Методы и алгоритмы обработки информации в автостереоскопических дисплеях с использованием комбинированного способа построения объемных изображений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Ключиков Аркадий Викторович

• Ключиков Аркадий Викторович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Ключиков Аркадий Викторович

ВВЕДЕНИЕ

1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОСТЕРЕОСКОПИЧЕСКИХ ДИСПЛЕЕВ НА ОСНОВЕ КОМБИНИРОВАННОГО СПОСОБА ПОСТРОЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

1.1 Краткая характеристика объемной визуализации

1.2 Сравнительный анализ методов формирования трехмерных изображений

1.3 Описание процесса визуализации на основе комбинированного способа построения объемных изображений

1.4 Постановка задачи диссертационного исследования

1.5 Заключение по разделу

2 ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ОБЪЕМНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОСТЕРЕОСКОПИЧЕСКИХ ДИСПЛЕЕВ НА ОСНОВЕ КОМБИНИРОВАННОГО СПОСОБА ПОСТРОЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

2.1 Разработка семантической сети предметной области построения 3Э-изображений с использованием объемных дисплеев

2.2 Системный анализ процесса обработки информации при построении объемных изображения с использованием автостереоскопических дисплеев на основе комбинированного способа построения объемных изображений

2.3 Разработка функциональных моделей процесса визуализации объемного изображения на основе комбинированного способа с использованием нотаций ГОEF0

2.4 Определение характеристик переменных, описывающих процесс построения объемных изображений на основе комбинированного способа с использованием диаграмм потока данных

2.5 Определение наиболее информативных переменных и параметров, влияющих качество объемного изображения

2.6 Разработка общей семантической сети предметной области формирования объемных изображений

2.7 Заключение по разделу

3 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССОВ ВОСПРИЯТИЯ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ, ФОРМИРУЕМЫХ НА ОСНОВЕ КОМБИНИРОВАННОГО СПОСОБА

3.1 Классификация критериев и методов оценки качества объемных изображения

3.2 Разработка обобщенного критерия оценки качества объемных изображений, формируемых в автостереоскопических дисплеях

3.3 Построение алгоритма описания интерпретации и преобразования информации процесса восприятия объемных изображений, формируемых на основе комбинированного способа в автостереоскопических дисплеях, с использованием статусных функций

3.4 Математическое моделирование процесса трассировки лучей в оптической системе автостереоскопических дисплеев

3.4.1 Постановка задачи

3.4.2 Разработка математической модели процесса трассировки лучей в оптической системе автостереоскопических дисплеев

3.4.3 Выбор инструментального программного средства для математического моделирования процесса трассировки лучей в оптической системе автостереоскопических дисплеев

3.4.4 Разработка программного средства для математического моделирования процесса трассировки лучей в оптической системе автостереоскопических дисплеев

3.4.5 Описание и анализ результатов математического моделирования процесса трассировки лучей в оптической системе автостереоскопических дисплеев

3.4.6 Заключение по подразделу

3.5 Математическое моделирование описания процессов восприятия и воспроизведения объемных изображений в автостереоскопических дисплеях на основе комбинированного способа

3.6 Заключение по разделу

4 РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРЫ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВИЗУАЛИЗАЦИИ ОБЪЕМНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЕ ЗАДАННОГО КАЧЕСТВА В АВТОСТЕРЕОСКОПИЧЕСКИХ ДИСПЛЕЯХ КОМБИНИРОВАННОГО ТИПА

4.1 Постановка задачи создания системы поддержки принятия решений для исследования процессов объемной визуализации с использованием комбинированного способа

4.2 Характеристика функций системы поддержки принятия решений для исследования процесса объемной визуализации с использованием комбинированного способа

4.3 Разработка архитектуры системы поддержки принятия решений при построении объемных дисплеев

4.4 Программная реализация системы поддержки принятия решений при конструировании автостереоскопических дисплеев

4.5 Описание и анализ результатов использования системы поддержки принятия решений при построении объемных дисплеев

4.6 Заключение по разделу

5 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ РЕАЛИЗАЦИИ АВТОСТЕРЕОСКОПИЧЕСКИХ ДИСПЛЕЕВ КОМБИНИРОВАННОГО ТИПА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕКОМЕНДАЦИЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ

5.1 Разработка универсальной мобильной насадки с использованием многослойных наклонных проецирующих граней

5.2 Разработка универсальной мобильной насадки с использованием параллаксных барьеров и видеоряда из набора чересстрочных стереопар

5.3 Построение объемного дисплея с использованием параллаксных барьеров и чересстрочной стереопары проецируемых на наклонных гранях пирамиды

5.4 Разработка объемного дисплея кругового обзора с вращающейся рабочей областью и массивом проекторов

5.5 Построение объемного дисплея с использованием горизонтальной стереопары и оптической системы из ожерелья линз

5.6 Заключение по разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А. Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ

Приложение Б. Копии актов об использовании результатов диссертационного исследования

Приложение В. Статусные функции

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы и алгоритмы обработки информации в автостереоскопических дисплеях с использованием комбинированного способа построения объемных изображений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Разработка технологий, способных воспроизводить объемные изображения позволяет повысить информативность и привлекательность информации для человека. Такой способ отображения информации инициирует создание и развитие целого ряда научных направлений в различных областях: навигации, машинном проектировании, визуализации результатов лабораторных исследований в медицине, при моделировании трехмерных объектов в научных исследованиях, на производстве, в компьютерных тренажерах и игровой индустрии, в рекламе, развлекательных мероприятиях и т.п. [1].

Степень проработанности темы. Современные разработки в сфере способов визуализации объемных изображений с использованием автостереоскопических дисплеев представлены работами отечественных ученых: Иванов Б.Т., Барщевский Б.У., Красильников Н.Н., Компанец И.Н., Андреев А.Л., Соболев А.Г., Ежов В.А. и др., а также зарубежных исследователей: N. Holliman, N. Kim, P. Hoang, M.U. Erdenebat, M.A. Alam, R. Lopez-Gulliver, Y. Shunsuke, M. Mao. Разработка и исследование различных типов объемных дисплеев осуществляется во многих компаниях из российского сегмента: Студия АртДина-микс, NettleBox и Гефест, а также в зарубежных фирмах: Alioscopy, Apple, 3DIcon, Dimension Technologies Inc., Fraunhofer HHI, Holografika, NewSight, StereoPixel, SeeFront, SeeReal Technologies, Spatial View Inc., Tridelity, VisuMotion, Zero Creative (xyZ), Actuality Systems, Felix, ViZoo, Sony Corporation и т.д.

Существует ряд проблем [2], решению которых посвящены исследования в сфере объемной визуализации. В настоящий момент демонстрация виртуальных компьютерных объемных объектов и объемная визуализация обстановки в контролируемом воздушном или подводном пространстве возможна на основе монитора "Perspecta Spatial 3D" компании Actuality Systems, однако в режиме только для 8 цветов и с размером изображения, не превышающим 22

см, а также требуется мощная математическая обработка изображений, ограничен их размер, затруднена обработка в режиме реального времени. Далее, круговая объемная демонстрация дизайнерских и архитектурных решений, ориентированная на массовую неоснащенную аудиторию, возможна с использованием SD-дисплеев «Felix 3D» компании Felix. Однако требуется мощная математическая обработка изображений, ограничены размер изображения и количество цветов (не более 256), невозможна демонстрация реальных объектов в режиме реального времени.

Несмотря на определенные достигнутые в процессе проведенных научно-технических исследований успехи, существует ряд нерешенных проблем. К ним следует отнести исследования в сфере объемной визуализации: демонстрация реальных объемных объектов и сцен с полным круговым обзором (360°) без применения индивидуальных средств просмотра, а также с организацией трансляций этих сцен для массовой аудитории в режиме реального времени и воспроизведения качественных полноцветных динамических объемных объектов разрешения Full HD или выше. Решение этих проблем усложняется противоречием между требуемым качеством изображения и потоком данных, необходимым для обеспечения качественного объемного образа. Использование вычислительных и проекционных средств на грани возможностей современной техники обеспечивает ограниченный размер получаемого объемного изображения и количество выводимых цветов в ограниченном диапазоне, а работа в режиме реального времени затруднена или невозможна в связи с финансовыми или технологическими ограничениями.

Это обусловливает актуальность темы диссертационного исследования, которое соответствует приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники (Из Указа Президента РФ от 01.12.16 .№642 «Стратегия научно-технологического развития Российской Федерации: п. 20: «В ближайшие 10-15 лет приоритетами научно-технологического развития Российской Федерации следует считать... а) переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, ... машинного обучения и

искусственного интеллекта;...)». Диссертационное исследование направлено на реализацию оригинального отечественного решения в этой области, поддержанного патентами (Большаков А.А., Никонов А.В. Объемный дисплей и способ формирования трехмерных изображений / (19) RU (11) 2526901 (13) О // Заявка: 2013103443/28, 25.01.2013; Опубл.: 27.08.2014; Бюл. №№ 21 и Большаков А.А., Никонов А.В., Сгибнев А.А. Объемный дисплей / RU 2718777 C2 // Заявка: 2018133095, 18.09.2018 Опубликовано: 14.04.2020 Бюл. № 11). Предложенный способ связан с использованием комбинированного метода построения объемных изображений, что позволяет в определенной степени решить вышеуказанные проблемы.

Объектом исследования является процесс формирования объемного изображения в автостереоскопических дисплеях с использованием комбинированного метода построения объемных изображений.

Предмет исследования - методы и алгоритмы обработки информации в автостереоскопических дисплеях с использованием комбинированного метода построения объемных изображений.

Целью работы является сокращение времени получения решений для формирования в автостереоскопических дисплеях объемных изображений требуемого качества на основе комбинированного способа.

Задачи исследования. Для достижения цели диссертации необходимо решить следующие задачи:

1. Осуществить системный анализ способов и методов формирования объемных изображений с использованием автостереоскопических дисплеев.

