’ютерної техніки реалізувати найбільш прийнятну й звичну для користувача технологію подання інформації.
На даному етапі розвитку комп’ютерної графіки для надання зображенням поверхонь реалістичного вигляду використовується накладання на них оцифрованих зображень.
Сьогодні продуктивність графічних засобів не в повній мірі задовольняє потреби різних галузей тривимірної графіки. На думку президента компанії NVIDIA [5] необхідно в наступні 5 років збільшити продуктивність графічних процесорів в 570 разів для забезпечення відповідності продуктивності графічних засобів зростаючій геометричній складності зображень.
У зв’язку з цим актуальною задачею є підвищення продуктивності формування зображень рельєфних поверхонь за рахунок розробки нових методів і засобів, які б забезпечили спрощення процедур візуалізації як на програмному, так і на апаратному рівнях.
Теоретичним підґрунтям для досліджень, які були виконані в магістерській кваліфікаційній роботі, були роботи вчених України та країн СНД – Башкова Є. О. [5] , Баяковського Ю. М. [6] , Васюхіна М. І. [7], Коснікова Ю. Л. [8], Михайленка В. Є. [9-10], Руденка О. Г. [11], Русина Б. П. [12-13], Пєтуха А. М. [14-18], Палташева Т. Т. [19-20], Татарчук Н. [21]. Серед науковців далекого зарубіжжя найвідомішими є роботи Бліна Д. [22], Фонга Б. [23], Велша Т. [24], Пірсі М. [25], Калоса Л. [26], Хаста А. [27], Роджерса Д. [28], Херна Д. [29-30] та інших [31-37].
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у Вінницькому національному технічному університеті в рамках держбюджетної теми “Створення інформаційних діагностичних технологій для оцінювання стану людини” (номер державної реєстрації 014409U0890).
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є підвищення продуктивності формування зображень рельєфних поверхонь у системах комп’ютерної графіки за рахунок зменшення складності обчислювального процесу та програмно-апаратної реалізації.
Основними задачами дослідження є такі:
проаналізувати існуючі методи і засоби формування зображень з метою визначення нових підходів до підвищення їх продуктивності;
розробити та проаналізувати запропоновані високопродуктивні методи формування зображень;
удосконалити методи текстурування з метою спрощення апаратної реалізації.
Об’єкт дослідження – процес формування зображень рельєфних поверхонь у системах комп’ютерної графіки.
Предмет дослідження – методи та засоби формування зображень рельєфних поверхонь.
Методи дослідження.
У процесі дослідження застосовувались: методи аналітичної геометрії, лінійної алгебри, теорія автоматів для розробки апаратних компонент систем комп’ютерної графіки; комп’ютерне моделювання для аналізу та перевірки справедливості отриманих теоретичних положень.
Наукова новизна одержаних результатів:
вперше запропоновано модель відбивальної здатності поверхні, яка, порівняно з відомими, має значно менший степінь та підвищує продуктивність формування зображень рельєфних поверхонь;
подальшого розвитку отримав метод нормал-меппінгу, в якому удосконалено формулу розрахунку, що дозволило підвищити продуктивність за рахунок спрощення обчислювального процесу.
Практичне значення одержаних результатів полягає у тому, що на основі проведених теоретичних досліджень та отриманих наукових результатів:
розроблено структурні схеми підсистем і пристроїв для прискореної нормалізації векторів та перспективно-коректного накладання текстур;
створено діючі програмні засоби для імітації нерівностей на зображеннях поверхонь графічних об’єктів у системах комп’ютерної графіки;
отримано експериментальні дані з використання розроблених засобів у складі професійного графічного конвеєра RenderMonkey компанії ATI Technologies.
Впровадження результатів магістерської кваліфікаційної роботи. Результати проведених досліджень впроваджено на науково-виробничому підприємстві “УкрАвіаЗаказ” (м. Київ, акт від 01.06.2009 р.).
Особистий внесок здобувача у роботах, виконаних у співавторстві, полягає у такому: [15] – проведено аналіз технологій бамп-меппінгу; [16] – проведено аналіз основних етапів графічних конвеєрів; [17] – проведено аналіз основних методів нормалізації векторів нормалей.
Усі дослідження, результати яких використано у магістерській кваліфікаційній роботі, проводилися у Вінницькому національному технічному університеті.
Апробація результатів магістерської кваліфікаційної роботи. Основні теоретичні положення й найвагоміші практичні результати виконаного дослідження було обговорено на 6 наукових конференціях: VI і VII Міжнародних науково-технічних конференціях (НТК) “Інтернет–Освіта–Наука”, м. Вінниця (2007 р., 2008 р.); IV Міжнародній НТК “Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та приладобудування-2010”, м. Вінниця, (2010 р.); 10th International Conference on Development and Application Systems, Suceava – Romania, (2010 р.), XL-XLI регіональних НТК професорсько-викладацького складу, співробітників та студентів університету з участю працівників науково-дослідних організаційта інженерно-технічних працівників підприємств м. Вінниці та області, м. Вінниця (2011 р., 2012 р.).
Публікації. За результатами виконаних досліджень опубліковано 15 наукових праць: 3 статей [17, 18, 20] у наукових фахових виданнях, 6 статей [22, 28, 57, 77, 78, 80] у збірниках матеріалів міжнародних і всеукраїнських конференцій, 2 публікації [15, 16] у вигляді тез доповідей, отримано патент [65] на корисну модель та 3 свідоцтва [19, 104, 105] про реєстрацію авторського права на твір (комп’ютерну програму).
РОЗДІЛ 1
ОГЛЯД ВІДОМИХ СИСТЕМ З ІНТЕГРАЛЬНИМИ ДАНИМИ ПРО СТАН ДОВКІЛЛЯ
1.1 Аналіз веб-систем екологічного моніторингу в Україні
Сфери застосування комп'ютерної графіки, що є основним засобом зв'язку між людиною та комп'ютером, постійно розширюється. Основною задачею сучасної комп’ютерної графіки є синтез реалістичних тривимірних зображень, які максимально відтворюють об’єкти реального світу. Синтез зображень передбачає виконання певної послідовності спеціалізованих етапів, які в сукупності становлять графічний 3D-конвеєр [16, 35, 50, 52, 55, 63, 64, 92, 113, 118, 153]. На рис. 1.1 зображено схему графічного 3D-конвеєра, яка відображає основні стадії синтезу тривимірного зображення.



