Компьютерно-интегрированная система интерактивного взаимодействия пользователя с ПК

ОТЧЕТ ПО ПРЕДДИПЛОМНОЙ ПРАКТИКЕ на тему «Компьютерно-интегрированная система интерактивного взаимодействия пользователя с ПК»

В ходе преддипломной практики разрабатывалась компьютерно-интегрированная система (КИС) интерактивного взаимодействия пользователя с ПК по средствам языка программирования MATLAB и его приложений.

В наше время в промышленных системах автоматизации процессов производства, контроля качества, анализа производительности определенных участков предприятий, в сфере охраны, бытовой сфере и других областях жизни человека все чаще стали использоваться средства видеонаблюдения. Разработка программного обеспечения, осуществляющих обработку видеосигналов в реальном масштабе времени, является актуальной и востребованной задачей.

Цель данной работы заключается в исследовании возможностей и особенностей MATLAB для обработки видеоизображений.

MATLAB — высокоуровневый язык технических расчетов, интерактивная среда разработки алгоритмов, программных приложений и современный инструмент анализа различных типов данных.

Основной задачей разрабатываемой КИС является выполнение функций сенсорного экрана.

Традиционными средствами ввода информации в исполняющee устройство (компьютер) являютcя клавиатура и мышь (трекбол). Применение этих устройств привычно пpи работе с офисными приложениями, графикой, изобрaжениями, а тaкже удобно для быстрого ввода текста. Однако в ряде случаев использование такого оборудовaния затруднено, зачастую нецелесообразно, а иногда и вовсе невозможно.

Например, в полевых условиях приходится защищать клавиатуру и мышь oт пыли, брызг и перепадов температyры. В некоторых случаях (скажем, в банкоматах) требуeтcя не 102, а чyть более деcятка клaвиш. Использование «вандалонеустойчивой» мыши здесь вообще исключено. Кроме тoго, в темное время суток любые клавиши требуют подсвeтки, а в малогабаритных интеллектуальных устройствах применение каких-либо клавиш вообще нежeлатeльно.

Часто компьютер являeтся вспомогательным инструментoм, например, в работе звукорежиссера, врача или оператора электростанции. Их рабочее местo, как правило, чем-то зaнято, и размещение клавиатуры становится пpоблемой.

Применение традиционной клавиатуры порой бывает просто невoзможно.

Оператору электростанции, следящему за технологическими процессами зачастую нa 5 и более мониторах, крайне неудобно работать с большим числом клавиатур, а использование лишь одной клавиaтyры и переключение между экранами значительно замедляет реализацию оперативных действий.

Применение сенсорных экранов позволит решить большую часть перечисленных пpоблем.

1. Информация про базу практики

1.1 Структура предприятия

НПП (научно-производственное предприятие) «Хартрон-Энерго» ЛТД было создано в 1998 году на базе цеха микроэлектроники и КБ (конструкторское бюро), входивших в состав ОАО (открытое акционерное общество) «Хартрон». Основным направлением деятельности предприятия является разработка и изготовление электронной аппаратуры для автоматизированных систем управления.

В настоящее время НПП «Хартрон-Энерго» ЛТД обладает высококвалифицированными кадрами и современным оборудованием импортного производства, позволяющим разрабатывать и изготавливать электронную аппаратуру на высоком техническом уровне[4].

В структуру предприятия входит:

— отдел разработок, в состав которого входят схемотехники, конструктора, технологи и программисты;

— бюро материально-технического снабжения;

— отдел обеспечения качества, в состав которого входит бюро технического контроля;

— производство, в состав которого входит: монтажный участок, участок SMD (surface mounted device) — монтажа, слесарно-сборочный участок, участок регулировки, механический участок, участок заливки.

Производство НПП «Хартрон-Энерго» ЛТД располагает:

— технологией SMD-монтажа (оборудование Siemens, позволяющее выполнять односторонний и двухсторонний поверхностный монтаж);

— технологии монтажа и контроля качества монтажа микросхем в корпусах типа BGA (ball grid array);

— монтажно-сборочным производством;

— испытательным оборудованием, позволяющим проверять качество монтажа и обнаруживать потенциально ненадежные электрорадиоэлементы.