2. Сформировать критерий оценки качества объёмных изображений в системах визуализации процессов воспроизведения и восприятия 3D-изображений в автостереоскопических дисплеях.

3. Разработать систему поддержки принятия решений для исследования процесса формирования объемных изображений в автостереоскопических дисплеев, в которых изображение формируется на основе комбинированного способа.

4. Разработать специальное математическое программное обеспечение для описания процесса трассировки лучей в оптической системе автостереоскопических дисплеев.

5. Выполнить апробацию предложенных системой поддержки принятия решений вариантов конструкций автостереоскопических дисплеев с использованием технологии комбинированной компьютерной и оптической обработки опорных изображений.

Методология и методы исследования основаны на системном подходе к анализу предметной области и решению поставленных задач. Применены методы формализации на основе функционального моделирования, математический аппарат статусных функций.

Научная новизна.

1. Предложено формализованное описание процесса формирования изображений с использованием автостереоскопических дисплеев на основе системного анализа характеристик основных стадий комбинированной обработки визуальной информации, отличающееся использованием диаграмм нотаций IDEF0 и DFD (п. 2 специальности 2.3.1).

2. Предложен обобщенный критерий оценки качества восприятия и воспроизведения объемных изображений, формируемых автостереоскопическими дисплеями, отличающийся использованием аппарата статусных функций (п. 3 специальности 2.3.1).

3. Разработано алгоритмическое обеспечение предложенной системы поддержки принятия решения, отличающейся, использованием баз данных параметров автостереоскопических дисплеев, визуализации и характеристик первичных образов, а также базы знаний предметной области автостереоскопических дисплеев (п. 5 специальности 2.3.1).

4. Разработано специальное математическое обеспечение для вычисления оптических характеристик параболических зеркал и линзовой системы, входящих в состав автостереоскопических дисплеев, использующих комбинированный спо-

соб, которое отличается возможностью определения значений фокусных расстояний, линейных размеров и углов наклона, а также оценки уровня возникающих аберраций (п. 5 специальности 2.3.1).

Работа соответствует научной специальности: 2.3.1 «Системный анализ, управление и обработка информации»: пункт 2 «Формализация и постановка задач системного анализа, оптимизации, управления, принятия решений, обработки информации и искусственного интеллекта»; пункт 3 «Разработка критериев и моделей описания и оценки эффективности решения задач системного анализа, оптимизации, управления, принятия решений, обработки информации и искусственного интеллекта»; пункт 5 «Разработка специального математического и алгоритмического обеспечения систем анализа, оптимизации, управления, принятия решений, обработки информации и искусственного интеллекта»; пункт 12 «Визуализация, трансформация и анализ информации на основе компьютерных методов обработки информации и искусственного интеллекта».».

Теоретическую и методологическую основу исследования составляют труды отечественных (Иванов Б.Т., Барщевский Б.У., Красильников Н.Н., Компа-нец И.Н., Андреев А.Л., Соболев А.Г., Вешнева И.В. и др.) и зарубежных (Barry G. Blundell, Adam J. Schwarz, Anas Al-Oraiqat, Evgeniy Bashkov, Sergii Zori, Ernst Lueder, Janglin Chen, Wayne Cranton, Mark Fihn, Blundell B.G., Schwarz A. J., Nagano K. и др.) исследователей по теории объемной визуализации, 3D-дисплеев.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и рекомендаций обеспечивается апробацией результатов исследований на научных конференциях различного уровня и публикацией в печати; согласованностью данных вычислительных экспериментов с результатами, полученными натурным моделированием; использованием результатов исследований автостереоскопических дисплеев в фирмах «ИНТЕРДИСП» и «ГОЛДИ С».

Теоретическая значимость. Доказана возможность применения статусных функций для описания качества формирования объемных изображений с использованием автостереоскопических дисплеях на основе комбинированного способа построения объемных изображений

Выносимые на защиту положения и результаты. На защиту выносятся следующие новые и содержащие элементы новизны основные положения:

1. Формализованное описание процесса формирования изображений на основе автостереоскопических дисплеев, предложенное на основе функционального моделирования с использованием нотаций IDEF0 и диаграмм потока данных DFD, а также предметной области объемных дисплеев с использованием семантических сетей.

2. Обобщенный критерий оценки качества объемных изображений, формируемых автостереоскопическими дисплеями на основе комбинированного способа, с использованием аппарата статусных функций для комплексного учета объективных и субъективных характеристик воспроизведения и восприятия 3D-изображений.

3. Разработанное алгоритмическое обеспечение предложенной системы поддержки и принятия решения, позволяющей на основе имеющихся баз данных параметров автостереоскопических дисплеев, визуализации и характеристик первичных образов, а также баз знаний предметной области автостереоскопических дисплеев и поддержки принятия решений сформировать рекомендации пользователям при выборе значений переменных, характеризующих качество входного изображения, для достижения требуемых значений выходных показателей восприятия и воспроизведения 3D-изображений.

4. Специальное математическое обеспечение для вычисления оптических характеристик параболических зеркал и линзовой системы, входящих в состав автостереоскопических дисплеев, использующих комбинированный способ, с возможностью определения значений фокусных расстояний, линейных размеров и углов наклона, а также оценки уровня возникающих аберраций в системе для выбора наиболее подходящего решения для формирования изображения заданного качества.

5. Модельный ряд различных конструкций автостереоскопических дисплеев, использующих комбинированный метод формирования объемных изобра-

жений с учетом компьютерной и оптической обработок формируемых изображений. Разработанные технические решения основываются на рекомендациях, полученных с использованием системы поддержки приятия решений.

Практическая значимость работы заключается в следующем.

1. Разработанный критерий оценки качества формируемого объемного изображения позволяет оценить степень отклонения качества выходного изображения от заданного с учетом особенностей восприятия эффекта объема конкретными пользователями и может быть использован в системах поддержки принятия решений при выборе конфигурации автостереоскопического дисплея.

2. Предложенная система поддержки принятия решения на основе баз знаний предметной области и статусных функций, а также базы данных области формирования объемных изображений с использованием автостереоскопических дисплеев позволяет пользователям сократить время подбора уровня яркости, цветности, контрастности, частоты кадров в секунду, двухмерных изображений, которые поступают на вход объемных дисплеев, а также выбрать подходящую разновидность дисплея для отображения и установить соответствующее разрешение, а со стороны производителя - сократить время на производство, юстировку, расчеты и побор, т.к. полученные результаты обеспечивают численные характеристики состава системы, в т.ч. количества линз и зеркал, необходимую линеатуру выходной линзы.

3. Программное обеспечение математического моделирования трассировки хода лучей при отражении от параболических зеркал и прохождения через линзу позволяют установить с наибольшей точностью расстояния между оптическими элементами в системе, определить фокусные расстояния, оптическую силу линз, кривизну поверхности для дальнейшего изготовления и установки в корпусе дисплея.

4. Предложенные конфигурации объемных дисплеев с учетом рекомендаций системы поддержки принятия решений при выборе значений характеристик качества входных изображений и конструктивных особенностей си-

стемы позволяют сформировать объемное полноцветное изображение высокого разрешения, а также с пониженным трафиком передачи данных, что позволяет использовать такие устройства при формировании телекоммуникационных конференций и трансляций через сеть Интернет.

Реализация и внедрение. Разработанная система поддержки принятия решения используется в фирмах ООО «ИНТЕРДИСП» и ООО «ГОЛДИ С». На основе полученных результатов осуществляются разработки по созданию дисплеев с использованием двух параболических зеркал с углом обзора 360 градусов и видимой площадью радиусом 250 мм.

Макеты изделий, полученные с использованием результатов работы СППР и математического моделирования, установлены на территории СГТУ имени Гагарина Ю.А. в студенческом конструкторском бюро «Робототехника и интеллектуальные системы».

Результаты исследований используются в учебном процессе СПбПУ при обучении бакалавров по направлению подготовки «Математика и компьютерные науки» (02.03.01 и 02.04.01) по дисциплинам «Управление проектами», «Общая теория систем и процессов», «Методы оптимизации», а также в СГТУ имени Гагарина Ю.А. по направлениям подготовки 15.03.06 «Мехатроника и робототехника» по дисциплинам: «Математическое моделирование в инженерных задачах», «Программное обеспечение инженерных и научных исследований», «Системы управления проектами».

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования обсуждались на Международных научных конференциях ММТТ «Математические методы в технике и технологиях»: ММТТ-32 (Саратов, 2019), ММТТ-33 (Саратов, 2020), CYBERPHY: 2020 (Казань, 2020); АПЭП «Актуальные проблемы электронного приборостроения): АПЭП-2018 (Саратов, 2020), АПЭП-2020 (Саратов, 2020).

Результаты диссертационного исследования включены в Отчет по научно-исследовательской и опытно-конструкторской работе, поддержанной по программе «СТАРТ» Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (договор № 1995ГС1/26878).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ, в т.ч. 3 - в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 3 - во входящих в базу данных Scopus, получено 4 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ в Роспатенте РФ.

Личный вклад автора. Проведен системный анализ процесса визуализации объемного изображения, в т.ч. с использованием разработанных автором макетов волюметрических дисплеев [3-10]. Разработана система поддержки принятия решений для выбора значения входных характеристик изображений и конструктивных особенностей устройства воспроизведения [11-14]. Разработано программное обеспечение для математического моделирования процесса прохождения светового пучка через оптические элементы системы дисплея [15-19].

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка литературы и 3 приложений. Диссертационная работа изложена на 187 печатных страниц машинописного текста, в т.ч. содержит рисунков - 51, таблиц - 10. Список литературы включает 104 наименований.