Рисунок 1.1 – Система державного моніторингу якості поверхневих вод у Вінницькій області
Для всіх зазначених методів формування нерівностей на зображенні поверхні об’єктів необхідно розраховувати вектори нормалей, вектори до джерела світла та спостерігача, які разом із значеннями кольору, які зчитуються з текстур, використовуються для отримання результуючого значення інтенсивності кольору кожного пікселя. У моделі освітлення Бліна з ламбертовим дифузним відбиттям [29, 56, 76, 94, 122]
13 EMBED Equation.3 1415,
де Іа – інтенсивність розсіяного світла, 13 EMBED Equation.3 1415 – коефіцієнт дифузного відбиття розсіяного світла (13 EMBED Equation.3 1415), 13 EMBED Equation.3 1415 – інтенсивність кольору i-го джерела світла, 13 EMBED Equation.3 1415 – коефіцієнт спекулярного відбиття, 13 EMBED Equation.3 1415 – дистрибутивна функція відбивної здатності (ДФВЗ), яка дозволяє описувати відблиски на поверхні, 13 EMBED Equation.3 1415 – кут між вектором нормалі 13 EMBED Equation.3 1415до поверхні і вектором 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 – коефіцієнт спекулярності поверхні, 13 EMBED Equation.3 1415 – коефіцієнт дифузного відбиття.

1.2 Web-інтерфейс доступу населення до узагальнених даних моніторингу вод з Internet-сайту СДМПВ
1.2.1 Огляд показників якості підземних вод
За співвідношеннями до гранично допустимих концентрацій (ГДК) показники бувають 3-х видів [3113 REF Litm2011GZNpur_5 \h 14Ошибка! Источник ссылки не найден.15]:
концентрація свинцю CPb, повинна бути CPb ( СГДК, тобто свинцю у воді повинно бути якнайменше;
концентрація розчиненого у воді кисню СО2, повинна бути CО2 ( СГДК, тобто кисню у воді повинно бути якнайбільше;
величина pH (CpH), має верхнє CГДК(в) та нижнє CГДК(н); CГДК(н) ( CpH ( CГДК(в), тобто величина pH повинна вписуватись у певні межі....
Як правило, у розвинутих країнах світу погодинно контролюються такі шість основних забруднювачів повітря з визначенням ІЯП [32]:
- оксид вуглецю;
- сполуки сірки.
Перелік ГДК контрольованих показників ЯПВ [2] представлено в табл. 1.1.
Таблиця 1.13 SEQ Tab \s 1 \* MERGEFORMAT 14115 – Гранично допустимі концентрації показників якості підземних вод, що контролюються
№ п/п
Компонент
Норматив (ГДК, не більше)

1
2
3

Узагальнені показники

1.
Водневий показник pH, од
1000,0

2.
Загальна мінералізація, мг/дм3
1000,0

3.
Сухий залишок, мг/дм3
7,0

4.
Жорсткість загальна, мг-екв/дм3
-

5.
Жорсткість карбонатна, мг-екв/дм3
5,0

6.
Окислюваність перманганатна, мгО2/дм3
5,0

Неорганічні речовини, мг/дм3

7.
Хлориди, Cl-
350,0

8.
Сульфати, SO42-
500,0

9.
Нітрати, NO3-
45,0

10.
Азот амонійний, NH4-
2,0

11.
Нітрити, NO2-
3,0

12.
Цинк, Zn2-
5,0


Отримання такої інформації сприятиме:
проведенню оцінки дій (в контексті розміру капіталовкладень, необхідних для реалізації екологічних заходів та програми охорони вод), здійсненню контролю доцільності отримання і використання фінансових коштів на їх реалізацію, а саме:
;
.;
..;
проведенню аналізу процесів, що відбуваються в басейні і створенню можливості прийняття державних рішень у справі використання поверхневих вод та їх належної охорони;
прогнозуванню якісних і кількісних змін водних ресурсів у басейні;
виявленню та оцінці природних та антропогенних факторів, що впливають на якість вод.

