камальдинова. Мультимедиа технологии
 Скачать 6.03 Mb.
|
|
Преимущества Лидар: 1. Высокая скорость и точность сбора. 2. Высокое проникновение. 3. Не зависит от интенсивности света в окружающей среде и может использоваться ночью или на солнце. 4. Высокое разрешение изображения по сравнению с другими методами. 5. Отсутствие геометрических искажений. 6. Легко интегрируется с другими методами сбора. 7. Лидар имеет минимальную зависимость от человека, что хорошо в определенных сферах, где человеческая ошибка стоит дорого. При работе лазерный луч отражается от поверхностей, возвращается к прибору и улавливается фотоприемником. Частота – до 150 000 импульсов в секунду. Аппарат запоминает время прохождения сигнала, на основе чего формирует координаты предмета в пространстве: удаленность; размеры; геометрические особенности и пр. Создается точная информация о цели в виде набора 3-мерных точек. Недостатки Лидар: 1. Стоимость лидара достаточно высока. 2. Системы LIDAR плохо работают в условиях сильного дождя, тумана или снега. 3. Системы LIDAR генерируют большие наборы материалов, которые требуют больших вычислительных ресурсов для обработки. 4. Ненадежные результаты в турбулентных водных условиях. 5. В зависимости от принятой длины волны рабочие характеристики систем ограничены по высоте, поскольку импульсы, генерируемые в определенных типах, становятся неэффективными на определенных высотах. 413 Laser lidar выпускается в 2 основных видах: Микроимпульсные – обладают небольшой мощностью и допускаются к использованию без соблюдения особых мер безопасности. Устройства с высокой энергией излучения, рассчитанные на исследования атмосферы. Они определяют параметры облаков; атмосферное давление; силу ветра; влажность; содержание газов в воздухе. Независимо от варианта устройства принцип действия лидар основан на применении одних и тех же систем. Измерение расстояния В лазерном дальномере используются разные типы лазера. Распространенные длины волн: топографические сканеры – 1064 нм; батиметрические – 532 нм; наземные коммерческие приборы – 600-1000 нм; наземное научное оборудование – 1500 нм. Эти значения выбираются с учетом факторов: свойства окружающей среды; отражающая способность изучаемых мест; чувствительность детектора; конструктивные требования к технике; допустимая степень безопасности излучения для зрения. Сканирование Для определения не только расстояния, но и обзора цели измеряется множество точек. Методы функционирования сканирующего лидара: качающееся зеркало – за счет изменения положения зеркала вокруг своей оси удается отсканировать нужную область и сформировать трехмерные данные; вращающаяся призма – более совершенный метод, в котором исключен недостаток зеркала в виде непостоянной скорости движения, здесь луч скачет по граням призмы и создает ряды точек; 414 вращающееся зеркало – развертка формируется в виде эллиптической кривой, при этом каждая точка сканируется 2 раза; оптоволоконная подсистема – в отличие от названных механических методов оптоволоконный способ обеспечивает более стабильную геометрию сканирования, поскольку между оптическими каналами оборудования и оптоволокном связи фиксированы. Ориентация и позиционирование Подсистема нужна, чтобы для каждой точки измерялось абсолютное значение ее положения в пространстве. Так достигается высокая достоверность измерений, которая используется в дальнейшем на практике. Контроллер Все компоненты lidar должны работать согласованно, чтобы генерировать облака точек. Для этого используется система управления, которая выставляет параметры сенсоров и контролирует работу всех элементов. Хранилище информации Результаты исследований представляют собой файлы с координатами и дополнительной информацией. Техника способна генерировать большие объемы измерений, поэтому в них предусмотрены собственные накопители, где все значения сохраняются сразу после сбора и цифровой обработки. 16.4 Примеры практического применения связки LiDAR и дронов Появилась возможность пользоваться системой LiDAR, которую устанавливают на беспилотники, чтобы получилось единое устройство для 3D-картографирования. Систему ScanLook LiDAR серии А устанавливают на летающую платформу DJI Matrice 600, что позволяет получить для работы эффективное, универсальное и точное решение для 3D-зондирования на основе беспилотных технологий. 