Разработка образовательной среды для дистанционного обучения по дисциплинам Компьютерная графика и Системы искусственного интеллекта. Геометрические преобразования

14. Выполнить преобразование симметрии относительно

произвольной

плоскости, заданной тремя точками.

1. Выполнить преобразование симметрии относительно

произвольной

2. плоскости, заданной точкой и прямой.

3. Выполнить преобразование переноса вдоль перпендикуляра к

произвольной плоскости, заданной двумя пересекающимися

прямыми, на X единиц.

4. Выполнить преобразование симметрии относительно

произвольной

- плоскости, заданной двумя пересекающимися прямыми.

подготовка инвариантного решения (объяснения, алгоритма е1с)

моделируемых ситуаций (явлений, процессов еtс) и его проверка

КФБН. 00147-019001-1

системой с подтверждением правильности или указанием на ошибки.

Задания генерируются по уровням сложности, описанным в п. 1. 2.

4. 1. 20 Реализация модели пространственных объектов должна включать в

себя:

- Массив координат вершин фигуры.

— Набор топологических отношений.

- Функции для работы с объектом (функции элементарных

геометрических преобразований).

4. 1. 21 В механизме вывода должны присутствовать следующие правила для

нахождения последовательности геометрических преобразований:

— совмещение точки с началом координат;

1. совмещение прямой с любой из координатных осей;

2. совмещение плоскости с любой из координатных плоскостей;

- выполнение элементарного геометрического преобразования в

соответствии с выданным заданием, относительно

соответствующего элемента координатной системы.

4. 1. 22. Должны использоваться следующие матрицы

элементарных геометрических преобразований:

| | |Матрица пе|ренос|

| | | |а на |

|1 |0 |0 | |

| | |0 | |

|0 |1 |0 | |

| | |0 | |

|0 |0 |1 | |

| | |0 | |

|Тх |Ту |Тz | |

| | |1 | |

вектор Т

Матрица масштабирования на вектор Е

Ех О О О

О Еу О О

О 0 Еz О

0001

Матрица поворота на угол а вокруг оси ОХ

1000

О cos(а) sin(а) О

О -sin(а) cos(а) О

0001

Матрица поворота на угол b вокруг оси ОY

cos(b) 0 -sin(b) О

| | |КФБН. ОО |

| | |147-01 |

| | |9001-1 |

|1|0 |0 | |

|0|cos(b)|0 | |

|0|0 |1 | |

sin(с) cos(с)

О

О

Матрица поворот на угол с вокруг оси О2

О О

0. О

1. О

1

-1 О О О

О -I О О

Матрица центральной симметрии

О О

О О

О

1

-1 О

О -1 О О

Матрица симметрия относительно оси ОХ

О О

О -1 О

О О

1

-I О О О

Матрица симметрия относительно оси ОY

О О

О

О

-1 О О О

о

-1 О

о

Матрица симметрия относительно оси О2

О О

Матрица зеркальной симметрия относительно плоскости ХОY

000

1 О О

Матрица зеркальной симметрия относительно плоскости YОZ -1000 0100

12

КФБН. ОО 147-01 9001-1 0010

0001

Матрица зеркальной симметрия относительно плоскости ХО2 1000 0-100

0010 0001

. 2. Требования к надежности.

Для надежного функционирования система должна обеспечивать:

1. контроль за соответствием вводимой информации предусмотренным

формам;

2. периодическое сохранение информации о текущем состоянии

пользователя на жестком диске;

3. восстановления процесса после отказа должно сводиться к перезапуску

системы.

4. 3. Условия эксплуатации.

Программа не должна предъявлять особых требований к конфигурации

компьютера, кроме оговоренной разработчиками. При этом все системы должны

функционировать в нормальном режиме.

4. 4. Требования к составу и параметрам технических средств

Требования к аппаратуре:

1. Процессор Pentium®-133 или выше;

2. 16 Мb оперативной памяти;

3. Свободное место на жестком диске не менее 2 Мb для самой

программы с базой знаний;

4. VGA совместимый видеоконтроллер 512 Кb VRАМ

5. клавиатура (желательно русифицированная, 101 клавиша);

6. манипулятор "мышь" совместимый со стандартом Microsoft mouse.

Требования к программному обеспечению:

13 КФБН. ОО 147-01 9001-1

1. В качестве базовой операционной системы должна быть установлена

МS WINDOWS-95

2. Необходимо Borland Database Engine (ВDЕ).

4. 5. Требования к информационной и программной совместимости.

Программа должна быть полностью совместимой с Мicrosoft WINDOWS 95®.

14 КФБН. 00147-01 9001-1

5. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Документация должна быть оформлена по стандартам "Единой системы

программной документации" (ЕСПД). Должны быть разработаны следующие

документы:

1. Руководство оператора.

2. Описание применения.

3. Руководство программиста.

4. Программа и методика испытаний.

6. СТАДИИ И ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ

Срок выполнения работы — с 1. 01. 97 по 10. 06. 98 года. Исполнители -

студенты группы ПВС-51:

1. Заулошнов О. В.,

2. Коротченко И. В.