1.2.2 Методи та засоби визначення
При перспективно-коректному текстуруванні (ПКТ) використовують нелінійні функції, розрахунок яких передбачає попікселне виконання трудомістких операцій. Перспективно-коректне текстурування у переважній більшості випадків реалізують за методом Хекберта [139]
13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, (1.1)
де 13 EMBED Equation.3 1415 і 13 EMBED Equation.3 1415 – текстурні координати, 13 EMBED Equation.3 1415 і 13 EMBED Equation.3 1415 – екранні координати об’єкта, 13 EMBED Equation.3 1415 – коефіцієнти полігона, який текстурується.
1.3 Висновки до розділу 1
У даному розділі проведено аналіз найбільш поширених методів і засобів формування зображень рельєфних поверхонь тривимірних об’єктів.
Було отримано такі результати:
Запропоновано класифікацію методів формування зображень рельєфних поверхонь.
Охарактеризовано основні методи визначення нормалізованих векторів і розглянуто доцільність їх використання для задач формування реалістичних зображень.
Проведений аналіз показав, що формування зображень рельєфних повер-хонь, які є найреалістичнішими, є надзвичайно трудомістким процесом.
Метою роботи є підвищення продуктивності формування зображень
Основними задачами дослідження є:
аналіз існуючих методів і засобів формування зображень рельєфних по-верхонь з метою визначення нових підходів до підвищення їх продуктивності;
розробка та аналіз запропонованих високопродуктивних методів формування зображень рельєфних поверхонь з метою зменшення часу генерації графічних сцен;
розробка підсистем і пристроїв формування зображень рельєфних
Результати досліджень даного розділу опубліковано в [15-17, 25, 106].


РОЗДІЛ 2
ПРАКТИЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ РОЗРОБЛЕНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ДЛЯ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ФІНАНСОВИХ ЧАСОВИХ РЯДІВ
Аналіз методів формування графічних зображень шорстких поверхонь показав, що при цьому необхідно розраховувати вектори до джерела світла, до спостерігача, а також вектори нормалі до точок поверхні з подальшою їх нормалізацією.
У підрозділі 1.3 проведено аналіз методів визначення одиничних векторів, який показав, що при формуванні зображень шорстких поверхонь ця процедура є надзвичайно трудомісткою. Тому, актуальною задачею є розробка методів спрощеного визначення нормалізованих векторів.
2.1 Cпрощення процедур визначення нормалізованих векторів
Доведемо властивість про сталість приростів ортогональних координат-них складових (ОКС) векторів усередині трикутного полігона при їх лінійному інтерполюванні.
Твердження 2.1. Прирости ортогональних координатних складових векторів при їх лінійному інтерполюванні вздовж горизонтальних (вертикальних) рядків растеризації трикутника мають сталі значення.
Доведення. Нехай до вершин трикутника 13 EMBED Equation.3 1415 з координатами 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 і 13 EMBED Equation.3 1415 задано нормалізовані вектори 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 і 13 EMBED Equation.3 1415 (рис. 2.1). Через вершину 13 EMBED Equation.3 1415 проведемо відрізок 13 EMBED Equation.3 1415, який паралельний осі абсцис, і ділить трикутник 13 EMBED Equation.3 1415 на два трикутники – 13 EMBED Equation.3 1415 і 13 EMBED Equation.3 1415.
2.2 Назва підрозділу
Традиційно розрахунок векторів усередині полігона передбачає виконання двох етапів [10, 44, 156]: 1) інтерполяція векторів уздовж ребер полігона; 2) інтерполяція векторів усередині полігона уздовж рядка растеризації з використанням значень нормалей, розрахованих на першому етапі. Такий підхід виключає можливість оперативного визначення векторів у довільній точці полігону по значенням векторів у його вершинах.
У додатку А (рис. А.1) наведені графіки відносних похибок визначення довжин векторів, отриманих за формулою (2.24) для середньостатистичного трикутника [137, 156] (містить 100 точок), при різних значеннях кутів між векторами у вершинах поверхні, обмеженої трикутником. Для найгіршого випадку (рис. А.1.а) відносна похибка досягає 10% за умови, що кути між векторами у вершинах становлять 900.
Підвищити точність апроксимації можна шляхом кусково-квадратичної апроксимації з розбиттям діапазону можливих значень 13 EMBED Equation.3 1415 на декілька відрізків і застосуванням до кожного з них окремої квадратичної функції.
У табл. 2.1 наведені апроксимаційні формули для кожного відрізку при розбитті діапазону значень 13 EMBED Equation.3 1415 на різну кількість відрізків.
Як видно з табл. 2.1, уже при використанні двох апроксимаційних формул можна підвищити точність апроксимації майже в 9 разів, при використанні трьох – майже в 33 рази, а чотирьох – приблизно в 70 разів.

Таблиця 2.1 – Апроксимаційні формули
s
Граничні значення
Апроксимаційна функція
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
R

1
2
3
4
5
6

1
[0;0,4]
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
0,038
9,5

Продовження таблиці 2.1.