415 Рис. 16.4 Сканер серии A, установленный на дрон DJI Matrice 600 Моделирование ландшафта Простейший пример, когда новые технологии могут существенно облегчить и сделать еще эффективнее работу - уборка мусора и грязи. Известно, что оплата обычно производится за квадратный метр, но расчеты не всегда бывают точны, особенно, если имеется большой разброс мусора, листьев, а на территории также растут кусты и деревья. LiDAR предлагает значительную экономию по сравнению с методами методам наземного исследования. Рис. 16.5 Сканер серии Revolution, установленный на дрон DJI Matrice 600 LiDAR значительно сокращает различного рода затраты на методы исследования рельефа. Применяя метод дистанционного исследования объектов разного типа, включая траву, листья или деревья, LiDAR может 416 определить их положение, скорость перемещения (для движущихся объектов) и другие характеристики. Для этого используется пульсирующий лазерный луч, который отражается от поверхности объектов. Результатом такого процесса становится 3D-модель топографических контуров ландшафта, с которой затем могут работать пользователи. Если же подключить к процедуре исследования дрон Matrice 600 со ScanLock, то сканирование будет происходить со скоростью более 4 тыс. кв. м. в минуту. А теперь представьте, сколько можно сделать работы за 20 минут полетного времени? Документирование ЧП и несчастных случаев LiDAR – это активная система, которая использует для создания образов нужных объектов ультрафиолет и ближний инфракрасный диапазон. Это важно, если обстоятельства не позволяют задействовать для качественного картографирования внешнее освещение. Например, такой метод может потребоваться для съемок обстоятельств ночной автомобильной аварии. Для этого лучше всего задействовать дрон Matrice 600 с технологией ScanLook, чтобы буквально за один полет над местом аварии зафиксировать и обработать всю необходимую визуальную информацию. Рис. 16.6 Результат 3D-картографирования ночью участка шоссе и окружающего ландшафта с помощью LiDAR 417 Поскольку предлагаемое решение базируется на беспилотных технологиях, то пользователи практически немедленно получают точную информацию, подкрепленную визуальными деталями. Затем все это можно использовать в качестве доказательства в судебных процессах. Кроме этого, высокая скорость обследования с помощью воздушного сканирования помогает быстрее начать процесс эвакуации раненых или погибших людей, поврежденных автомобилей, а также быстрее приступать к уборке территории. Таким образом, можно за сравнительно короткое время освободить проезжую часть для автомобилей, что особенно важно на оживленных трассах, а также сэкономить значительные средства на всех этапах работы. Сельское хозяйства и ландшафтная планировка Другой пример успешного применения новых технологий 3D- картографирования – большие фермы, где требуется создавать эффективную ирригационную систему. Например, на больших плантациях риса фермерам приходится создавать водозащитные насыпи. Это требует точного знания рельефа и особенностей почвы. Иначе вся создаваемая система может оказаться неэффективной и бесполезной. И опять оптимальным решением становится дрон Matrice 600 с установленной на нем технологией ScanLock. Сбор данных будет происходить со скоростью 183 метра за один проход. Процесс работы с одним большим полем не займет много времени. При этом не нужно, как раньше, ждать, когда обрабатываемые поля высохнут, чтобы на них можно было бы вывести соответствующую технику для сбора данных. Археология Там, где традиционные методы обследования больших, ценных с исторической точки зрения, ландшафтов требовали не одного года работы, теперь можно использовать технологию LiDAR, чтобы выполнить процесс по 3D-картографированию за считанные минуты. И снова наилучшим вариантом для такой процедуры будет установка ScanLock на дрон Matrice 600. «Потерянные» места и целые древние города будут открыты за самое короткое время. 418 Краткие итоги лекции 16 Концепция Лидар насчитывает несколько десятилетий. Интерес к этой технологии в последние годы резко вырос, поскольку сенсоры становятся меньше, усложняются, а сфера применения продуктов с технологией Лидара все больше расширяется. Система чаще всего используются для геодезических задач. Благодаря своей способности собирать трехмерные измерения, системы лазерного сканирования стали активно использоваться для съемки искусственной среды (например: зданий, дорожных сетей и железных дорог), а также для создания цифровых моделей рельефа (DTM) и рельефа конкретных ландшафтов (DEM). Лазерное сканирование является популярным методом обнаружения риска наводнений, накопления углерода в лесном хозяйстве и мониторинга береговой эрозии. Вопросы по лекции 16 1. Дать определение технологии Лидар? 2. Каким образом работает технология Лидар? 3. Область применения технологии Лидар? 4. Перечислить достоинства Лидар. 5. Перечислить недостатки Лидар. 6. Использование технологии Лидар в космосе? 7. Использование технологии Лидар в археологии? 8. Использование технологии Лидар для автомобилей. 9. Перечислить основные виды технологии Лидар. Дать характеристику. 10. Привести примеры практического применения связки Лидар и дронов. 11. Использование технологии Лидар для моделирования ландшафта. 12. Использование технологии Лидар в сельском хозяйстве. 13. Использование технологии Лидар в дополненной реальности. 419 14. Использование технологии Лидар в геодезии. 15. История возникновения технологии Лидар. 420 Список литературы 1. Аппаратные и программные средства мультимедиа [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://help4students.ru/product/ (дата обращения 10.08.2019). 2. Средства мультимедиа [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://edu-lider.ru/sredstva-multimedia/ (дата обращения 10.08.2019). 3. Средства мультимедиа, их назначение и применение [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://spravochnick.ru/informatika/sredstva_multimedia_ih_naznachenie_i_prime nenie/ (дата обращения 10.08.2019). 4. Компьютерная графика [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://lib.ssga.ru/fulltext/UMK/ (дата обращения 10.08.2019). 5. Климов Д.А. Особенности и перспективы развития цифрового телевидения. Стандарты вещания // T-Comm – Телекоммуникации и Транспорт. 2012. №6. С.32-35. 6. Чугунков В. Цифровое видео и его характеристики, стандарты сжатия и форматы видеофайлов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.compbegin.ru/articles/view/_79 (дата обращения 10.08.2019). 7. Оптические диски [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://pc-azbuka.ru/opticheskie-diski-cd-dvd-blu-ray/ (дата обращения 10.08.2019). 8. Жидкие кристаллы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://spacegid.com/zhidkie-kristallyi.html (дата обращения 10.08.2019). 9. Электронная книга. Как выбрать электронную книгу [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://club.dns-shop.ru/blog/t-81-elektronnyie- knigi/17513-kak-vyibrat-elektronnuu-knigu-2018/ (дата обращения 10.08.2019). 10. Шибут И.П. Мультимедийные технологии телекоммуникаций : учебно-методический комплекс. Минск: БГУ, 2014. 149 с. 11. Технология Лидар [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://technokauf.ru/branches/izyskaniya_i_zemelnyy_kadastr/lidar_tekhnologiya/ (дата обращения 10.08.2019). 421 Мультимедиа'>Глоссарий Ключевые термины лекции 1 Мультимедиа – это интерактивные системы, обеспечивающие работу с неподвижными изображениями и движущимся видео, анимированной компьютерной графикой и текстом, речью и высококачественным звуком. Мультимедиа – новый подход к хранению информации различного типа в единой цифровой форме. Мультимедиа – оборудование для обработки и хранения информации, без него мультимедиа-идею реализовать невозможно. Стратификация – имеется в виду, что пользователь может получить доступ не только к большому количеству информации по интересующей проблеме, но и интерпретировать данные разного формата: тексты, графики, иллюстрации, фото, видео и т.д. Модульность – подразумевается, что база данных по определенной проблеме не существует в какой-либо фиксированной совокупности, а, в зависимости от области интересов пользователя, осуществляющего поиск, может аккумулироваться по частям – модулям, которые, в свою очередь, могут быть составлены в единую информационную картину в удобной форме и последовательности). Манипулятивность – позволяет пользователю неограниченно варьировать информацию и ее составляющие). Ключевые термины лекции 2 Системные программные средства – это набор программ, входящих в состав операционной системы компьютера и осуществляющих управление устройствами мультимедиа, причем это управление на двух уровнях – физическое управление вводом-выводом информации на низком уровне с помощью машинных команд и управление пользователем характеристиками устройств с помощью графического интерфейса, изображающего пульт управления устройством, например, регулировки громкости звука, тембра, стереобаланса и т. д. Инструментальные программные средства – программы, позволяющие модифицировать мультимедийные файлы и создавать мультимедийные приложения. Прикладные программные средства – это готовые программные системы, фильмы, учебники, энциклопедии, игры, книги, виртуальные музеи, путеводители, рекламные материалы и т. д. Звуковая карта – устройство для получения профессионального качества звукового сопровождения, создания и записи звука, синтезирования сложных аудиоэффектов, смешивания звуковой информации от нескольких источников, способно самостоятельно включать звуковое сопровождение в мультимедийные презентации, дополнять документы голосовыми 422 аннотациями и др. Звуковая карта устанавливается, как правило, в виде электронной платы в разъем материнской платы компьютера. Видеокарта – это устройство, преобразующее графический образ, который хранится как содержимое памяти компьютера, в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. TVтюнеры – устройства для преобразования аналогового видеосигнала, поступающего по сети кабельного телевидения или от антенны, от видеомагнитофона или камкордера (camcorder). Фреймграбберы – устройства, которыеобъединяют графические, аналогово-цифровые и микросхемы для обработки видеосигналов, которые позволяют дискретизировать видеосигнал, сохранять отдельные кадры изображения в буфере с последующей записью на диск либо выводить их непосредственно в окно на мониторе компьютера. MPEG-плейеры – устройства позволяют воспроизводить последовательности видеоизображения (фильмы) записываемых на компакт- дисках, качеством VHS. Мультимедиа презентация представляет собой мультимедийный продукт, в состав которого могут входить текст и текстовые спецэффекты, речевое и музыкальное сопровождение, анимации, видеоклипы, галереи картин и слайдов (слайд-шоу) и т.д. Видеопроцессор – как и его старший родственник центральный процессор (ЦП), является важным органом графической карты. Он занимается вычислительной работой над проецируемой на ваш монитор картинкой и несет ответственность за 3D графику. Видеоконтроллер – создает образ в оперативной памяти видеокарты, обрабатывает полученные данные от ЦП, выполняет работу в части произведения сигналов развертки для монитора. Видеопамять – фактически является оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) графического ускорителя. В ней находятся информационные данные образа идущего на дисплей. Цифро-аналоговый преобразователь – работает над модифицированием картинки, которую генерирует видеоконтроллер, а также принимает участие в регулировке цветовой гаммы на экране компьютера. Видео–ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) – в нем находится базовая система ввода-вывода (БИОС) графической карты. Доступ в него есть только у ЦП. Система охлаждения – поддерживает оптимальный уровень температурного показателя графической платы. Ключевые термины лекции 3 Аудио – общий термин, относящийся к звуковым технологиям. Как правило, под термином аудио понимают звук, записанный на звуковом носителе, а также запись и воспроизведение звука, звукозаписывающая и звуковоспроизводящая аппаратура. 423 Звук – это волна с непрерывно меняющейся частотой и амплитудой. Длина волны – расстояние, которое волна успевает пройти за время одного периода колебаний (длина волны = скорость звука / период). Амплитуда звуковой волны – максимальное отклонение сигнала от нуля на некотором интервале времени. Частота – величина, обратная периоду колебания. Инфразвуковые волны – волны с частотами, лежащими ниже частотного диапазона, воспринимаемого человеком. Ультразвуковые волны – волны с частотами, лежащими выше частотного диапазона, воспринимаемого человеком. Звуковая волна – это некая сложная функция, зависимость амплитуды звуковой волны от времени. Процесс дискретизации – процесс получения значений величин преобразуемого сигнала в определенные промежутки времени. Квантование – процесс замены реальных значений сигнала приближенными с определенной точностью. |