1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОСТЕРЕОСКОПИЧЕСКИХ ДИСПЛЕЕВ НА ОСНОВЕ КОМБИНИРОВАННОГО СПОСОБА ПОСТРОЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

По статистическим данным до 80% информации человек получает с использованием органов зрительной системы. Поэтому методам и средствам воспроизведения графической информации уделяется большое внимание. Восприятие графической информации человеком зависит от множества факторов, таких как: яркость, цветность, контрастность, четкость и объемность. Если рассматривать фактор объемности, то можно выделить плоское и трехмерное представление информации. Причем, объемные изображения содержат большее количество информации и включают возможность наблюдать объект с множества ракурсов. Для человека объемные изображения являются наиболее привлекательным и информативными, поэтому направление развития технологий, способных воспроизводить объемные изображения является перспективным в н/в.

Сферы использования таких технологий охватывают различные области: телекоммуникационное общение, в том числе проведение аудио/видео конференций; отслеживание жизненного цикла изделия в производстве; презентация продукта в рекламной сфере; визуализация результатов лабораторных исследований или возможных результатов операции в медицины [20], демонстрация исторических или дорогостоящих экспонатов в музеях и на выставках и т.п.

1.1 Краткая характеристика объемной визуализации

Для визуализации объемного изображения используются объемные дисплеи, представляющие широкий кластер мультимедийных устройств различ-

ной комплектации и отличающиеся способом визуализации графической информации [21-23]. В таких дисплеях изображение формируется объемными пикселями [24] (далее воксели) или базируется на представлении трехмерного изображения векторами, заполняющими рабочее пространство устройства, которое, в свою очередь, определяется конструкционными особенностями.

Широкое применение таких дисплеев ограничено рядом факторов [22]:

• высокая стоимость устройства;

• низкое качество изображения;

• ограничения по количеству лиц, способных одновременно просматривать изображение;

• сложность масштабирования комплектующих;

• использования специальных средств (различные очки и т.п.) [25].

В настоящий момент развитие технологий способствует разработке более совершенных аппаратных решений для физической реализации технологии получения объемных изображений, что существенно повышает спрос потребителей и интерес разработчиков. Однако, существует ряд противоречий, связанных с технологией и средствами воспроизведения объемного изображения, успешное решение которых позволит широко внедрить устройства полноцветной широкоформатной объемной динамической визуализации [26-27].

Главным противоречием является прямо пропорциональная зависимость качества изображений от потока данных, необходимых для обработки изображения и его визуализации. Несмотря на относительно высокий уровень современных технических средств (вычислительных и проекционных устройств), размеры и цветность выходного изображения остаются ограниченной, а также существенно затруднена, а порой, невозможна работа в режиме реального времени.

Второе - технология формирования и обработки изображения, поступающего на вход(ы) устройства. Обычно объемные дисплеи требуют сложную первичную обработку файла с входным трехмерным объектом или сценой. Подготовка контента также требует сложных алгоритмов и большой вычислительной мощности устройств.

Третье - технические особенности состава и конструкции дисплея. Для дисплеев, основанных на использовании аппаратной составляющей без применения оптических составляющих, увеличение масштаба видимой области изображения приводит к повышению стоимости изделия и сложности управления им. Для дисплеев с оптической системой при масштабировании необходим перерасчет оптических свойств элементов, а также значительно увеличиваются габариты изделия, т.к. оптические элементы не масштабируются прямо пропорционально.

Основной принцип действия объемных дисплеев базируется на рассеянии или излучении света из определенной точки рабочего пространства дисплея, которая при движении заполняет пространство вокселями [28] и из-за «инертности» человеческого зрения создает иллюзию объемного объекта и физически расположенного в пространстве. Рабочая поверхность может представлять:

• вращающийся экран [29];

• послойное расположение плоскостей;

• плоскость, сепарированная параллаксными барьерами [30-31].

Для выбора направления дальнейших исследований требуется детально рассмотреть и произвести выбор наиболее перспективных методов формирования объемных изображений. Необходимо выполнить анализ с позиций оценки и обеспечения заданных значений показателей качества, формируемых техническими и аппаратными средствами, а также оценить возможность реализации способа встроенного сжатия и подготовки изображения для ретрансляции с использованием существующих средств массовой коммуникации без потери качества изображения для общения и обмена информацией широкими слоями потребителей.

1.2 Сравнительный анализ методов формирования трехмерных изображений

Для детального анализа требуется провести систематизацию и классификацию существующих методов. Предварительно необходимо определить критерии, по которым можно разделить способы формирования изображения.

Первый критерий - механическое перемещение в пространстве для визуализации объемного изображения:

По характеру подвижности проекционных плоскостей будем различать динамические и статические.

Динамические проекционные плоскости.

Для формирования объемного изображения используются механически перемещающиеся части различного характера перемещения.

К таким дисплеям относятся устройства с проекционными или полупрозрачными поверхностями, которые осуществляют вращение, колебания или линейное перемещение, а изображение на них создается синхронизированными во времени скоростными проекторами или светодиодами.

«Поворотные» волюметрические дисплеи формируют трехмерные изображения, проецируя группу двумерных изображений на вращающуюся или колеблющуюся поверхность, а «линейные» - на перемещающуюся. Из-за свойства инертности человеческого зрения быстрое механическое движение проецирующей поверхности создает эффект одновременно существующие сразу ряда двумерных изображений на месте одного (рисунок 1.2.1). Когда набор двумерных изображений состоит из различных ракурсов одного объекта и эти ракурсы согласовываются с движением подвижной поверхности, тогда создается иллюзия трехмерного объекта, который могут видеть с различных сторон неограниченное количество зрителей. Движущаяся поверхность в таких устройствах может отражать, диффундировать или преломлять свет проецируемого изображения. Форма поверхности зависит от физической формы, необходимой для визуализации изображения, что ограничивает спектр возможных сцен и объектов для отображения. Для защиты пользователя от физического контакта с быстро движущейся поверхностью устанавливаются загораживающий корпус из прозрачного материала, что влечет искажения при преломлении света от этой поверхности, нарушая фокусировку наблюдаемого объемного образа.

Рисунок 1.2.1 — Вращающийся светодиодный дисплей

Методы сохранения изображение в фокусе включают:

• движущиеся проекторы или отражатели, движение которых синхронизировано с перемещением поверхности;

• ряд проекторов, которые включаются в последовательности и синхронно с движением проекционной поверхности в режиме реального времени.

Существует метод, включающий элементы, расположенные на перемещающейся поверхности. В этом случае возникает сложность передачи информации к элементам управления, а также светоизлучающие устройства на высоких скоростях подвержены влиянию сил инерции, что ухудшает восприятие объемного изображения.

Ограничения этой технологии:

1) изображения, как правило, призрачные, без непрозрачности или окклюзии объектов;

2) трудно создавать большие дисплеи из-за массы и инерции быстро вращающихся объектов;

3) имеются проблемы механического износа и шума вращающихся подшипников и других движущихся частей привода таких дисплеев;

4) для дисплеев, в которых угол между экраном и проекционным лучом временами становится слишком малым для создания качественного изображения;

5) для дисплеев, проекционный экран которых размещен в защитном кожухе, физически изолированном от рук зрителя, имеются ограничения для сенсорного взаимодействия.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ключиков Аркадий Викторович, 2022 год

ИС источник света

МА математический аппарат

ММ математическая модель

МО математическое ожидание

ОС оптическая система

ПО программное обеспечение

СШ1Р система поддержки принятия решений

СУ система управления

СФ статусные функции

ТЗ техническое задание

ТНМ теория нечетких множеств

УУ устройство управления

ЭО экспертная оценка

ЭС экспертные системы

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ

автостереоскопия: эффект формирования трехмерного изображения без использования дополнительных средств просмотра и напряжения глаз

атмосферная перспектива: способ создания иллюзии глубины и расстояния, при помощи четкости контуров объекта и светотени. Атмосферная перспектива основана на идее о том, что чем ближе что-либо к зрителю, тем оно четче и тем более контрастна его светотень. Объекты, расположенные близко к зрителю, будут иметь больше деталей и больший диапазон оттенков, чем деревья, расположенные вдалеке

бинокулярное зрение: способность формировать образ из изображений, формирующихся в двух глазах

бинокулярная конвергенция: сведение зрительных осей при фиксации на близко расположенном предмете. Конвергенция глаз происходит рефлекторно при бинокулярном зрении

бинокулярные признаки: признаки, связанные с соотношением изображений или проекций объекта на сетчатки разных глаз

волюметрический (объемный) дисплей: дисплей, воспроизводящий объемное изображение в виде вокселов или векторов, реально разнесенных в рабочем объеме дисплея (объеме воспроизведения), четко ограниченном его конструкцией

восприятие глубины: оценка относительной удаленности окружающих предметов

голография: набор технологий для точной записи, воспроизведения и переформирования волновых полей оптического электромагнитного излучения, особый фотографический метод, при котором лазером регистрируются, а затем восстанавливаются изображения трехмерных объектов, в высшей степени похожие на реальные; метод голографии предложил в 1947 году Дэннис Габор, который «ввел в оборот» термин и в 1971 году получил Нобелевскую премию по физике «за изобретение и развитие голографического принципа»

градиент текстуры: более крупные зёрна текстуры объекта отстоят друг от друга дальше, если объект расположен ближе

линейная перспектива: воспринимаемые как параллельные, линии сходятся концами расположенными ближе к горизонту

«мнимый» эффект объема: создании изображения, которое будет восприниматься человеком как объемное за счет использования различных 3Э технологий

монокулярное зрение: восприятие окружающего мира при помощи одного глаза

монокулярные признаки: признаки, влияющие на трехмерное восприятие, но воспринимающиеся преимущественно лишь одним глазом (относительные размеры; градиент текстуры; взаимное расположение; линейная перспектива; атмосферная перспектива; параллакс движения)

нормальная бинокулярная диспаратностъ: при восприятии близких предметов наблюдается значительная диспаратность (различие), между тем что видит правый глаз и левый глаз, для отдаленных предметов диспаратность незначительна); при отрицательной бинокулярной диспаратности воспринимается иллюзия обратной перспективы, которая вводит наблюдателя в заблуждение относительно взаимного расположения объектов или даже способствует восприятию обратного рельефа объектов (выпуклое воспринимается вогнутым и наоборот)

параллакс движения: при смещении зрительного анализатора наблюдателя (например, поворот головы или перемещение всего тела вместе с головой), проекция на сетчатку объектов, расположенных дальше от наблюдателя, смещается медленней, чем проекция ближе расположенных объектов

стереоэффект: это психофизиологический эффект интерпретации мозгом отличающихся (из-за смещения позиции наблюдения) изображений от двух глаз

157

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Blanche, P.A. An Updatable Holographic Display for 3D Visualization / P.A. Blanche, S. Tay, R. Voorakaranam, P. Saint-Hilaire // Journal of Display Technology, - 2009, - no 4(4), - pp. 424-430, DOI: 10.1109/JDT.2008.2001574

2. Blundell, B.G. About 3D Volumetric Displays. / B.G. Blundell // Walker & Wood Limited, - 2011, - 171p, ISBN 9780473193768.

