<<

4.3.1. Объемные изображения

Голография. Голография - это объемное изображение предмета, создаваемое с помощью когерентного (лазерного) излучения. Она основана на фиксации в фотоэмульсионном слое картины

интерференции двух лазерных пучков: первого коллимированного (параллельного), который формируется как опорный, и второго - предметного, отраженного от объекта.

Преимущество голограммы заключается в том, что она является наиболее полным носителем информации о внешнем виде воспроизводимого объекта.

Однако, для того чтобы освоить эту технологию, необходимо иметь соответствующее оборудование, и стоимость этого оборудования будет тем значительнее, чем выше требования к качеству создаваемой голограммы. В связи с развитием комЬьютер- ных технологий привлекательность голографии уже не является столь очевидной, как это представлялось два-три десятилетия назад.

Круговые визуализаторы

Круговые визуализаторы позволяют создавать движущееся объемное изображение, видимое вокруг визуализатора в пределах 360°. Технологии, которые применяются в круговых визуа- лизаторах, могут быть различны, но в большинстве случаев для создания объема визуализации они используют быстровращаю- щееся тело с жесткой спиральной или другой формы разверткой на этом теле вращения. Свет лазера или другого источника синхронно модулируется по амплитуде и рассеивается на вращающемся теле, многократно высвечивая множество плоских срезов-экранов объемного изображения и создавая видимые контуры проецируемой детали.

К сожалению, работы в области создания круговых визуали- заторов начались сравнительно недавно, и поэтому еще не созданы конструкции, которые можно было бы рекомендовать для использования в качестве аппаратного обеспечения учебных занятий. Существующие конструкции работают с ограниченным числом цветов (поддерживают в среднем до восьми цветов при частоте регенерации объемного изображения 24 Гц) и требуют больших вычислительных мощностей (для визуализации изображения в течение одной секунды необходимо обработать информацию объемом до полутора гигабайт).

В дополнение к этому они имеют высокую стоимость.

Многообразие возможных методов получения стереографических изображений и областей использования в учебном процессе не позволяют остановиться только на одном метоле, который учитывал бы все специфические особенности организации учебных занятий по разным дисциплинам. Поэтому здесь приводится краткая характеристика наиболее часто используемых методов, которые в той или иной степени могут быть использованы при построении учебного процесса в отечественной высшей школе.

Из геометрии известно, что, зная расстояние между двумя точками и углы между направлением из них на объект и соединяющей их линией, можно осуществить триангуляцию, т.е. вычислить расстояние до этого объекта. Каждый глаз человека видит объект под разными углами зрения, благодаря триангуляции, которая выполняется зрительным центром мозга с учетом расстояния между глазами и углом зрения, определяется расстояние до объекта, вследствие чего в воображении человека рисуется трехмерная картина мира. Соответственно для того, чтобы воспринять объемность изображения, необходимо сделать так, чтобы каждый глаз увидел изображение под нужным углом зрения. На этой основе реализуются все методы создания стереоизображений на плоскости, при которых строится стереопара - два или более изображения объекта, полученные под разными углами зрения и предназначенные для восприятия только правым или только левым глазом. Различие заключается лишь в том, каким образом сделать так, чтобы каждый глаз увидел предназначенное ему изображение.

Место стереографии в методическом обеспечении учебного

процесса

Первые устройства, позволяющие создавать стереоэффект, появились в середине XIX века и с тех пор, постепенно развиваясь, находят свои ниши практического применения. В последнее время в связи с совершенствованием средств компьютерной техники и методов компьютеризированного синтеза объемных стереографических изображений наблюдается значительное расширение области применения и качества технологий создания и отображения объемной графики, построенной на основе стереоэффекта.

