Разработка системы управления автоматизированной обработкой точечных изображений в соответствии с требованиями ремизного ткачества тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Моисеев, Кирилл Александрович

• Моисеев, Кирилл Александрович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Моисеев, Кирилл Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1 Анализ возможностей использования виртуальных сервисов для управления автоматизированным проектированием и технической подготовкой производства тканых узоров.

1.1. Методы автоматизации проектирования и технической подготовки производства тканых узоров.

1.2. Методы содержательного поиска в электронных коллекциях изображений.

1.3. Виртуальные сервисы как тенденция развития компьютерных технологий.

1.4. Платформы виртуальных сервисов.

1.5. Выводы по главе и определение цели и основных задач разработки системы управления автоматизированной обработкой точечных изображений в соответствии с требованиями ремизного ткачества..------------------.

2 Разработка метода управления виртуальными сервисами и реализация на его основе автоматизированной системы обработки изображений в соответствии с требованиями ремизного ткачества.

2.1. Функциональная схема системы виртуальных сервисов и структура системы управления этими сервисами.

2.2. Разработка метода управления виртуальными сервисами и его реализация как подсистемы управления обработкой запросов пользователей.

2.3. Подсистема управления данными (Сервер данных).

2.4. Подсистема управления задачами (Сервер задач).

2.5. Выводы по главе.

3 Разработка виртуальных сервисов автоматизированной подготовки заправочных рисунков для ремизного ткачества.

3.1. Создание и доступ к электронным библиотекам эскизов художественного оформления ремизных тканей.69,

3.2. Выделение раппортов."7,7/

3.3. Редукция цвета.—.„.'.

3.4. Содержательный поиск в электронных библиотеках эскизов художественного оформления ремизных тканей.

3.5. Построение заправочных рисунков.

3.6. Выводы по главе.

4 Обеспечение информационной безопасности виртуальных сервисов текстильного дизайна.

4.1. Защита системы от внешних угроз.1.

4.2. Авторизация и регистрация.

4.3. Использования протокола SSL для защищённого обмена.

4.4. Использование шифрования.

4.5. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка системы управления автоматизированной обработкой точечных изображений в соответствии с требованиями ремизного ткачества»

Актуальность работы

В условиях современной рыночной экономики для поддержания конкурентоспособности текстильных изделий необходимо оперативное обновление ассортимента продукции, повышение ее качества и потребительских характеристик. Опыт устойчиво работающих предприятий свидетельствует о том, что для успешного расширения и быстрого обновления ассортимента выпускаемой продукции в современных условиях жесткой конкуренции текстильному предприятию необходимо выпускать ткани малыми , партиями при значительном разнообразии их художественного оформления дизайна). Такая организация обновления и расширения ассортимента 1 выпускаемых тканей требует значительных затрат на художественное ¿ч проектирование, большого объёма технологических расчетов при технической *! подготовке производства и частых перезаправок ткацких станков. Единственный путь снижения указанных затрат - это использование ^ компьютерных технологий для автоматизации проектирования тканей и л|; технической подготовки их производства. Для широкого внедрения компьютерных технологий в художественное проектирование текстильных , 'М изделий требуется разработка эффективных автоматизированных методов и /Н;И: инновационных решений по управлению этими методами. Технологической '1% ОСНОВОЙ ДЛЯ НОВЫХ методов управления художественным проектированием ^ . являются современные компьютерные технологии, примерами которых МОГ^^Л'^ служить виртуальные сервисы и облачные вычисления. - { $ЩтЩЖ

Таким образом, в современных условиях тема данной диссертационной работы Ц является актуальной и требует использования инновационных компьютерных технологий.

Цели и задачи работы

Целью данной диссертационной работы является разработка математических моделей и на их основе создание системы управления автоматизированными методами обработки точечных изображений в соответствии с требованиями ремизного ткачества, что позволит превратить эти методы в виртуальные сервисы.

