Рекомендаційна система шляхів зцілення дефектів сіток 3Д моделей

Abstract

Геометрична обробка, або обробка полігональної сітки - це область досліджень, яка використовує поняття з прикладної математики, інформатики і інженерії длярозробки ефективних алгоритмів для збору, реконструкції, аналізу, обробки, моделювання та передачі складних 3D-моделей. Вона аналогічна обробці сигналів і обробці зображень. Багато понять, структур даних і алгоритмів запозичені безпосередньо з цих областей. Наприклад, де згладження зображень може згортати сигнал інтенсивності з ядром розмиття, утвореного за допомогою оператора Лапласа, згладжування лапласіаном може бути досягнуте шляхом згортки геометрії поверхні ядром розмиття, утвореного за допомогою оператора Лапласа-Бельтрамі. Застосування алгоритмів обробки геометрії вже охоплюють широкий спектр областей від мультимедіа, розваг і класичного автоматизованого проектування, до біомедичного обчислення, зворотнього інжинірингу і обчислювальних наук[1]. Для кращого уявлення про те, як саме повинна працювати рекомендаційна система, у даній кваліфікаційній роботі проаналізовано існуючі аналоги, розглянуто тільки найтиповіші та найрозповсюдженіші проблеми що виникають в трьохвимірному скануванні. Ні одна з існуючих систем та на ринку не дають гарантії коректності роботи трьохвимірних принтерів де гарантія якості роботи такого пристрою знижується прямо пропорційно до зниження якості вхідної моделі, тобто кількості дефектів на такій сітці. Також ні одна з існуючих систем та пристроїв на ринку не дають гарантії коректності роботи трьохвимірних принтерів де гарантія якості роботи такого пристрою знижується прямо пропорційно до зниження якості вхідної моделі, тобто кількості дефектів на такій сітці[2]. Розроблювана система дозволить користувачам отримувати повну інформацію про стан а вірніше цілісність поточної сітки що міститься в конкретному файлі та надасть змогу частково або повністю зцілити дефекти або принаймні рекомендувати користувачеві шлях зцілення конкретного дефекту.. За допомогою діаграм було спроектовано та візуалізовано основні процеси системи. Також були сформовані вимоги, критерії та поставленні задачі до розроблюваної рекомендаційної системи шляхів зцілення дефектів сіток трьохвимірних моделей. Було визначено мету системи, її призначення та очікування від її реалізації. Отже розроблювана рекомендаційна система шляхів зцілення дефектів сіток трьохвимірних моделей розробляється з метою спрощення та автоматизації процесів аналізу дефектів сіток трьохвимірних моделей а також для адаптації процесів зцілення дефетів на вхідних моделях. Призначення системи полягає у оптимізації процесів зчитування, запису, аналізу та зцілення дефеті сіток. Користувачу надаватиметься змога корегувати значення похибок при аналізі, зціленні та записі таких моделей, а також неменьш важливим є змога візуалізації моделі з хх дефектами до та після алгоритмів зцілення. Система надасть змогу користувачеві в залежності від поставленої задачі та набору характеристик моделей корегувати та підлаштовувати систему на свій лад що зробить її легкою та ефективною в використанні та що не менш важливе в об’ємі використаної памяті. Місце застосування системи – будь-яка система яка працює з обробкою трьохвимірної геометрії в ключно з трьохмивірними моделями. Розроблювана система може використовуватись як і в процесі розробки іншої системи в якості допоміжної з метою валідації корегування та зцілення різних моделей так і в кінцевому продукті з тими ж самими критеріями та властивостями. Очікується що в якості вхідних даних система буде отримувати інформацію про вхідну геометрію включно з трьохмивимірними моделями, хоча це не є обов’язковим критерієм, так як система передбачає надання користувачам змоги розширювати, модифіковувати та удосконалювани систему під свої потреби. Слід звернути увагу на механізм зв’язки таких модулей в розроблюваній системі, що являтимуться сутностями які будуть рости в кількості відповідно до розвитку самої системи. Для цього було обрано напівреберну структуру даних, що являє собою копланарний граф у де кожне ребро складатиметься з двох сутностей а саме двох напівребер що будуть різнонапрямленими. Перевагами такої структури є гарантована швидкість доступу до сусідніх граней яким належать такі напівребра та рівні О(1). Кінцевим етапом магістерської кваліфікаційної роботи було здійснення практичної реалізації рекомендаційної системи. Відображено склад та структуру бази даних. Описано програмне забезпечення розробленої системи впровадження звичок колективним способом. Для підтвердження коректності роботи системи і відповідності в отриманих результатах та поставлених завданнях - було продемонстровано контрольний приклад роботи системи, під час якого доведено працездатність розроблюваної системи. Об’єкт дослідження: процес аналізу дефектів сітки трьохвимірної моделі. Предмет дослідження: моделі, засоби і методи автоматизації та інтелектуалізації, які можна застосувати для реалізації рекомендаційної системи шляхів зцілення дефектів сіток трьохвимірних моделей. Мета роботи: проектування та реалізація рекомендаційної інформаційної системи, яка призначена для рекомендації шляху зцілення дефектів сітки тривимірної моделі. Результатом магістерської