На рис. 4.11 показаны примеры, достаточно часто встречающиеся при изучении конструкций узлов и деталей машин, когда детали, составляющие сборочную единицу, не могут быть заменены их электронными моделями, т.к. при этом возможна потеря значительной части информации о форме и относительных размерах деталей, входящих в сборку. Если модели деталей показаны таким образом, что их изображения не накладываются друг на друга (рис. 4.11а), то трудно составить представление о будущей конструкции, так как модели вписываются в поле визуализации рисунка не в реальном масштабе, а в соответствии с тем, как они должны выглядеть на экране монитора. При этом изменяется соотношение масштабов отображения каждой из деталей, которые впоследствии должны составить общую сборочную единицу. В приведенном примере модели деталей представлены на рисунке в масштабе, определенном границами поля визуализации, и в этих условиях практически невозможно установить даже, какая из моделируемых деталей больше

или меньше. Но и в том случай, когда модели деталей расположены в пространстве так, как показано на рис. 4.116, определить взаимное расположение и относительные размеры деталей можно только с достаточно большой степенью погрешности. Плоское изображение трехмерных деталей не позволяет сделать заключение о том, чему соответствуют видимые размеры деталей - близости детали от наблюдателя или же их истинным размерам. А изображение трехмерной сферы на плоскости монитора (рис. 4.11в) не дает возможности установить форму отверстия, которое можно увидеть с правой стороны сферы.

Действительно, окружающее нас пространство представляется трехмерным, и благодаря бинокулярному зрению человек может видеть предметы, ощущая их объемность. Поэтому является предопределенным, что любое изображение трехмерных моделей на плоскости монитора в той или иной степени будет ошибочным и исказит представление о моделируемых объектах. Когда человек смотрит на окружающий мир, два независимых изображения, воспринимаемые глазами под различными углами, анализируются мозгом, и таким образом происходит формирование суждения о дистанции и глубине.

Именно эту иллюзию объемного представления окружающего мира в значительной мере воссоздает стереофотография. Ее использование для создания иллюстраций к учебно-методическим материалам улучшает восприятие моделируемых объектов, достаточно точно имитируя те зрительные ощущения, которые возникают при непосредственном контакте с трехмерным физическим пространством.

Применение стереографии дает возможность с большей степенью правдоподобности создавать модели изучаемых объектов. Как следствие, это способствует формированию у студента правильного и полного представления о предметах реального мира, а также более быстрому усвоению учебного материала. Одновременно с этим со стороны студента наблюдается и рост интереса к изучаемому предмету.

В табл. 4.1 приведены сравнительные оценки качества отдельных этапов учебных занятий, осуществляемых при подготовке к выполнению и выполнении лабораторных работ, методические указания к которым представлены в электронном виде и иллюстрированы графикой, в виде плоскопроекционных изображений объектов исследования (2D), трехмерных моделей на

Таблииа I.I. Сравните

льные xapai

:Т''(gt;Н(

тики ка

честил

in.: ¦:

1 1 :1 it¦! I i!

учебных

работ

! 2D

3D

i

.IDs

бал,- |

Э

бапл

’              I _

бал

Построение алгоритма

68

100

73

114

81

’ ' (1

Моделирование

64

100

75

1 17

79

К'Ч

Выполнение

51

100

62

121

69

135

Качество умений

61

100

72

118

76

124

плоскости (3D) и с использованием стереографии (3I)s).

Дилг раммы на рис. 4.12 и 4.13 демонстрируют изменение познавательного интереса и эффективности занятия в тех же условиях в двухнедельные промежутки времени в начале, середине и в конце учебного семестра.

В качестве пояснений к таблице и диаграммам отметим, что для получения количественных характеристик качества учебной работы на этапах построения алгоритма, моделирования и выполнения заданий лабораторного практикума привлекались зкспер- ты-преподанатели, которые оценивали работу студентов по сгобал- льной шкале оценок, результаты усреднялись и затем ощк'делялись

Рис. 4.. 2. И зменсние познавательного интереса(1III) в течение

семестра

процентные отношения. Качество умений оценивалось по результатам тестирования, а познавательный интерес - по результатам анкетирования на основе самооценки студентов. Эффективность учебных занятий с применением электронных методических материалов рассчитывалась по аналогии с известной формулой расчета временной эффективности учебных работ [152]:

где Е - временная эффективность занятия, экран/мин; Г - объем учебного материала, экранов; Т - учебное время, затраченное на усвоение учебного материала, мин.

Приведенные данные подтверждают целесообразность использования стереографических иллюстраций при разработке электронного методического обеспечения. При этом следует отметить, что наблюдаемое резкое повышение познавательного интереса в начале семестра сопровождается снижением эффективности в результате увеличивающихся затрат времени на изучение учебного материала. По мере обучения студенты привыкают к первоначально необычным для них учебным материалам и уже не тратят так много времени на наблюдение за создаваемым эффектом объемности. При наличии повышенного познавательно-

го интереса, большей наглядности и информативности стереоизображений изучение учебного материала становится более эффективным. Поэтому уже к середине семестра эффективность материалов со стереоиллюстрациями становится выше, чем у аналогичных, но с 3D или 20-иллюстрациями.