Для достижения указанной цели решены следующие задачи:

• выполнен анализ существующих автоматизированных методов проектирования узоров многоцветных тканей и технической подготовки их производства, и на его основе разработка функциональной схемы системы виртуальных сервисов обработки точечных изображений в соответствии с требованиями ремизного ткачества;

• в соответствии с предложенной функциональной схемой разработаны и исследованы математические модели и алгоритмы обработки точечных изображений в соответствии с требованиями ремизного ткачества;

• разработана и исследована теоретико-графовая модель структуры цветовой гаммы изображения (граф соседства цветов) и на ее основе предложен алгоритм содержательного поиска точечных изображений с ; использованием графов соседства цветов;

• разработана и исследована математическая модель системы управления виртуальными сервисами;

• выполнена программная реализация системы управления виртуальными сервисами;

• выполнена разработка интерфейсов пользователя для использования виртуальных сервисов обработки точечных изображений в соответствии с требованиями ремизного ткачества;

• разработано программное обеспечение сервера данных; , Г"

• разработано программное обеспечение сервера задач; '

• результаты работы внедрены в учебный процесс в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина».

Таким образом, объектами исследования являются точечные изображения цветных текстильных узоров и методы их обработки в соответствии с требованиями ремизного ткачества. При этом предметом исследования являются методы управления автоматизированной обработкой точечных изображений, а также методы организации распределенных вычислений при , , выполнении обработки указанных изображений.

Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается в следующих результатах: о предложена открытая архитектура системы управления виртуальными сервисами на основе распределенных вычислений; у о разработана функциональная схема обработки точечных изображений в соответствии с требованиями ремизного ткачества; о в соответствии с предложенной функциональной схемой разработаны методы обработки точечных изображений, реализованные в качестве прототипа системы виртуальных сервисов; о разработана методика подключения к системе управления Ч дополнительных новых алгоритмов; о предложена система обеспечения информационной безопасности виртуальных сервисов; о разработана математическая модель структуры цветных точечных изображений с использованием элементов теории графов (граф соседства цветов); г * о на основе графа соседства цветов разработан алгоритм анализа ' композиции, обеспечивающий распознавание в цветных узорах * линеиных и клетчатых элементов; , ,, о на основе графа соседства цветов разработан алгоритм анализа цветовой ф; гаммы текстильных узоров, обеспечивающий более точное определение -аналогичных цветовых решений по сравнению с методом, основанным на сравнении гистограмм; : о предложен метод содержательного поиска в электронных библиотеках точечных изображений аналогичных заданному изображению по структуре и цветовой гамме; о разработаны и программно реализованы алгоритмы обработки точечных изображений, как виртуальные сервисы, а так же программно реализована система управления этими сервисами; о получены оценки характеристик системы управления виртуальными сервисами с использованием теории массового обслуживания.

Практическая ценность работы

Практическая ценность работы определяется следующими результатами:

• реализованы как виртуальные сервисы первоочередные операции обработки точечных изображений в соответствии с требованиями ремизного ткачества: выделение раппортов цветных узоров, редукции цветовой палитры, построения заправочных рисунков, создание и использования архивов заправочных рисунков, создание электронных коллекций точечных изображений, содержательный поиск в этих коллекциях;

• дизайнерам и дессинаторам предоставлена возможность загрузки, хранения, обработки и поиска точечных изображений своих проектов без учета ограничений ресурсов, определяемых мобильными компьютерными платформами;

• разработанная система управления виртуальными сервисами обеспечивает возможность обмена между пользователями электронными коллекциями, их частями или отдельными изображениями, а также работу над общим проектом;

• обеспечена информационная безопасность хранения электронных ' >< коллекций изображений и архивов заправочных рисунков, - ' ' „ V » ч «у принадлежащих различным пользователям, а также безопасность „ * ^ Л %

А' I " >е?У;ре» использования пользователями виртуальных сервисов; > 1

4" ?Л:

• программистам предоставлена возможность расширения ' ' 4 > I функциональных возможностей системы виртуальных сервисов за счет загрузки и подключения к системе новых алгоритмов обработки изображений.

