ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1.ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА РАСПОЗНАВАНИЯ ОБЪЕКТОВ 6
1.1. Общие принципы распознавания 6
1.2. Основные понятия и классификация методов распознавания 9
1.2.1. Структурные методы распознавания 12
1.2.2. Статические методы распознавания 13
1.2.3. Итенсиональные методы распознавания 14
1.2.4. Экстенсиональные методы распознавания 15
1.2.5. Нейросетевые методы распознавания 15
ГЛАВА 2. СИСТЕМЫ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБЪЕКТОВ 21
2.1. Анализ рынка программного обеспечения 21
2.1.1. Приложение PlantNet 21
2.1.2. Приложение PlantSnap 23
2.1.3. Приложение Find & log animals and plants 24
2.1.4. Приложение Leafsnap и Birdsnap 26
2.1.5. Приложение Seek 27
2.1.6. Атлас-определитель растений «Плантариум» 28
2.2. Сравнительная характеристика имеющихся программных продуктов и
разрабатываемого программного продукта 30
ГЛАВА 3. ПРОГРАММНЫЙ РАЗДЕЛ 31
3.1. Постановка задачи 31
3.2. Структура информационно-справочной системы «GreenWorld» 31
3.3. Обоснование выбора языка программирования 33
3.4. Разработка клиенской части информационно-справочной системы «GreenWorld» 34
3.5. Разработка серверной части информационно-справочной системы «GreenWorld» 40
3.6. Описание функционала программы и контрольный пример 54
3.7. Инструкция пользователя 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 70
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ИСХОДНЫЙ КОД ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА 74
В современном мире наиболее перспективным направлением являются интеллектуальные системы распознавания объектов. На сегодняшний день в мире существуют системы для распознавания лиц, эмоционального состояния человека по выражению лица, музыки и даже изображений животных по издаваемым характерным звукам.
В век информационных технологий жизнь людей становится все более автоматизированной, но все равно некоторые области сферы систем распознавания не проработаны, и не достигнуты желаемые результаты. Одним из новых и перспективных направлений является разработка систем распознавания объектов.
Системы распознавания имеют востребованность в космических разработках и в органах по управлению безопасностью жизнедеятельности людей, а именно, в местах массового скопления. Целью создания таких систем является предотвращения терроризма, а также распознавание личностей, которые совершили преступление в общественных местах, такими местами могут быть супермаркеты, вокзалы, аэропорты, банки, торговые центры, культурно-развлекательные и спортивные объекты, и сооружения. Еще очень важно контролировать порядок на улицах города и общественных местах, таких, например, как площади.
Для создания таких интеллектуальных систем распознавания необходимы хорошие камеры, которые должны передавать очень качественное изображение, в связи с этим возникают проблемы, которые затормаживают процесс создания таких систем.
Помимо высоких затрат на оборудование, добавляются внешние факторы, такие как освещенность, погодные условия и температурный режим. Также существуют различные способы скрыть свою внешность от камер, например, головные уборы, парики, различные накладки (борода, усы) и т.д.
Люди и другие живые организмы имеют очень важное свойство «умение распознавать», именно эта способность только живых существ, позволяет отличать одни объекты от других [5].
Существуют разнообразные технические задачи, например, такие как автоматическое распознавание речи (акустическое распознавание) и чтение текста, прогноз погоды и прогноз состояния фондовой биржи, постановка медицинского диагноза. При всех отличиях этих технических задач, их можно представить, как распознавание образов. Их связывает поиск решения общей задачи, то есть выделение признаков, с целью определения объектов принадлежащих одному классу из множества объектов, относящихся к разным классам.
Чтобы отличать одни физические объекты от других, необходимо уметь выделять признаки и свойства этих объектов. Образом объекта называют совокупность свойств, которые описывают конкретный объект. В свою очередь, под классом объектов понимается некоторая совокупность образов, называемых элементами класса, которая обладает рядом близких признаков и свойств. Вычисляемые или измеряемые свойства объектов, позволяющие отличить классы друг от друга, называются «признаками объекта».
Каждый класс может состоять только из одного элемента, как, например, при опознавании человека. С другой стороны, вся совокупность образов может быть разделена всего на два класса, например, «чужой» и «свой».
Целью магистерской работы является разработка информационно-справочной системы, которая по ключевым признакам и параметрам будет определять к какому типу и виду относится растение, а также выдавать справку о нем. В данной системе предусматривается дополнительная функция «Определитель болезней растений», а также определитель по фото.
Для реализации поставленной цели, необходимо:
1. Изучить литературу, заложив теоретический фундамент для темы исследования.
2. Провести обзор существующих программных продуктов и экспертных систем, определяющих растения.
3. Создать, заполнить и протестировать базу данных для экспертной системы.
4. Создать оболочку приложения экспертной системы, разработать дружественный интерфейс.