1.2 Отрасль работы предприятия

НПП «Хартрон-Энерго» ЛТД специализируется на разработке, проектировании и производстве радиоэлектронной аппаратуры, информационно-измерительных систем, средств телемеханики, измерительно-вычислительных комплексов и установок для измерения электрических величин для контроля технологических процессов. Коллектив сформирован из высококвалифицированных сотрудников, получивших опыт работы в КБ «Электроприборостроения» и в цехе микроэлектроники завода «Электроприбор» (ОАО «Хартрон»). Специалисты предприятия принимали участие в разработке, создании и внедрении автоматизированных систем для военно-промышленного комплекса бывшего СССР (союз советских социалистических республик), спутниковых систем, атомной энергетики, нефтегазового комплекса, в создании автоматических бортовых и автоматизированных наземных систем управления.

За последние годы предприятием разработана конструкторская документация и освоено серийное производство изделий для Запорожской и Хмельницкой атомных электростанций, Харьковской ТЭЦ (теплоэнергоцентраль) — 5, Змиевской ТЭС (тепловая электростанция) и других. Среди изделий, разработанных и выпускаемых НПП «Хартрон-Энерго» ЛТД:

— помехоустойчивые блоки УКТС-Д с диагностикой для систем управления технологическими процессами АЭС с реакторами ВВЭР-1000;

— оборудование для автоматизированных систем управления ТЭС (шкафы и блоки УКТЗ-У, релейные модули, световые табло ТСС-99, ТСБ, сигнализаторы вращения);

— бытовые сигнализаторы газа;

— пультовая аппаратура.

Особое внимание в НПП «Хартрон-Энерго» ЛТД уделяется вопросам повышения качества выпускаемой продукции.

1.3 Виды изготовляемой продукции

В настоящее время НПП «Хартрон-Энерго» ЛТД выпускает два вида продукции, это изделия промышленной автоматики которые включают в себя разнообразные механические, электрические, пневматические, гидравлические и электронные устройства, применяемые для автоматизации технологических процессов, дискретных, непрерывных и гибридных производств — ТЭС, конвейеров, станков с ЧПУ (числовым программным управлением), промышленных роботов, зданий, а также транспортных средств и транспортной инфраструктуры, систем логистики.

Второй вид продукции — оборудование энергетического направления, предназначенное для преобразования механической энергии в электрическую и наоборот, электрической в механическую.

Изделия промышленной автоматики:

— табло световое сигнальное ТСС-99;

— табло световые ТСС-ПРТ, ТСБ-ПСТ;

— индикаторы светодиодные ОР24, ОР60;

— регистратор электронной многоканальный РЭМ-06/12;

— регистратор токового сигнала РТС-020−50;

— блок индикации угла поворота БИУП-1;

— контроллер холодильных машин серии КХМ-2;

— подсветка 48.

Оборудование энергетического направления:

— блоки и шкафы УКТЗ-У;

— аппаратура для модернизации оборудования АЭС и ТЭС;

— шкаф управления электромагнитным запорным клапаном VCA сбросной линии ИПУ КД (шкаф УЭЗК);

— сигнализатор вращения вала РВП;

— блок коммутатора БК;

— КИП проверки блоков УКТС, автоматизированный ААРО.441 546.005;

— ПТК (программно-технический комплекс) автоматизированной системы управления технологическим процессом ректификационной установки;

— почвенный твердомер;

— мембранные панели;

— АПС (автоматическая противопожарная система) Fierstop;

— преобразователь напряжения (DC/DC 24/12 B 1 Bт Converter) предназначен для обеспечения питания узлов приборов, требующих гальванической развязки.

2. Анализ задания

В ходе исследований был проведен анализ существующих аналогов КИС, методов обработки изображений в среде MATLAB, разработан алгоритм работы системы.

2.1 Анализ существующих КИС

Сенсорный экран (Touch Screen) — это в общем слyчае специальное устройство, которое крепится к экрану отображающего устройства и выполняет функции определения координат точки касания. Функционально в любом сенсорном экране можно выделить три части (рис. 1):

1. сенсор (специальная панель или датчики);

2. контроллер, который управляет датчиками и вычисляет или подготавливает данные для вычисления координат точки касания;

3. драйвер — программа, которая выполняет необходимые преобразования данных, поступающих от контроллера, проводит при необходимости дополнительные вычисления и корректирует работу контроллера.

