Математическое и программное обеспечение систем
в промышленной и социальной сферах

ISSN (Print): 2306-2053

Входит в eLIBRARY.RU

Импакт-фактор РИНЦ: 0,784

Orcid

Сагадиев С., Ильина Е.А., Логунова О.С., Кухта Ю.Б., Николаев А.А. Консолидация информации для ассистирующей роботехнической системы: трансформация и визуализация

скачать

Аннотация

В статье приведены результаты начального исследования по разработки программного обеспечения для обработки информации в ассистирующей робототехнической системе. Целью исследования является синтез комплекса алгоритмов, позволяющих выполнять трансформацию цифрового куба, соответствующих его сжатию и растяжению под любым углом к поверхности с заданным усилием, и визуализацию результатов преобразования в объемной форме и любом плоском сечении. В работе представлено решение задач: формирование 3D изображения в виде цифрового куба с возможностью его расслоения по дискретной сетке; консолидация информации при трансформации и визуализации виртуального объекта, формирование схемы соответствия действий специалиста эксперта и робототехнической системы. Работы проводились в 2019-2020 году. В результате исследования спроектированы и разработаны: общая концепция ассистирующей робототехнической системы, программный модуль трансформации и визуализации квазикуба виртуального объекта. Определены направления развития системы.

Ключевые слова

ассистирующая робототехническая система,3D изображение, трансформация изображения, цифровой куб для изображения, сжатие цифрового куба, композиция преобразований для послойной визуализации.

Сагадиев С., Ильина Е.А., Логунова О.С., Кухта Ю.Б., Гарбар Евгений Александрович – аспирант кафедры вычислительной техники и программирования ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра..

Николаев Антон Андреевич – студент кафедры вычислительной техники и программирования ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

1. Хан, М.Д. Основанные на изображениях способ представления и визуализации трехмерного объекта и способ представления и визуализации анимированного объекта. / М.Д. Хан, А.В. Игнатенко Патент на изобретение RU 2216781 C2, 20.11.2003. Заявка № 2001118221/09 от 29.06.2001.

2. Григоров, И.Г. Способ формирования изображения поверхности объекта. Патент на изобретение RU 2707980 C1, 03.12.2019. Заявка № 2019114912 от 16.05.2019.

3. Веселов В.И., Филин Ю.Н.2, Картавцев Н.С. Архитектурное построение формографики инфогиперкубов // Инновации: перспективы, проблемы, достижения. 2015. С. 273-280.

4. Супель А.1, Хвостов П.М.1, Игнатьев К.Е. Оценка эффективности проектирования трехмерных полигональных моделей как способа визуализации иллюстративной информации // Современные информационные техно- логии: сб. тр. по . 5-я Всер. науч.-техн. конф, М.: ООО «Научный консультант», 2019. С. 115-120.

5. Остапов Д.С., Усатиков С.В. Программа для построения базы данных с обучающей выборкой для распознавания плоских изображений объектов природного происхождения, с качественной и количественной оценкой состояния поверхности единичных объектов и их массового количества. Свидетельство о регистрации про- граммы для ЭВМ RU 2016618408, 28.07.2016. Заявка № 2016615486 от 30.05.2016.

6. Алексанян Г.К., Щербаков И.Д., Кучер А.И. Программа визуализации внутренних структур исследуемого объекта методом электроимпедансной томографии (Визуализация 3D-EIT1). Свидетельство о регистрации про- граммы для ЭВМ RU 2018666295, 13.12.2018. Заявка № 2018662721 от 13.11.2018.

7. Ксенофонтов С. Ю. Способ трехмерной визуализации внутренней структуры исследуемого объекта в реальном времени. Патент на изобретение RU 2681348 C1, 06.03.2019. Заявка № 2018114616 от 19.04.2018

8. Блохинов Ю.Б., Веркеенко М.С. Алгоритмы построения цифровых трехмерных моделей уникальных объектов. Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2011. № 4. С. 118-131.

9. Галкин В.И., Анохин А.О., Галкин Е.В., Преображенский Е.В., Палтиевич А.Р. Способ получения 3-мерной модели поверхности объекта. Патент на изобретение RU 2427796 C1, 27.08.2011. Заявка № 2009148280/28 от 25.12.2009.

10. Городничев М.Г., Гематудинов Р.А., Кухаренко А.М. О некоторых методах визуализации динамических 3D моделей // Экономика и качество систем связи. 2018. №1(7). С 18-29.

11. Жиляков Е.Г., Лихошерстный А.Ю. Архитектура нейросети в задаче прецедентного распознавания объектов на изображениях с использованием частотных признаков // Вопросы радиоэлектроники. 2013. Т. 4. № 1. С. 35- 45.

12. Лиманова Н.И., Труханов А.С. Визуализация объектов компьютерной томографии //Наука без границ. 2018. № 5 (22). С. 52-54.

13. Багутдинов Р.А. Идея многоракурсной системы технического зрения для формирования 3D-моделей поверхности объекта в задачах разработки мобильных роботов //Программные системы и вычислительные методы. 2017. № 4. С. 1-6.