3. Bolshakov, A.A. Model of the Optical System of the Interdisp Display / A.A. Bolshakov, Yu.N. Grepechuk, A.V. Klyuchikov, A.A. Sgibnev // International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering, APEDE, - 2018, - no. 8542354, - pp. 63-70. ISBN 978-153864332-7. DOI 10.1109/APEDE.2018.8542354.

4. Большаков, A.A. Макет оптической системы дисплея «ИНТЕРДИСП» / A.A. Большаков, Ю.Н. Грепечук, A.A. Сгибнев, А.В. Ключиков. // Актуальные проблемы электронного приборостроения ДПЭП, - 2018, - т.2, - С.63-71.

5. Ключиков, A.B. Функциональное моделирование процесса построения объемных изображений на основе автостереоскопических дисплеев / A.B. Ключиков, A.A. Большаков // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии, - 2019, - №. 2(46), - С. 41 -59.

6. Грепечук, Ю.Н. Модель оптической системы дисплея «Интердисп» / Ю.Н. Грепечук, A.B. Ключиков // Современные направления в истории, культуре, науке и технике. - 2018. - С 47-49.

7. Большаков, A.A. Построение функциональных моделей процесса создания объемного изображения на основе автостереоскопических дисплеев / A.A. Большаков, A.B. Ключиков // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ под общ. ред. A. A. Большакова. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, - 2019. - 144 с, - Т. 5, - С. 122-127

8. Klyuchikov, A.V. Evaluating Volume Perception Parameters in Volumetric 3D Display Images / A.V. Klyuchikov // Scientific Research and Innovation, 2020, no. 1(2), pp. 73-85, DOI:10.34986/MAKAO.2020.2.2.001

9. Ключиков, А.В. Проблемы и задачи математического моделирования при построении комплекса автостереоскопических 3D-дисплеев для визуализации динамических полноцветных объёмных объектов / А.В. Ключиков, А.А. Большаков // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-33 под общ. ред. А. А. Большакова. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, - 2020. - 104 с - Т. 11. - С. 5-22

10.Большаков, А.А. Системный анализ человеко-машинного взаимодействия на основе статусных функций при формировании объемного изображения в волюметрических дисплеях/ А.А. Большаков, А.А. Сгибнев, И.В. Вешнева, Ю.Н. Грепечук, А.В. Ключиков // Известия СПбГТИ(ТУ),

- 2017. - № 40(66). - С. 102-110.

11.Большаков, А.А. Разработка системы поддержки принятия решений для проектирования автостереоскопических дисплеев / А.А. Большаков, А.В. Ключиков // Вестник Астраханского государственного технического университета, - 2020, - № 2 (70), - С. 38-48.

12.Bolshakov, A.A. Decision support system for selecting designs of autostere-oscopic displays / A.A. Bolshakov, A.V. Klyuchikov // Studies in Systems, Decision and Control. Design and Application for Industry 4.0. Springer Nature Switzerland AG 2021, - 2021, - no. 342, - pp. 70-83, DOI 10.1007/9783-030-66081-9, ISSN 2198-4182.

13.Ключиков, А.В. Архитектура системы поддержки принятия решений при выборе конструктивных решений для автостереоскопических дисплеев / А.В. Ключиков, А.А. Большаков // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ - Саратов - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та.,

- 2020. - С. 35-38.

14. Свид. 2021617249. Система поддержки принятия решений при конструировании автостереоскопических дисплеев для формирования заданного качества объемных изображений на основе комбинированного способа / А.В. Ключиков, А.А. Большаков, Н.Н. Ковылов. - № 2021617249; заявл. 17.05.2021; опубл. 21.05.2021, Реестр программ для ЭВМ. - 1 с.

15. Свид. 2018617651. Программное обеспечение для математического моделирования отражения от двух параболических зеркал в двумерной плоскости / А.В. Ключиков, А.А. Большаков, Ю.Н. Грепечук. - № 2018617651; заявл. 10.05.2018; опубл. 27.06.2018, Реестр программ для ЭВМ. - 1 с.

16.Свид. 2018617369. Программное обеспечение для математического моделирования отражения от двух параболических зеркал в трехмерной плоскости / А.В. Ключиков, А.А. Большаков, Ю.Н. Грепечук. - № 2018617369; заявл. 10.05.2018; опубл. 22.06.2018, Реестр программ для ЭВМ. - 1 с.

17. Свид. 2018617652. Программное обеспечение для математического моделирования трассировки прохождения светового пучка через линзу / А.В. Ключиков, А.А. Большаков, Ю.Н. Грепечук. - № 2018617651; заявл. 10.05.2018; опубл. 27.06.2018, Реестр программ для ЭВМ. - 1 с.

18.Большаков, А.А. Разработка программного обеспечения для математического моделирования отражений от параболических зеркал / А.А. Большаков, А.В. Ключиков // Актуальные проблемы прикладной математики, информатики и механики: А43 сборник трудов Международной научно-технической конференции - Воронеж: Издательство «Научно-исследовательские публикации», 2017, С. 210-218, ISBN 9785-9500319-1-5;

19.Ключиков, А.В. Разработка программного обеспечения для математического моделирования оптической системы объемного дисплея для информационно коммуникационного взаимодействия в сети интернет /

Ключиков, А.В., Грепечук Ю.Н. // Логистика и экономика ресурсоэнер-госбережения в промышленности (МНПК "ЛЭРЭП-11-2017") Сборник научных трудов по материалам XI Международной научно-практической конференции, 2017. С. 252-257;

20. Андреев, А.Л. Трехмерные дисплеи с объемным экраном для томографии / А.Л. Андреев, Ю.П. Бобылев, И.Н. Компанец // Альманах клинической медицины. - 2006. - № 12. - С. 45-46.

21.Blundell B.G. Schwarz Volumetric three-dimensional display systems / B.G. Blundell, A.J. Schwarz // John Wiley & Sons Inc (NY). - 2000. - 358p. ISBN: 0-471-23928-3

22.Nagano, K. An Autostereoscopic Projector Array Optimized for 3D Facial Display / K. Nagano, A. Jones, J. Liu, J. Busch // SIGGRAPH 2013 Emerging Technologies, - 2013. - no. 3. - p. 1 DOI:10.1145/2503368.2503371

23.Jones, А. An Automultiscopic Projector Array for Interactive Digital Humans / A. Jones, J. Unger, K. Nagano, J. Busch // In SIGGRAPH 2015, ACM Press. - 2015. - no. 6. - p. 1 DOI:10.1145/2782782.2792494

24.Patel, S. Volumetric three-dimensional digital light photoactivatable dye display / S. Patel, J. Cao, A. Lippert // Nat Commun 8, - 2017. - no. 15239.

25.Kim, N. 3D Display Technology / N. Kim, P.H. Anh, M.U. Erdenebat, M.A. Alam // Display and Imaging. - 2013. - no. 1. - pp. 73-95.

26.Bolshakov, A.A. Development method of forming three-dimensional images for autostereoscopic volumetric displays / A.A. Bolshakov, M.A. Zhelezov, V.V. Lobanov, A.V. Nikonov, A.A. Sgibnev, // Conference Proceedings -2014 International Conference on Actual Problems of Electron. Devices Engineering, APEDE, - 2014, - no. 6958294, - pp. 461-468. DOI: 10.1109/APEDE.2014.6958294. ISBN: 978-590652276-4.

27.Bolshakov A.A. Volumetric display testing unit for visualization and dispatching applications / A.A. Bolshakov, A.A. Sgibnev, T. Chistyakova, V.P. Glazkov. D. Lachugin // 18th International Conference on Speech and

Computer SPECOM 2016 1st International Conference on Interactive Collaborative Robotics ICR 2016. - 2016, - pp. 234-242. DOI 10.1007/978-3-319-43955-6_28. ISSN: 03029743. ISBN: 978-331943954-9.

28.Dzegelenok, I. Empowerment voxel visualize three-dimensional scenes / I. Dzegelenok, P. Smetanin // Информационные ресурсы России. - 2017. - no. 1(155). - pp. 34-39.

29.Smalley D. Volumetric Displays: Turning 3-D Inside-Out / D. Smalley, T.C. Poon, H. Gao, J.Kvavle, K. Qaderi // OPTICS & PHOTONICS NEWS - 2018 - no. 6 - pp. 28-33

30.Пат. UA79936U Украина МПК: H04N 13/00, G02B 27/22 Автостерео-скошчна система / Однороженко В.Б., Степанян Б. — № 79936; опубл. 13.05.2013

31.Пат. UA14885U Украина МПК: H04N 13/00, G02B 27/22 Automatic stereoscopic system (stereostep) / Vasyl B.O. Beniamyn H.S.— № 14885; заяв. 2006-02-03, опубл. 2006-05-15

32.Пат. 010399 (13) B1 Евразия WO 2005/079244 2005.09.01 Трёхмерный дисплей, использующий переменную фокусирующую линзу / Соо С.Ч., Воо Г.Д. — № 200601499; заяв. 2004.02.13, опубл.08.02.2005.