Следует также отметить, что чрезмерная перегрузка учебно-методических материалов стереографическими, как и любыми другими, иллюстрациями снижает эффективность занятия.

Просмотр изображений с использованием стереочков

Стереоизображения на основе анаглифической селекции. Для разделения изображений, входящих в стереопару, анагли- фическая селекция предполагает использование светофильтров с дополнительными цветами, которые при умножении дают черный цвет, а при сложении - белый. Дополнительные цвета можно получить на экране компьютера, используя функции «выбор цвета» и «негатив» в программах обработки изображения. Сделав негатив какого-либо цвета, легко получить его дополнение. Например, дополнительными являются цвета красный и синий или малиновый и зеленый.

Подобрав цвета и светофильтры, можно создавать объемные изображения, раскрашивая изображения для одного глаза в основной цвет, а для второго - в дополнительный. Затем эти изображения накладываются с некоторым смещением друг на друга и выводятся на экран. Смотреть на них следует через светофильтры - основного цвета для одного глаза и дополнительного для второго. Таким образом, изображения разделяются, и создается стереоэффект.

Несмотря на то что в идеале изображение должно получиться черно-белым, существуют способы получения и цветных анаглифов. Цветопередача в таких изображениях является достаточной для создания абсолютного большинства иллюстраций к учебно-методическим материалам по техническим дисциплинам. Ограничения возникают только при использовании специаль ных приемов работы с цветом, например для цветового кодирования технических требований на трехмерных моделях [5].

Способ отличается относительной простотой реализации и невысокой стоимостью светофильтров, что делает их доступными для массового применения в вузах Украины, которые не могут выделять для технического оснащения учебного процесса столь

же значительных средств, как в странах с развитой экономикой. Достоинством является и то. что, кроме просмотра стерео изображения на экране монитора, очки с цветными светофильтрами можно также использовать для просмотра стереоизображений, напечатанных на бумаге и помещенных в учебные издания, выполненные традиционным типографским методом.

Стереоизображения с использованием жидкокристаллических стереоочков. Для создания объемного изображения используются жидкокристаллические стереоочки - обтюраторы, специальный затвор в которых делает прозрачным попеременно то левое, то правое стекло. Синхронно работе затвора на экране монитора изменяется изображение для левого и правого глаза. Частота смены изображений в этих устройствах выбирается такой, чтобы смена кадров была незаметной, а правый и левый глаз видели бы соответствующие им изображения.

Это наиболее сложный технически, но и наиболее эффективный способ разделения изображений, отличающийся высоким качеством цветопередачи. Однако он не находит должного распространения в высших учебных заведениях из-за относительно высокой стоимости, так как помимо собственно жидкокристаллических очков, которые сами по себе достаточно дороги, требует также использования монитора высокого качества и специальной трехмерной видеокарты.

Очки и шлемы виртуальной реальности. Для создания стереоэффекта изображения стереопары выводятся на экраны, расположенные напротив каждого глаза, причем таким образом, чтобы глаз видел именно ту часть стереопары, которая предназначается только ему. Конструктивно экраны вмонтированы в очки, которые могут использоваться или отдельно, или совместно со шлемом. При этом для придания большей реальности шлем обычно оснащается датчиком положения головы, благодаря чему поворот головы приводит к соответствующему изменению изображения на экранах, что усиливает достоверность восприятия виртуальной реальности.

Устройства виртуальной реальности достаточно дороги и поэтому находят ограниченное применение в учебном процессе высшей школы. Как правило, они применяются только для развития специфических профессиональных навыков, когда в этих целях нельзя использовать натурные образцы, например, из-за высокой стоимости или потенциальной опасности для жизни.

т

Помимо стоимости широкое использование устройств вир туальной реальности сдерживается рядом конструктивных недостатков, которые особенно заметны в устройствах среднего и нижнего ценового диаиозона (относительно низкая разрешающая способность экранов, не отслеживаются движения зрачков глаз и др.)