7. ПОРЯДОК КОНТРОЛЯ И ПРИЕМКИ

Испытания будут проводиться в Саратовском государственном техническом

университете на кафедре «Программное обеспечение вычислительной техники и

автоматизированных систем» 11 июня 1998 года.

При испытании будут присутствовать:

- доцент кафедры ПВС Клеванский Н. Н.

1. доцент кафедры ПВС Лалетин С. С.

2. студент группы ПВС-51 Заулошнов О. В.

- студент группы ПВС-51 Коротченко И. В.

Разработанная обучающая программа должна быть установлена на компьютере

отвечающем требованиям п. 4. 4. данного технического задания.

Должны быть проверена работа разрабатываемой системы дистанционного

образования во всех оговоренных в п. 4. 1. данного технического задания

режимах.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Министерство общего и профессионального образования Российской

Федерации

Саратовский государственный технический университет

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой ПВC

В. Б. Байбурин

Образовательная среда "Геометрические

преобразования/Продукционные системы"

Руководство оператора

ЛИСТ УТВЕРЖДЕНИЯ КФБН. ОО 148-01 34 01-1-ЛУ

СОГЛАСОВАНО

Руководитель работы Н. Н. Клеванский

Разработчики:

Студент. ПВС-51 О. В. Заулошнов

Cтудент. ПВС-51 И. В. Коротченко

Нормоконтролер С. С. Лалетин

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

УТВЕРЖДЕН

КФБН. ОО 148-01 34 01-1-ЛУ

Образовательная среда "Геометрические

преобразования/Продукционные системы"

Руководство оператора

КФБН. 00148-013401-1

2-КФБН. ОО 148-01 3401-1

АННОТАЦИЯ

Эксплуатационный программный документ «Руководство оператора» содержит

сведения о назначении программы, функциях, выполняемых программой,

минимальном составе аппаратных и программных средств, необходимых для

выполнения программы, а также сведения о выполнении программы:

последовательность действий оператора, обеспечивающих загрузку, выполнение

программы во всех предусмотренных режимах работы. Документ состоит из

четырех разделов. К документу прилагается 5 приложений.

3-КФБН. 00148-01 3401-1

СОДЕРЖАНИЕ

НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ 4

УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОГРАММЫ 6

ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОГРАММЫ 7

СООБЩЕНИЯ ОПЕРАТОРУ 9

Приложение 2. 1. Окно регистрации 10

Приложение 2. 2. Окно выбора учебного курса 11

Приложение 2. 3. Вид экрана в описательном режиме 12

Приложение 2. 4. Вид экрана в обучающем режиме 13

9. Приложение 2. 5. Вид экрана в контролирующем режиме 14

4-КФБН. 00148-01 3401-1

1. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ

1. 1. Образовательная среда «Геометрические преобразования/ продукци

онные системы» предназначена для:

1. изучения различных видов трехмерных геометрических преобразо

ваний, необходимых для их реализации структур данных и методов

обработки;

2. обучения алгоритмам преобразования структур данных геометриче

ских моделей и способам организации выводов в продукционных

системах.

1. 2. Во время работы программа выполняет следующие функции:

- регистрация нового пользователя;

- выбор учебного раздела;

3. восстановление прерванного режима работы для существующего

пользователя;

4. выбор уровня сложности учебного материала для конкретного

пользователя;

1. вывод текстовой информации по выбранному курсу с приложением

статических и динамических графических объектов;

2. демонстрация процесса геометрических преобразований на примере

выбранной модели объекта;

— формирование задания пользователю для практической работы;

- контроль выполнения пользователем задания для самостоятельной

работы с выдачей сообщений о выявленных ошибках.

1. 3. Программа предусматривает 3 режима работы: описательный, обу

чающий, контролирующий. Режимы вызываются пользователем в произволь

ном порядке.

В описательном режиме осуществляется вывод текстовой и графической

информации, введение пользователя в изучаемый курс, вывод основных

теоретических понятий.

В обучающем режиме осуществляется демонстрация пользователю

практической работы по геометрическим преобразованиям и получению

продукций, с возможностью выбора объекта и интерактивной работы с ним. В

начале обучающего режима пользователю предоставляется возможность выбора

уровня сложности, задания и объекта.

В тренирующем режиме осуществляется пошаговое формирование

пользователем последовательности необходимых для решения задачи

геометрических преобразований с контролем правильности со стороны системы.

В начале тренирующего режима пользователю предоставляется возможность

выбора

5-КФБН. 00148-01 3401-1

уровня сложности задания. Система осуществляет выбор задания произвольным

образом из числа имеющихся в соответствии с уровнем сложности.

6-

КФБН. 00148-01 3401-1

2. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОГРАММЫ

Для обеспечения нормального функционирования программы следующие

минимальные технические характеристики:

компьютер с процессором Pentium-133;

ОЗУ 16МЬ;

Операционная система WINDOWS-95;

Borland Database Engine (ВDЕ);

Свободное пространство на жестком диске 2Мб;

наличие манипулятора типа "мышь";

наличие канала связи с источником программного обеспечения.