14. Автоматизация научных исследований нарушения сплошности плоской поверхности: конструкционное решение программно-аппаратного комплекса / О.С. Логунова [и др.] // Электротехнические системы и комплексы. 2020. № 1 (46). С. 54-59.

15. Литвинова Ю.С., Максименко-Шейко К.В. // Аналитическая идентификация трехмерных геометрических объектов по информации о форме их сечений. Проблемы машиностроения. 2017. Т. 20. № 1. С. 45-51.

16. Глаз А.Б., Тимухин А.А. Восстановление 3d поверхности лиц на базе исходных 2D изображений // Математические методы распознавания образов. 2005. Т. 12. № 1. С. 69-72.

17. Проективографическое формообразование инфо-гиперкубов: теоретические и методические аспекты / Ю.Н. Филин [и др.] // Строительство: наука и образование. – 2015. – № 1. – С. 5.

18. Математическое моделирование разрушения элементов строительных конструкций под действием динами- ческой нагрузки / Г.М. Журавлев [и др.] // Чебышевский сборник. – 2019. – Т. 20. – № 4 (72). – С. 372-386.

19. Бубис, Е.Л. Визуализация периода трансформации состояния поляризации в кристалле исландского шпата (аналог опыта умова) // Успехи современного естествознания.– 2008. – № 3. – С. 54.

20. Гниненко И.А. Разработка 3D моделей для лаборатории 3D визуализации и компьютерной графики //Сб. тр. межвуз. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов им. Е.В. Арменского, М:. Изд-во НИУ ВШЭ.

21. Осинцев А.В., Очков К.Ю. Визуализация перемещений и деформаций методом цифровой корреляции изображений // 2016 . Т. 8. № 2. С. 15-23.

22. Бугакова Т.Ю. Трехмерное моделирование деформации инженерного объекта методом сплайн-интерполяции // Вестник СГУГИТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). Новосибирск. 2019. С. 96-105.

23. Кравченко А.М., Семеренко И.П., Ика- ма Д.Л. Моделирование и визуализация напряженно- деформированного состояния механических систем в условиях современной образовательной среды //Научный резерв. 2019. № 4 (8). С. 92-98.

24. Бугакова Т.Ю., Шляхова М.М. 3D-моделирование и визуализация деформации поверхности на примере купола новосибирско- го планетария // ИНТЕРЭКСПО ГЕО-СИБИРЬ. Новосибирск. 2015. Т.5. С. 63-67.

25. Орлов С.Г., Шабров Н.Н. Вершинный шейдер для визуализации деформируемой пластины // Научная визуализация. 2016 . Т. 8. № 2. С. 1- 14.

26. Гора С.Ю., Довгаль В.М. Метод и инструментальные средства решения задачи сжатия изображений с ис- пользованием механизмов хаотической динамики // Ученые записки. Электронный научный журнал курского государственного университета. 2012. № 4-2 (24). С. 25-28.

27. Дерюгина Е.О., Борсук Н.А., Васина Е.В. Подход к реализации 3D-моделей эксклюзивных экспонатов музея по их фотографиям // Электромагнитные волны и электронные системы. М.: «Радиотехника». Т. 24. № 7. С. 48- 55.

28. Кознов Д.В., Ларчик Е.В.1, Терехов А.Н. Трансформация динамических представлений в предметно- ориентированном визуальном моделировании // Программирование. 2015 . № 4. С. 3-12.

29. Картавцев И.С., Веселов В.И. Архикуб-изоконструктор трансформации формографики // Кономически эффективные и экологически чистые инновационные технологии: сб. тр. междун. науч.-практ. конф., М:. Изд-во Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова. С. 156-160.

30. Бугакова Т.Ю., Борисов Д.А. Разработка методики определения пространственно-временного состояния техногенных объектов //Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2015. № S5. С. 246-250.

31. Клячин А., Клячин В., Григорьева Е. Визуализация расчета формы поверхностей минимальной площади //Научная визуализация. 2014. Т. 6. № 2. С. 34-42.

32. Симонов Е.Н., Прохоров А.В., Акинцева А.В. Математическое моделирование реконструкции объемных изображений в рентгеновской компьютерной томографии с применением голографических методов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование. 2019. Т.12. № 3. С. 102-114.

33. Вяткин С.И., Городилов М.А., Долговесов Б.С. Геометрическое моделирование и визуализация функцио- нально заданных объектов на базе функций ВОЗМУЩЕНИЯ С использованием графических акселераторов //Научная визуализация. 2010. Т. 2. № 3. С. 22-49.

34. Парфентьев К.В., Гаврилов А.И. Построение моделей подстилающей поверхности на основе реконструкции данных мультиспектрального мониторинга // Интернет-журнал Науковедение. 2017. Т. 9. № 6. С. 141.

35. Бастов Г.А. Технологии графической трансформации объектов в условиях использования компьютерной графики // Дизайн и технологии. 2016. № 51 (93). С. 6-12.

36. Черников И.С., Крыловецкий А.А. Реконструкция и распознавание объектов в системах компьютерного зрения. Телематика 2009: сб. тр. XVI Всерос. науч.-метод. конф. Санкт-Петербург. Изд-во: Санкт- Петербургский гос. ун-т информац. технологий, механики и оптики, 2009. С. 314-315.