кваліфікаційної роботи є готове програмне рішення у вигляді програми, спрямоване на рекомендацію шляхів зцілення дефектів сіток трьохвимірних моделей.Geometric processing, or polygonal grid processing, is a field of research that uses concepts from applied mathematics, computer science, and engineering to develop efficient algorithms for collecting, reconstructing, analyzing, processing, modeling, and transmitting complex 3D models. It is similar to signal processing and image processing. Many concepts, data structures and algorithms are borrowed directly from these areas. For example, where image smoothing can coalesce the intensity signal with the Laplace-generated blur nucleus, Laplacian smoothing can be achieved by convolving the surface geometry of the Laplace-Beltrami-formed blur core surface. The application of geometry processing algorithms already covers a wide range of areas from multimedia, entertainment and classical automated design, to biomedical computing, reverse engineering and computer science [1]. For a better idea of how the recommendation system should work, in this qualification work the existing analogues are analyzed, only the most typical and most common problems that arise in three-dimensional scanning are considered. None of the existing systems on the market guarantee the correct operation of three-dimensional printers where the guarantee of the quality of such a device is reduced in direct proportion to the decrease in the quality of the input model, ie the number of defects in such a grid. Also, none of the existing systems and devices on the market guarantee the correct operation of three-dimensional printers where the guarantee of quality of such a device is reduced in direct proportion to the decrease in the quality of the input model, ie the number of defects in such a grid [2]. The developed system will allow users to obtain complete information about the state or rather the integrity of the current grid contained in a particular file and will allow to partially or completely heal defects or at least recommend to the user how to heal a specific defect. Also requirements, criteria and tasks to the developed recommendation system of ways of healing of defects of grids of three-dimensional models were formed. The purpose of the system, its purpose and expectations from its implementation were determined. Therefore, the developed recommendation system of ways to heal defects of grids of three-dimensional models is developed in order to simplify and automate the processes of analysis of defects of grids of three-dimensional models and to adapt the healing processes of defects on input models. The purpose of the system is to optimize the processes of reading, writing, analyzing and healing the grid defect. The user will be able to correct the values of errors in the analysis, healing and recording of such models, as well as the ability to visualize the model with xx defects before and after the healing algorithms. The system will allow the user to adjust and adjust the system in their own way, which will make it easy and efficient to use and, no less important, the amount of memory used, depending on the task and the set of characteristics of the models. Location of the system - any system that works with the processing of three-dimensional geometry, including three-dimensional models. The developed system can be used both in the process of developing another system as an auxiliary to validate the adjustment and healing of different models and in the final product with the same criteria and properties. Attention should be paid to the mechanism of connection of such modules in the developed system, which will be entities that will grow in number in accordance with the development of the system itself. For this purpose, a semi-rib data structure was chosen, which is a coplanar graph in which each edge will consist of two entities, namely two half-ribs that will be in different directions. The advantages of such a structure are the guaranteed speed of access to the adjacent faces to which such half-edges and levels O (1) belong. The final stage of the master's qualification work was the implementation of the practical system of recommendation. The composition and structure of the database are displayed. The software of the developed system of introduction of habits in a collective way is described. To confirm the correctness of the system and compliance with the results and tasks - a control example of the system was demonstrated, during which the efficiency of the developed system was proved. Object of research: the process of analyzing the defects of the grid of the three-dimensional model. Subject of research: models, means and methods of automation and intellectualization, which can be used to implement the recommended system of ways to heal defects of grids of three-dimensional models. Purpose: design and implementation of a recommendation information system, which is designed to recommend a way to heal the defects of the three-dimensional grid model. The result of the master's qualification work is a ready-made software solution in the form of a program aimed at recommending ways to heal the defects of grids of three-dimensional models.