Построение синтезированных 3D изображений местности по цифровой карте



6 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

В данном разделе выполняется разработка программной документации в составе:

· руководство оператора;

· руководство программиста;

· описание применения.

Разработка документации выполнялась в соответствии с ЕСПД ГОСТ 19.101-77, 19.105-78, 19.502-78, 19.504-79, 19.505-79.

6.1 Руководство оператора

6.1.1 Назначение программы

Программный стенд предназначен для построения синтезированных 3Dизображений местности по цифровой карте, имитации полета летательного аппарата с заданными параметрами движения.

Программный стенд может эксплуатироваться в подразделениях, занимающихся разработкой и исследованием вопросов автоматизации определения координат летательного аппарата с использованием картографической информации.

Программный стенд предоставляет возможность выполнения следующих функций:

· загрузки карты высот из файла в формате MTW;

· построения 3Dизображения местности на основе карты высот;

· имитации полета летательного аппарата над синтезированной местностью;

· задания параметров движения летательного аппарата - скорости, высоты;

· имитации бортовой камеры летательного аппарата;

· задания углов визирования бортовой камеры летательного аппарата;

· записи и воспроизведения маршрута полета летательного аппарата;

· наложения текстуры на синтезированное 3Dизображение местности.

6.1.2 Условия выполнения программы

Программный стенд предназначен для построения синтезированных 3Dизображений местности по цифровой карте, имитации полета летательного аппарата с заданными параметрами движения.

Функции, выполняемые программным стендом, описаны в документе «Руководство пользователя».

Программный стенд функционирует на ПЭВМ, удовлетворяющей следующим требованиям:

· Процессор с частотой 1 ГГц или выше;

· 128 МБ ОЗУ;

· 160 МБ свободного места на диске;

· жесткий диск со скоростью 5400 об/мин;

· видеоадаптер с поддержкой OpenGL 2.0 и разрешением 1024 x 768 (или более высоким);

· дисковод CD-ROM или порт USB.

Программный стенд работает в среде операционных систем Windows XP SP1/SP2/Vista/7, так же необходимо наличие программной среды .NET Framework версии 2.0 или выше и библиотеки Tao Framework.

6.1.3 Выполнение программы

6.1.3.1 Загрузка и запуск программы

Загрузка и запуск программного стенда выполняется запуском на выполнение файла Landscape.exe.

В случае успешного запуска программы на рабочем столе будет отображено главное окно программы (рисунок 6.1).



Рисунок 6.1 - Главное окно программного стенда

Главное окно программного стенда содержит следующие элементы:

· в верхней части окна - главное меню программы;

· рабочую область, в которой отображается 3Dизображение местности;

· в правой части окна - вкладки:

- «Ландшафт» - настройка уровня детализации и сводная

информация о построенном изображении;

- «Освещение» - настройка параметров освещения;

- «Трек» - запись/воспроизведение маршрута;

- «Камера» - настройка углов визирования и отображения области «захвата» камеры.

· в нижней части окна - отображение текущих параметров:

- азимута камеры;

- скорости летательного аппарата;

- яркости.



6.1.3.2 Загрузка карты высот из файла

Загрузка карты высот из файла в данном программном стенде осуществляется командой главного меню «Файл/Открыть».

В результате выполнения этой команды появится окно «Открыть» (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 - Выбор карты высот для загрузки

После выбора нужного файла и нажатия кнопки «Открыть» в рабочей области программы будет построено 3Dизображение (рисунок 6.3). На вкладке ландшафт появится информация о текущем 3Dизображении: размерность матрицы высот, размерность сетки построенного изображения, количество полигонов, минимальная и максимальная высоты.



Рисунок 6.3 - Главное окно программы с загруженнойкартой высот

6.1.3.3 Загрузка текстуры

В данном программном стенде можно загрузить текстуру в одном из графических форматов (BMP, GIF, JPG,JPEG, PNGи др.). Для этого необходимо выполнить команду «Ландшафт/Загрузить текстуру». В результате выполнения этой команды появится окно «Открыть» (рисунок 6.4).

После выбора нужного файла и нажатия кнопки «Открыть» текстура «наложится» на 3D изображение (рисунок 6.5).



Рисунок 6.4 - Выбор текстуры

Рисунок 6.5 - Изображение местности с загруженной текстурой

6.1.3.4 Изменение параметров отображения ландшафта

Параметры отображения ландшафта находятся на вкладке «Ландшафт» в правой части окна. Изменяя параметр «Шаг сетки» можно увеличивать/уменьшать уровень детализации (рисунок 6.6), а изменяя параметр «Тип примитивов» - отображать ландшафт в виде совокупности треугольников, линий и точек (рисунок 6.7).

