Матрично-функциональный метод расчета данных для отображения процесса перемещения сложного символа на фоне топографической карты в ГИС ОУ

В связи с существенным повышением скоростей и количества движущихся в околоземном пространстве объектов возросла сложность процессов их отображения, распознавания и взаимодействия с ними в реальном времени, что потребовало повышения качества движущихся на экране изображений.

В свою очередь проблема повышения качества визуализации динамической сцены связана с размерами матриц отображаемых символов, а также с уменьшением шага поворота и шага перемещения символа по траектории. Поскольку многие задачи требуют использования символов большой сложности и таких размеров, которые обеспечили бы безошибочную идентификацию оператором класса объектов, то для идентификации различных типов самолетов во многих случаях необходима матрица не менее 40 х 40 Чтобы оператор не уставал и адекватно воспринимал маневр объекта, отображаемый плавным поворотом, требуется не менее 16 направлений изображения каждого из таких типов символов, записанных в матрицы, содержащие даже до 50 х 50 точек. А при ужесточении требований к организации плавности поворота, т.е. при необходимости уменьшать угловой шаг, отображение такой динамики, требует дополнительно значительного объема оперативной памяти для хранения множества изображений этих символов и соответствующего времени для их обработки.

Для обеспечения плавности поворота сложных изображений, особенно в тех случаях, когда он осуществляется с переменной скоростью, нами предлагается матрично-функциональный метод. Суть метода состоит в том, что движение символа, представленного набором матриц базовых символов, находящихся в блоке памяти базовых символов, начинается с задания начальной точки траектории. Затем запоминается массив, описывающий участок топографической карты,и на его месте воспроизводится изображение символа, с ориентировкой (по алгоритму ускоренного поворота), соответствующей направлению его движения по участку этой траектории. После этого считываются следующие координаты объекта, и рассчитывается количество шагов до точки, представляемой этими координатами. Следующая процедура: восстановление фона в «освобожденном» от символа месте, после чего осуществляется запоминание следующей «порции» фона, соответствующей новому местоположению движущегося символа. Затем, в зависимости от направления и величины приращения координат, выбирается требуемое изображение из той матрицы, в которой азимутальный угол поворота символа наиболее близок к направлению участка траектории, которое и определяет способ считывания данных в этой матрице.

Далее алгоритм ускоренной ориентации подключается к работе ориентации символа на каждой точке излома траектории.

Экспериментально установлено, что для охвата большинства из возможных направлений поворота (от 0⁰ до 360⁰) достаточно восьми способов считывания матрицы. Для определения способа считывания в зависимости от угла поворота разработан и реализован простой, но эффективный метод, основанный лишь на оценке знаков величин приращений координат. Для его иллюстрации рассмотрим следующий пример.

На рис.7.1а представлено изображение самолета. В первой строке азимутальных изображений показаны пять изображений символа, описанные матрицами для углов: 0⁰, 11,25⁰, 22,5⁰, 33,75⁰, 45⁰. Если считывать элементы матрицы снизу вверх и слева направо по схеме, например, изображенной на рис. 7.1 в, то из пяти исходных матриц получим их производные, рис. 7.1 г, с углом охвата 90⁰ - 135⁰.

На рис. 7.1 (д, е, ж, з, и, к) - представлены остальные 6 схем считывания и соответствующие им производные изображения.

Теперь по приращению координат можно определить конкретный способ считывания. Так, если приращение по горизонтали положительно (т.е. dx >0), то изображение самолета должно быть ориентировано его коком направо, т.е. следует использовать одну из 4-х функций считывания: 1, 2, 7 или 8 (при этих способах считывания самолет в производных матрицах «смотрит» вправо). Аналогично можно установить, что для dx <0 нужно использовать функции 3, 4, 5 или 6. А если оценить приращение по вертикали, т. е. dy, и их абсолютные величины, то можно построить соотношения, вид которых представлен в табл. 7.1.

Знаки и абсолютные значения приращений однозначно определяют способ считывания данных из матриц.

еделения функции выбора матрицы и правила ее считывания

ядка определения типа матрицы

Рис.7.2.. Графическое отображение порядка определения типа матрицы

Таблица 7.1

Соотношение между приращениями и используемыми функциями

Условие	Используемые функции
dx>0	1 2 7 8
dx<0	3 4 5 6
dy>0	2 3 6 7
dy<0	1 4 5 8
dx=0	1 3
dy=0	2 4
Abs(dx)>abs(dy)	2 4 6 8
Abs(dx)<abs(dy)	1 3 5 7
Abs(dx)=abs(dy)	1 2 3 4

Остается выбрать одну из пяти матриц. Эта операция выполняется после оценки отношения абсолютных значений приращений координат (dx / dy или dy / dx). Например, если при dy =4 значение dx =2, то схематически это можно представить так, как изображено на рис.7.2. Очевидно, что угол поворота W при этом равен 22,5 градуса, т.е. необходимо выбрать матрицу 2. И далее, при dy =4:

если dx =0, то W =0^o (это матрица 0),

если dx =1, то W =11,25 ^o (это матрица 1),

если dx =3, то W =33,75 ^o (это матрица 3),

если dx =4, то W =45 ^o (это матрица 4).

Дата добавления: 2014-01-11