КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 23-21-10046
НазваниеМетод решения в машинной графике задачи взаимозакрываемости 3D-моделей при подвижном наблюдателе
РуководительРоганов Владимир Робертович, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет", Пензенская обл
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2023 г. - 2024 г. |
Конкурс№76 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс).
Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах, 01-213 - Обработка и анализ изображений и сигналов
Ключевые словатеоретические основы машинного синтеза 3D-моделей, подвижный наблюдатель
Код ГРНТИ27.03.66
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на разработку метода машинной графики для решения задачи взаимозакрываемости ближними 3D-моделями дальних при подвижном наблюдателе. Ранее такая задача решалась при синтезе 2D-проекций 3D-объектов во время режима реального времени, за счёт использования управляющих примитивов «разделяющая плоскость», разработанный одновременно при разработке применяемых сейчас методов машинной графики реального времени.
Решение задачи взаимозакрываемости одной 3D-модели другой возникает во время синтеза на экране имитатора визуальной обстановки лили имитатора тепловизора в реальном масштабе времени 2D-проекций 3D-моделей, попавших в камеру наблюдения.
Отличительной особенностью предлагаемого метода является решение задачи взаимозакрываемости рассматривая для этого не 3D-модели, а 3D-примитивы без учёта к какой 3D-модели они относятся. Это позволяет перенести решение задачи взаимозакрываемости из режима реального времени на этап разработки всех 3D-моделей, из которых набирается 3D-модель внешней среды, наблюдаемая через остекление кабины или на экране имитатора тепловизора.
Это также позволяет упроститель специализированную программно-техническую систему «компьютерный генератор изображения» (разработанную с учётом решения задачи взаимозакрываемости в такт режима реального времени за счёт использования управляющих примитивов «разделяющая плоскость», что в итоге приводит и к потерям более 30% времени на решение этой задачи и к созданию сложной программно-аппаратной системы (с большим числом стеков)). Таким образом, в ряде случаев в качестве компьютерного генератора изображения может выступать обычный компьютер
Ожидаемые результаты
В результате выполнения проекта будет разработан метод решения задачи исключения нежелательного эффекта просвечивания дальней 3D-модели через ближнюю, или просвечивание её отдельных примитивов при подвижном наблюдателе, что всегда возникает при разработке 3D-модели внешней среды в авиационных тренажёрах, тренажёров подготовки операторов БПЛА, тренажёров подготовки судоводителей и машинистов локомотивов, тренажёров подготовки водителей автомобилей. Отличительной особенность является отсутствие управляющих примитивов «разделяющая плоскость», что увеличивает число визуальных примитивов, которые можно обработать за такт режима реального времени при использовании уже разработанных компьютерных генераторов изображения (программно-технических систем машинной графики реального времени) или в ряде случаев использовать вместо них обычные персональные компьютеры.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Основным результатом, полученным при проведении исследований проведённых за счёт гранта за счет гранта Российского научного фонда № 23-21-10046, https://rscf.ru/project/23-21-10046/ на данном этапе проекта является создание теории борьбы с исключением ошибок при синтезе задачи закрытия одной неподвижной 3D-модели другой неподвижной 3D-модели при подвижном наблюдателе. Если задать стандартные для машинной графики условия.
Условие 1: 3D-грани, используемые для составления 3D-моделей никогда не пересекаются между собой.
Условие 2: при синтезе проекций 3D-моделей на экране поочерёдно обрабатывается последовательность 3D-визуальных примитивов в базе данных.
Условие 3 Все визуальные 3D-примитивы первоначально записаны в неизменяемой последовательности в базе данных и их видимость зависит от первоначального расположения наблюдателя в сцене
Тогда верны теоремы позволяющие перенести процесс решения задачи правильного закрытия одной неподвижной 3D-модели другой неподвижной 3D-модели при любом положении подвижного наблюдателя из непосредственного процесса синтеза на экране 2D-проекций 3D-моделей на этап разработки 3D-моделей и составления баз данных с сортировкой в соответствии с указанными теоремами всех 3D-примитивов, без учёта к какой 3D-модели эти примитивы принадлежат.