«Параллаксныеgt;gt; стереоизображения. Предполагается использование монокулярных сгереочков с одним плотным светофильтром. Стереоэффект проявляется благодаря тому, что возникает временная задержка восприятия изображения одним глазом по отношению к другому. Само изображение является движущимся, и при этом два соседних кадра представляют стереопару, которая воспринимается как единая стереокартинка благодаря возникающему параллаксу.

Метод занимает промежуточное положение: он более доступен, чем просмотр стереоизображений с использованием жидкокристаллических очков или устройств виртуальной реальности, и при этом обеспечивает цветопередачу, соизмеримую но качеству с анаглифическими очками.

Применение специализированных мониторов

Растровые стереоизображения. Стереорастр - это пластина с набором тонких цилиндрических линз, 9дна из поверхностей которых плоская, а другая представляет собой периодическую структуру, состоящую из дуг окружностей. В основе стереоэффекта растра лежит его способность, преломляя световые пучки, отклонять их под разными углами таким образом, что часть стереоизображения, расположенная в правом полуперио- де растра отклоняется влево и попадает в левый глаз человека, а аналогичная часть изображения из левого полупериода растра попадает в правый глаз. Стереоффект может быть усилен за счет использования многоракурсных изображений, когда вместо одной стереопары используется набор стереопар, полученных с разных точек зрения и последовательно переходящих друг в друга по цепочке. Создав из них стереоизображение, можно значительно увеличить угол охвата изображения.

Поместив растровую пластину перед экраном жидкокристаллического монитора, можно добиться просмотра стереографического изображения без применения каких-либо дополнительных очков или других устройств.

Выпускаемые в настоящее премя мониторы со встроенными растровыми пластинами могут быть отнесены к среднему ценовому диапазону и доступны для ограниченного применения в большинстве вузов Украины. В то же время они являются специальными устройствами, так как могут использоваться только для демонстрации стереоизображений. Поэтому для вузов предпочтительнее использовать стандартные мониторы с накладными растровыми пластинами. Жидкокристаллическая матрица монитора позволяет выводить изображения в определенные ячейки матрицы, и поэтому воспроизведение будет строго фиксированным как по вертикали, так и по горизонтали. Таким образом, выполнив разовую юстировку растровой пластины, можно демонстрировать стереоизображения в течение всего времени, пока пластина закреплена на экране монитора. При необходимости растровую пластину можно снять, а затем перед демонстрацией стереоизображений установить снова, еще раз выполнив юстировку. Существенным для отечественных вузов является и то, что затраты на создание демонстрационного стенда в этом случае ограничиваются только приобретением накладной пластины, стоимость которой вполне доступна.

К недостаткам мониторов с растровыми пластинами следует отнести небольшой (до 30 ) угол охвата изображения в горизонтальной плоскости и еще меньший угол охвата в вертикальной плоскости (до 5-10 ). Кроме того, внутри области просмотра имеются зоны, где стереоэффект может не наблюдаться.

Системы параллаксного освещения. Системами параллакс- ного освещения оснащаются жидкокристаллические мониторы с достаточно большой разрешающей способностью (от 1024x768 пикселов). При этом стереоизображение формируется таким образом, чтобы та его часть, которая предназначена для правого глаза, располагалась по четным колонкам пикселов, а для левого глаза - по нечетным. Под жидкокристаллическим экраном такого монитора располагается система параллаксного освещения, которая выполнена в виде тонких вертикальных линий высокой яркости (если горизонтальное расширение 1024 пиксела, то таких нитей должно быть 512). Благодаря тому что линии освещения располагаются на определенном расстоянии за жидкокристаллической матрицей и сориентированы строго вдоль колонок пикселов, они подсвечивают изображение таким образом, что правый глаз видит эти линии через четные колонки матрицы, а

левый через нечетные. В результате каждый глаз видит свою половину стереопары, что и создает стереоэффект.

Выбор жидкокристаллического монитора со встроенной системой параллаксного освещения является одним из наиболее удачных решений для работы с учебно-методическими материалами, иллюстрированными стереографическими изображениями. Благодаря относительной простоте конструкции стоимость монитора с параллаксным освещением всего на 15-40% дороже стандартного монитора. Особенности конструкции позволяют просматривать стереографику с высоким разрешением и хорошей цветопередачей, а при необходимости монитор может быть переведен в режим обычной графики простым нажатием на клавишу переключателя, отключающего нараллаксное освещение.

