science-review.ru
Введение. Развитие компьютерно-вычислительных технологий для решения бытовых задач приводит к необходимости все более широкого применения информационно-коммуникативных методов и сервисов.
Информатизация общества предполагает использование современных компьютерных и программных средств в самых разных областях [1 – 4].
Перспективным направлением, как представляется, является создание виртуальных музеев. По статистическим исследованиям посещаемость интернет-сайтов и электронных страниц виртуальных музеев высока [5 - 9].
Виртуальные музеи это - эффективное направление распространения мировых культурных ценностей [5 - 9].
Цель исследования. Основой разработки виртуальных музеев является система распознавания образов.
Материал и методы исследования. Система распознавания образов базируется на применении систем кодирования-декодирования информации, которые в настоящее время уже широко применяются в повседневной деятельности в самых различных областях [10 – 14].
Основой систем кодирования и декодирования информации в рассматриваемой теории виртуального музея является система штрих-кодов или QR - кодов.
Составной частью разрабатываемого программно-информационного сервиса и мобильного аудиогида является система распознавания QR – кодов (рис. 1) [15 - 16].
Рис. 1 Система распознавания QR – кодов (из открытых источников)
Символы QR – кода считываются с помощью мобильных устройств, с их помощью дешифруется или шифруется информация, необходимая для пользователя.
Символ QR - кода считывается мобильным устройством с помощью технологий сети Интернет или программных средств мобильного устройства и содержащий зашифрованную информацию (рис. 2) [10 - 14].
Шифровать информацию можно с помощью штрих-кода - последовательности черных и белых полос, или черных и белых квадратов, представляющих информацию в виде, удобном для считывания техническими устройствами и средствами.
Штриховой код теоретически разработан в 1932 г. как бинарный код («0» - не закрашенная, «1» - закрашенная область) до появления вычислительных машин, и востребован не был. После появления вычислительной техники (и использования бинарного счисления) их начали применять практически (например, "point of sale" - пищевая промышленность, Великобритания; книгоиздатели, розничная и оптовая торговля, упаковочное и тарное производство). С помощью кодов однозначно шифруется текст (ASCII-кодировки), байты и числа, выполняется маркировка продукции, обеспечивается защита от контрафактной продукции, как государственной задачи, и т.п., и базируются на методах криптографической защиты информации.
Наиболее широко применяются двухмерные матричные штрих-коды (QR-код, Data Matrix и др.).
QR-код (англ. Quick Response Code - код быстрого реагирования; сокр. QR code) - товарный знак для типа матричных штрих-кодов (или двумерных штрих-кодов), изначально разработанных для автомобильной промышленности Японии (рис. 2) [15 - 16].
Рис. 2 QR – коды как основа кодирования информации
QR – код обрабатывается для исправления ошибок в блоках данных с использованием недвоичного циклического кода Рида – Соломона, как частного случая Боуза - Чоудхури - Хоквингема – кода, т.е. сообщение кодируется в виде символов (поля Галуа).
Часто изображение QR – кода искажается (рис. 3), и точность сканирования затрудняется, поэтому для повышения точности необходимо разрабатывать специальные алгоритмы. Сканер определяет грани QR-кода по трем меткам.
Рис. 3 Считывание искаженного QR-кода
Для разработки адаптивных алгоритмов и сканирования необходимо применять два режима мобильного приложения при сканировании: MQR – контроль доступа сканером и MBR – считывание в условиях внешнего освещения (например, рекламе) с помощью мобильного устройства и встроенной фотокамеры.
Классы кода MBR:
- режим MBR1 код на объекте размер - А4, расстояние - 25 см (искусственное освещение-белый свет);
- режим MBR2 код на объекте размер - 1 метр, расстояние - 3 м (искусственное освещение-белый свет);
- режим MBR3 код на объекте размер - 10 м, расстояние -15 м (естественное внешнее освещение-белый свет).
Размер символов QR-кода:
- в режиме MBR1: от 0,5 до 1,25 мм (от 0.02 до 0.05 дюйма);
- в режиме MBR2: от 1,25 до 12.5 мм (от 0,05 до 0.5 дюйма);
- в режиме MBR3: более 12,5 мм (более 0.5 дюйма).
Особенностью сканирования в режиме MBR является то, что используется внешнее освещение и возможно применять цветное сканирование.
Для кода в режиме MBR3 угол к мобильному устройству должен быть менее 20*.
Верификация символов режима MBR3:
1 — распечатка символа режима MBR1 и проверка;
2 — параметр «Контраст символа» измеряется с помощью рефлектометра или верификатора.
