Моделі машинної графіки

Системи машинної графіки відображають відпрацьовану інформацію про процеси чи об'єктах у вигляді синтезованого відображення на екрані дисплея або інший екранної площині. Для систем машинної графіки джерелом вхідної інформації є не самі фізичні процеси, а їх математичні моделі. Такі моделі у загальному випадку являють упорядковану сукупність даних, числових характеристик, параметрів, математичних і логічних залежностей, що відображають структуру, властивості, взаємозв'язки та відносини між елементами об'єкта, а також між об'єктом і його оточенням.

Моделі як правило є узагальненими, призначеними для опису класу об'єктів. Індивідуальний об'єкт описується введенням конкретних значень параметрів системи.

Зображення, якому ставиться у відповідність модельований аналог називається оригіналом.

При оцінці ступеня відповідності синтезованого зображення й оригіналу будемо використовувати три рівні подібності:

фізична

психофізичний (фізіологічне)

психологічне

Фізичне подобу встановлюється на рівні трьох груп характеристик:

геометричних (просторових)

яскравості (енергетичних)

тимчасових

При фізично точному подобі ці характеристики синтезованого зображення повинні або повністю відповідати оригіналу, або бути йому пропорційної системи голосування.

При психофізичному рівні подібності відповідність встановлюється на рівні зорових відчуттів. У силу обмежених можливостей зорового апарата при певному рівні спотворень спостерігач не відчуває різницю між синтезованим зображенням і оригіналом.

Психологічне подобу припускає, що по загальному сприйняттю синтезоване зображення і оригінал є схожими. У наслідку цього синтезоване зображення забезпечує формування спостерігача цілком певного судження про реальний або сюжеті, хоча синтезоване зображення істотно відрізняється від оригіналу по фізичних характеристиках.

Приклад

Завдання, яке вирішується на рівні психологічного подібності:

формування тривимірних контурних зображень (креслень), виконаних у вибраній аксонометріческой проекції.

Необхідність синтезу зображення на рівні синтезу фізичного і психофізичного подібності виникає при вирішенні наступних завдань:

імітація візуального спостереження обстановки у відео-тренажерах

створення банків еталонних зображень автоматичного розпізнавання систем

оцінка зовнішнього вигляду і естетичних властивостей проектованих виробів або об'єктів.

В узагальненому вигляді процедуру синтезу зображення можна представити наступною формулою:

Gсі = Aмг •  Gмод,

де відповідно

Gмод - модель спостережуваного об'єкта (сцени)

Aмг - оператор перетворення (оброблювана програма системи машинної графіки)

Gсі - двовимірне зображення, сформований системою

синтезоване зображення зіставляється з оригіналом при візуальної або апаратурною зйомці.

Gор = Gвіз = Aвіз • Gо

Gор = Gвих = AС • Gо,

де відповідно

Gо - поле випромінювання об'єкта,

Aвіз, AС - відповідно оператори перетворення при візуальному спостереженні в знімальної апаратури,

Gвіз, Gвих - відповідно зображення, отримане при візуальному спостереженні або зйомці,

Gор - зображення - оригінал.

При фізичному рівні подібності оригінал і синтезоване зображення повинні бути ідентичні:

Gор