1
2
3
4
5
6

2
[0,4;0,6]
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
0,036
9

3
[0,6;0,8]
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
0,03
8,5


2.4 Висновки до розділу 2
Розглянуто можливість прискореного визначення векторів за умови рівності кутів між векторами до сусідніх непарних точок РР. Зменшення часу визначення векторів досягається за рахунок зменшення обчислень, які виконуються тільки один раз для рядка растеризації, а не для кожної його точки.
Результати досліджень поточного розділу в [17, 22, 79, 82, 96].
Розділ 3
Назва розділу
Один із підходів до побудови високореалістичних зображень полягає у використанні текстур [52, 73, 113, 128, 139, 140], які накладаються на графічні об’єкти з метою надання зображенням рельєфності. Використання текстур у багатьох випадках дозволяє успішно вирішувати задачі, які надзвичайно трудомістко розв’язати прямими методами, і суттєво зменшити обчислювальні витрати. У задачах текстурування встановлюється співвідношення між екранними та текстурними координатами.
3.1 Назва підрозділу
При цьому, замість операцій ділення використовуються операції додавання та порівняння, що значно спрощує обчислення. Недоліком методу є припущення, що текстурні координати задані цілими числами, що складає тільки окремий випадок текстурування.
Згідно зі специфікаціями OpenGL [113] і DirextX [39, 108, 124] текстурні координати задаються в діапазоні [0;1], тобто є дробовими числами, що обумовлює необхідність розробки нового методу ПКТ, який би враховував нецілочислове представлення текстурних координат.
3.2 Назва підрозділу
Особливістю відомих методів апроксимації перспективно-коректного текстурування є те, що внутрішні опорні точки сегментів розміщуються рівномірно між початковою та кінцевою точками РР. Якщо вздовж РР значення текстурної кординати збільшуються, то внутрішню опорну точку слід змістити в сторону менших значень координати 13 EMBED Equation.3 1415, якщо зменшуються – то в сторону більших значень.
Якщо значення внутрішньої опорної точки для наступного рядка растеризації залишається незмінним, то очевидно, що значення коефіцієнта 13 EMBED Equation.3 1415 також не зміниться, що дозволяє вилучити 1 операцію ділення, 1 операцію множення та 1 операцію додавання.
У табл. 3.1 наведено формули для розрахунку коефіцієнтів 13 EMBED Equation.3 1415 і 13 EMBED Equation.3 1415 для різних значень внутрішньої точки рядка растеризації.
Таблиця 3.1 – Формули для розрахунку коефіцієнтів
квадратичної апроксимації для різних значень внутрішньої точки
Значення
13 EMBED Equation.3 1415
Формула для розрахунку коефіцієнта 13 EMBED Equation.3 1415
Формула для розрахунку коефіцієнта 13 EMBED Equation.3 1415

0,75
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

0,3
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

0,25
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415


У задачах формування реалістичних зображень невід’ємною складовою є дистрибутивна функція відбивальної здатності 13 EMBED Equation.3 1415, яка забезпечує відтворення відблисків на поверхні графічного об’єкта. Ця функція має дуже велику обчислювальну складність, оскільки 13 EMBED Equation.3 1415 змінюється від 1 до 1000. Тому актуальним є питання розробки нової функції відбивальної здатності поверхні, яка б мала більш просту програмну і апаратну реалізацію, а також забезпечувала реалістичне відтворення як епіцентру відблиску, так і зони його затухання.
Таким чином, нові формули для визначення коефіцієнта 13 EMBED Equation.3 1415 відповідно при 13 EMBED Equation.3 1415 і 13 EMBED Equation.3 1415 матимуть такий вигляд:
13 EMBED Equation.3 1415, (3.1)
13 EMBED Equation.3 1415, (3.2)

На рис. 3.1 зображено графіки максимальних відносних похибок апроксимації запропонованими функціями для епіцентру відблиску.


Рисунок 3.1 – Графіки максимальних абсолютних похибок апроксимації функціями W1, W2 і W3 для зони затухання відблиску

Операції ділення у наведених формулах можна реалізувати шляхом монтажного зсуву і додавання.
Таким чином, отримано нові формули ДФВЗ, які характеризуються прийнятною точністю та простотою апаратної реалізації.
3.3 Висновки до розділу 3
У даному розділі розглянуто практичну реалізацію запропонованих методів підвищення продуктивності формування зображень рельєфних поверхонь. Отримані результати є такими:

Результати досліджень поточного розділу опубліковано в [19, 57, 65, 67, 69, 85, 87].
РОЗДІЛ 4
Економічна частина
4.1 Назва підрозділу
Запропонований підхід до імітації нерівностей на поверхні характеризується відсутністю операцій збурення векторів нормалей та подальшої їх нормалізації, що суттєво спрощує процес формування зображень рельєфних поверхонь.
4.2 Назва підрозділу
4.3 Висновки до розділу 4

Результати досліджень поточного розділу автором опубліковано в [20, 89, 90].