Методы формирования стереоизображений

При создании учебно-методической литературы могут возникнуть разные ситуации, связанные с изготовлением стереографических иллюстраций. Во-первых, возможен классический вариант, когда имеется натурный образец и его нужно просто сфотографировать, выдерживая стандартные рекомендации, разработанные для стереофотографии. Другой вариант, когда следует сделать стереоиллюстрацию на основе компьютерной модели, в основном повторяет классический вариант, но с поправкой на то, что процесс фотографирования воспроизводится на компьютере, и при этом условия съемки (освещение, размещение объектов и др.) моделируются с помощью графических редакторов, способных работать с ЗП-графикой. Кроме того, может потребоваться воссоздание стереоизображения на основе плоского фотографического снимка, например в случае, когда фотографирование уже выполнено, но повторить его при новых обстоятельствах невозможно, поскольку объект стал недоступен для повторного фотографирования. Такой вариант также может быть сведен к стандартным правилам стереофотосъемки, естественно с учетом того, что в дополнение к существующей фотографии будет указана информация о глубине сфотографированных объектов. Это можно сделать, например, задавая шкалу глубин градацией яркости изображения исходя из того, что при одних и тех же условиях освещения предметы переднего плана кажутся более освещенными (рис. 4.14).

Рис. 4.14. Задание шкалы глубин трехмерных объектов градацией

яркости

Рис. 4.15. Стереопара

Базовым для создания эффекта объемности является изображение стереопары, например, такое, как для просмотра с помощью шлема виртуальной реальности (рис. 4.15). Для получения стереопары съемку следует вести, смещая объектив фотоаппарата на величину базы В и поворачивая его на угол и. вокруг оси вращения фотоаппарата, совпадающую с точкой нулевого параллакса. При этом значения В и и могут быть рассчитаны по известным формулам [183]:

В -¦ I. tg' -- . (X -- 1 • arctg

2 ¦              I

где L расстояние до оси вращения фотоаппарата (выбирается и центре композиции), м; Л величина параллакса. мм. При рассматривании изображения на экране монитора А 3 1мм для переднего план или 9 12 мм - для заднего плана; /. расстояние до предмета на переднем плане, м; F фокусное расстояние объектива фотоаппарата, мм; М - масштабныи коэффициент, учитывающий изменение размеров при печати фотографии или масштабировании изображения компьютерной модели.

Если стереоизображение предполагается просматривать с помощью устройств виртуальной реальности, то полученную стереопару оставляют 6e;j изменений. При просмотре изображения на экране монитора через стереоочки левую и правую части стереопары накладывают друг на друга со сдвигом, величина которого определена расчетами. (Для анаглифических очков изображения, входящие в стереопару, предварительно окрашиваются в основные и дополнительные цвета с использованием соответствующих светофильтров). В случае когда для визуализации используются стереомониторы (растровые или с парал- лаксным освещением), обе части стереопары разрезаются на участки, равные периоду растра или расстоянию между четными/нечетными колонками пикселов, и из них складывается мозаичное стереоизображение с чередованием, участков из левой и правой частей стереопары.

Таким образом, доработка стереоизображения выполняется исходя из конкретных условий, при которых предполагается его просматривать. Эти же условия следует учитывать и непосредственно при создании стереопары. Однако, если процесс преобразования стереопар детерминирован и, после того как способ просмотра определен, выполняется в строгой последовательности и при постоянных параметрах, то на условия формирования стереопары влияет значительное число параметров, значения которых, как правило, нельзя установить с помощью расчетов, подобно тому, как определяются база и угол поворота.

В табл. 4.2 перечислены некоторые параметры, существенно влияющие на создаваемый стереоэффект. Этими параметрами можно управлять, измеряя и изменяя их значения при фотографировании или создании объемных моделей на компьютере. В то же время учесть влияние этих и ряда других параметров на качество стереоэффекта с помощью расчета не представляется возможным, так как их действие проявляется в комплексном

Обозначение

Наименование

В

База

и

Угол поворота объектива

Ri. Pi, 0,

Координаты объекта на переднем плане

R2, Р2. О2

Координаты объекта на заднем плане

/>H,.L,

Высота и длина объекта на переднем плане

н2, l2

Высота и длина объекта на заднем плане

взаимодействии и неоднозначно. Во многом рабо’га по формированию изображений стереопары, которая обеспечивала бы хороший стереоэффект, является творческой, и поэтому формализовать ее можно лишь до определенных пределов.