33.Пат. US4729017A . H04N 13/00; H04N 13/04 Stereoscopic display method and apparatus therefor / Sayanagi K., Nakatsui H. — № , заяв. 28.02.1985, опубл. 01.03.1988

34.Nayar, S.K. 3D Display Using Passive Optical Scatterers / S.K. Nayar, V.N. Anand // Computer. - 2007. - no. 40(7). - pp. 54-63. DOI:10.1109/MC.2007.226

35.Fattal, D. A multi-directional backlight for a wide-angle, glasses-free three-dimensional display / D. Fattal, Z.Peng, T. Tran, S. Vo, M. Fiorentino, J. Brug // Nature. - 2013. - no. 495. - pp. 348-351. https://doi.org/10.1038/nature11972

36.Ochiai, Y. Fairy Lights in Femtoseconds: Aerial and Volumetric Graphics Rendered by Focused Femtosecond Laser Combined with Computational

Holographic Fields / Y. Ochiai, K. Kumagai, T. Hoshi, J. Rekimoto, S. Ha-segawa // ACM Transactions on Graphics. - 2016. - no. 35. - pp. 1-14. https://doi.org/10.1145/2850414

37.Lopez-Gulliver, R. 3-5 GCubik+i virtual 3D aquarium: Interfacing a graspa-ble 3D display with a tabletop display. / R. Lopez-Gulliver, S. Yoshida, M. Makino, S. Yano // Trans. Virtual Reality Soc. Jpn. - 2010. - no. 15. - pp. 147-156.

38.Jones A. Rendering for an interactive 360° light field display / A. Jones, I. McDowall, H. Yamada, M. Bolas, P. Debevec // ACM Trans. Graph. - 2007. - № 26 (3). - P. 40.

39.Ежов, В. А. Трехмерный дисплей: выбор реализуемых и перспективных технических решений / В. А. Ежов // Киномеханик. - 2006. - № 9-11.

40.Downing, E.A Three-Color, Solid-State, Three-Dimensional Display / E. Downing, L. Hesselink, J. Ralston, R. Macfarlane // - 1006. - no. 273(5279). - pp. 1185-1189. DOI:10.1126/science.273.5279.1185

41.Соломатин, А.С. Формирование объемным жидкокристаллическим композитным дисплеем реалистичного стереоскопического изображения / А.С. Соломатин, А.В. Панкрушина, Е.В. Царева // Успехи в химии и химической технологии. - 2020. - Т. 34. - № 6(229). - С. 148-150.

42. Объемный дисплей и способ формирования трехмерных изображений: пат. RU2526901C1 РФ МПК G02B27/24, G03B21/00 / Никонов, А.В., Большаков А.А. — № 2526901, заяв. 25.01.2013 опуб. 27.08.2014.

43. Объемный дисплей: пат. RU 2718777 C2 РФ МПК G09G3/02 G02B30/60 / Большаков А.А., Никонов А.В., Сгибнев А.А. — № 2718777, заяв. 18.09.2018 опуб. 14.04.2020.

44.Holliman, N. 3D Display Systems / N. Holliman // Department of Computer Science, University of Durham, Science Laboratories, South Road, Durham, DH1 3LE. -2003. - no. 3 - p.45.

45. Большаков, А.А. Системный анализ и моделирование процесса визуализации с использованием псевдоголографического автостереоскопического дисплея / А.А. Большаков, А.А. Сгибнев // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-29: сб. трудов XXIX Междунар. науч. конф.: в 12 т. / под общ. ред. А.А. Большакова. - СПб.: Изд-во По-литехн. ун-та. -2016. -Т.12. -С. 260-263.

46.Bolshakov, A.A. System analysis of formation and perception processes of three-dimensional images in volumetric displays / A.A. Bolshakov, A.A. Sgibnev // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series. - 2018.

- no. 973. pp. 1-10. DOI: 10.1088/1742-6596/973/1/012060

47.Langhans, K. FELIX 3D display: an interactive tool for volumetric imaging. / K. Langhans, D. Bahr, D. Bezecny // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. - 2002. - no. 4660. pp. 176-190. DOI: 10.1117/12.468031

48.Grossman, T. Multi-finger gestures interaction with 3D volumetric displays / T. Grossman, D. Wigdor, R. Balakrishnan // UIST '04: Proceedings of the 17th annual ACM symposium on User interface software and technology.

- 2004. - no. 17. pp. 61-70. DOI: 10.1145/1029632.1029644

49.Большаков, А.А. Разработка автостереоскопического 3D-дисплея для визуализации подвижных объёмных образов в составе мультимедийного и коммуникационного оборудования / А.А. Большаков // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-32: сб. трудов XXXII Междунар. науч. конф.: в 12 т. / под общ. ред. А.А. Большакова. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та. - 2019. - Т.12. Ч.2. - С. 40-49. ISSN 2587 - 9049.

50.Gogel, W.Q The visual perceptxon of size and distance / W.C. Gogel // Vision Research - 1963. - no. 3. pp. 101-120. DOI: 10.1016/0042-6989(63)90033-6

51.Шиффман, Х.Р. Ощущение и восприятие / Х. Р. Шиффман; [Пер. с англ. З. Замчук]. - 5. изд. - М. : Питер, 2003 (ГПП Печ. Двор). - 924 с. ISBN 5318-00373-7

52. Никулин, Е.А. Компьютерная графика. Модели и алгоритмы / Е.А. Никулин - СПб: изд. "Лань", 2017. - 708 с. ISBN: 978-5-8114-2505-1

53.Раушенбах, Б.В. Системы перспективы в изобразительном искусстве. / Б.В. Раушенбах - М.: Наука, 1986. - 252с.

54. Изучение воздушной перспективы в художественной школе [Сайт]. URL: https://urok.1sept.ru/articles/659623 (дата обращения: 25.09.2021).

55. Хьюбел, Д.Х. Глаз, мозг, зрение / Д.Х. Хьюбел - М: изд. Мир, 1990. - 240 с. ISBN: 5-03-001254-0, 0-7167-5020-1

56. Fujii, Y. Effects of frame rate on vection and postural sway. / Y. Fujii, O.G. Kio, D. Au // Displays. - 2019. - no. 58. - pp. 1-23. DOI: 10.1016/j.displa.2019.03.002

57. Ковалев, А.М. Бифокальный объемный стереоскопический дисплей / А.М. Ковалев, Ю.Л. Кравченко, С.В. Хрящев // Гео-Сибирь. - 2011.

- Т. 5. - № 1. - С. 96-99.

58. Хацевич, Т.Н. Медицинские оптические приборы: Физиологическая оптика: Учебное пособие. / Т.Н. Хацевич - Новосибирск: СГГА. - 1998.

- Ч.1. - 98 с. ^N5-87693-013^

59. Cutting, J.E. Perceiving layout and knowing distances: The interaction, relative potency, and contextual use of different information about depth. / J.E. Cutting, P.M. Vishton // In book: Perception of Space and Motion, Publisher: Academic Press, Editors: W. Epstein & S. Rogers. - 1985. - p. 493.

60. Когнитивная психология: история и современность. Хрестоматия. / Под ред. М. Фаликман и В. Спиридонова. — М. : Ломоносовъ, 2011. -384 c.

61.Коржук, Н.Л. Разработка лечебно-диагностической аппаратуры и инструментария / Н.Л. Коржук, Е.С. Мухина, М.В. Щеглова // Программное обеспечение новых медицинских технологий вестник новых медицинских технологий - 2006. - Т. ХШ, № 3 - С. 153.

62. 5 психологических исследований по восприятию визуальной информации [Сайт]. URL: http://lpgenerator.ru/blog/2015/12/18/5-psihologicheskih-

issledovanij -po-vospriyatiyu-vizualnoj -informacii/ (дата обращения 10.01.2020.)

63. Boer, L.D. Volumetric image interpretation in radiology: scroll behavior and cognitive processes. / L.D. Boer, M.F. Schaaf, K.L. Vincken, C.P. Mol, B.G. Stuijfzand // Advances in Health Sciences Education - 2018. - no. 23.

- pp. 783-802. DOI: 10.1007/s10459-018-9828-z

64.Антипов, В.Н. Оценочная модель условий формирования объемного зрительного восприятия плоских изображений / В.Н. Антипов, М.Г. Фазлыйяхматов // Сибирский психологический журнал / изд. Национальный исследовательский Томский государственный университет

- 2018. - №: 67- С. 149-171.

65. Антипов, В.Н. Восприятие объема в техногенной среде / В.Н. Антипов, А.В. Жегалло // Эволюционная и сравнительная психология в России: традиции и перспективы / под ред. А.Н. Харитонова. — М.: Ин-т психологии РАН, 2013. - С. 333-336.

66.Нагаева, Т.И. Нарушения зрения у дошкольников: развитие пространственной ориентировки / Т.И. Нагаева. — Ростов н/Д : Феникс, 2008.

- 92с.

67. Полонская, Н.Н. Жизнь на осколках видимого мира: Нейропсихологиче-ская диагностика зрительной агнозии. / Н.Н. Полонская — М.: Когито-Центр, 2014. - 88 с. ISBN 978-5-89353-416-0.

68.Красильников, Н.Н. Цифровая обработка 2D- и 3D-изображе-ний / Н.Н. Красильников — СПб.: БХВ-Петербург. 2011. - 608 с. ISBN 978-5-9775-0700-4

69. Методы компьютерной обработки изображений / Под ред. В. А. Сой-фера — М.: Физматлит, 2001. - 784 с. ISBN: 5-9221-0270-2

70.Айриг, С. Сканирование, профессиональный подход / С. Айриг, Э. Ай-риг — Минск: Попурри, 1997. - 169 с.

