Чаговець Ярослав Васильович. Моделі, алгоритми та структури спецпроцесорів для формування зображень рельєфу в системах візуалізації реального часу : Дис... канд. наук: 05.13.13 - 2002.
Анотація до роботи:
Чаговець Ярослав Васильович. “Моделі, алгоритми та структури спецпроцесорів для формування зображень рельєфу в системах візуалізації реального часу”. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.13 – обчислювальні машини, системи та мережі, Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2002.
В дисертації досліджені питання побудови спецпроцесорів для формування зображень рельєфу в системах візуалізації реального часу, які синтезують зображення методом зворотного трасування. Розроблено модель рельєфу на основі фінітних функцій для використання в цифрових системах візуалізації, яка орієнтована на метод зворотного трасування. Розроблено алгоритм сканування для запропонованої моделі рельєфу, а також алгоритми, необхідні для його функціонування. Розроблено метод оптимізації параметрів сканування. Розроблено методи обробки даних, що надходять до СВ, що дозволяє поліпшити якість зображення. Результати досліджень були використані при модернізації цифрових систем візуалізації авіаційного тренажера ТУ-154М і комплексного тренажера льотчика Тл-39.
У дисертаційній роботі наведене нове вирішення наукової задачі, що виявляється в розробці моделі рельєфу, алгоритмів роботи спецпроцесору і структур спецпроцесорів для візуалізації рельєфу, застосування яких дозволить підвищити реалістичність синтезу зображення у реальному часі. Дослідження, що проведені, дозволяють зробити такі висновки:
На основі аналізу методів формування зображень сцени обґрунтовано вибір методу зворотного трасування та вибір моделі подання рельєфу.
Розроблено математичну модель рельєфу на основі фінітних функцій для використання в цифрових системах візуалізації, яка орієнтована на метод зворотного трасування, що дозволяє, на відміну від тріангуляційних методів, завдяки використанню фінітних функцій задовольнити ознаці гладкості, що підвищує реалістичність зображення.
Модель рельєфу, що запропонована, дозволяє формувати компактну базу даних, використовуючи цифрові карти висот без попередньої обробки, що дозволяє підвищити швидкість обробки великих просторів рельєфу.
Розроблено b-оптимізований алгоритм сканування поверхні рельєфу, який дозволяє сканувати як поверхні, апроксимовані площинами, так і криволінійні поверхні. Алгоритм використовує концепцію b-зрізів, завдяки чому підвищується ефективність синтезу зображення рельєфу за рахунок скорочення кількості обчислювальномістких операцій обчислення перетинань та операцій обчислення координат комірок, а також за рахунок зменшення кількості звернень до пам’яті.
Розроблено метод оптимізації за критерієм мінімуму параметрів сканування, який дозволяє для наданих параметрів системи відображення шляхом узгодження параметрів сканування з параметрами системи відображення обчислити оптимальні параметри сканування. Розроблена інженерна методика розрахунку параметрів сканування, яка дає можливість зменшити апаратні витрати при синтезі структур спецпроцесорів та підвищити продуктивність СВ.
Підтверджено, що розроблені модель рельєфу та алгоритми можливо використовувати для формування реалістичного зображення рельєфу; застосування методу оптимізації параметрів сканування дозволило уникнути погіршення зображення; розроблені структурні схеми являються працездатними. Ці результати одержані шляхом математичного та імітаційного моделювання.
Розроблено структурні і функціональні схеми спецпроцесорів для формування зображень рельєфу з використанням паралельно-конвеєрного принципу, що дозволяє побудувати на їх основі СВ реального часу.
Для зменшення впливу перешкод розроблено способи обробки даних, які надходять до СВ, що дозволяє поліпшити якість зображення.
Практичне значення підтверджується впровадженням результатів дисертаційної роботи на авіаційних тренажерах: Тл-39 в ХІ ВПС (акт впровадження від 15.05.2001 р.) та ТУ-154М в УД УСЦ ЦА (акт впровадження від 07.02.2001 р.)
Публікації автора:
К вопросу обработки информации, поступающей в цифровую систему визуализации от моделирующей АВМ тренажера транспортного средства / Гусятин В.М., Чаговец Я.В. // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики: Сб. научн. трудов. Выпуск 106. – Харьков: ХТУРЭ, 1997. – С.61-64.
Алгоритм отображения самосветящихся объектов для систем визуализации / Гусятин В.М., Чаговец Я.В. // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики: Сб. научн. трудов. Выпуск 109. – Харьков: ХТУРЭ, 1999. – с.76-83.
Гусятин В.М., Чаговец Я.В. Оптимизация параметров сканирования в системах визуализации тренажеров // Системний аналіз, управління і інформаційні технології: Вісник ХДПУ. Збірка наукових праць. Випуск 97. – Харків: ХДПУ, 2000. – C. 203-206.
Гусятин В.М., Чаговец Я.В. Описание земной поверхности в системе визуализации финитными функциями // Системний аналіз, управління і інформаційні технології: Вісник ХДПУ. Збірка наукових праць. Випуск 108. – Харків: ХДПУ, 2000. - C. 47-49.
Гусятин В.М., Чаговец Я.В. Метод ускорения синтеза изображений рельефа в системах визуализации // 7-я Международная конференция “Теория и техника передачи, приема и обработки информации”: Сб. научных трудов. – Харьков: ХТУРЭ, 2001. – С.315-316.
Гусятин В.М., Чаговец Я.В. Методы деформации финитных функций в задачах синтеза изображений для систем визуализации // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”: Збірка наукових праць. Тематичний випуск: Автоматика та приладобудування. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2001. - №4. – С.28-31.
Пат. 36792 А України, МКИ G06F7/548. Пристрій для обчислення швидких геометричних перетворень: Пат. 36792 А України, МКИ G06F7/548 / В.М. Гусятін, Я.В. Чаговець, А.П. Остроушко, О.А. Янковський; Харківський державний технічний університет радіоелектроніки. - №2000020705; Заявл. 09.02.2000; Опубл. 16.04.2001, Бюл.№3. – 3 с.
Пат. 39377 А України, МКИ G06F7/548. Графічний спецпроцесор для систем візуалізації: Пат. 39377 А України, МКИ G06F7/548 / В.М. Гусятін, О.А. Янковський, М.А. Філімончук, Я.В. Чаговець; Харківський державний технічний університет радіоелектроніки. - №2000063637; Заявл. 23.06.2000; Опубл. 15.06.2001, Бюл.№5. – 2 с.
Двоичная форма представления непрерывных дробей / Чаговец Я.В. // 3-й Международный молодежный форум “Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке”: Сб. научн. трудов. Доклады/ХТУРЭ, -Харьков, 1999. – с. 80-83.
Задача прогнозирования входных данных в системах визуализации реального времени / Гусятин В.М., Чаговец Я.В. // 5-я Международная конференция “Теория и техника передачи, приема и обработки информации” (“Телекоммуникации. Радиотехника. Электроника”); научные труды / ХТУРЭ, Харьков, 1999. – с.392-394.
Янковский А.А., Чаговец Я.В. Формирование изображения поверхностей типа экструзий в системах визуализации окружающей обстановки / 1-й Международный молодежный форум “Электроника и молодежь в XXI веке”: Тез. докл./ХТУРЭ, –Харьков: ХТУРЭ, 1997. – с.199.