РОЗДІЛ 5
Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях
5.1 Назва підрозділу
До основних критеріїв, за якими оцінюють засоби формування графічних зображень, відносять продуктивність і реалістичність. У загальному випадку продуктивність визначається обсягом роботи, виконаної за одиницю часу. Стосовно графічних засобів, продуктивність (pixel fill rate) – це кількість пікселів, яку формує графічна система за одиницю часу [3, 53, 118]. У цьому випадку співставлення продуктивності розробленого методу з базовим дозволить судити про ефективність методу за умови, що досягнуто візуальної ідентичності відтворення сцени.
5.2 Назва підрозділу
У даному підрозділі розглянуто питання апаратної реалізації базових вузлів систем формування реалістичних зображень рельєфних поверхонь.
5.2.1 Назва пункту
У пункті 2.1 запропоновано новий підхід до прискореної нормалізації векторів, який полягає у вилученні з обчислювального процесу операцій визначення квадратного кореня та ділення. На рис. 5.9 зображено структурну схему блоку нормалізації векторів, яку захищено патентом України [69]. Особливість пристрою полягає в тому, що він не містить блоків ділення та визначення квадратного кореня.
5.2.2 Назва пункту
У п.3.2 запропоновано метод квадратичної апроксимації перспективно-коректного тектурування, який базується на зміщенні внутрішньої опорної точки рядка растеризації. На рис. 5.13 зображено структурну схему апаратної реалізації блока визначення коефіцієнтів квадратичної апроксимації згідно із запропонованим методом.
У табл. 3.1 наведено формули для розрахунку коефіцієнтів 13 EMBED Equation.3 1415 і 13 EMBED Equation.3 1415 для різних значень внутрішньої опорної точки. Розрахунок даних коефіцієнтів вимагає виконання 6 операцій множення та чотирьох операцій додавання.
5.2.3 Назва пункту
У розділі 4.1 запропоновано метод імітації нерівностей на зображені поверхні шляхом зміни величини кута: а) між вектором нормалі та вектором 13 EMBED Equation.3 1415
при розрахунку спекулярної складової інтенсивності світла; між вектором нормалі і вектором до джерела світла при розрахунку дифузної складової інтенсивності світла. Розглянемо апаратну реалізацію запропонованого методу для розрахунку спекулярної складової інтенсивності світла.
5.2.3.1 Назва підпункту
Текст підпункту.
5.2.3.2 Назва підпункту
Текст підпункту.
5.3 Висновки до розділу 5
Текст висновків.

ВИСНОВКИ
У магістерській кваліфікаційній роботі проведено дослідження, присвячені підвищенню продуктивності формування зображень рельєфних поверхонь у системах комп’ютерної графіки за рахунок спрощення обчислювального процесу.
Основні результати досліджень є такими:
Проведено аналіз сучасних методів і засобів формування зображень рельєфних поверхонь у системах комп’ютерної графіки. Показано, що на цьому етапі розвитку комп’ютерної графіки найпоширенішими є методи імітації рельєфу на зображеннях тривимірних об’єктів, оскільки вони забезпечують прийнятний компроміс між продуктивністю та реалістичністю. Розроблено класифікацію методів формування зображень рельєфних поверхонь.
Запропоновано метод підвищення продуктивності перспективно-коректного накладання текстур, у якому вперше використано нові рекурентні співвідношення для визначення текстурних координат потокової точки у рядку растеризації, що дозволило виключити з циклу текстурування операції ділення та підвищити продуктивність до 4 разів.
Удосконалено метод перспективно-коректного текстурування Баренберга, особливість якого полягає у відсутності операцій ділення в циклі текстурування, що дало можливість підвищити продуктивність розрахунку текстурних координат у 1,5 раза. Метод враховує як цілочислове, так і дробове подання текстурних координат, що дозволило розширити сферу його застосування і, як наслідок, задовольнити вимоги стандартів DirectX і OpenGL.
4. Запропоновано для прискорення формування зображень рельєфних поверхонь нову модель відбивальної здатності поверхні, яка, порівняно з відомими, має значно менший степінь, забезпечує вищу точність відтворення як епіцентру відблиску, так і його блюмінгу та забезпечує підвищення продуктивності в 1,6 разів порівняно з моделлю відбивальної здатності Шліка.
Створено діючі програмні засоби для формування зображень рельєфних поверхонь, які інтегровані в професійні графічні конвеєри.
5. Результати магістерської кваліфікаційної роботи впроваджено на ряді підприємств, а також у навчальний процес у Вінницькому національному технічному університеті на кафедрі програмного забезпечення.
Список використаних джерел