Рисунок 2.1 — Основные элементы сенсорного экрана

Для передачи данных от контроллера к компьютеру обычно используетcя USB или последовательный (COM) интерфейс. Сенсорные экраны различных принципов действия могут работать с плоскопанельными отображающими устройствами (плазменными и жидко-кристаллическими панелями), проекционными экранами (с фронтальной и обратной проекцией) и с экранами на основе электронно-лyчевой трубки (плоскими, цилиндрическими и сферическими).

Принцип действия отображающего устройства, снабженного сенсорным экраном, в общем случае можно описать следующим образом. На экран отображающего устройства выводится некоторая графическая информация (например, это может быть стандартный интерфейс операционной системы или графическая оболочка интеллектуального справочного киоска на вокзале). Пользователь видит изображение через плотно прилегающий прозрачный сенсорный экран и при необходимости касается изображения в определенных точках. Контроллер сенсорного экрана передает информацию c датчиков в компьютер, где окончательно вычисляются координаты точки прикосновения. Далее производится сопоставление координат, поступивших c контроллера, c координатами программных элементов интерфейса и определяется элемент интерфейса, который хотел указать пользователь.

Таким образом, снабженный сенсорным экраном дисплей позволяет без помощи клавиатуры и мыши перемещать курсор, нажимать на кнопки, открывать папки, запускать программы, вводить текст с помощью экранной клавиатуры и рисовать.

Благодаря возможности не только выводить изображение, но и вводить данные такие устройства называют интерактивными или (реже) интеллектуальными (Smart Board).

Необходимо отметить, что в нашей стране сенсорные экраны появились сравнительно недавно, а потому существует некоторая путаница в названиях устройств. Например, термином «сенсорный экран» называют совокупность сенсорных датчиков (в виде панели) и контроллера, а также обозначают отображающее устройство, снабженное наклaдным или встроенным сенсорным экраном.

Как отмечалось выше, на поверхности многих интерактивных дисплеев можно даже рисовать. Эта особенность делает такие устройства удобными при проведении презентаций, конференций или лекционных занятий.

Докладчик получает возможность не только демонстрировать рисунки или фотографии, но и делать необходимые пометки и надписи в процессе изложения материала. У него есть возможность сохранить все сделанные изменения и при желании распространить копии среди слyшателей.

интегрированный компьютерный технология

2.2 Обзор аналогичных технологий

Сенсорные экраны отличаются не только принципом действия, но и конструктивными особенностями. Среди многообразия их видов можно выделить следующие типы технологий:

— резистивные;

— емкостные (двух типов);

— матричные;

— индуктивные;

— использующие поверхностно-акустические волны (ПАВ);

— инфракрасное (ИК);

— излучение и видеокамеры.

Первые ceнсорные экраны создавались с использованием прозрачной резистивной пленки. Эта технология широко распростpанена и сейчас. Существуют 4-, 5- и 8-проводные резистивные сенсорные экраны. Основу конструкции 4-проводного экрана составляют две прозрачные пленки из полиэстера (polyester), майлара (maylar), пластизола (plastisol, PL) или полиэтилентерефталата (polyethylene terephtalate, РЕТ), находящиеся друг против друга и разделенные микроскопическими шариками-изоляторами. Внутренние, бращенье друг к другу поверхности пленок покрыты прозрачным токопроводящим (резистивным) составом на основе двуокиси индия и олова (indium tin oxide — ITO). Для определенности назовем один из резистивных слоев зaдним, а другой, расположенный ближе к наблюдателю, передним (рис. 2.2).

Рисунок 2.2 — Конструкция 4-проводного резистивного экрана Контакт с этими слоями обеспечивается посредством двух пар металлизированных полосок-электродов. Первая пара расположена вертикально по краям заднего слоя, а вторая — горизонтально по краям переднего слоя. Все четыре электрода подключены к микроконтроллеру, который последовательно определяет координаты точки касания по горизонтали и вертикали.