71.Hall, C.F. A nonlinear model for the spatial characteristics of the human visual system / C.F. Hall, E.L. Hall // IEEE Transactions on Systems Man and

Cybernetics. -1977. - no. 7(3). - pp. 161-170. DOI: 10.1109/TSMC.1977.4309680.

72.Faugeras, O.D. Digital color image processing within the framework of a human visual model / O.D. Faugeras // IEEE Tran. Acoust., Speech., Signal Processing. - 1979. - no.27 - pp. 380-393. DOI: 10.1109/TASSP.1979.1163262

73.Koenderink, J.J. Opponent color coding: A mechanistic model and a new metric for color space / J.J. Koenderink, W.A. Grind, M.A. Bouman // Kybernetik. - 1972. - no.10 - pp. 78-98.

74.Певзнер, Б.М. Качество цветных телевизионных изображений / Б.М. Пе-взнер — М.: Радио и связь, 1988. - 224 с.

75.Красильников, Н.Н. Обобщенная функциональная модель зрения и ее применение в системах обработки и передачи изображений / Н.Н. Кра-сильников // Автометрия. - 1990. - № 6. - С. 7-14.

76.Krasilnikov, N.N. Perception of achromatic, monochromatic, pure chromatic and chromatic noisy images by real human-observer under threshold conditions / N.N. Krasilnikov O.I. Krasilnikova, Y.E. Shelepin // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. - 2000. - no.3981

- pp. 78-85. DOI: 10.1117/12.383093

77.Власов, Е.В. Просветные 3D мультифокальные дисплеи на основе объемной виртуальной среды с добавленной физической реальностью / Е.В. Власов, В.И. Патерикин // Интерэкспо Гео-Сибирь. - 2017. -Т. 5. - № 1. - С. 116-119.

78.Красильников, Н.Н. Коэффициент эффективности зрительной системы человека при произвольных ракурсах наблюдения трехмерных объектов / Н.Н. Красильников, Е.П. Мироненко, О.И. Красильникова // Оптический журнал. - 2006. - Т. 73, № 10. - С. 63-68.

79.Kunt, M. Second-Generation Image-Coding Techniques / M. Kunt, A. Ikonomopoulos, M. Kocher // Proceedings IEEE. - 1985. - no. 73.

- pp. 549-574. DOI: 10.1109/PROC.1985.13184

80.Вешнева, И.В. Метод обработки и интерпретации данных измерения взаимодействий в образовательной среде на основе статусных функций / И.В. Вешнева, Т.Б. Чистякова, А.А. Большаков // Труды СПИИРАН. - 2016. - №. 49. - C. 144-166.

81.Большаков, А.А. Новые методы математического моделирования динамики и управления формированием компетенций в процессе обучения в вузе / А.А. Большаков, И.В. Вешнева, Л.А. Мельников, Л.Г. Перова. -М. : Горячая линия - Телеком, 2014. - 250 с.

82.Harris, J.M. The role of monocularly visible regions in depth and surface perception. / J.M. Harris, L.M. Wilcox // Vision Research. - 2009. - no. 49(22).

- pp. 2666-2685. DOI: 10.1016/j.visres.2009.06.021

83.Pladere, T. Comparative assessment of brain activity during depth perception of stereoscopic and volumetric images / T. Pladere, M. Naderi, R. Zabels, K. Osmanis //Light in Nature VIII. - International Society for Optics and Photonics. - 2020. - no. 11481. DOI: 10.1117/12.2567461

84.Pizlo, Z. & Scheessele, Michael. Perception of 3D scenes from pictures / Z. Pizlo, M. Scheessele // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. - 1998. - no. 3299. - pp. 410-423. DOI: 10.1117/12.320131.

85.Domini, F. Combining image signals before 3D reconstruction: The Intrinsic Constraint Model of cue integration. / F. Domini, C. Caudek // Sensory Cue Integration. - 2011. - pp. 120-143. DOI: 10.1117/12.320131.

86. Большаков, А.А. Комбинированная математическая модель глаза с аккомодацией на основе моделей Лиоу-Бреннана и Наварро / А.А. Большаков, А.В. Никонов, А.А. Сгибнев // Современные наукоемкие технологии. - 2017. - № 11. - С. 14-19.

87.Cutone, M.D. The impact of retinal motion on stereoacuity for physical targets. / M.D. Cutone, R.S. Allison, L.M. Wilcox // Vision Research. - 2019.

- no. 161. - pp. 43-51. DOI: 10.1016/j.visres.2019.06.003

88.Veshneva, I.V. Model of formation of the feedback channel within ergatic systems for monitoring of quality of processes of formation of personnel competences / I.V. Veshneva, R. Singatulin, A.A. Bolshakov, T. Chistyakova, L.A. Melnikov // nternational Journal for Quality Research. - 2015.

- no. 9(3). - pp. 495-512.

89.Большаков, А.А. Применение статусных функций для обработки муль-тиспектральных изображений обработки данных в системах виртуальной реальности / А.А. Большаков, И.В. Вешнева, Р.А. Сингатулин, А.А. Сгибнев // Математические методы в технике и технологиях -ММТТ-31. - 2018. - Т.5. - С. 42-48. ISSN 2587 - 9049.

90.Пат. № 2108610 C1 Российская Федерация, МПК G02B 27/22, G03C 9/02. Способ формирования объемных изображений объекта на экране дисплея ЭВМ / В. И. Урвачев; заявитель Совместное научно-производственное предприятие Центр "Содружество". - № 96118198/28; заявл. 10.09.1996; опубл. 10.04.1998.

91.Пат. № 2736699 C1 Российская Федерация, МПК H04N 13/366, H04N 13/388. Объемный дисплей / М. Ю. Шагиев, Г. Бубнов; - № 2020115289; заявл. 30.04.2020; опубл. 19.11.2020, Бюл. № 32. - 19 с.

92.Разработка опытного образца 3D Интернет-дисплея: отчет о НИОКР (за-верш.): Федеральное государственное бюджетное учреждение «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере»; рук. Большаков А.А. - Санкт-Петербург, ООО «ИНТЕРДИСП», 2018. - 314 с. - Исполн.: А. А. Сгибнев, А. В. Ключиков, Ю. Н. Грепечук

- № ГР 1995ГС1/26878. - Регистрационный номер НИОКТР в ЦИТИС АААА-А17-117080910031-3.

93.Пат. № 2678658 C2 Российская Федерация, МПК G06T 15/08. Дисплей, помещающий физический объект в пределах трехмерного объемного пространства / Г.П. Белл; - № 2016137684; заявл. 26.02.2015; опубл. 30.01.2019, Бюл. № 4 - 3 с.

94.Свид. 2018610733 Российская Федерация. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ. Программа оптимизации параметров лентикулярных покрытий / Ю.Н. Грепечук, А.А. Большаков, В.В. Лобанов; -№ 2018610733; заявл. 03.10.2017 г.; опубл. 16.01.2018 г, Реестр программ для ЭВМ. - 1 с.

95.Грепечук, Ю.Н. Разработка алгоритма автоматического выбора параметров лентикулярных покрытий для экранов объемных дисплеев / Ю.Н. Грепечук, А. А. Большаков // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ. - 2017. - №5. - с. 132-134.

96.Пат. 60233 Российская Федерация, МПК G03H 3/00. Голографический проекционный лазерный объемный дисплей / А. В. Воронов, А. А. Го-ловков, М. М. Кольцов, С. В. Кузнецов ; заявитель Закрытое акционерное общество "Системы объемной визуализации и анимации" (ЗАО "СОВА"). - № 2006115665/22; заявл. 02.05.2006; опубл. 10.01.2007

97.Chun, W.S. Spatial 3-D Infrastructure: Display-Independent Software Framework, High-Speed Rendering Electronics, and Several New Displays. / W.S. Chun, J. Napoli, O. Cossairt // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. - 2005. - no. 5664. - pp. 302-312. DOI: 10.1117/12.589320

98.Пат. US20050180007A1 Великобритания, МПК G02B30/54, G03B21/562, G03B25/02. Radial multiview three-dimensional displays / O. Cossairt, J. Napoli; заявитель и правообладатель Actuality Systems Inc. - № 20050180007; заявл. 14.01.2005; опубл. 18.08.2005.

99. Tanaka, K. A method for the real-time construction of a full parallax light field / K. Tanaka, Aoki S. // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. - 2006. - no. 6055. - pp. 397-407. DOI: 10.1117/12.643597

100. Пат. 91646 Российская Федерация, МПК G09G 3/00, H04N 3/00. Объемный дисплей / Р. Н. Напылов, Н. П. Нимченко; заявитель ООО "Завод "ПРОМ Оборудования". - № 2009123601/22; заявл. 01.06.2009; опубл. 20.02.2010.

101. Большаков, А.А. Выбор и реализация программно-аппаратного комплекса для вывода массива изображений в стенде объемной визуализации / А.А. Большаков, А.А. Сгибнев // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2015. - № 2(64). - С. 332-336.

102. Большаков, А.А. Разработка объемного дисплея для решения задач визуализации и диспетчеризации / А.А. Большаков, А.А. Сгибнев, М.А. Железов, А.В. Мельников // Автоматизация в промышленности. - 2016.

- №7. - С. 31-34

103. Сгибнев, А.А. Алгоритм синхронизации мультиэкранной системы для макета стенда объемной визуализации. / А.А. Сгибнев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2017. -№1(2). - с. 428-432.

104. Surman, P.A. The construction and performance of a multi-viewer 3DTV display / P.A. Surman, I. Sexton, R. Bates // Opticheskii Zhurnal.

- 2005. - no. 9(72). - pp. 52-55.

