|
Принятые статьи
Integration of physical reality objects with their 3D models visualized in virtual environment systems
A.V. Maltsev
Принято: 2024-04-12
Аннотация
The paper describes methods and approaches for integrating, from the user's point of view, three-dimensional virtual models visible to them in a virtual reality headset, and their physical prototypes. This allows for the addition of some important elements of physical reality to the virtual environment, such as tactile and muscle-motor sensations. Developed solutions are based on the use of wireless HTC Vive trackers, which determine their position and orientation in space and have the ability to be attached to various objects in the real world. An original approach to building a tracking system from several controllers of such type with one anchor element selection is proposed, as well as new methods for real-time integration of physical reality objects with their virtual models by means of functional control schemes with blocks for the Vive trackers. Software modules were created based on developed methods and approaches. Approbation of them was carried out in virtual environment system VirSim and showed adequacy and effectiveness of proposed solutions when using in virtual environment systems and training complexes.
Визуализация и классификация движений человека на основе скелетной структуры: Нейросетевой подход к анализу спортивных упражнений и сравнение методологий
В.О. Кузеванов, Д. В. Тихомирова
Принято: 2024-03-27
Аннотация
Авторы статьи рассматривают и сравнивают различные существующие подходы к HAR, анализирует преимущества и недостатки платформ извлечения скелетной структуры человека из видеопотока, а также оценивают значение визуального представления в процессе анализа движений. В данной статье представлен пример реализации одного из подходов к распознаванию движений человека (Human Action Recognition – HAR), основанный на использовании интерпретируемости и визуальной выразительности, присущих скелетным структурам. В работе разработана и реализована специальная сеть с долговременной памятью (Long Short-Term Memory – LSTM), предназначенная для классификации человеческой деятельности, которая была обучена и протестирована в домене спортивных упражнений. Включение в состав LSTM ячеек памяти и механизмов управления не только снимает проблему затухающего градиента, но и позволяет слою LSTM избирательно сохранять и использовать релевантную информацию в длинных последовательностях, что делает их весьма эффективными в задачах со сложными временными зависимостями. Проблема с затухающим градиентом достаточна распространена в глубоких нейронных сетях и заключается в том, что при обратном распространении ошибки во время обучения сети градиент может сильно уменьшаться по мере прохождения через слои сети к начальным слоям. Это может привести к тому, что веса в начальных слоях практически не обновляются, что делает обучение этих слоев невозможным или замедляет его процесс. Полученное решение может использоваться для создания виртуального фитнес-ассистента, работающего в режиме реального времени. Кроме того, данный подход позволит создавать интерактивные обучающие приложения с визуализацией скелетной структуры человека, системы анализа и мониторинга движений в области медицины и реабилитации, а также для разработки систем безопасности с контролем доступа, основанных на анализе визуальных данных о движении частей тела человека.
ИНТЕРАКТИВНАЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДИНАМИЧЕСКОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК АВРОРАЛЬНОГО ОВАЛА НА ОСНОВЕ ПАТТЕРНОВ КОМПОНЕНТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
А.В. Воробьев, Г.Р. Воробьева
Принято: 2024-03-27
Аннотация
Практическая потребность оперативного мониторинга динамики положения аврорального овала обусловлена наблюдаемыми в этом пространственном регионе негативными техносферными проявлениями эффектов космической погоды. Однако, известные программные средства моделирования аврорального овала решают указанную задачу недостаточно эффективно с точки зрения информативности и эргономики. В работе предложен подход к динамической визуализации характеристик аврорального овала, на программном уровне доступный в виде традиционного веб-приложения с возможностью рендеринга визуальных элементов в браузере, а также в формате автономного сервиса по типу RESTful-API. Разработанное решение обеспечивает визуализацию следующих параметров: вероятность наблюдения невооруженным глазом свечения верхних слоев атмосферы, электрический и магнитный потенциалы поля в области северного аврорального пояса, а также различные типы авроральных высыпаний. Предполагается, что предложенный подход позволит существенно повысить эффективность работы по исследованию параметров в области аврорального овала специалистами и учеными соответствующих областей. При этом высокая внутренняя и низкая внешняя связности разработанных программных модулей позволяют встраивать их в сторонние приложения различного профиля и назначения.