Размер светлых модулей = темных модулей, погрешность min (%).
Для повышения точности считывания параметров QR-кода необходимо разработать или применить действующие алгоритмы, повышающие адаптивность устройства.
Алгоритм преобразования, который обеспечивает параллельность линий исходного или деформированного изображения, пропорции между точками прямых линий кода.
Аналитически данный алгоритм может быть представлен следующей системой дифференциальных уравнений:
;
В матричной форме записи данные уравнения могут быть представлены в виде:
где 
;
;
.
Обратное преобразование может быть представлено в виде системы дифференциальных уравнений:
;
Таким образом, алгоритм преобразования должен обеспечивать параллельность линий исходного и деформированного изображения и пропорций между точками прямых линий.
При проверке правильности декодирования кода необходимо использовать верификаторы. Верификатором выступает белый свет. Для гарантированной верификации кода при помощи фотокамеры приложения мобильного телефона в качестве альтернативы в условиях внешнего освещения используется красный свет.
Результаты исследования и их обсуждение. Виртуальные музеи могут эффективно применяться в учебном процессе [10 - 14].
Информационно-телекоммуникационные мультимедийные технологии и программные сервисы все шире применяются для решения самых разных задач в области экономики, сфере производства и образования, развития общества и государства [15 - 16].
Использование программных средств информационно-телекоммуникационных мультимедийных технологий обеспечивает вовлечение учащихся, как в процесс создания этих программных средств, так и применение возможностей для достижения учебных целей на основе универсальных учебных действий [10 - 14].
Метод проекта, как средство интеграции научной и учебной составляющей деятельности, проектная технология и процесс воздействия на технологию, охватывает производство, образование, социальную сферу, политику. Разделяют проектную, исследовательскую и проектно-исследовательскую деятельность [10 - 14].
Предмет исследования - автоматизация обеспечения доступа к информационным ресурсам в области культурно-просветительской деятельности с помощью информационных сервисов [10 - 14].
Основные направления проектной деятельности по созданию виртуального музея - программно-информационный сервис «АРХАНГЕЛЬСК: ЦЕНТР, ЧУМБАРОВА-ЛУЧИНСКОГО, СОЛОМБАЛА – ПРОГУЛКИ ПО ГОРОДУ», это – исследовательская, научно-изыскательская, инженерная и культурно-филологическая работа [10 - 14].
Научно-исследовательский потенциал участия в разработке программно-информационного сервиса представляет большие возможности для совершенствования прикладных компетенций участников.
Схема разработки проекта программно-информационного сервиса (рис. 4).
Рис. 4 Схема разработки сервиса
Содержательный информационный контент разрабатываемого программно-информационного сервиса состоит из: аудио-, видео-, текстовых-, графических файлов, геолокации.
Особенностью проекта программно-информационного сервиса является реализация компетенций информационных технологий и техники, лингвистики, истории.
Этапы разработки программно-информационного сервиса:
1. актуальность и моделирование проекта;
2. запись текста, видео- и аудиофайлов, ввод данных, реализация базы данных;
3. разработка интерфейса разрабатываемого мобильного приложения:
- окна запроса мобильного приложения (выбора экскурсии);
- окна отображения карты города и геолокации.
4. запуск (включения) контента мобильного приложения программно-информационного сервиса.
Требования к программно-информационному сервису: универсальность, мобильность, автономность, быстродействие и модульность.
Для реализации программно-информационного сервиса предполагается использовать V-модель жизненного цикла системы.
Программно-информационный сервис может быть реализован в виде специального технического устройства, или с помощью мобильного телефона.
Для реализации программно-информационного сервиса можно использовать программные инструменты (рис. 5):
Рис. 5 Программное обеспечение сервиса
При разработке программного обеспечения сервиса используется Android, поэтому используем Android Studio.
Задача программно-информационного сервиса это - разработка программного средства с помощью современных мультимедийных технологий и специализированного программного обеспечения (рис. 6).
Рис. 6 Программно-информационный сервис «АРХАНГЕЛЬСК: ЦЕНТР, ЧУМБАРОВА-ЛУЧИНСКОГО, СОЛОМБАЛА – ПРОГУЛКИ ПО ГОРОДУ»
Выводы или заключение. По статистическим исследованиям посещаемость интернет-сайтов и электронных страниц виртуальных музеев высока.
Элемент программно-информационного сервиса - система распознавания образов. Система распознавания образов базируется на применении систем кодирования-декодирования информации.
Программно-информационный сервис могут эффективно применяться в учебном процессе.
Статистика использования сервиса характеризует большую заинтересованность потенциальных пользователей сервиса [15-16].