Збірник текстів з курсу “Педагогіка”. У 3 ч. Ч. 1. Дидактика: навч.-метод. посіб. / За заг. ред. Л. Ковальчук. – Львів: ВЦ ЛНУ ім. І. Франка, 2007. –120 с. – ISBN 978-966-613-552-3.
Вовк Володимир Михайлович. Математичні методи дослідження операцій в економіко-виробничих системах: монографія / В. М. Вовк. – Львів: ВЦ ЛНУ ім. І. Франка, 2007. – 584 с. – ISBN 979-966-613-532-5.
Кондратович Олександра Павлівна. Українські звичаї: Народини. Коса ж моя / Олександра Кондратович. – Луцьк: Волин. обл. друк., 2007. – 240 с.: ноти. – ISBN 978-966-361-220-1.
Губерначук С. У гербах української шляхти / С. Губерначук // Українська культура. – 2008. – № 8. – С. 32–33.
Ісаєвич Я. Українське книгознавство: етапи розвитку / Ярослав Ісаєвич // Вісник Львівського університету. Серія: Книгознавство, бібліотеко-знавство, інформаційні технології. – Львів: ЛНУ ім. І. Франка, 2006. – Вип. 1. – С. 7–19. – ISSN 0201-758X. – ISSN 0460-0509.
Мудрий М. Національно-політичні орієнтації в українському суспільстві Галичини австрійського періоду у висвітленні сучасної історіографії / М. Мудрий // Вісник Львівського університету. Серія історична. – Львів: ЛНУ ім. І. Франка, 2002. – Вип. 37, ч. 1: Статті та повідомлення. – С. 465–500.
East European Research Institute; ed. by: J. Duzinkiewicz (Editor-in-Chief), M. Popovych, V. Verstiuk, N. Jakovenko. – New York: Ross, 2004. – P. 351–368. – ISBN 0-88354-181-5.
Крижановська Оксана Олегівна. Історія середніх віків. Вступ до історії західноєвропейського Середньовіччя: курс лекцій: навч. посіб. для студ.ВНЗ / О. О. Крижановська, О. П. Крижановський. – Вид. 2-ге, стер. – К.: Либідь, 2006. – 368 с. – ISBN 966-06-0412-2.
Попова Ирина Николаевна. Грамматика французского языка. Практический курс Le Francais: учеб. для студ. вузов / И. Н. Попова, Ж. А. Казакова. – Изд. 12-е стер. – М.: Нестор Академик Паблишерз, 2003. – 480 с. – ISBN – 966-06-0412-2.
Каленюк І. Економічні часописи, технологічні уклади і прогнози майбутнього / Ірина Каленюк, Костянтин Корсак // Наук. світ. – 2008. – № 9. – С. 3–5.
Воробель Яніна Максимівна. Англійська мова: навч. посіб. / Яніна Максимівна Воробель, Ольга Анатоліївна Шумська, Михайло Зенонович Гамкало. – Львів: ВЦ ЛНУ ім. І. Франка, 2006. – 106 с.: іл. – ISBN – 966-06-0412-2.
Гайский Виталий Александрович. Применение функций Уолша в системах автоматизации научных исследований / В. А. Гайский, Н. Д. Егупов, Ю. П. Корнюшин. – К.: Наук. думка, 1993. – 212 с. – ISBN 5-12-003076-9.
Історія світової та української культури: підруч. для студ. ВНЗ / В. Греченко, І. Чорний, В. Кушнерук, В. Режко. – К.: Літера, [2005]. – 464 с. – ISBN 966-95287-8-Х.
Український орфографічний словник: близько 170 000 слів / за ред. В. М. Русанівського ; [уклали: В. В. Чумак, І. В. Шевченко, Л. Л. Шевченко, Г. М. Ярун] ; НАН України ; Укр. мовно-інформ. фонд ; Ін-т мовознав. ім. О. О. Потебні. – Вид. 6-те, переробл. і допов. – К.: Довіра, 2006. – 960 с. – (Словники України). – ISBN 966-507-206-4.
Використання техногенної сировини для виготовлення кераміки / І. С. Субота, Т. І. Булка, О. А. Шмельова, Р. А. Шугайло // Буд-во України. – 2008. – № 2. – С. 22–23.
Реальны ли перспективы энергетического развития Украины? / А. И. Амошина, В. В. Федоренко, Н. Г. Белопольский, Д. К. Турченко // Економіка та держава. – 2007. – № 10. – С. 4.
Новітня історія країн Західної Європи та Північної Америки, 1918–1945 рр.: навч. посіб. для студ. ВНЗ / Баран З. А., Кипаренко Г. М., Мовчан С. П. [та ін.] ; за ред. М. Швагуляка. – Львів: Афіша, 2005. – 288 с. – ISBN 966-325-052-6.
Правова статистика: підручник / [авт. кол.: Моісєєв Є. М., Джужа О. М., Василевич В. В. та ін.]. – К.: Атіка, 2008. – 392 с. – ISBN 978-966-326-262-8.
Романюк О. В. Високопродуктивний метод перспективно-коректного текстурування / О. В. Романюк // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2010. – № 2 (89). – С. 74–77. – ISSN 1997-9266.
Нейтронні дослідження взаємодії молекул поверхнево-активних речовин в неполярному розчиннику / В. І. Петренко, Л. А. Булавін, М. В. Авдєєв [та ін.] // Укр. фіз. журнал. – 2008. – № 3. – С. 229–234. – Резюме рос., англ. – Бібліогр.: с. 233.
Вища школа: наук.-практ. журн. / засн. М-во освіти і науки України ; голов. ред. І. О. Вакарчук. – 2001. – К.: Знання, 2008– . – Щомісяч. – ISSN 1682-2366. 2008, № 8–10.
Панчишин Тарас Володимирович. Інвестиційна діяльність в умовах ринкової трансформації економіки України: дис. ... канд. екон. наук: 08.01.01 / Панчишин Тарас Володимирович. – Львів, 2005. – 214 с. – Бібліогр.: с. 192–205.
Мацевко Ірина Іванівна. Неославізм у суспільно-політичному житті Галичини (1908–1914 рр.): дис. ... канд. іст. наук: 07.00.02 / Мацевко Ірина Іванівна. – Львів, 2001. – 200 с. – Бібліогр.: с. 171–200.
Бібліотека і доступність інформації у сучасному світі [Електронний ресурс]: електронні ресурси в науці, культурі та освіті: підсумки 10-ї Міжнар. конф. “Крим-2003” / Л. Й. Костенко, А. О. Чекмарьов, А. Г. Бровкін, І. А. Павлуша // Бібліотечний вісник. – 2003. – № 4. – С. 43. – Режим доступу до журн.: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Патент України на корисну модель № 63343, (51) МПК (2011.01) G06T 15/00. Пристрій для нормалізації векторів у системах комп’ютерної графіки / О. Н. Романюк, О. В. Романюк, Т. М. Павлик; заявник і патентовласник Вінницький національний технічний університет. – № 201101977; заявл. 21.02.2011 р.; опубл. 10.10.2011, Бюл. № 19.
Романюк О. В. Основні підходи до управління якістю формування зображень в системах комп’ютерної графіки [Електронний ресурс] / О. В. Романюк, С. І. Вяткін, В. В. Войтко // Контроль і управління в складних системах (КУСС-2010): Міжнар. конф., 19-21 жовтня 2010 р.: тези доповідей. – Вінниця, 2010. – С. 162. – Режим доступу: http://www.vstu.vinnica.ua/mccs2010/materials/subsection_2.3.pdf.
Романюк О. В. Комп’ютерна програма для високопродуктивного текстурування з використанням квадратичної апроксимації / О. В. Романюк // Свідоцтво на реєстрацію авторського права на твір № 39740. Київ: Державний департамент інтелектуальної власності України. Дата реєстрації: 18.08.2011 р.
Руденко О. Г. Методы быстрой геометрической обработки изображений в тренажерах наземных транспортных средств / О. Г. Руденко, А. А. Торба [та ін.] // Вестник Харьковского НАДУ. – 2000. – Вып. 12–13. – С. 225–227. – ISSN 2219-5548.