5. Подключить базу данных.
6. Протестировать созданное приложение.
При разработке информационно-справочной системы распознавания объектов необходимо решить несколько важных задач. Первая задача заключается в выборе способа измерения или вычисления признаков, и вторая задача связана с представлением полученных в результате данных. Необходимо отобрать максимально возможное число признаков для распознаваемых образов, учитывая при этом сложность и точность определения результата для каждого признака.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были рассмотрены системы распознавания растений, их методы и принципы. Выполнен обзор существующих программных продуктов, экспертных и поисковых систем для определения растений.
Для реализации собственного приложения была создана математическая модель, разработана клиентская часть приложения, включающая в себя проектирование, создание и заполнение базы данных растений «Flora_db» на платформе PHPMyAdmin, спроектированы формы приложения. Разработана серверная часть приложения, включающая в себя создание форм с помощью интегрированной среды разработки Microsoft Visual Studio, а также наполнение приложения функционалом с помощью программного кода.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были изучены учебные материалы по разработке клиент-серверных приложений, а также мобильных приложений, работающих на платформе Android и Java, рассмотрены технологии обработки и хранения данных в распределенных системах.
В дальнейшем возможно развитие информационно-справочной системы «GreenWorld»:
• расширение возможностей электронного справочника;
• добавление видео- и аудиозаписей;
• автоматическое обновление базы данных растений;
• улучшение поиска по фотографии;
• разработка мобильной версии приложения;
• добавление обратной связи с пользователями.
Результатом проделанной работы стало программное обеспечение с возможностью дальнейшего развития и улучшения.
1 Академия Intel: Введение в разработку мультимедийных приложений с использованием библиотек GpenCV и IPP. Лекция 3: Детекторы и дескрипторы ключевых точек. Алгоритмы классификации изображений. Задача детектирования объектов на изображениях и методы её решения [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.intuit.ru/studies/courses/10621/1105/lecture/17983?page=1 - Загл. с экрана.
2 Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: Ботаника [Электронный ресурс]: учебник / С.Г. Зайчикова, Е.И. Барабанов. - М.: ГЭОТАР-Медиа,
2009. - 288 с. Режим доступа: www.studmedlib.ru - Загл. с экрана.
3 Баландин С.А. Абрамова Л.И. Березина Н.А. Общая ботаника с основами геоботаники: Учебное пособия для вузов. 2-е изд. испр. и доп. - М. ИКЦ. «Академ книга», 2006. - 293 с.
4 Барабаш Ю.Л. Коллективные статистические решения при распознавании. - М.: Радио и связь, 1983. - 224 с.
5 Брилюк, Д.В. Старовойтов. В.В. Нейросетевые методы распознавания изображений /// Кузин Л.Т. Основы кибернетики: Основы кибернетических моделей. Т.2. - М.: Энергия, 1979. - 584 с.
6 Бутаков Е.А., Островский В.И., Фадеев И.Л. Обработка изображений на ЭВМ. - М.: Высшая школа, 1987. - 236 с.
7 Веб-камера, Node.js и OpenCV: делаем систему распознавания лиц [Электронный ресурс]. Режим доступа: https:// habrahabr.ru/company/ruvds/blog/335770/ (дата обращения: 14.09.2017). - Загл. с экрана.
8 Гаспариан М.С. Информационные системы и технологии [Электронный ресурс]:
учебное пособие/ Гаспариан М.С., Лихачева Г.Н. - Электрон. текстовые данные. - М.: Евразийский открытый институт, 2011. - 370 с. - Режим доступа:
http://www.iprbookshop.ru/10680. - ЭБС «IPRbooks», по паролю. - Загл. с экрана.
9 Головко В.А. Нейроинтеллект: Теория и применения. Книга 1. Организация и обучение нейронных сетей с прямыми и обратными связями - Брест: БПИ, 1999. - 260 с.
10 Головко В.А. Нейроинтеллект: Теория и применения. Книга 2. Самоорганизация, отказоустойчивость и применение нейронных сетей - Брест: БПИ, 1999. - 228 с.
11 Горелик А.Л., Скрипкин В.А. Методы распознавания. Изд.2. - М.: Высшая школа, 1984. - 219 с.
12 Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3-х т. Пер. с англ./ Под. ред. Р. Сопера. - М.: Мир, 1993. - 156 с.
13 Дуда Р., Харт П. Распознавание образов и анализ сцен. /Пер.с англ. - М.: Мир, 1978. - 510 с.
14 Дюк В.А. Компьютерная психодиагностика. - СПб.: Братство, 1994. - 365 с.
15 Еленевский А. Г., Соловьева М. П., Тихомиров В. Н. Ботаника высших, или наземных растений: Учеб. для студ. высш. учеб. пед. учеб. завед. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 432 с...