BBMS: Investigation to Single Colour Image Visibility Improvement in Turbid Media through Biorthogonal Wavelet based Depth-map Estimation
Sangita Roy
Принято: 2024-03-20
Аннотация
Electronic imaging needs good quality, high resolution (HR) digital images for highlighting finer details of the image. Normally images captured by ordinary digital camera are post pro cessed with available software instead of high cost CMOS sensor phased camera. Problem commonly faced with these images may get degraded due to the scattering media which deteriorates contrast, shifts colour, and make overall image whitish. Information from the distant objects suffer from poor medium transmission as well as noise amplification. Biorthogonal wavelet denoising (BWD), compress sparsely in frequency -time space, removes noise from depth estimation and makes the transmission smooth. Moreover, single image recovery is a serious challenge and ill posed problem. The recovered image improves compare to degraded image significantly and dis cards possibility of false edge detection as well as prevent colour shift and low contrast. Good quality images are found with objective evaluation. Moreover, different wavelets, thresholds, and decomposition levels have been studied and compared. Time complexity is linear due to wavelet domain analysis which makes the technique fast, reliable, and visually pleasing.
Shadow Detection and Elimination for Robot and Machine Vision Applications
Luma Issa Abdul-Kreem, Hussam k. Abdul-Ameer
Принято: 2024-03-17
Аннотация
Shadow removal is crucial for robot and machine vision as the accuracy of object detection is greatly influenced by the uncertainty and ambiguity of the visual scene. In this paper, we introduce a new algorithm for shadow detection and removal based on different shapes, orientations, and spatial extents of Gaussian equations. Here, the contrast information of the visual scene is utilized for shadow detection and removal through five consecutive processing stages. In the first stage, contrast filtering is performed to obtain the contrast information of the image. The second stage involves a normalization process that suppresses noise and generates a balanced intensity at a specific position compared to the neighboring intensities. In the third stage, the boundary of the target object is extracted, and in the fourth and fifth stages, respectively, the region of interest (ROI) is highlighted and reconstructed. Our model was tested and evaluated using realistic scenarios which include outdoor and indoor scenes. The results reflect the ability of our approach to detect and remove shadows and reconstruct a shadow free image with a small error of approximately 6%.
Назад в будущее: визуализация развития, проблем и перспектив искусственного интеллекта, Data Science, квантовых вычислений
А.В. Царегородцев, П.В. Ревенков, А.А. Бердюгин
Принято: 2024-02-10
Аннотация
Рукопись носит обзорно-аналитический характер и отражает ситуацию, происходящую сегодня в сфере информационных технологий (IT). Актуальность статьи обусловлена необходимостью популяризации IT среди молодежи, что зафиксировано в документах Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации, а также высокой востребованностью экспертов в сфере цифровых технологий и необходимостью роста цифровизации России. Согласно данным компании GeekBrains (первой школы по программированию в России, появившейся в 2010 году, и лидера в области обучения цифровым профессиям, который действует в 85 регионах Российской Федерации и 21 стране мира), объём вакансий IT-специалистов в нашей стране вырастет до 2 млн к 2027 году. Все крупные организации ищут специалистов в IT-отраслях, описываемых в этой и следующей работе. В данной статье, являющейся первой частью исследования, рассмотрены возможности и проблемы следующих передовых технологий: искусственный интеллект, Data Science и квантовые вычисления. Проанализированы концепции технологий с точки зрения их прикладного ежедневного использования и применения в профессиональных сферах. Темы тесно связаны между собой, так или иначе дополняют друг друга, соблюдена логика и хронология происходящих событий в мировой IT-сфере. Заключение статьи содержит описание мысленного эксперимента авторов рукописи по гипотетическому оживлению машинного разума, который аккумулирует приведенные технологии с учетом законов физики, а также расчеты по этому эксперименту. Использованы материалы презентации с одного из образовательных шоу «Путь в IT» компании GeekBrains, в т.ч. GIF-анимация, которая воспроизводится только на сайте журнала «Научная визуализация».
Visualization of solar radiation using three-dimensional computer graphics technologies
F.A. Mager, A.V. Sokolova, O.I. Khristodulo
Принято: 2024-02-05
Аннотация
Currently, the prediction, calculation and rationing of solar radiation is a serious problem that has a wide impact on the spheres of human activity. Creating and maintaining a comfortable living environment, as well as solving the world's energy problems, are the fundamental criteria that determine its relevance. This article discusses the possibility of using three-dimensional graphics technologies to calculate insolation. The paper considers an algorithm for calculating the four main components of the visualization of global solar radiation: direct beam radiation, diffuse radiation, reflected beam radiation and reflected diffuse radiation. The freely distributed open source software Blender 3D is used as a tool for working with computer graphics. In the course of the study, calculations based on the principle of bidirectional path tracing, which is used in the visualization algorithms of the Cycles graphics engine, are presented. The use of the technology of transferring complex data to the raster image format allows you to create a separate texture map for each component of the simulated lighting. Based on the obtained texture maps, it is possible to calculate the global solar radiation for all created or imported 3D models in the three-dimensional space of Blender 3D.