Работа контроллера в первом случае выглядит приблизительно следующим образом. На вертикaльные электроды заднего резистивного слоя подается пoстоянное напряжение (например, 5 В), и от одного электрода к другому протекает некоторый ток I. При этом на каждом гoризонтальном yчастке заднего резистивногo слоя ток создает падение напряжения, пропорциональное длине yчастка.

При касании экрана (рис. 2.3) передний резистивный слой деформируется и касается заднего слоя. В этом слyчае передний слой выполняет роль щупа, определяющего напряжение на заднем слое в точке касания. Горизонтальные электроды переднего слоя замыкаются микроконтроллером накоротко (для уменьшения влияния сопротивления переднего резистивного слоя), и суммарный сигнал поступает через буферный каскад, имеющий большое входное сопротивление, на аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Напряжение на входе АЦП определяет положение точки касания по горизонтали.

Рисунок 2.3 — Определение координат точки касания Для определения координаты по вертикали передний и задний резистивные слои «меняются местами»: на горизонтальные электроды переднего слоя микроконтроллер подает постоянное напряжение, а электроды заднего слоя замыкает (этот слой используетcя как щyп). Определение координат точки касания производится минроконтроллером с высокой скоростью — более ста раз в секунду. Слабым звеном 4-проводного экрана является передняя пленка из полиэстера. Многократные деформации приводят к разрyшению проводящего слоя, в результате чего уменьшается точность определения координат. Производители гарантируют стабильную работy устройства при количестве нажатий в одной точке до миллиона.

8-проводные экраны отличаются от 4-проводных незначительно: для повышения точности определения координат введены 4 дополнительных проводника, которые соединены c теми же самыми двумя парами металлизированных электродов, расположенных по краям проводящин покрытий. Однако надежность экрана в целом это не увеличивает.

А вот 5-проводный резистивный экран обладает улучшенными характеристиками. Переднее резистивное покрытие, подвергающееся деформации пpи касании, заменено проводящим и используетcя исключительно в качестве щупа. А заднее резистивное покрытие наносится не на пленку полиэстера, а на стекло. Поэтому к названию 5-проводных экранов часто добавляют аббревиатуру FG (Film on Glass). Четыре электpода, которые создают вертикaльный и горизонтальный градиент напряжений, находятся на заднем резистивном слоя. Пятый электрод является вывoдом переднего проводящего слоя-щупа. Повреждение этою слоя при деформацин практически не влияет на точность определения координат, поэтому такие экраны более нaдежны. Считaeтcя, что они выдерживают до 35 млн нажатий в одной точкe. Кроме того, 5-проводнье экрaны, в отличие от 4- и 8-пpоводных, допускают установку на сферические или цилиндpичecкие экраны отображающих устройств на основе ЭЛТ.

Резистивная технология позволяет определять координаты точки касания с высокой точностью. Теоретически применение 12-разрядных АЦП позволяет различать 4096 уровней напряжения или столько же точек по горизонтали или вертикали. На практике разрешающая способность вдвое ниже, однако этого вполне достаточно при использовании резистивного экрана, например, для рисования или ведения записей в электронном блокноте.

К достоинствам резистивных экранов следует отнести возможность активации (касания) любым предметом (пальцем, банковской карточкой или тупым концом скальпеля), стойкость к пыли, влаге и загрязнению поверхности, низкую стоимость и простоту установки.

Их основные недостатки — низкая прозрачность (примерно 75% для 4- и 8-проводных экранов и до 85% - для 5-проводных), недостаточная механическaя прочность (экран можно повредить острым предметом), плохая работа при низких температурах (что связано c уменьшением эластичности передней деформируемой пленки). Кроме того, резистивный экран способен распознавать только однy точку касания (то есть если при вводе текста на экран давить лaдонью, то координаты будут вычислены неверно).

Резистивные экраны распространены очень широко. Они применяются там, где не требуется высокое качество цветопередачи и исключена возможность актов вандализма, например: в РОS (point of sаil) — системах (кассовые терминалы), карманных компьютерах, GPS-навигаторах, сложных измерительных приборах, промышленном и медицинском оборудовании.

Наличие у резистивных экранов принципиально неустранимых недостатков, сужающих сферу их применения, стимулировало развитие других типов сенсорных устройств. Например, очень широкое распространение получили емкостные экраны.