Прогнозирование качества стереоэффекта

При прогнозировании качества стереоэффекта вместо расчетных алгоритмов, как правило, лучше использовать методики, основанные на интеллектуальной обработке данных, которые вместо установления строгих математических зависимостей позволили бы иным образом связать между собой входные и выходные параметры стереографии.

Для установления такой связи при создании стереоиллюстраций на основе компьютерного моделирования трехмерных моделей в среде графического пакета 3DStudioMax может быть рекомендовано применение искусственных нейронных сетей. Класс задач на предсказание относится ко всем типам искусственных нейронных сетей, однако чаще в этих целях используются сети со слоистой структурой.

Нейронные сети со слоистой структурой. Под искусст венной нейронной сетью понимается устройство обработки информации, состоящее из набора параллельно работающих простых процессорных элементов - нейронов, связанных между собой линиями передачи информации - синапсами [73].

В нейронной сети со слоистой структурой (рис. 4.16) нейроны расположены в нескольких отдельно расположенных слоях. При этом нейроны пи первого слоя получают информацию о нормированных (приведенных к одной размерности и уровню) параметрах стереосъемки Р и после преобразования передают

ее нейронам n2j второго слоя, те в свою очередь обрабатывают поступающую информацию и передают нейронам последующих слоев. Процесс продолжается до тех пор, пока нейроны последнего слоя не выработают выходной сигнал Рк с информацией о прогнозируемом качестве стереоэффекта.

Основные преобразования в нейронной сети осуществляются нейронами, которые в общем случае состоят из адаптивного сумматора, вычисляющего взвешенную сумму приходящих на нейрон сигналов, и нелинейного преобразователя. Для задач прогнозирования качества стереоэффекта хорошие результаты дают сигмоидальные нелинейные преобразователи типа

где А - выход сумматора нейрона, С параметр крутизны сигмоиды.

Методом решения задач с применением искусственных нейронных сетей является их обучение, в процессе которого определяются весовые коэффициенты синапсов, через которые учитывается существенность преобразований информации данным нейроном и его значимость в прогнозе параметра качества стереоэффекта. При этом для нахождения весов синапсов обычно применяются градиентные методы оптимизации с вычислением градиента функции оценки по нейронной сети, для которой входные и выходные сигналы поменялись местами (принцип двойственности).

Составление прогноза качества стереоэффекта. Примером составления прогноза качества стереоэффекта может быть

построение, обучение и прогнозирование, выполненные на искусственной нейронной сети с тре.мя слоями: первом - входном, втором - скрытом и третьем - выходном. Предварительно в каждый слой помещается по десять нейронов, связанных друг с другом синапсами по принципу «каждый с каждым».

Для сбора предварительных данных используется трехмерная

сцена, созданная в среде пакета 3DStudioMax (рис. 4.17). Процедура подготовки данных заключается в том, что изменяются положение и параметры камеры и моделей параллелепипедов, входящих в сцену (табл. 4.3). При каждом изменении сцены экспертным методом оценивается качество стереоэффекта, и так как экспертные оценки субъективны, то для каждой сцены оценивание выполняется по нескольку раз, а результаты усредняются. При этом из множества параметров, влияющих на стереоэффект, выбираются те, которыми можно управлять, а пределы варьирования устанавливаются таким образом, чтобы охватить весь диапазон возможных значений параметров. Для сокращения объемов моделирования изменение числовых значений параметров выполняется в соответствии с планом дробного факторного эксперимента [173].

Числовые значения факторов Х1...Х10 и оценки экспертов нормируются, для чего выполняется их пересчет в соответствии с формулой

X' - (max X' + min X,)/ 2 (max X, - min X,)/ 2

где max Х: и min Xt - соответственно максимальное и минимальное значение фактора, вычисленные по всей обучающей выборке (для нормирования оценки качества стереоэффекта формула аналогична) -

принимались в качестве входных и выходного сигналов обучаемой нейронной сети.