Dual-pass Feature-Fused SSD model for detecting multi-scale vehicles on the construction site
M. Petrov, S. Zimina, D. Dyachenko, A. Dubodelov, S. Simakov
Принято: 2023-12-16
Аннотация
When detecting equipment on a construction site the objects of detection could have very different scale relative to the image on which they are located. For better detection and bounding box visualization of small objects, a Feature-Fused modification of the SSD detector can be used. Together with the use of overlapping image slicing on the inference, this model copes well with the detection of small objects. However, excessive manual adjustment of the slicing parameters for better detection of small objects can both generally worsen detection on scenes different from those on which the model was adjusted, and lead to significant losses in the detection of large ob- jects and problems with their bounding box visualization. Therefore, to achieve the best quality, the image slicing parameters should be automatically selected by the model depending on the characteristic scales of objects in the image.
The article presents a dual-pass version of Feature-Fused SSD for automatic de- termination of image slicing parameters. To determine the characteristic sizes of detected objects on the first pass, a fast truncated version of the detector is used. On the second pass the final object detection is carried out with slicing parameters selected after the first one. Depending on the complexity of the task being solved, the detector demonstrates a quality of 0.82 - 0.92 according to the mAP (mean Average Precision) metric.
Multiscale analysis of high resolution digital elevation models using the wavelet transform
A.N. Zemtsov
Принято: 2023-11-24
Аннотация
A technique is proposed for choosing the optimal wavelet basis in terms of decorrelation of the spectral coefficients of the wavelet basis when solving the problem of representation of digital elevation models. In the course of the work, it was revealed that the selection of the spectral transform basis significantly affects the accuracy of the representation of the original model. The proposed method to the decomposition of digital elevation models based on the discrete wavelet transform does not require large computational costs. A technique is proposed for selection the optimal wavelet basis from the position of the minimum mean square error of the reconstructed signal, when quantizing the high-frequency expansion coefficients. Expressions are obtained for generating scaling and wavelet functions in R^3 space. The method developed to represent digital elevation models has good properties, which allows to significantly increase the resolution of digital elevation models in the implemented regional geoinformation system.
ИНФОРМАЦИОННАЯ СРЕДА ДЛЯ ИНДУСТРИАЛЬНОГО И НАУЧНО-ПОЗНАВАТЕЛЬНОГО ТУРИЗМА С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИС
О.А. Ульчицкий, Е.К. Подобреева, Ю.В. Кочержинская, Е.К. Булатова, О.М. Веремей
Принято: 2023-11-24
Аннотация
Тематика заявленного исследования обусловлена необходимостью развития современных методов и технологий информационного обеспечения туристической отрасли регионального профиля с учетом его специфики и особенностей. Информированность и комфортные условия обслуживания туриста – это ключевые факторы успешного продвижения и устойчивого развития данной сферы. В ближайшее время, у внутреннего туризма наметились большие перспективы, это касается многих территорий страны, не исключением является и Южный Урал.
Статья является продолжением научно-исследовательской работы, связанной со сбором и анализом геоданных, а также визуализацией информационной среды. В данном исследовании показано как на основе разработки проекта интерактивной схемы с возможностью ее наложения на масштабируемую спутниковую карту можно графически визуализировать информацию в области индустриального, научно-познавательного туризма и архитуризма, на примере отдельно взятого слоя «Страна городов» для объектов расположенных на территории Южного Урала.
В исследовании на основе программной утилиты «Сетка картограммы референсных археологических объектов» разрабатывается проектная концепция функционала интерфейса утилиты «КРОТ-1.0» («Картограмма референсных объектов туризма. Версия 1.0») и апробируется как интерактивная картограмма на Интернет-платформах.
Методологически, процесс исследования состоит из 2-х этапов: предпроектный или сбор данных с формированием каталога базы данных и проектно-исследовательский, с внедрением результатов, состоящий в разработке проектной концепции утилиты и её интеграции с веб-ресурсом, разрабатываемым на платформе некоммерческих СMS; анализ и сравнение полученных результатов на разных платформах, публикация или размещение разработанных интерактивных схем на внутренних серверах и Интернет-платформах с дальнейшей перспективой разработки мобильных приложений для обеспечения информационной среды в различных сферах регионального туризма.
|
|
|