Приложение А. Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ

российская федерация

ни 2018617651

федеральная служба по интеллектуальной собственности

ГОСУДАРСТВЕННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ

Номер регистрации (свидетельства): Автор(ы):

2018617651 Ключиков Аркадий Викторович (1Ш),

Дата регистрации: 27.06.2018 Большаков Александр Афанасьевич (ЯИ),

Грепечук Юрий Николаевич (ЯЦ)

Номер и дата поступления заявки: 2018615430 10.05.2018 Пра вообладатель(и):

Ключиков Аркадий Викторович (1Ш),

Дата публикации и номер бюллетеня: Большаков Александр Афанасьевич (1Ш),

27.06.2018 Бюл. № 7 Грепечук Юрий Николаевич (ЯЦ)

Контактные реквизиты:

[phone]; ааЬоЬЬакоу57 @ gmail.com

Название программы для ЭВМ:

«Программное обеспечение для математического моделирования отражения от двух параболических зеркал в двумерной плоскости»

Реферат:

Программа предназначена для математического моделирования и графического представления отражения пучка света от двух параболических зеркал в двумерном пространстве. При инициализации программы пользователь вводит следующие исходные данные: высота объекта; расстояние между вершинами парабол; количество делений объекта. С применением использованных описанных в программе математических формул осуществляет вычисление траектории распространения лучей и их отражение от параболических зеркал. Лучи, исходящие из одной точки объекта, при отражении от зеркал сходятся, образуя совокупность точек. Их усредненное значение формирует точку изображения. Анализ выходных данных позволяет оценить следующие параметры изображения: высота, продольная аберрация, поперечная аберрация, перекос, кривизна поля, растяжение/сжатие. Графическое отображение результатов математического моделирования с использованием ЭВМ позволяет пользователю наглядно оценить получаемое изображение.

Язык программирования: Объем программы для ЭВМ:

МаПаЬ, вГЧи Ос(ауе, РгееМа!, Мах!та, 8сПаЬ 15 Кб

российская федерация

RU 2018617369

федеральная служба по интеллектуальной собственности

ГОСУДАРСТВЕННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ

Дата регистрации: 22.06.2018

Номер регистрации (свидетельства):

2018617369

Автор(ы):

Ключиков Аркадий Викторович (ЯII), Большаков Александр Афанасьевич (ЯЩ Грепечук Юрий Николаевич (ЯЦ)

Номер и дата поступления заявки:

П ра во об л адатсл ь (и): Ключиков Аркадий Викторович (ЯЩ Большаков Александр Афанасьевич (ЯИ), Грепечук Юрий Николаевич (ЯЦ)

2018614845 10.05.2018

Дата публикации и номер бюллетеня:

22.06.2018 Бюл. № 7

Контактные реквизиты: т.: [phone]; aabolshakov57 @gmail.com

Название программы для ЭВМ:

«Программное обеспечение для математического моделирования отражения от параболического зеркала в трехмерной плоскости»

Реферат:

Программа предназначена для математического и графического моделирования отражения пучка света от одного параболического зеркала в трехмерном пространстве. При инициализацш программы пользователь вводит следующие входные данные: высота объекта; ширина объекта угол раствора пучка света, сагитальный угол распространения пучка света. С применением математических формул, реализованных описанных в программе, осуществляется вычисление траектории распространения лучей и их отражение от параболического зеркала. Лучи, исходящие из одной точки объекта, при отражении от зеркала сходятся, формируя множество точек. Их усредненное значение является точкой изображения. Анализ выходных данных позволяет оценит! следующие параметры изображения: высота, продольная аберрация, поперечная аберрация, псрскос, кривизна поля, растяжснис/сжатис по ширине/высоте. Графическое моделирование позволяет пользователю наглядно оценить полученное изображение.

Язык программирования: Matlab, GNU Octave, FreeMat, Maxima, Scilab

Объем программы для ЭВМ: 6 Кб

российская федерация

RU 2018617652

федеральная служба по интеллектуальной собственности

ГОСУДАРСТВЕННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ

Номер регистрации (свидетельства):

Автор(ы):

Ключиков Аркадий Викторович (1Ш), Большаков Александр Афанасьевич (ЯЩ Грепечук Юрий Николаевич (ЯЦ)

2018617652

Дата регистрации: 27.06.2018

Номер и дата поступления заявки:

Правообладатель(и):

Ключиков Аркадий Викторович (ЯТГ), Большаков Александр Афанасьевич (ЯII), Грепечук Юрий Николаевич (ЯЦ)

2018615432 10.05.2018

Дата публикации и номер бюллетеня:

27.06.2018 Бюл. № 7

Контактные реквизиты: [phone]; aabolshakov57 @ gmail.com

Название программы для ЭВМ:

«Программное обеспечение для математического моделирования трассировки прохождения светового пучка через линзу»

Реферат:

Программа предназначена для математического и графического моделирования преломления пучка света, проходящего через заданную пользователем линзу в трехмерном пространстве. При инициализации программы пользователь вводит следующие исходные данные: радиусы кривизны поверхностей линзы; ширина линзы; смещения линзы вдоль оси оХ, oY, oZ; коэффициент преломления линзы; расстояние от объекта до линзы; высота и ширина объекта. С применением математических формул, реализованных в программе, осуществляется вычисление траектории распространения лучей и их преломление от поверхности линзы. Лучи, исходящие из одной точки объекта, при преломлении от первой и второй границ линзы сходятся, образуя совокупность точек. Их усредненное значение является точкой изображения. Анализ выходных данных позволяет оценить следующие параметры изображения: высота, продольная аберрация, поперечная аберрация, перекос, кривизна поля, растяжение/сжатие. Графическое моделирование позволяет пользователю наглядно оценить полученное изображение.

Язык программирования: Matlab, GNU Octave, FreeMat, Maxima, Scilab

Объем программы для ЭВМ: 32 Кб

Приложение Б. Копии актов об использовании результатов диссертационного исследования

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по научной работе ФГАОУ ВО «СИШУ», член-корр.Л^гд.т.н.. проф.

*И.В. Сергеев

лШр^Ж 20 ДО г.

АКТ

об использовании результатов кандидатской диссертационной работы Ключикова Аркадия Викторовича

При обучении бакалавров по направлению подготовки «Математика и компьютерные науки» (02.03.01 и 02.04.01) по дисциплинам: «Управление проектами», «Общая теория систем и процессов», «Методы оптимизации» используются следующие результаты, полученные при выполнении диссертации:

• формализованное описание процесса формирования изображений на основе автостереоскопических дисплеев на основе функционального моделирования с использованием нотаций IDF.FI] и диаграмм потока данных ОРЭ. формализованное описание предметной области объемных дисплеев с использованием аппарата семантических сетей;

•обобщенный критерий оценки качества объемных изображений, формируемых автостереоскопическими дисплеями, с использованием аппарата статусных функций, для комплексного учета объективных и субъективных характеристик формирования качества воспроизведения и восприятия 31)-изображений;

•архитектура системы поддержки и принятия решений, построенная на основе баз данных параметров автостереоскопических дисплеев, визуализации и характеристик первичных образов, а также баз знаний предметной области автостереоскопических дисплеев.

Директор Института компьютерных наук и технологий Директор Высшей школы прикладной математики и вычислительной физики, д.т.н.. проф.

iQHolDii С

410005 г. Саратов ул. Большая Садовая. 239

ООО «ГОЛДИ С»

тел. [phone]

[e-mail]

ИНН КПП 6455060540/645501001

Исх № 23/1 от «23» ноября 2018 г. На вх. № _ от « »_20

СПРАВКА

об использовании результатов кандидатской диссертационной работы

Результаты диссертационной работы Ключикова A.B., аспиранта СГТУ имени Гагарина Ю.А. использованы при выполнении научно-исследовательских исследований, которые осуществлялись ООО «ГОЛДИ С», резидентом Инновационного Центра Сколково (per. № 1120805) в рамках гранта №Г65/15 от 05.09.2015 «Разработка автостереоскопического волюметрического дисплея круговой визуализации (система "ГолДи")».

Ключиковым A.B. выполнены следующие работы, результаты которых описаны в диссертационном исследовании:

1) Формализованное описание процесса формирования изображений на основе автостереоскопических дисплеев на основе функционального моделирования с использованием нотаций IDEF0 и диаграмм потока данных DFD.

2) Формализованное описание предметной области объемных дисплеев с использованием аппарата семантических сетей.

3) Специальное математическое обеспечение для вычисления оптических характеристик параболических зеркал и линзовой системы, которые входят в состав автостереоскопических дисплеев, с возможностью подбора значения фокусных расстояний, линейных размеров и углов наклона, а также оценки уровня возникающих аберраций в системе для определения требуемого решения для формирования изображения заданного качества (Свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ: «Программное обеспечение для математического моделирования отражения от двух параболических зеркал в двумерной плоскости» RU №2018617651 от 27.06.2018 г.; «Программное обеспечение для математического моделирования отражения от параболического зеркала в трехмерной плоскости» RU №2018617369 от 22.06.2018 г.; «Программное обеспечение для математического моделирования отражения от двух параболических зеркал в двум^мк^вя^окости» RU №2018617651 от 27.06.2018 г.).

Директор

A.A. Большаков

ч ЦнтерОисп

195220 г. Санкт-Петербург, проспект Науки, д. 17 к. 2-45 ООО «ИНТЕРЛИСП» тел. [phone] [e-mail] ИНН/КПП 7804588681/780401001

Исх. №09/1 от «09» апреля 2019 г.

На вх. № _ от «_»_20_г.

СПРАВКА

об использовании результатов кандидатской диссертационной работы

Результаты диссертационной работы Ключикова A.B., аспиранта СГТУ имени Гагарина Ю.А. использованы при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) по теме: «Разработка опытного образца 3D Интернет-дисплей» (1-й этап проекта 26878. заявка С1-22947, тема проекта: «Объемный дисплей для информационно-коммуникационного взаимодействия в сети Интернет»), выполняются ООО «ИНТЕРЛИСП» по договору №1995ГС1/26878 от 05.07.2017 с Федеральным государственным бюджетным учреждением «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» (Фондом содействия инновациям)

ООО «ИНТЕРДИСП» использовал следующие результаты, полученные аспирантом Ключиковым A.B.:

1. Формализация с использованием семантических сетей на основе классификации предметной области объемных дисплеев.