Фактор Наименование

Х1 База

Х2              Угол поворота объектива

ХЗ              Координата X модели на переднем ппане (относительно центра пово

рота камеры)

Х4 Координата Y модели на переднем плане (относительно центра поворота камеры)

Х5 Координата 2 модели на переднем плане (относительно центра поворота камеры)

Х6 Координата X модели на переднем плане (относительно центра модели на переднем плане)

Х7 Координата Y модели на переднем плане (относительно центра модели на переднем плане)

Х8 Координата Z модели на переднем плане (относительно центра модели на переднем плане)

Х9              Отношение высот деталей на переднем и заднем планах

Х10              Отношение длин деталей на переднем и заднем планах

4 т.- щг-Лв#--/ч,               ш рж ...... ’

;              •              ••              .              -К‘Л              ., VlWfЛ

и.т-\ ¦-              v,-

Рис. 4.18. Обученная нейронная сеть

На рис. 4.18 показана нейронная сеть, полученная в результате обучения и последующего упрощения. Структура сети: входных сигналов - 9 (фактор Х2 - угол поворота объектива незначим), слоев 3, нейронов - 18, синапсов - 144.

Общепризнанным считается тот факт, что компьютеризация учебного процесса - одно из наиболее эффективных и на сегодняшний день динамически развивающихся направлений совершенствования методики преподавания в высшей школе. Повторяя процесс широкого внедрения средств компьютерной техники во все области человеческой деятельности, а зачастую и обгоняя его, компьютерная техника становится действенным инструментом в руках преподавателя при организации и осуществлении всех видов учебной деятельности. Появляются, совершенствуются и становятся обыденными такие формы обучения, которые ранее были невозможны.

Дистанционное обучение, моделируя близкую к традиционной форме учебную педагогическую среду, одновременно имеет реальную возможность предложить участникам учебного процесса индивидуализированную современную систему обучения, учитывающую личностные познавательные возможности каждого студента. При этом суть главного требования дистанционного обучения заключается в том, что при управляющей и организующей деятельности преподавателя студент тем не менее на протяжении всего периода обучения должен работать индивидуально и осваивать учебный материал максимально самостоятельно. Степень же компьютеризации учебного процесса не является чем-то принципиальным и в зависимости от конкретных обстоятельств может варьироваться в достаточно широких пределах, естественно, при условии, что будет обеспечена индивидуальность обучения.

Применение систем дистанционного обучения выдвигает перед работниками вузов целый комплекс учебных, методических, организационных, технических и других задач. При этом многие из них ставятся впервые, и отечественная педагогическая наука не всегда может дать обоснованные рекомендации по их реализации. Вместе с тем интенсивные исследования, кото

рые в настоящее время проводятся в этой области, позволяют надеяться, что решение большинства из поставленных задач будет найдено.

К числу таких исследований относится и исследование автора, результаты которого представлены в данной монографии. Помимо анализа общепедагогических проблем, связанных с внедрением средств компьютерной техники в учебный процесс и изменением ролевых отношений участников учебного процесса, в монографии большое внимание уделено рассмотрению конкретных механизмов реализации дистанционной формы обучения в условиях отечественных вузов. 

<< |
Источник: Алексеев А.Н.. Дистанционное              обучение              инженерным              специальностям:              Мо нография. 2005

Еще по теме 4.3.1. Объемные изображения:

  1. ОБЪЕМНАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ МЕЖДУ МОДАЛЬНЫМИ ВЫСКАЗЫВАНИЯМИ Павлюкевич В.И.
  2. Объемная интерпретация логических отношений между модальными высказываниями.
  3. Отдел II Изображения оплечные
  4. Изображенный мир
  5. ИЗОБРАЖЕНИЯ БОГОВ
  6. Часть первая ПРЯМЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ
  7. Отдел III Изображения поясные
  8. Часть вторая СИМВОЛИЧЕСКИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ
  9. НАСКАЛЬНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ
  10. ОСНОВНЫЕ СРЕДСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ
  11. Отдел IV Изображение в рост Спаситель стоит
  12. Изображения в неевклидовой метрике
  13. Виртуально-реальностные изображения
  14. ПОДГОТОВКА ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ СТАНДАРТНЫХ СТРАНИЦ
  15. 1.2 От символических изображений к культу иконы