Теорема 1. Пусть грани G1, G2, …, Gn принадлежат множеству М и порядковый номер записи i каждой грани Gi совпадает с порядком обработки этой грани управляющей программой реального времени компьютерного генератора изображения. Тогда существует возможность их сортировки в множестве М по последовательности расположения вдоль координаты Z от наиболее удалённого объекта к наименее удалённому, номер записи i будет определять очерёдность обработки грани Gi управляющей программой реального времени компьютерного генератора изображения.
Теорема 2. Грани из списка М, отсортированные по отношению к наблюдателю по координате Z, являющейся координатой наиболее удалённых вершин граней Gi, видимые в направлении +Z и расположенные в списке от первоначальной, имеющей минимальные Z-координаты, к последней, имеющей максимальные Z-координаты, не имеют конфликтов по взаимозакрыванию.
Теорема 3. Грани числом w из списка М, отсортированные по отношению к наблюдателю по координате Z (являющейся координатой наиболее удалённых вершин граней Zi = min{Z1(Gi), Z2(Gi), …, Zm(Gi)}, где m — число вершин грани Gi) от минимального значения при i = w к максимальному при i = 1 и видимые при расположении наблюдателя в точке, имеющей координаты меньше координат первой грани Z(●) < Zw, с направлением взгляда в сторону +Z, не видны при перемещении наблюдателя по линии, проходящей через ось координат в точку, координата которой по Z(●) > Z1 превышает максимальные координаты всех граней из этого списка при направлении взгляда в сторону –Z.
Публикации
1. BIG DATA analysis with artificial neurons: a comparative study BIG DATA analysis with artificial neurons: a comparative study ПГУ, Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество», 2023, том 2. Пенза, ПГУ, С.283-289 (год публикации - 2023)
2. Владимир Рогагнов, Борис Долговесов, Екатерина Асмолова, Мария Четвергова Analysis of directions for improvement of flight simulators E3S Web of Conferences, E3S Web of Conferences 460, 04037 (2023). BFT-2023. рр. 1-17ю (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1051/e3sconf/202346004037
3. Владимир Роганов, Борис Долговесов, Катерина Гудкова Simulators of visual environment of aviation and space simulators E3S Web of Conferences, E3S Web of Conf. Volume 458, 2023 International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Environmental Technologies (EMMFT-2023). Article Number 03014, Number of page(s) 7. Section.Low Carbon Mobility and Logistics (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1051/e3sconf/202345803014
4. Владимир Роганов, Мария Четвергова, Александр Савочкин, Борис Долговесов The Task of Synthesizing 3D-models of the Environment with 3D-models of Moving Objects Algorithms for Intelligent Systems (Springer Book Series), - (год публикации - 2023)
5. Владимир Роганов, Мария Четвергова, Екатерина Гудкова, Борис Долговесов, Нурзипа Есимова Using Models of Moving Objects in Flight Simulator Simulators IEEEXplore А4, https://disk.yandex.ru/d/Qa7lzL2qSTRN9g IEEEXplore А4 SUMMA2023_Paper_130.doc (год публикации - 2023)
6. Гудкова Е.А. Программно-технические и эргатические оптико-программно-технические системы синтеза 3D-моделей ПГУ, Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество», 2023, том 2. Пенза, ПГУ, С.324-327 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.25791/pribor.10.2023.1446
7. М.Ю. Михеев, Соня Хелал , Е.А.Гудкова Преобразование агробизнеса в Алжире: c использованием модели когнитивной визуальной среды и управления данными технологии устойчивого роста IEEE, 2023 International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon) 979-8-3503-0339-1/23/$31.00 ©2023 IEEE. р.32626 (год публикации - 2023)
8. Михаил Михеев, Соня Хилал, Екатерина Гудкова, Лиана Надя Пепел Integrating Big Data and Cognitive Visual Environment for Precision Medicine: Opportunities and Challenges IEEEXplore А2, IEEEXplore А2 SUMMA2023_Paper_227.docx (год публикации - 2023)
