Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 12 июля, печатный экземпляр отправим 16 июля
Опубликовать статью

Молодой учёный

Метод получения пространственных данных, путем обработки видеофайлов

Спецвыпуск
02.07.2015
263
Поделиться
Библиографическое описание
Зелянин, Д. А. Метод получения пространственных данных, путем обработки видеофайлов / Д. А. Зелянин, К. В. Шошина, Р. А. Алешко. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 13.1 (93.1). — С. 15-17. — URL: https://moluch.ru/archive/93/20828/.

Трехмерное сканирование – процесс автоматизированного создания математических моделей реальных объектов, то есть создание их трехмерных виртуальных моделей. Наиболее удобным, точным и быстрым способом трехмерного сканирования является бесконтактное лазерное трехмерное сканирование. Обычно трехмерное сканирование применяется в тех случаях, когда создание трехмерной модели с помощью операций моделирования в графических редакторах невозможно, либо затруднительно, либо не целесообразно, исходя из назначения модели.

Большинство триангуляционных лазерных трехмерных сканеров имеют встроенные алгоритмы преобразования данных в облако точек, которые в свою очередь, обрабатываются уже на компьютере в специализированных программах, таких как AutoCAD, 3D Max и тому подобных. Данная технология требует высоких производительных мощностей, расположенных в самом устройстве, следовательно, и цена такого устройства будет высока.

Плюсы данной технологии: встроенная обработка данных; алгоритмы настроены на конкретные технические параметры устройства.

Минусы: относительно большой вес установки из-за встроенного вычислительного оборудования; высокая цена;

Существует реализация, учитывающая минусы предыдущего способа. David LaserScanner - программное обеспечение, которое дает возможность выполнять трехмерное сканирование объектов и преобразовывать полученный результат в модели, которые можно импортировать в 3D-редакторы. Для работы с программой необходим компьютер, подключенная к нему камера (подойдет веб-камера) и лазерный уровень.

Плюсы: малый вес; цена ниже, чем у предыдущего способа.

Минусы: низкий уровень мобильности, система представляет собой набор инструментов; для сканирования требуется специальный шаблон; сканирование объектов, ограниченных по размеру.

Еще одна реализация – устройство с камерой и лазером, которые разнесены на определенное расстояние (базис). При сканировании объекта с камеры записывается массив изображений на внешнее запоминающее устройство. Записанные данные преобразуются с помощью специальной программы в массив трехмерных точек.

Плюсы: исключены все минусы предыдущих способов, в данной работе будет рассмотрен именно этот тип реализации.

Этапы получения пространственных данных:

-        добавление каждого кадра из видеофайла в список;

-        поиск на каждом кадре нужных линий (проекция лазерного луча).

Главным образом, необходимо разработать методы преобразования исходных данных в массив точек, пригодный для отображения на экране, редактирования и сохранения на диск компьютера. Исходные данные представляют собой последовательность массивов размером m x n. Элемент X[m][n] состоит из трех значений: уровень красного цвета, уровень зеленого цвета, уровень синего цвета.

Блок-схема алгоритма представлена на рисунке 1. Продолжение алгоритма преобразования представлено на рисунке 2.

Рис. 1. Блок-схема алгоритма преобразования

Главной задачей данного метода является нахождение в столбце m такого значения n, которое удовлетворяет условиям сравнения значений его компонентов с заранее заданными данными. Например, если цвет луча сканирующего устройства красный, то n будет такое, в котором уровень красного цвета максимальный, а уровни зеленого и синего цвета равны нулю. Это идеальный случай, когда в массиве не присутствует других уровней цветов, кроме сравниваемого цвета, а также найденный элемент n единственный в столбце.

На практике дело обстоит совсем иначе. При сравнении появляются элементы с ненулевыми уровнями всех цветов, а также, количество этих элементов может быть больше одного.

Чтобы алгоритм сравнения работал без проблем, можно ввести в него следующие поправки: ввести определение «Порог сравнения по цвету» - сравнение будет происходить только в том случае, когда значение уровня цвета выше указанного порога; также после каждого сравнения производить усреднение – если получено несколько значений n, то берем их среднее значение.

Рисунок 2. Блок-схема продолжения алгоритма преобразования

Литература:

1.      Порев В. Н. Компьютерная графика – СПБ.: Изд-во БХВ – Петербург, 2002. - 432 c.

2.      Л. Аммерал Принципы программирования в машинной графике. Пер. с англ. – М.: “Сол Систем”, 1992. – 224 с.

3.      Жарков В. А. Жарков - Компьютерная графика, мультимедиа и игры на Visual C# 2005. – Москва: Жарков Пресс, 2005. – 812 с.

4.      Р.А. Алешко, А.Т. Гурьев, К.В. Шошина, В.С. Щеников Разработка методики визуализации и обработки геопространственных данных // Научная визуализация. – 2015. - №1. – С. 20 – 29.

5.      Алешко Р.А. Система мониторинга и управления пространственными гетерогенными объектами (на примере Соловецкого архипелага) / Бекмешев А.Ю., Васендина И.С., Гурьев А.Т., Карлова Т.В., Шошина К.В., Щеников В.С. // Вестник БГТУ. - 2014. - №3(43). - С.104-108.

6.      Гурьев А.Т. Разработка геоинформационной системы на базе программного обеспечения с открытым исходным кодом / Алешко Р.А., Васендина И.С., Шошина К.В., Щеников В.С. // Вестник БГТУ. - 2014. - №3(43). - С.114-118.

7.      Алешко Р.А., Гурьев А.Т. Структурное моделирование взаимосвязей дешифровочных признаков спутниковых снимков и таксационных параметров лесных насаждений // Труды СПИИРАН. Вып. 29 (2013). С. 180–189.

8.      Алешко Р.А., Гурьев А.Т. Методика тематического дешифрирования спутниковых снимков лесных территорий на основе структурных моделей // Известия Вузов. Приборостроение. 2013. Т.56. №7. С. 76–77.

Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью
Молодой учёный №13 (93) июль-1 2015 г.
Скачать часть журнала с этой статьей(стр. Т.1. 15-17):
Спецвыпуск 1 (35 с.)

Молодой учёный