Емкостные экраны появились позже резистивных, но успели получить широкое распространение благодаря достоинствам технологии, положенной в их основу Определение координат точки касания в емкостных экранах осуществляется, в первую очередь, благодаря особенностям физического строения тела человека: способности проводить электрический ток и вытекающего из этого наличия определенной электрической емкости.

На прочное стекло, служащее основой конструкции, нанесен резистивный слой, соединенный с четырьмя электродами, расположенными по углам экрана.

Для защиты от повреждений этот слой снаружи покрыт тонкой пленкой специального проводящего состава. Все четыре электрода подключены к микроконтроллеру, который определяет координаты точки касания, сравнивая либо броски напряжения на четырех токовых датчиках, либо частоты четырех идентичных генераторов, в которых задающие RC-цепочки шунтированы изменяющимися емкостями электродов экрана.

Первый случай наиболее простой. Через прецизионные резисторы равных номиналов, которые служат токовыми датчиками, микропроцессор подает на все четыре электрода некоторое напряжение, например 5 В. В итоге все четыре электрода панели имеют одинаковый потенциал, поэтому ток не течет и не создает на токовых датчиках падения напряжения. Когда проводящего экрана касается человек, ситуация изменяется. Дело в том, что тело человека проводит ток, а потому обычно имеет потенциал земли — нулевой (амплитуда сетевых и высокочастотных наводок очень мала). При касании пальцем или проводящим предметом сенсорного экрана на проводящем слое появляется точка, потенциал которой меньше, чем у четырех электродов, поэтому возникает электрический ток. Он течет от источника питания, через токовые датчики, участки резистивного покрытия и тело человека. Чем ближе точка касания к электроду, тем меньше участок резистивного покрытия, а значит, меньше сопротивление этого участка, и соответственно больше амплитуда тока.

Для преобразования тока в напряжение служат прецизионные резисторы, сигналы с которых подаются на четыре отдельных аналогово-цифровых преобразователя (АЦП). Сравнение сигналов на выходах этих АЦП позволяет определить координаты точки касания.

Достоинства: точность емкостных экранов сравнима с точностью экранов резистивных. Меньшее количество слоев делает их более прозрачными (до 90%). Отсутствие элементов, подвергающихся деформации, увеличивает надежность — такие экраны допускают более 200 млн нажатий в одну точку и позволяют работать при достаточно низких температурах (до -15 °С). Однако переднее проводящее покрытие, участвующее в определении координат, «боится» механических повреждений, влаги (конденсата) и любых проводящих ток загрязнений экрана.

Недостатками емкостных экранов можно считать, во-первых, необходимость касания только проводящим предметом (пальцем или специальной указкой — стилусом, проводящим ток), а во-вторых, то, что пользователь должен иметь достаточно хороший контакт с «землей», иначе после нескольких касаний он приобретает потенциал экрана, и в работе микроконтроллера начинаются сбои.

От большинства перечисленных выше недостатков свободен другой вид емкостных экранов, обычно называемых проекционно-емкостными, или поверхностно-емкостными (фирменные названия соответственно — projected capacitive technology (PCT) и surface ca-pacitive). В их конструкции используются две системы из вертикальных и горизонтальных хорошо проводящих ток электродов, изолированных друг от друга слоем стекла и образующих решетку.

Каждый электрод, будучи проводником, имеет некоторую электрическую емкость. Можно сказать, что в данном случае приходится иметь дело со своеобразным конденсатором, одной обкладкой которого является сам электрод, а другой — любой проводящий ток предмет (например, человек).

Все горизонтальные электроды (как и все вертикальные) имеют одинаковые размеры, форму и проводимость, поэтому при отсутствии вблизи экрана проводящих предметов их емкости приблизительно равны.

Микроконтроллер последовательно подает на каждый из электродов импульс напряжения и измеряет амплитуду возникающего импульса тока, которым заряжается упомянутый «конденсатор». При поднесении к экрану проводящего предмета (например, пальца) емкость электродов меняется.

Чем ближе электрод к проводящему предмету, тем больше его емкость, потому что, как известно из физики, емкость обратно пропорциональна расстоянию между обкладками. А чем больше емкость электрода, тем больше импульс «заряжающего» тока. Микроконтроллер сравнивает эти импульсы и находит электрод, имеющий максимальную емкость, — это и есть координата точки касания.