9. Михеев М.Ю., Роганов В.Р., Асмолова Е.А., Есимова Н.С., Долговесов Б.С., Кувшингова О.А. ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЕ СИСТЕМЫ МАШИННОГО СИНТЕЗА ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ АВИАЦИОННЫХ ТРЕНАЖЕРОВ ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ издательство Минобрнауки России ФГБУН Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук, ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ, ISSN 1684-1719, №11, 2023 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.14
10. Михеев М.Ю., Халал С., Пепел Л.М., Гудкова Е.А. How GPT-3 changes the process of creating visual environment ПГУ, Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество», 2023, том 12. Пенза, ПГУ, С.279-280. (год публикации - 2023)
11. Михеев М.Ю., Халал С., Пепел Л.М., Гудкова Е.А. The role GPT-3 in natural language processing in a cognitive visual environment ПГУ, Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество», 2023, том 2. Пенза, ПГУ, С.281-282. (год публикации - 2023)
12. Роганов В., Долговесов Б., Асмолова Е., Четвергова М. Features of the synthesis for a person information about moving a mobile model above a visually observed 3D-model of the area, on the example of an aviation simulator E3S Web of Conferences, - (год публикации - 2023)
13. Роганов В., Долговесов Б., Асмолова Е., Четвергова М. Features of synthesis for humans of a visually observable 3D-terrain model using the example of an aviation simulator E3S Web of Conferences, - (год публикации - 2023)
14. Роганов В.Р. Особенности имитаторов авиационного тренажёра, синтезирующего для лётчика 3D-модели окружающего пространства в разном диапазоне световых волн ПГУ, Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество», 2023, том 1. Пенза, ПГУ, С.91-95 (год публикации - 2023)
15. Роганов В.Р., Кувшинова О.А., Аhmed Andan Lateef, Abdulwahhab Haidar Особенности имитаторов авиационного тренажёра, синтезирующих для лётчика 3D-модели окружающего пространства в разном диапазоне световых волн ПГУ, Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество», 2023, том 2. Пенза, ПГУ, С.75-78 (год публикации - 2023)
16. Роганов В.Р., Михеев М.Ю., Четвергова М.В., Долговесов Б.С. ОСОБЕННОСТИ СИНТЕЗА ВИЗУАЛЬНО НАБЛЮДАЕМОЙ ВО ВРЕМЯ ПОЛЕТА 3D-МОДЕЛИ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ АВИАЦИОННОГО ТРЕНАЖЕРА Издательство "Научтехлитиздат", ЖУРНАЛ: ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ. УПРАВЛЕНИЕ, КОНТРОЛЬ, ДИАГНОСТИКА Учредители: Издательство "Научтехлитиздат" ISSN: 2073-0004 2023. №10. - с.14-24 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.25791/pribor.10.2023.1446
17. Роганов Владимир Робертович, Есимова Нурзипа Сапаровна, Кувшинова Ольга Александровна, Аль-Амиди Мустафа Абдулкадим Дхаир Особенности окрашивания 3D-моделей, синтезируемых в режиме реального времени методами машинной графики Журнал из перечня ВАК «XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс»., Журнал из перечня ВАК «XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс». 2023. Т. 12. №2 (62). С.68-72 (год публикации - 2023)
18. Роганов Владимир Робертович, Четвергова Мария Владимировна, Кувшинова Ольга Александровна, Шамсулдин Хайдар Абдулваххаб Хайдар Структура баз данных компьютерных генераторов изображения синтезирующих 3d-модель района полётов авиационного тренажёра журнал из перечня ВАК «XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс»., журнал из перечня ВАК "XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс". 2023. Т. 12. №2 (62). С.41-45 (год публикации - 2023)
19. Четвергова М.В. Постановка задачи ввода в 3D-модель района полётов авиационного тренажёра подвижных 3D-моделей реперных объектов ПГУ, Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество», 2023, том 2. Пенза, ПГУ, С.46-49. (год публикации - 2023)
20. Роганов В.Р., Михеев М.Ю., Долговесов Б.С., Четвергова М.В., Савочкин А.М., Кочегаров И.И., Гудкова Е.А ПРОГРАММНО-АППРАТНЫЕ СИСТЕМЫ МАШИННОЙ ГРАФИКИ Издательством ПГУ, г.Пенза, - (год публикации - 2024)
21. Роганов В.Р., Кувшинова О.А., Гвоздева И.Г. Программный комплекс для расчета сегментов модели района полета Федеральная служба по интеллектуальной собственности, № 2023685349 (год публикации - 2023)