Тип требуемого канала связи жестко не регламентируется, : кие параметры

и управляющее программное обеспечение не влияет на нормальную работу

системы. Других программных средств для функционирования программы не

требуется.

7-КФБН. 00148-01 3401-1

3. ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОГРАММЫ

3. 1. Обращение к программе осуществляется загрузкой исполняемого

файла «sdo. ехе». После запуска системы на экране появляется окно регистра

ции пользователя и запрос на ввод имени. Имя пользователя может содержать

буквы латинского и русского алфавита, размер вводимого имени - 50 символов.

Если введено имя уже существующего пользователя, то происходит восстанов

ление его состояния в системе (курс, режим работы и т. д. ), если введено

новое

имя, то система регистрирует его и устанавливает первый режим работы - опи

сательный. Процедура регистрации проиллюстрирована в приложении 2. 1. Ес

ли пользователь впервые регистрируется в системе, то ему предоставляется вы

бор темы учебного курса. Выбор осуществляется путем подведения указателя

"мыши" к выбранной теме и нажатия левой кнопки. Пользователь может предва

рительно пролистать список имеющихся тем путем подведения указателя

"мыши" к управляющим "кнопкам" на экране и нажатия левой кнопки "мыши".

Выбор темы проиллюстрирован в приложении 2. 2.

3. 2. Управление системой пользователем осуществляется с помощью ма

нипулятора типа "мышь". Вызов окон графических объектов, сворачивание

окон, перемещения текста и т. д. осуществляется путем подведения указателя

"мыши" к соответствующей пиктограмме и нажатия левой кнопки мыши.

3. 3. В описательном режиме пользователю предоставляется возможность

интерактивной работы с визуализацией трехмерной модели объекта. При рабо

те с данным примитивом в интерактивном режиме управление визуализацией

осуществляется путем выбора соответствующих пиктограмм в управляющем

поле окна работы с примитивом. В правой части экрана располагаются копки с

номерами прилагаемых к курсу пояснительных рисунков. Перемещение текста

осуществляется путем выбора соответствующей пиктограммы в зависимости от

требуемого направления и скорости перемещения по тексту. Пользователь име

ет возможность в любой момент времени выйти из данного режима и перейти в

следующий или выйти из системы полностью путем выбора на экране соответ

ствующих пиктограмм. Вид экрана в описательном режиме показан в приложе

нии 2. 3.

8-КФБН. 00148-01 3401-1

3. 4. В обучающем режиме на экран выводится визуализация модели объ

екта, выбранное пользователем задание, координаты опорного элемента и всех

вершин объекта. Перед началом можно вызвать окно интерактивной работы с

визуализацией модели, или окно отображения координат объекта и примити

вов. Для указанного вызова необходимо подвести указатель мыши к соответст

вующей пиктограмме в управляющем поле и нажать левую кнопку. Задание

дублируется в верхней строке экрана. Пользователю предлагается просмотреть

последовательность действий произвольное количество раз. Вид экрана в обу

чающем режиме показан в приложении 2. 4.

3. 5. В контролирующем режиме пользователю предоставляется возмож

ность выбора уровня сложности и трехмерного объекта. Выбор уровня сложно

сти и модели объекта осуществляется в соответствующем диалоговом окне пу

тем подведения указателя мыши с последующим нажатием левой кнопки. В

этом режиме пользователю выводятся табличные представления исходных ко

ординат объекта и опорного элемента, последовательность действий, форми

руемая по шагам самим пользователем путем выбора необходимого элементар

ного преобразования из списка всех возможных. После нажатия кнопки «Гото

во» система решает задачу сама и сравнивает полученные координаты с

координатами, полученными пользователем. По результатам сравнения вы

ставляется оценка, заносимая в модель обучаемого. Вид экрана в контроли

рующем режиме показан в приложении 2. 5.

9-КФБН. 00148-01 3401-1

4. СООБЩЕНИЯ ОПЕРАТОРУ

В процессе работы системы происходит постоянное обращение к файлам,

содержащим данные о трехмерных геометрических моделях, текстовую информацию

по учебным курсам, базы знаний, и т. д. При неудачном завершении операции

обращения к диску выводится сообщение: «Произошла ошибка чтения данных с

жесткого диска. Проверьте исправность вашего диска и наличие на нем всех

файлов системы, после чего вновь запустите систему... » Вывод на экран

этого сообщения означает, что работа системы прервана. Для восстановления

работы системы необходимо проверить наличие на диске всех файлов, указанных

в «Руководстве системного программиста» и после чего вновь запустить

систему, зарегистрировавшись под прежним именем.

10-КФБН. 00148-01 3401-1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Вид экрана в режиме

регистрации

[pic]

11-КФБН. 00148-01 3401-1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 2 Диалоговое окно выбора

курса

[pic]

12-КФБН. ОО 148-01 3401-1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 3 Вид экрана в

описательном режиме

[pic]

[pic]

13-КФБН. 00148-01 3401-1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 4. Вид экрана в

обучающем режиме

[pic]

[pic]

14-КФБН. 00148-013401-1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 5 Вид экрана в

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7