Д О Д А Т К И
ДОДАТОК А
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Вінницький національний технічний університет
Інститут магістратури, аспірантури та докторантури
Кафедра програмного забезпечення












ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри ПЗ

д-р. техн. наук., проф. Пєтух А. М. .
(наук. ст., вч. зв., ініц. та прізв.) (підпис)
"_1_"_вересня_2011 р.









ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри ПЗ
д-р техн. наук., проф. Пєтух А. М. .
(наук. ст., вч. зв., ініц. та прізв.) (підпис)
"_25_"_квітня_2012 р.








ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ
на виконання магістерської кваліфікаційної роботи
Автоматизована система розпізнавання даних
08-24.МКР.012.00.105.ПЗ




Науковий керівник: канд. техн. наук, доцент
_________ Іваненко К.Т.
(підпис)
Магістрант групи ПЗмн-11
________ Петренко О.О.
(підпис)


Вінниця 2012 р. 1. Підстава для виконання магістерської кваліфікаційної роботи (МКР)
а) потреба в автоматизації процесу розрахунку параметрів роботи комбінаційних схем;
б) наказ про затвердження теми магістерської кваліфікаційної роботи.
2. Мета і призначення МКР
а) мета – підвищення ефективності процесу проведення розрахунку шляхом контролю роботи основних блоків логічної схеми;
б) призначення розробки – виконання магістерської кваліфікаційної роботи.
3. Вихідні дані для виконання МКР
Виконати пристрій у вигляді ВІС в базисі елементів БМК 1515 ХМ1 та забезпечити стабільну його роботу за умов експлуатації пристрою в температурному діапазоні -85°С...+125°С, наявних електромагнітних перешкод, зміни напруги живлення в діапазоні ±10% і відносній вологості повітря не більше 75% та тиску - 720-740мм. рт.ст.
Фрагмент структурної схеми функціонування пристрою наведено в Додатку В.
4. Вимоги до виконання МКР
розрядність вихідних операндів – 12;
похибка інтерполяції – небільше половини кроку дискретизації;
метод завдання відрізка прямій – приростами координат точки;
тип базового матричного кристалу – 1515 ХМ1;
кількість базових елементів – не більше 800.
5. Етапи МКР та очікувані результати

етапу

Назва етапу

Термін виконання
Очікувані результати



початок
кінець


1
Аналіз сучасного стану Постановка задач дослідження.