Принцип действия данной технологии можно рассмотреть с другой точки зрения. При последовательном сканировании всех электродов вблизи поверхности экрана создается электрическое поле, напряженность которого во всех точках примерно одинакова. Проводящий предмет, поднесенный к экрану, модулирует (изменяет) картину распределения напряженности поля. Микропроцессор фиксирует изменения и вычисляет координаты положения проводящего предмета. Этим обусловлено второе название рассматриваемой технологии — Near Field Imaging (NFI).

Применение резистивных и емкостных экранов не всегда бывает целесообразным. В некоторых случаях удобнее применять другие технологии.

Конструкция матричных сенсорных экранов, называемых иногда цифровыми, очень схожа с конструкцией экранов резистивных; только вместо сплошных резистивных слоев используются горизонтальные и вертикальные прозрачные проводящие полосы. При касании экрана передняя пленка деформируется, и вертикальная полоса касается горизонтальной. Наличие замыкания фиксирует микропроцессор. Расположение всех электродов на плоскости известно, а потому пересечение замкнутых электродов однозначно определяет точку касания экрана.

Основной недостаток данного устройства — очень низкое разрешение, порядка 10 линий на дюйм. Поэтому такие устройства совершенно не подходят для рисования и ввода надписей. Главное же их достоинство — самая низкая среди всех сенсорных экранов стоимость. Надежность матричных экранов выше, чем резистивных, так как даже при нарушении проводящего слоя (изменении сопротивления) микроконтроллер определит наличие замыкания между электродами и вычислит координаты точки касания точно. Матричные экраны применяются в тех случаях, когда требуется дешевый экран, а программа-приложение допускает низкую точность указания.

Сенсорные экраны, использующие поверхностные акустические волны (surface acoustic wave, SAW), имеют довольно сложную конструкцию.

По углам прочного стеклянного основания, служащего основой конструкции, находятся пьезоэлектрические излучатели, генерирующие ультразвук (5 МГц). По периметру экрана расположены массивы отражателей, благодаря которым излучаемая акустическая волна распространяется по всей поверхности экрана и фиксируется пьезоэлектрическими приемниками. При касании экрана пальцем часть энергии акустических волн поглощается. Приемники фиксируют это изменение, а микроконтроллер вычисляет положение точки касания. Точность этих экранов выше, чем матричных, но ниже, чем традиционных емкостных. Для рисования и ввода текста они, как правило, не используются.

Главным достоинством экрана на поверхностных акустических волнах (ПАВ) является возможность отслеживать не только координаты точки, но и силу нажатия, благодаря тому, что степень поглощения акустических волн зависит от величины давления в точке касания. Данное устройство имеет очень высокую прозрачность, так как свет от отображающего прибора проходит через стекло, не содержащее резистивных или проводящих покрытий. В некоторых случаях для борьбы с бликами стекло вообще не используется, а излучатели, приемники и отражатели крепятся непосредственно к экрану отображающего устройства.

Главным недостатком экрана на ПАВ являются сбои в работе при наличии вибрации или при воздействии акустическими шумами, а также при загрязнении экрана. Любой посторонний предмет, размещенный на экране (например, жевательная резинка), полностью блокирует его работу. Кроме того, данная технология требует касания предметом, который обязательно поглощает акустические волны, — то есть, например, пластиковая банковская карточка в данном случае неприменима.

Несмотря на сложность конструкции, эти экраны довольно долговечны. По заявлению, например, тайваньской фирмы GeneralTouch, они выдерживают до 50 млн. касаний в одной точке, что превышает ресурс 5-проводного резистивного экрана. Экраны на ПАВ применяются в основном в игровых автоматах, в охраняемых справочных системах и образовательных учреждениях.

Для работы с большими отображающими устройствами также используется технология DviT (Digital Vision Touch) фирмы Smart Technologies. Сенсорный экран представляет собой лист полиэстера, заключенный в прямоугольную рамку. По углам рамки находятся миниатюрные видеокамеры, которые формируют изображение поверхности экрана.

Для вычисления координат точки касания математически достаточно двух камер, расположенных в соседних углах. Однако для повышения точности часто используются четыре камеры. Для защиты экрана отображающего устройства (например, ЖК-панели) служит лист полиэстера. Он не содержит резистивных или проводящих слоев, поэтому не искажает цветопередачу дисплея и имеет высокую прозрачность (до 95%). Точности вычисления координат достаточно для рисования и ввода надписей. Эта технология предназначена для применения в образовательных учреждениях, при проведении конференций и презентаций. Сенсорная насадка может использоваться с матричными дисплеями и проекционными (прямой и обратной проекции) отображающими устройствами, формирующими изображение большого размера. В комплекте с экраном может поставляться лоток с «цветными» электронными перьями для рисования и ластиком. Цвет используемого пера или наличие на экране ластика определяется либо с помощью датчиков лотка, фиксирующих отсутствие инструмента, либо с помощью видеокамер. Это весьма удобно, так как выбор цвета надписей и переход в режим стирания осуществляются автоматически.

3. Постановка задачи

Исходя из проведенного анализа технического задания, была поставлена задача по разработке КИС интерактивного взаимодействия пользователя с ПК с использованием двух WEB-камер и программной среды MATLAB.

Эффективным можно считать такой подход, который сочетал бы в себе быстроту и независимость от сложного языка алгоритмов статистических методов и высокое качество обработки.

В алгоритм работы системы входят такие элементы, как:

— первичная настройка системы (получение эталонных изображений с камер и запись интересующих данных в переменные, определение рабочих контуров);

— сканирование изображений, получаемых с камер за каждый период времени, на наличие управляющего воздействия в области сканирования;

— анализ обнаруженного воздействия (получение координат точки касания);

Анализ получаемых из WEB-камер изображений будет проходить в несколько этапов:

1. сохранение изображений в заданные переменные;

2. нахождение значений изображения (цвета) в сканируемых контурах;

3. нахождение разницы между цветом в сканируемых контурах обрабатываемых изображений и эталонных изображений;

4. нахождение срединной линии объекта управления на рисунках;

5. нахождение координат точки касания методом сравнения результатов вычисления точек на обоих изображениях.

Дальнейшая работа направлена на реализацию математического, алгоритмического, программного обеспечения разрабатываемой автоматизированной системы.

Выводы

В результате прохождения преддипломной практики был проведен обзор литературы по разрабатываемому программному средству, проведен анализ аналогичных по функциональному назначению устройств.

На основании такого анализа был разработан проект компьютерно-интегрированной системы интерактивного взаимодействия пользователя с ПК.

Система основана на анализе изображений, динамически получаемых с двух WEB-камер с разрешающей способностью не меньше 0,3Мр. Для программирования основных алгоритмов используется язык программирования MATLAB, который разработан для работы с матрицами и является оптимизированным в этом направлении, имеет огромное количество встроенных функций и приложений, позволяющих решить все поставленные в работе задачи.

Основным отличием разрабатываемой системы от существующих аналогов является сравнительно низкая стоимость системы и простота используемых алгоритмов.

Также, во время прохождения практики на предприятии была проведена работа с нормативными документами и стандартами частного предприятия НПП «Хартрон-Энерго» ЛТД, мы также ознакомились с промышленными мощностями предприятия и продукцией, которую производит НПП «Хартрон-Энерго» ЛТД.

Перечень ссылок

1. Гонсалес, Р. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB [Текст] / Р. Гонсалес, Р. Вудс, С. Эддинс. — М. Издательство: Техносфера, 2000. — 616 с.

2. Консультационный Центр MATLAB [Электронный ресурс] / Softline Co. - Режим доступа: www/URL: http://matlab.exponenta.ru/imageacquis/index.php - 10.02.2011 г. - Захват и передача данных Image Acquisition Toolbox .

3. Сенсорные экраны — решение проблем [Текст] / Мухин И. А. — Статья опубликована в журнале «BROADCASTING Телевиденье и радиовещание»: 1 часть — № 3 (55) май 2006, с. 50−52; 2 часть — № 4 (56) июнь-июль 2006, с. 40−41; 3 часть — № 7 (59) ноябрь 2006, с. 64−66.

4. Состав и структура систем управления [Электронный ресурс] / Автор — Filon — http://hit.kharkov.ua/productoins/access_control_systems/skud-kronverk/structure — Заголовок с экрана.