Достоверность результатов работы определяется использованием общепринятых методов и надежных технологий, а также теоретическим анализом всех предложенных алгоритмов. Вычислительные эксперименты по использованию виртуальных сервисов реализующих указанные выше операции по обработке точечных изображений подтвердили их работоспособность. Экспериментальная проверка системы управления очередями запросов на выполнение виртуальных сервисов показала правильность выбранной р архитектуры системы управления и эффективность использованных технологий для ее реализации. Практика использования предлагаемых виртуальных сервисов под управлением разработанной системы в лабораторных циклах дисциплин «Компьютерная обработка изображений» и «Основы информационных технологий в дизайне» также подтверждает правильность проектных решений. Результаты внедрения в учебный процесс подтверждается актом. На основе результатов данной диссертации разработано учебное пособие [9].

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались и получили положительную оценку на следующих международных и всероссийских научно-технических конференциях:

• международная научно-техническая конференция «Современные технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС 2008), 27 - 30 мая, 2008

• межвузовская научно-техническая конференция аспирантов и студентов «Поиск 2010», г. Иваново: ИГТА, 2010 г.

• межвузовская научно-техническая конференция аспирантов и студентов «Поиск 2011», г. Иваново: ИГТА, 2011 г. V

• 66-я Всероссийская конференция посвященная Дню радио. Научная , , дЛ;

Л,",,! ¡¡.$*/" сессия, г. Москва, 2011 г. . ¿'¿¿я*

-1 , п*

Публикации " '/, V

В рамках диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ: 3 научных статьи, из них 2 - в рецензируемых журналах из списка ВАК; 5 - в виде тезисов ' докладов в сборниках материалов конференций и 1 учебное пособие.

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов по работе, списка использованной литературы, содержащего 53 наименования, и приложений на 14 страницах. Основная часть изложена на 118 страницах, содержит 41 рисунок, 1 таблицу. Общий объём диссертации - 132 страницы.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Моисеев, Кирилл Александрович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Выполнен анализ существующих автоматизированных методов проектирования узоров многоцветных тканей и технической подготовки их производства, и на его основе разработана функциональная схема первоочередных для реализации операций обработки точечных изображений в соответствии с требованиями ремизного ткачества;

2. Разработана и исследована математическая модель структуры цветовой гаммы - графа соседства цветов в изображении.

3. На основе предложенной математической модели структуры цветовой гаммы разработан алгоритм анализа композиции, обеспечивающий распознавание и сравнение в цветных узорах линейных и клетчатых элементов;

4. Разработан алгоритм анализа цветовой гаммы текстильных узоров, обеспечивающий с помощью предложенной математической модели более точное определение аналогичных цветовых решений по сравнению с методом, основанным на сравнении гистограмм;

5. На основе использования алгоритма анализа композиции и алгоритма анализа цветовой гаммы текстильных узоров разработан метод содержательного поиска в электронных коллекциях точечных изображений, максимально близких к заданному точечному изображению по цветовой гамме ; или по наличию в композиции линейных или клетчатых элементов.

6. В соответствии с указанной функциональной схемой разработаны математические модели и алгоритмы, реализующие выделение раппортов цветных узоров, редукции цветовой палитры, построения заправочных рисунков, создание и использования архивов заправочных рисунков, создание электронных коллекций точечных изображений,,содержательный поиск в этих коллекциях точечных изображений аналогичных заданному изображению.

7. Разработано программное обеспечение серверов дайных и задач.

8. Решена задача создания системы управления обработкой точечных изображений, которая обеспечивает реализацию алгоритмов обработки изображений как виртуальных сервисов, а также допускает загрузку и подключение новых алгоритмов.

9. Разработан интерфейс пользователя для доступа к виртуальным сервисам обработки точечных изображений в соответствии с требованиями ремизного ткачества;

10. Система виртуальных сервисов обеспечивает возможность обмена между пользователями электронными коллекциями, их частями или отдельными изображениями, а также работу над общим проектом; 8

11. Внедрение системы управления виртуальными сервисами обеспечивает дизайнерам и дессинаторам возможность загрузки, хранения, обработки и поиска точечных изображений своих проектов без учета ограничений ресурсов, определяемых мобильными компьютерными платформами;

12. Один из самых серьезных аспектов разработки облачных вычислений и виртуальныз сервисах является обеспечение информационной безопасности. В связи с чем, предложена система информационной безопасности системы управления виртуальными сервисами. Таким образом, решены все поставленные задачи и достигнута цель данной работы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Моисеев, Кирилл Александрович, 2011 год

1. Кальченко А.И., Муратова Г.И. Автоматизированная технология проектирования хлопчатобумажных тканей. -М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1991, 27 с.

2. Мартынова А. А., Слостина Г. Л., Власова Н. А. Строение и проектирование тканей. — М.: РИО MITA, 1999. -434 с.

3. Борзунов Г. И. Синтез ткацкого переплетения по заданному рисунку // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1981. - № 5. - с. 42 . 45.

4. Борзунов Г.И. Анализ цветных ткацких рисунков с помощью ЭВМ / Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1985, - № 5. -с.35.,41.

5. Борзунов Г.И. Комплекс программ для анализа цветных рисунков Деп. в ЦНИИТЭИлегпром. 05.1283, №760ЛП-Д83,1982. -8 с.

6. Фирсов A.B., Разработка метода проектирования рисунков мелкоузорчатых переплетений и его реализация на ПЭВМ. Дис. канд. техн. наук. -М. 1995.- г 117 с. ! ;

7. Борзунов Г.И., Войнов А.Е. Алгоритм изменения цвета точек рисунка при его преобразовании в технологически допустимое изображение // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2006. - №6. - с. 129 .131.

8. Борзунов Г.И., Войнов А.Е. Вычислительный эксперимент по применению алгоритма изменения цвета точек рисунка при его преобразовании в технологически допустимое изображение // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2007. - №ЗС. - с. 124 . 127.

9. Борзунов Г.И., Войнов А.Е. Расчет заправочного рисунка по заданному технологически допустимому точечному изображению // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2007. - №1. - с. 117 .119.

10. Войнов А. Е Автоматизация подготовки точечных рисунков для их воспроизведения с использованием технологии ремизного ткачества. Дис. канд. техн. наук. М.: МГТУ им А.Н. Косыгина, 2003. - 165 с.

11. Сидоров В.Ю., Алексеева Н.И., Розанов А.Ф. Зарубежное ткацкое оборудование//Текстильная промышленность.-1989. № 3. - с.43.

12. Хавкин В.П., Живетин В.В., Ребарбар Я. М., Карпинский В.В. Система автоматизированного проектирования изделий легкой промышленности// Текстильная промышленность. 1989. - № 2. - с.22.

13. Herrmann A. CAD/CAM-System fur Webereien. Textil betrieb. N : 1986.

14. Малецкая С. В. Разработка автоматизированных методов проектирования узоров многоцветных тканей. Дис. докт. техн. наук. -М.: МГТУ им А.Н. Косыгина. 2003 . - 363 с.

15. Fiberworks PCW . Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.fiberworks-pcw.com/

16. Weavelt Pro A Handweaving design software Program. Электронны. ресурс]. - Режим доступа: http://www.weaveit.com/demos.aspx.

17. WeavePoint Home. Электронный ресурс. Режим доступа: http://weavepoint.com/

18. WeaveMaker Home. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www. weavemaker.com/1 /index.php.г

19. NedGraphics Home. Электронный ресурс. Режим доступа: www.nedgraphics.com.

20. Lectra Systemes Home. Электронный ресурс. Режим доступа: www.lectra.com. «

21. Фирсов А. В. Теоретические и прикладные аспекты разработки автоматизированных систем управления проектированием тканых полотен// Дисс. .докт. техн. наук. -М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина. 2007. - 351 с.

22. Борзунов Г. И., Моисеев К. А. Разработка программного комплекса для автоматизации обработки точечных изображений// Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2010, № 1.-е. 123 . 125.

23. Борзунов Г. И., Моисеев К. А. Автоматизированный анализ композиции текстильных изображений// Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2011, № 3.-131 . 134. *

24. Байгарова Н.С., Бухштаб Ю.А., Евтеева Н. Н. Современная технология содержательного поиска в электронных коллекциях изображений.// Электронные библиотеки. 2001, т. 4, Выпуск 4. &к',

25. Байгарова Н.С., Бухштаб Ю.А., Воробьев А.А., Горный А.А. Организация управления базами визуальных данных. Препринт Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, 2000, N 6.

26. Jain R. and Gupta A. Computer Vision and Visual Information Re-trieval, 1996. Ресурс: http://vision.ucsd.edu/papers/rosenfeld/

27. Jain R. and Gupta A. Visual Information Retrieval. Communications of the ACM, 1997, vol. 40, no. 5.

28. Jain R., Pentland A.P., Petkovic D. Workshop Report: NSF ASPA Workshop У on Visual Information Management Systems, 1995. \

29. Pecypc:http://www.virage.com/vim/vimsreport95.html. v£1i ' * > лл*

30. Carson C. and Ogle V.E. Storage and Retrieval of Feature Data for a Very Large Online Image Collection. 1996. Ресурс: http://elib.cs.berkeley.edu/papers/

31. Smith J.R. and Shih-Fu Chang. Tools and Techniques for Color Im-age Retrieval. 1996. Ресурс: http://www.ctr.columbia.edu/~jrsmith/html/pubs/

32. Ardizzone E., La Cascia M., and Molinelli D. Motion and Color Based Video Indexing and Retrieval. Proc. Int. Conf. on Pattern Recognition, (ICPR-96), \\ Wien,Austria, Aug. 1996. Ресурс: http://www. cs.bu.edu /associates /marco/publications.html.

33. Ardizzone E., La Cascia M., Vito di Gesu and Valenti C. Content Baseds1.dexing of Image and Video Databases by Global and Shape Features, 1996. %

34. Ресурс: http://www.cs.edu./associates/marco/publications.htmlt

35. Байгарова H.C., Бухштаб Ю.А., Горный A.A. Методы индексирования и 4 поиска визуальных данных. Препринт Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, 2000, N 7.

36. Sobel I. An isotropic image gradient operator. Machine Vision for Three-Dimensional Scenes, pp.376-379. Academic Press, 1990.

37. Wei-Ying Ma, NETRA: A Toolbox for Navigating Large Image Databases. 1997. Ресурс: http://vivaldi.ece.ucsb.edu/Netra/

38. Google docs. Электронный ресурс. — Режим доступа: http://docs.google.com/

39. Picasa. Электронный ресурс. — Режим доступа: http:// picasaweb.google.com/

40. Flickr. Электронный ресурс. Режим доступа: http:// flickr.com/

41. YouTube. Электронны. ресурс].— Режим доступа: http://highscalability.com/youtube-architecture.

42. Idee inc. Электронный ресурс. — Режим доступа: http:// ideeinc.com/

43. Fotolog. Электронный ресурс. — Режим доступа: http:// fotolog.com/

44. Model-view-controller. Электронный ресурс. — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Model-View-Controller.

45. Метаязык SASS. Электронный ресурс. — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Sass.

46. Fowler М. Patterns of Enterprise Application Architecture

47. Технология программирования ORM . Электронный ресурс. — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/ORM.

48. Язык программирования Ruby. Электронный ресурс.— Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Ruby.

49. Технология, основанная на использовании языка javascript и библиотеки jQuery. Электронный ресурс. — Режим доступа: http://trends.builtwith.com/javascript/top.

50. Моисеев К.А. Выбор графической библиотеки для решения задач компьютерной обработки изображения. // Поиск 2011. Сборник материалов межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов. Часть 2. Иваново, 2011. - С.261-262.

51. Борзунов Г. И., Войнов А. Е., Моисеев К. А. Анализ точечных изображений и содержательный поиск. М.: ФГБОУВПО «МГТУ им. А. Н. Косыгина», 2011. -36 с.

52. Cross Site Scripting — «межсайтовый скриптинг». Электронный ресурс. — Режим доступа:http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B6%D 1 %81 %D0%B0%D0% B9%D 1 %82%D0%BE%D0%B2%D 1 %8B%D0%B9%D 1 %81 %D0%BA%D 1 %80 %D0%B8%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%B3