Аналітичний огляд літературних джерел, задачі досліджень, розділ 1 ПЗ

2
Побудова математичних моделей


Математичні моделі, розділ 2

3
Розробка методу оптимізації моделей



Метод, розділ 3

4
Проведення експерименту та/або розробка програми


Результати експерименту та/чи програма

5
Обробка інформації експериментальних досліджень та/або тестування програми


розділ 3

6
Підготовка розділу з охорони праці


розділ 4

7
Підготовка економічної частини


розділ 5

8
Апробація та/або впровадження результатів дослідження


акт впровадження

9
Оформлення пояснювальної записки, графічного матеріалу і/або презентації


пояснювальна записка, графічний матеріал і/або презентація


7. Матеріали, що подаються до захисту МКР
Пояснювальна записка МКР, графічні і ілюстративні матеріали, дослідні зразки (за наявності), анотації до МКР українською та іноземною мовами.
8. Порядок контролю виконання та захисту МКР
Виконання етапів графічної та розрахункової документації МКР контролюється науковим керівником згідно зі встановленими термінами. Захист МКР відбувається на засіданні Державної екзаменаційної комісії, затвердженою наказом ректора.
9. Вимоги до оформлення МКР
Вимоги викладені в «Положенні про порядок підготовки магістрів у Вінницькому національному технічному університеті» з урахуванням змін, що подані у бюлетені ВАК України № 9-10, 2011р.
10. Вимоги щодо технічного захисту інформації в МКР з обмеженим
доступом (за необхідності)
Відсутні.

Додаток Б
Графічний матеріал до захисту магістерської кваліфікаційної роботи


Заступник директора з наукової роботи та міжнародного співробітництва

Ін______ __________ _________________________________
(назва ін-ту) (підпис) (науковий ступінь, вчене звання, ініціали та прізвище)

Завідувач кафедри __________ _________________________________
(підпис) (науковий ступінь, вчене звання, ініціали та прізвище)


Науковий керівник __________ _________________________________
(підпис) (науковий ступінь, вчене звання, ініціали та прізвище)

Офіційний опонент __________ _________________________________
(підпис) (науковий ступінь, вчене звання, ініціали та прізвище)

Магістрант __________ _________________________________
(підпис) (група, П.І.П.)


Науковий консультант__________ _________________________________
(підпис) (науковий ступінь, вчене звання, ініціали та прізвище)







Додаток В
Акт впровадження
ЗАТВЕРДЖУЮ
Перший проректор з науково-педагогічної роботи по організації навчального процесу та його науково-методичного забезпечення Вінницького національного технічного університету

_________д-р техн. наук, проф. Романюк О.Н.
"___"___________ 13 SAVEDATE \@ "yyyy" \* MERGEFORMAT 14201215 р.
АКТ
про впровадження результатів магістерської кваліфікаційної роботи
Петренка Олега Олександровича на тему "Автоматизована система розпізнавання даних" в навчальний процес

Члени комісії у складі директора інституту _інформаційних технологій та (повна назва інституту)
комп’ютерної інженерії, _д-ра техн. наук, професора Азарова Олексія
(вчене звання, науковий ступінь) (прізвище, ім'я, по батькові)

Дмитровича, завідувача кафедри програмного забезпечення ,
(повна назва кафедри)
д-ра техн. наук, професора Пєтуха Анатолія Михайловича ,
(вчене звання і науковий ступінь) (прізвище, ім'я, по батькові)
склали цей акт про те, що у Вінницькому національному технічному університеті при виконанні лабораторного практикуму для студентів
(види занять)
спеціальності 8.05010301 – Програмне забезпечення систем та при вивченні
(шифр і назва спеціальності)
курсу «Алгоритмічні мови і програмне забезпечення»
(назва навчального курсу)
впроваджено такі результати, розроблені Петренком О. О.:
– .............
– ............
– ............
Директор Ін_ІТКІ__,
(назва)
_ д-р техн. наук, професор _ _О. Д. Азаров__
(вчене звання, науковий ступінь) (ініціали, прізвище)
Завідувач кафедри _програмного забезпечення__
(назва кафедри)
_д-р техн. наук, професор__. _А. М. Пєтух__
(вчене звання, науковий ступінь) (ініціали, прізвище)
Додаток Д
Аналіз трудомісткості запропонованих методів та основні параметри тестових фігур

Рисунок Д.1 – Графіки кількості тактів, необхідних для розрахунку ТК, за різними методами ПКТ при різній довжині РР та підвищення продуктивності їх розрахунку відносно методу Хекберта для процесора Pentium Core 2

Таблиця Д.1 – Основні параметри тестових фігур
Тип фігури
Кількість
трикутників
Кількість вершин
полігонів

Сфера
960
558

Складний Тор
2880
1834

Диск
7080
4531

Чайник “Юта”
39800
22183












13 PAGE \* MERGEFORMAT 14415


канд. техн. наук, доцент кафедри ПЗ

наук. ступінь, вчене звання (посада)
С. О. Григоренко

(підпис)

ініціали та прізвище

ініціали та прізвище

канд. техн. наук, професор кафедри ЕПОВ

наук. ступінь, вчене звання (посада)
В. О. Козловський

0

(підпис)

канд. техн. наук, професор кафедри ХБЖД

наук. ступінь, вчене звання (посада)
Б. Т. Хоменко

0

(підпис)

ініціали та прізвище

(наук. ступінь, вчене звання , посада)

(підпис)

(ініціали та прізвище)

(підпис)

(наук. ступінь, вчене звання ,посада)

(ініціали та прізвище)

(ініціали та прізвище)

(підпис)



Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 7148839
    Размер файла: 702 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий