-
сканлайн (scanline) - расчет цвета каждой точки картинки построением луча из точки зрения наблюдателя через воображаемое отверстие в экране на месте этого пиксела "в сцену" до пересечения с первой поверхностью. Цвет пиксела будет таким же, как цвет этой поверхности;
-
трассировка лучей (рейтрейсинг) - то же, что и сканлайн, но цвет пиксела уточняется за счет построения дополнительных лучей (отраженных, преломленных и т.д.) от точки пересечения луча взгляда;
-
глобальная иллюминация, (radiosity) - расчет взаимодействия поверхностей и сред в видимом спектре излучения с помощью интегральных уравнений и другие.
Программные пакеты, позволяющие производить трехмерную графику, то есть моделировать объекты виртуальной реальности и создавать на основе этих моделей изображения, очень разнообразны. Последние годы устойчивыми лидерами в этой области являются коммерческие продукты: такие как
Autodesk 3DS Max,
Maya,
Newtek LightWave,
SOFTIMAGE XSI и сравнительно новые
Rhinoceros 3D,
Cinema 4D или
ZBrush. Кроме того, уверенно набирают популярность и открытые продукты, распространяемые свободно, например, полнофункциональный пакет
Blender.
5. Использование компьютерной графики в профессиональной деятельностиВ органах внутренних дел компьютерная графика находит самое широкое применение. Графическая информация используются при подготовке карт и планов местности, различных деловых отчетов, информационных листов и управленческих документов, иллюстрированных схемами, диаграммами, условными обозначениями и пр. Например, графические объекты обозначения сил и средств на схеме обслуживаемой территории используются при принятии управленческих решений.С помощью графических методов создаются автоматизированные базы данных, содержащие портреты под учетных лиц, внешний вид холодного и огнестрельного оружия и т.п. С использованием специализированных графических пакетов готовятся фотороботы лиц, подозреваемых в совершении преступлений. Методы компьютерной графики используются при проведении почерковедческих, дактилоскопических, баллистических и других экспертиз, при разработке и автоматизированном проектировании новых средств оперативной и специальной технике, средств радиосвязи и т.п. Кроме того, компьютерная графика находит применение в автоматизированных системах управления дорожным движением, системах пожарной охраны, в дежурных частях ОВД и т.д.
Рассмотрим применение компьютерной графики в профессиональной деятельности сотрудников органов внутренних дел на примере программного обеспечения FACES 4.0. FACES 4.0 – программное обеспечение предназначенное для уголовных расследований и поддержания правопорядка. Тысячи полицейских агентств по всему миру используют программного обеспечение от IQ Biometrix.Данный программный продукт одобрен агентством по борьбе с преступностью и полицией как проверенный и эффективный инструмент, его успешно используется более пяти лет для выявления, отслеживания и задержания подозреваемых в уголовных преступлениях.FACES 4.0 является последней и самой передовой версией, с новыми функциями, включая:
-
расширенную базу данных с 4400 чертами лица;
-
новые латинские, афро-американские и азиатские компоненты;
-
возможность экспорта изображения в формате JPEG;
-
тоны волос и прически, и отметины на лице, таких как пирсинг, родинки, шрамы и татуировки
Легкий в использовании, не надо иметь навыков художника, улучшенный интерфейс FACES 4.0 делает его легким для использования любым полицейским используя только мышь. С FACES 4.0, фоторобот может быть создан быстро и дешево, и использован для раскрытия преступлений, когда рядом нет профессионального художника. FACES 4.0 может быть использован на любом стандартном настольном или портативном компьютере под управлением Microsoft Windows.FACES 4.0 имеет базу данных с расширенными данными 4400 чертами лица, в том числе новые латинские, афро-американские и азиатские компоненты. FACES 4.0 позволяет создавать точные фотороботы любого пола и любой национальности. Выбранные объекты смешиваются вместе, чтобы произвести фотографическое качество совмещенного изображение. Новыми возможностями 4.0 является возможность повышения точности изображения, выбрав один из трех различных тонов волос: добавление лицевой индивидуальности, такие как шрамы, родинки, пирсинг, татуировки и серьги: и использование шляпы, головных уборов и очков.Получаемый фоторобот имеет ID код. Исключительной особенностью программного обеспечения является то, что она автоматически генерирует Биометрические буквенно-цифровой код (BAC) (Рис.3) для каждого фоторобота. 56-значный код в BAC представляют конкретные черты лица (глаза, нос, рот и т.д.) в изображении лица. Этот цифровой «отпечаток» может передаваться между органами полиции в любом формате (телефон, факс, электронная почта) и использовать для воссоздания изображения в точных деталях. BAC код передачи - менее 1 Кб - идеально подходит для беспроводной передачи между полицейскими машинами и станциями.
Рис. 3. BACПолиция интеграции FACES 4.0 с технологией Video Enhancement. Эти технологии используются для изоляции, стабилизации и повышения качества изображения, записанного видеонаблюдением. Программное обеспечение может быть использовано для разработки фоторобота на основе улучшенного изображения и другой информации, такой, как свидетельское описание. В результате получается фоторобот, используемый для идентификации подозреваемого и слежения.Рис.4. Вся информация была добавлена с сайта производителя данного программного продукта (http://www.facesid.com/products_faces_le.html).
Тема 13. Аудио и видеотехнологии в правоохранительной деятельностиОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ:1. Обработка аудио-видео информации. Аналого-цифровое преобразование.2. Информационные кросс – технологии.3. Геоинформационные технологии.4. Используемые видео и аудио технологии.
1. Обработка аудио-видео информации. Аналого-цифровое преобразованиеОтличия цифрового представления сигналов от аналогового.В аналоговом виде представление сигналов является традиционным и основано на аналогии электрических сигналов представленным ими исходным сигналам, а также аналог форм электрических сигналов в разных точках среды усиленный или передающий тракт. Форма исходного сигнала описывается электрической кривой, максимально приближенной к форме кривой этого сигнала.Данное представление является более точное, но если будет небольшое искажение формы электрического сигнала являющийся несущим неизбежно влечет за собой такое же искажение формы и сигнала переносимого. Если перейти в теорию информации, тогда можно сказать, что количество информации в несущем сигнале в точности равно количеству информации в сигнале исходном, и электрическое представление не содержит избыточности, которая могла бы защитить переносимый сигнал от искажений при хранении, передаче и усилении.Цифровое представление электрических сигналов призвано внести в них избыточность, предохраняющую от воздействия паразитных помех. Для этого на несущий электрический сигнал накладываются серьезные ограничения – его амплитуда может принимать только два предельных значения – 0 и 1.Возможная зона амплитуд делится на три зоны:
-
Нижняя представляет нулевые значения;
-
Промежуточная является запрещенной – внутрь нее могут попадать только помехи.
-
Верхняя – единичные.
Исходя из выше сказанного, любая помеха, амплитуда которой меньше половины амплитуды несущего сигнала, не будет оказывать влияние на правильность передачи значений 0 и 1. Возникающие помехи с большей амплитудой влияние не оказывают, если длительность импульса помехи ощутимо меньше длительности информационного импульса, а фильтр импульсных помех установлен на входе приемника.Если сформировать таким образом цифровой сигнал то он может переносить любую полезную информацию, которая закодирована нулями и
единицами в виде последовательности битов; но есть и частный случай такой информации это электрические и звуковые сигналы. Количество информации в несущем цифровом сигнале значительно больше, нежели в кодированном исходном, так что несущий сигнал имеет определенную избыточность относительно исходного, и любые искажения формы кривой несущего сигнала, при которых еще сохраняется способность приемника правильно различать нули и единицы, не влияют на достоверность передаваемой этим сигналом информации. Если происходит воздействие значительных помех форма сигнала может искажаться настолько, что точная передача переносимой информации становится невозможной – в ней появляются ошибки, которые при простом способе кодирования приемник не сможет не только исправить, но и обнаружить. Для еще большего повышения стойкости цифрового сигнала к помехам и искажениям применяется цифровое избыточное кодирование двух типов: проверочные (EDC – Error Detection Code, обнаруживающий ошибку код) и корректирующие (ECC – Error Correction Code, исправляющий ошибку код) коды. Цифровое кодирование состоит в простом добавлении к исходной информации дополнительных битов и/или преобразовании исходной битовой цепочки в цепочку большей длины и другой структуры. EDC позволяет просто обнаружить факт ошибки – искажение или выпадение полезной либо появление ложной цифры, однако переносимая информация в этом случае также искажается; ECC позволяет сразу же исправлять обнаруженные ошибки, сохраняя переносимую информацию неизменной. Для удобства и надежности передаваемую информацию разбивают на блоки (кадры), каждый из которых снабжается собственным набором этих кодов.
Каждый вид EDC/ECC имеет свой предел способности обнаруживать и исправлять ошибки, за которым опять начинаются необнаруженные ошибки и искажения переносимой информации. Увеличение объема EDC/ECC относительно объема исходной информации в общем случае повышает обнаруживающую и корректирующую способность этих кодов.
В качестве EDC популярен циклический избыточный код CRC (Cyclic Redundancy Check), суть которого состоит в сложном перемешивании исходной информации в блоке и формированию коротких двоичных слов, разряды которых находятся в сильной перекрестной зависимости от каждого бита блока. Изменение даже одного бита в блоке вызывает значительное изменение вычисленного по нему CRC, и вероятность такого искажения битов, при котором CRC не изменится, исчезающе мала даже при коротких (единицы процентов от длины блока) словах CRC. В качестве ECC используются коды Хэмминга (Hamming) и Рида–Соломона (Reed–Solomon), которые также включают в себя и функции EDC.