2. Обобщенный критерий оценки качества объемных изображений, формируемых автостереоскопическими дисплеями, с использованием аппарата статусных функций, для комплексного учета объективных и субъективных характеристик формирования качества воспроизведения и восприятия ЗО-изображений.

3. Архитектура системы поддержки и принятия решения, позволяющая на основе баз данных параметров автостереоскопических дисплеев, визуализации и характеристик первичных образов, а также базы знаний предметной области формировать рекомендации пользователям при выборе значений переменных, характеризующих качество входного изображения, для достижения требуемого на выходе.

Приложение В. Статусные функции

Таблица B.1 — Соответствие СФ лингвистическим переменным для характеристик дисплея ____

Характеристика Подгруппа / весовой коэффициент Вид функции Способ измерения Критерий оценки Лингвистическая оценка Вероятность

Размер области объемного изображения 1.1. / 0.07 Действительная № Характеристики дисплея 210 х 300 мм -350 х 350 мм Отличный (Д) 33%

150 х 210 мм -210 х 300мм Хороший (Д) 33%

62 х 110 мм -150 х 210 мм Приемлемый (Д) 33%

Мнимая Оценка эксперта / пользователя - Отличный (к1) 30%

- Хороший (fe2) 30%

- Достаточный (fe3) 30%

- Маленький (fe4) 10%

Угол обзора 1.2. / 0.05 Действительная № Характеристики дисплея > 180 градусов Отличный (Д) 10%

60-180 градусов Хороший (Д) 35%

30-60 градусов Приемлемый (Д) 35%

< 30 градусов Плохой (Д) 20%

Мнимая Оценка эксперта / пользователя - Отличный (кл) 10%

- Хороший (к2) 35%

- Достаточный (fe3) 35%

- Маленький (fe4) 20%

Трехмерное разрешение 1.3. / 0.04 Действительная /¡(г) Характеристики дисплея Отличное (Д) 10%

Хорошее (Д) 35%

Приемлемое (/3) 35%

Плохое (/4) 20%

Мнимая Оценка эксперта / пользователя Отличное (fei) 10%

Хорошее (fe2) 35%

Приемлемое (fe3) 35%

Плохое (fe4) 20%

Двумерное разрешение 1.4. / 0.05 Действительная № Характеристики дисплея 2160 p Отличное (Д) 25%

1080 - 1440 p Хорошее (Д) 60%

480 - 720p Приемлемое (Д) 10%

144 p - 360 p Плохое (Д) 5%

Мнимая Оценка эксперта / пользователя - Отличное (fe,) 25%

- Хорошее (fe2) 60%

- Приемлемое (fe3) 10%

- Плохое (fe4) 5%

Линеатура 1.5. / 0.04 Действительная № Характеристики дисплея >100 LPI Отличная (Д) 5%

40-100 LPI Хорошая (Д) 10%

20-40 LPI Приемлемая (Д) 60%

< 20 LPI Плохая (/4) 25%

Мнимая Оценка эксперта / пользователя - Отличная (fe,) 25%

- Хорошая (fe2) 25%

- Приемлемая (fe3) 25%

- Плохая (fe4) 25%

Яркость 1.6. / 0.03 Действительная № Характеристики дисплея > 300 кд/м2 Отличная (Д) 25%

200-300 кд/м2 Хорошая (Д) 25%

100-200 кд/м2 Приемлемая (/3) 25%

< 100 кд/м2 Плохая (/4) 25%

Мнимая £,(2 пк]Г Оценка эксперта / пользователя - Отличная (fe,) 25%

- Хорошая (fe2) 25%

- Приемлемая (fc3) 25%

- Плохая (fc4) 25%

Контрастность 1.7. / 0.03 Действительная Характеристики дисплея > 350:1 Отличная (Д) 25%

240:1 - 350:1 Хорошая (/2) 25%

130:1 - 240:1 Приемлемая (Д) 25%

< 130:1 Плохая (/4) 25%

Мнимая Оценка эксперта / пользователя - Отличная (fc,) 25%

- Хорошая (fc2) 25%

- Приемлемая (fc3) 25%

- Плохая (fc4) 25%

Битность цвета 1.8. / 0.04 Действительная Характеристики дисплея > 16 бит Отличная (Д) 40%

16 бит Хорошая (Д) 40%

12 бит Приемлемая (Д) 10%

< 12 бит Плохая (Д) 10%

Мнимая Оценка эксперта / пользователя - Отличная (fc,) 25%

- Хорошая (fc2) 25%

- Приемлемая (fc3) 25%

- Плохая (fc4) 25%

Частота обновления рабочей области 1.9. / 0.02 Действительная Характеристики дисплея 30-60 кадров в секунду Отличная (Д) 30%

25-30 кадров в секунду Хорошая (Д) 40%

60 - 100 кадров в секунду Приемлемая (Д) 10%

< 25 кадров в секунду или > 120 кадров в секунду Плохая (Д) 20%

Мнимая Оценка эксперта / пользователя - Отличная (fc,) 25%

- Хорошая (fc2) 25%

- Приемлемая (fc3) 25%

- Плохая (fc4) 25%

Четкость 1.10 / 0.06 Мнимая Оценка эксперта / пользователя - Четкая(fc,) 40%

- Приемлемая (fc2) 40%

- Размытая (fc3) 20%

Таблица В.2 — Соответствие СФ лингвистическим переменным для характеристик объемного изображения (монокулярные признаки)

Характеристика Подгруппа / весовой коэффициент Вид функции Способ измерения Критерий оценки Лингвистическая оценка Вероятность

Параллакс движения 2.1. / 0.05 Мнимая Оценка эксперта/ пользователя Оценка скорости движения объекта относительно других объектов- Хороший (fcx) 25%

заторможенный / ускоренный (fc2) 25%

Сильно заторможенный / ускоренный (fc3) 25%

Нет (fc4) 25%

Перспектива (прямая, обратная, панорамная, сферическая, воздушная, перцептивная) 2.2. / 0.1 Мнимая Оценка эксперта/ пользователя Оценка влияния размытия дальних объектов на качество восприятия- Хорошая (fcx) 25%

Приемлемая (fc2) 25%

Плохая (fc3) 25%

Нет (fc4) 25%

Тени 2.3. / 0.07 Мнимая Оценка эксперта/ пользователя Влияние наличия, насыщенности и Хорошие (fcx) 25%

Размытые (fc2) 25%

степени прорисовки теней на ка- Без повторения контура объекта 25%

чество восприя- (fc)

тия- Нет (fc4) 25%

Окклюзия 2.4. / 0.03 Мнимая Оценка эксперта / Влияние взаимного перекрытия Есть с учетом относительности размере® (fci) 33%

пользователя объектов на качество восприятия Есть(fc2) 33%

Нет (fc3) 33%

нет Нет (/3) 25%

Действитель ная Задается > 30 оборотов/мин Плохое (/2) 25%

< 30 оборотов/мин

Хорошее (Д) 50%

Вращение объекта 2.5. / 0.05 Хорошее (fc1) 25%

Мнимая Оценка эксперта/ пользователя Оценка скорости вращения объекта относительно других объектов заторможенное / ускоренное(fc2) 25%

Сильно заторможенное / ускоренное (fc ) 25%

Нет (fc4) 25%

Сильные отличия (fci) 25%

Относительность 2.6. / 0.04 Мнимая Оценка эксперта/ Оценка степени отличия размеров Заметные (fc2) 25%

размеров пользователя объектов, находящихся на сцене Слабые отличия (fc) 25%

Нет (fc4) 25%

Оценка степени выраженности и соответствия изображения визуальным свойствам Ярко выраженная (fci) 33%

Градиент текстуры 2.7. / 0.07 Мнимая Оценка эксперта/ пользователя Имеется текстура (fc2) 33%

воспроизводимого материала Нет (fc3) 33%

Таблица В.3 — Соответствие СФ лингвистическим переменным для характеристик зрительного аппарата (бинокулярные признаки)

Характеристика Подгруппа / весовой коэффициент Вид функции Способ измерения Критерий оценки Лингвистическая оценка Вероятность

Конвергенция 3.1 / 0.06 Мнимая Оценка эксперта/ пользователя - Нормальная 60%

Осложненная (й2) 30%

Отсутствует (й3) 10%

Бинокулярная диспаратность 3.2 / 0.1 Мнимая Оценка эксперта/ пользователя - Нормальная 60%

Осложненная (й2) 30%

Отсутствует (й3) 10%

Функции распределения вероятностей для характеристик яркость и

контрастность:

(г-0.28)2

^плохая = е- 00075 ;

^приемлемая

(? 0.0925)2

= е 0.0075

(г+0.0925)2 ^хорошая ^ 00075 ;

(г+0.28)2

^отличная ^ 00075 ,

где а = 1, Ь = {-0.28, -0.0925, 0. 0925, 0.28}, с = 0.065.

СФ действительной части характеристик после процесса ортогонализации: /плохая = е-21-8935г-118 343г2(0.0178005 - 0.137101е437869г + 0.000277527е88 1655г)

/п

приемлемая

= 2.94616е-118-343(-0-0925+г)2

/хорошая = 3(—0.132е-118'3(-а1+г)2 + е-118-3(0-1+г)2) /отличная = е(-88-2-118-3г)г(0.0002е22г - 0.14е663г + 0.012е110г)

0-2 0Л

Рисунок В. 1 — ФП для яркости и контрастности

Рисунок В. 2 — ФП для яркости и контрастности после ортогонализации