Отчет о научно-исследовательской работе
Вид материала | Отчет |
- Реферат отчет о научно-исследовательской работе состоит, 61.67kb.
- Отчёт о научно-исследовательской работе за 2011 год, 1208.93kb.
- Отчёт о научно-исследовательской работе за 2009 год, 851.3kb.
- Отчёт онаучно-исследовательской работе гу нии но ур за 2010 год, 997.69kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе профессорско-преподавательского состава, 617.56kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе; пояснительная записка к опытно-конструкторской, 14.47kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе (итоговый), 2484.06kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе, 2473.27kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе, 392.92kb.
- Задачи секции: широкое привлечение учеников к участию в научно исследовательской работе;, 67.94kb.
3.5 Практическая апробация мультимедийных практикумов и дистанционного тестирования знаний учащихсяСозданные практикумы были использованы при проведении занятий со студентами групп МТ 8-111, 112 (6 курс) специальности "Материаловедение в машиностроении" и РЛ 6-51 (3 курс) специальности "Технология приборостроения". С использованием "Дизайнера тестов" СДО "Прометей" тестовые задания были переведены в разряд дистанционных. Разработанный тест был установлен на сервере Негосударственного образовательного учреждения «Институт виртуальных технологий в образовании» - разработчика СДО "Прометей". Тестирование прошли 50 студентов с использованием компьютеров, установленных в Лаборатории тонких физических методов исследования МГТУ им. Н.Э. Баумана. Система тестирования СДО "Прометей" функционировала хорошо в условиях существующей инфраструктуры связи г. Москвы. Система сохраняет результаты тестирования за каждым студентом, которые легко доступны преподавателю для анализа подготовленности студентов. 4 Разработка программы количественой обработки изображений структур материаловВ результате выполнения проекта создан программный продукт анализа изображений структур материалов для использования в учебных и научных целях. Демонстрационная версия представлена на сайте ссылка скрыта . 4.1 Алгоритмы расчёта основных параметров структурыКоличественная обработка изображения структуры материала проводится на бинарном изображении и подразумевает под собой определение морфологических параметров (расчётных параметров) каждого объекта-частицы на изображении. Для материаловедческих задач полезными морфологическим параметрами являются: площадь, периметр, ширина, длина, гладкость, форм-фактор, диаметр, угол наклона частицы, номер зерна. Входными данными для расчёта этих параметров по алгоритмам являются карта изображения и номер частицы. Карта изображения (рисунок 6), которая представляет собой двумерный массив, равный по длине и ширине исходному изображению и где фоновые пиксели имеют значение 0, а пиксели, относящиеся к частицам имеют значение равное порядковому номеру этой частицы. ![]() Рисунок 6 - Карта изображения Специфика алгоритма получения карты по изображению или картирования изображения такова, что он сразу вычисляет площади частиц при заполнении карты. Этот алгоритм проходит по изображению и, если встречает пиксель, не являющийся фоном и не пройденный ранее, то проводит заливку с затравкой из этой точки значениями равными номеру последней найденной частицы плюс один. При заливке с затравкой каждый новый найденный пиксель частицы прибавляет единицу к счетчику площади этой частицы. Пиксель с координатами [i][j] назовем контурным, если хотя бы один из четырех пикселей с координатами [i+1][j], [i-1][j], [i][j+1] или [i][j-1] является фоновым. Назовем косо-прилегающими пикселями относительно пикселя с координатами [i][j] пиксели с координатами [i+1][j+1], [i+1][j-1], [i-1][j+1] и [i-1][j-1]. Алгоритм вычисления периметра частицы заключается в выделении контурных пикселей частицы. Как видно из рисунка 7, периметр очастицы аппроксимируется набором отрезков двух типов. ![]() Рисунок 7 - Расчёт периметра частицы Периметр частицы можно принять равным ![]() где K – количество контурных пикселей; А – количество наклонных отрезков из числа отрезков, входящих в периметр частицы. Количество наклонных отрезков в периметре находится следующим образом: для каждого контурного пикселя проверяются косо-прилегающие к нему (темные на рисунке 8), если оба пикселя (светлые на рисунке 8), находящиеся рядом с исходным и с косо-прилегающим к исходному пикселями, не являются контурными, то счетчик наклонных отрезков увеличивается на единицу. ![]() Рисунок 8 В алгоритмах вычисления длины и ширины частицы принимается, что частица имеет выпуклую структуру, так как использование алгоритма должно производиться после коррекции изображения и удаления с него всех нехарактерных частиц, в том числе и невыпуклых. Суть алгоритма такова: частица заключается в прямоугольную рамку, находятся его максимальные и минимальные координаты по обеим осям, затем находится его центральная точка С. После этого запускается цикл по всем пикселям частицы, при нахождении контурного пикселя вычисляется его расстояние от центральной точки по формуле ![]() где Хс, Yc – координаты центральной точки частицы, X, Y – координаты контурного пикселя. Из этих значений, умноженных на два, выбирается максимальное и минимальное и они принимаются соответственно за длину Lmax и ширину Lmin частицы. Алгоритм вычисления угла наклона частицы построен на алгоритме вычисления длины частицы. В нем также находится центральная точка частицы, затем среди контурных пикселей ищется пиксель с максимальным расстоянием от центральной точки. Тогда угол наклона частицы вычисляется по следующей формуле: ![]() Рассмотренные морфологические параметры рассчитаны в пикселях. Поэтому необходимо их привязать к реальным размерам частиц. Для этого необходимо знать реальный размер пикселя для данного изображения. В ранних программах обработки изображений эта величина задавалась вручную оператором (например, как увеличение изображения на экране монитора в программе Videolab 1991г., которую необходимо было определить каким-либо образом). В программах последних лет введена подпрограмма калибровки изображения, которая автоматически определяет размер пикселя на изображении с известным размером объектов, например, на изображении объект-микрометра. Затем в программе используются это значение при расчёте морфологических параметров изображения, ведённого при тех же настройках микроскопа. Алгоритмы вычисления гладкости, форм-фактора, диаметра и номера объектов-частиц базируются на морфологических параметрах, вычисляемых в показанных выше алгоритмах. Рассмотрим физический смысл этих параметров. Форм-фактор F определяет вытянутость частицы, его значение не может быть больше единицы, для максимально невытянутых частиц (круг) он стремится к единице, а для максимально вытянутых (нить) стремится к нулю. ![]() Гладкость G определяет степень изрезанности границ частицы, для максимально гладких частиц (круг) она стремится к единице, и с возрастанием изрезанности также возрастает. ![]() где S – площадь оьбъект-частицы. При подсчете диаметра D объект-частица аппроксимируется кругом, то есть диаметр берется как диаметр круга с площадью, равной площади частицы ![]() В ГОСТ 5639-82 предлагается считать диаметр зерна ещё проще – брать не диаметр круга, а сторону квадрата с такой же, как и у объекта-частицы площадью. Тогда ![]() Номер зерна (ГОСТ 5639-82) N считается не для каждой частицы, а для всего изображения в целом: ![]() где Savg – средняя площадь частиц по всему изображению, мм. Этот параметр не определяется, если средняя площадь частицы, выходит за пределы интервала 7,6х10-6 мм2 ≤ Savg ≤… 1 мм2 и при этом имеет значения в интервале 14 ≥ N ≥ -3. 4.2 Технические возможности программыПрограмма позволяет решать следующие задачи:
ЗаключениеВ результате выполнения работ за отчётный период 2001-2002г.г. полностью выполнены поставленные в техническом задании проекта задачи и получены следующие результаты:
Разработанные мультимедийные учебно-методические практикумы защищены свидетельствами РФ об официальной регистрации баз данных как объекты промышленной интеллектуальной собственности:
Список использованных источников
|