Рисунок 6.6 - Максимальный уровень детализации

Рисунок 6.7 - Использование примитива «Линии»

6.1.3.5 Изменение параметров освещения

Изменить параметры освещения можно 3 способами:

· Командой «Освещение/Светлее(Темнее)»;

· Кнопками Home/End;

· На вкладке «Освещение».

Результат представлен на рисунке 6.8.

Рисунок 6.8 - Минимальное освещение ландшафта

6.1.3.6 Запись/воспроизведение маршрута

Маршрут представляет собой совокупность точек пространства, через которые прошел летательный аппарат во время полета.

Запись маршрута (трека) заключается в сохранении точек пространства, через которые прошел летательный аппарат, во внешний файл для дальнейшего использования.

Для записи маршрута необходимо на вкладке «Трек» (рисунок 6.9) нажать кнопку «Запись трека» и начать движение летательного аппарата, по окончании движения еще раз нажать кнопку Запись трека», после чего появится диалоговое окно «Сохранить», в котором необходимо указать имя файла.

Воспроизведение маршрута заключается в открытии, ранее сохраненного маршрута движения летательного аппарата, и прохождения этого маршрута летательным аппаратом в автоматическом режиме.

Для воспроизведения маршрута необходимо на вкладке «Трек» нажать кнопку «Воспроизведение», после чего, если не был раннее загружен маршрут, появится диалоговое окно «Открыть», в котором необходимо выбрать файл маршрута. После выполнения описанных действий летательный аппарат начнет движение по загруженному маршруту. Так же на вкладке «Трек» имеются кнопки:

- «Пауза» - приостанавливает воспроизведение маршрута, после чего летательный аппарат остается в текущей точке своего маршрута;

- «Стоп» - останавливает воспроизведение маршрута, после чего летательный аппарат помещается в начало своего маршрута;

Так же на этой вкладке имеется регулятор скорости воспроизведения маршрута.

Рисунок 6.9 - Вкладка «Трек»

6.1.3.7 Настройка бортовой камеры летательного аппарата

Выполнить настройку бортовой камеры летательного аппарата можно на вкладке «Камера» (рисунок 6.10).

На этой вкладке можно задать углы визирования камеры б и в, а так же Скрыть/Показать область визирования камеры. В режиме обзора снаружи летательного аппарата камера не работает.

Управление полетом летательного аппарата осуществляется с помощью кнопок «Стрелка вверх», «Стрелка вниз», «Стрелка влево», «Стрелка вправо», а управление бортовой камерой - с помощью кнопок «W», «S», «A» и «D».

Рисунок 6.10 - Рамка бортовой камеры летательного аппарата

6.1.3.8 Отображение летательного аппарата

Существует 2 режима отображения летательного аппарата: вид снаружи и вид из кабины. Смена режима отображения осуществляется нажатием кнопки «V». При переходе в режим отображения снаружи рамка камеры визирования перестанет отображаться, а угол поворота камеры станет равным 0 по отношению к направлению движения летательного аппарата (рисунок 6.11).



Рисунок 6.11 - Вид снаружи летательного аппарата

6.1.3.9 Завершение работы программы

Завершение работы программного стенда возможно с помощью:

· пункта главного меню «Файл/Выход»;

· кнопки окна «Закрыть»;

·

6.1.4 Сообщения оператору

В ходе выполнения программы могут выдаваться сообщения об ошибках.

При попытке открыть файл, структура которого не соответствует формату MTW, будет выдано сообщение об ошибке (рисунок 6.12).

Рисунок 6.12 - Сообщение об ошибке: структура файла не соответствует формату MTW

При попытке выполнить какое-либо действие (запись/воспроизведение трека, загрузка текстуры, изменение параметров отображения ландшафта, изменение параметров бортовой камеры летательного аппарата) при незагруженной карте высот, будет выдано сообщение об ошибке (рисунок 6.13).

Рисунок 6.13 - Сообщение об ошибке: карта высот не загружена

При вводе значений углов визирования бортовой камеры летательного аппарата не принадлежащих диапазону от 0 до 180 градусов будет выдано сообщение об ошибке (рисунок 6.14).

Рисунок 6.14 - Сообщение об ошибке: углы б и в не лежат в диапазоне от 0 до 180 градусов

6.2 Руководство программиста

6.2.1 Назначение и условия применения программы

Программный стенд предназначен для построения синтезированных 3Dизображений местности по цифровой карте, имитации полета летательного аппарата с заданными параметрами движения.

Функции, выполняемые программным стендом, описаны в документе «Руководство пользователя».

Программный стенд функционирует на ПЭВМ, удовлетворяющей следующим требованиям:

· Процессор с частотой 1 ГГц или выше;

· 128 МБ ОЗУ;

· 160 МБ свободного места на диске;

· жесткий диск со скоростью 5400 об/мин;

· видеоадаптер с поддержкой OpenGL 2.0 и разрешением 1024 x 768 (или более высоким);

· дисковод CD-ROM или порт USB.

Программный стенд работает в среде операционных систем Windows XP SP1/SP2/Vista/7, так же необходимо наличие программной среды .NET Framework версии 2.0 или выше и библиотеки Tao Framework.

6.2.2 Характеристики программы

Программный стенд позволяет отображать одновременно одно 3Dизображение местности, построенное на основе карты высот, загруженной в программу.

В программном стенде реализованы алгоритмы построения 3Dизображения местности, расчет векторов нормали, перемещение в 3Dпространстве и др. Выполнение этих действий требует значительных вычислительных затрат. В связи с этим скорость отображения цифровой местности напрямую зависит от характеристик процессора и объема оперативной памяти.

Требования к жесткому диску определяются объемом файлов, содержащих карты высот местности.

В программе выполняется стандартная обработка ошибок, не приводящих к нарушению работы программы.

Программа не требует инсталляции. Установка программы осуществляется копированием исполняемого файла и библиотек в установочный каталог.

6.2.3 Обращение к программе

Загрузка и запуск программного стенда выполняется запуском на выполнение файла Landscape.exe.

Порядок работы с программой описан в документе «Руководство оператора».

Завершение работы программного стенда возможно с помощью:

· пункта главного меню «Файл/Выход»;

· кнопки окна «Закрыть»;

6.2.4 Входные и выходные данные

В качестве входных данных в данном программном стенде используются файлы матриц высот(MTW) в формате TXT, а так же графические файлы в форматах BMP,JPG, JPEG, PNG. Для работы программы необходимо выполнить загрузку одной карты высот.

Результат загрузки карты высот отобразиться на экране в виде 3Dмодели местности.

Порядок загрузки изображений, отображения результатов работы программного стенда описан в документе «Руководство оператора».

6.2.5 Сообщения

При работе программы оператору могут выдаваться сообщения в виде стандартных модальных окон. Перечень сообщений и порядок действия описан в документе «Руководство оператора».



6.3 Описание применения

6.3.1 Назначение программного стенда

Программный стенд предназначен для построения синтезированных 3Dизображений местности по цифровой карте, имитации полета летательного аппарата с заданными параметрами движения.

Программный стенд может эксплуатироваться в подразделениях, занимающихся разработкой и исследованием вопросов автоматизации определения координат летательного аппарата с использованием картографической информации.

Программный стенд предоставляет возможность выполнения следующих функций:

· загрузки карты высот из файла в формате MTW;

· построения 3Dизображения местности на основе карты высот;

· имитации полета летательного аппарата над синтезированной местностью;

· задания параметров движения летательного аппарата - скорости, высоты;

· имитации бортовой камеры летательного аппарата;

· задания углов визирования бортовой камеры летательного аппарата;

· записи и воспроизведения маршрута полета летательного аппарата;

· наложения текстуры на синтезированное 3Dизображение местности.

Данный программный стенд позволяет выполнить моделирование ландшафта местности и полет летательного аппарата над ним.



6.1.2 Условия применения

6.3.2.1 Требования к техническим средствам

Программный стенд функционирует на ПЭВМ, удовлетворяющей следующим требованиям:

· Процессор с частотой 1 ГГц или выше;

· 128 МБ ОЗУ;

· 160 МБ свободного места на диске;

· жесткий диск со скоростью 5400 об/мин;

· видеоадаптер с поддержкой OpenGL 2.0 и разрешением 1024 x 768 (или более высоким);

· дисковод CD-ROM или порт USB.

6.3.2.2 Требования к программным средствам

Программный стенд работает в среде операционных систем Windows XP SP1/SP2/Vista/7, так же необходимо наличие программной среды .NET Framework версии 2.0 или выше и библиотеки Tao Framework.

6.3.2.3 Общие характеристики входной и выходной информации

Программный стенд использует в качестве входной информации файлы матриц высот (MTW) в формате TXT, файлы текстур в одном из графических форматов, файлы маршрутов (треков) летательного аппарата в формате TRACKS.

Выходная информация программного стенда отображается на экране в виде 3D изображения местности и в виде файлов маршрута (трека) летательного аппарата в формате TRACKS.

6.3.2.4 Требования организационного характера

Программный стенд может устанавливаться и эксплуатироваться одним пользователем. Конечный пользователь должен обладать практическими навыками работы с графическим пользовательским интерфейсом операционной системы, обладать базовыми знаниями в области географических информационных систем.

6.3.3 Описание задачи

В данном программном стенде необходимо реализовать построение 3D изображения местности на основе карты высот в формате MTW, а так же выполнить имитацию полета летательного аппарата над синтезированной местностью.

Для решения поставленной задачи используется язык программирования С#, объектно-ориентированный подход к программированию.

6.3.4 Входные и выходные данные

Программный стенд использует в качестве входной информации файлы матриц высот (MTW) в формате TXT, файлы текстур в одном из графических форматов, файлы маршрутов (треков) летательного аппарата в формате TRACKS.

Выходная информация программного стенда отображается на экране в виде 3D изображения местности и в виде файлов маршрута (трека) летательного аппарата в формате TRACKS.

7 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ

Программа и методика испытаний разработана в соответствии с ЕСПД ГОСТ 19.301-79.

7.1 Объект испытаний

Объектом испытаний является программный стенд для построения 3D изображений местности (далее - программный стенд).

На испытания предъявляется перечень документов программного стенда:

· «Программный стенд для построения 3Dизображений местности. Описание применения»;

· «Программный стенд для построения 3Dизображений местности. Руководство программиста»;

· «Программный стенд для построения 3Dизображений местности. Руководство оператора».

7.2 Цель испытаний

Настоящие испытания программного стенда проводятся в целях оценки:

· работоспособности программного стенда и соответствия его характеристик функциональным и иным требованиям, предъявляемым к программе на этапе проектирования;

· соответствия документации требованиям задания на дипломное проектирование и ЕСПД.



7.3 Требования к программе

Состав проводимых проверок приведен в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Состав проводимых проверок

Номер пункта	Выполнение проверки	Номер пункта методики
1	Загрузка и запуск программного стенда	7.6.1
2	Выполнение требований к техническим средствам и системному программному обеспечению	7.6.1
3	Загрузка карты высот из файла и отображение построенного 3D изображения местности	7.6.2
4	Загрузка текстуры	7.6.3
5	Настройка типа отображаемых примитивов	7.6.4
6	Настройка детализации построенного 3D изображения местности	7.6.5
7	Отображение летательного аппарата	7.6.6
8	Запись маршрута летательного аппарата	7.6.7
9	Воспроизведение маршрута летательного аппарата	7.6.8
10	Отображение области визирования бортовой камеры летательного аппарата	7.6.9

7.4 Требования к программной документации

В состав программной документации должны быть включены следующие документы:

1. Эксплуатационные документы:

· описание применения (ГОСТ 19.502-78);

· руководство программиста (ГОСТ 19.504-79);

· руководство оператора (ГОСТ 19.505-79).

2. Программа и методика испытаний. (ГОСТ 19.301-79).

7.5 Средства и порядок испытаний

Во время проведения испытаний используются следующие технические и программные средства:

· персональный компьютер на базе процессораIntelCore 2 DuoE8400 3.0GHz;

· ОЗУ 2 ГБ;

· монитор 19''Samsung SyncMaster 970p;

· клавиатура;

· манипулятор типа «мышь»;

· ОС MS Windows 7Максимальная.

Испытания проводятся на контрольном примере путем ввода и обработки данных контрольного примера. Контрольный пример включает набор файлов карт высот в формате MTWи графических файлов в форматахBMP,JPEG.

Полученные результаты отображаются на экране и сопоставляются с данными контрольного примера. Отсутствие расхождений и получение ожидаемых результатов означает успешное проведение проверок.

Далее проводится тестирование функций методами «белого ящика» и «черного ящика».

7.5 Методы испытаний

7.5.1 Проверка процедуры загрузки и запуска программного стенда

Для выполнения проверки используется ПЭВМ с техническими характеристиками и установленным системным и прикладным программным обеспечением в соответствии с требованиями задания на проектирование.

Пользователь входит в операционную систему и выполняет процедуру загрузки и запуска программного стенда.

Результат проверки считается положительным, если процедура загрузки и запуска программы завершаются успешно.



7.5.2 Проверка процедуры загрузки карты высот из файла и отображения построенного 3D изображения

Для выполнения проверки файл с РЛИ последовательно открывается графическим редактором Paint из состава операционной системы и загружается в программный стенд. Результат работы наблюдается визуально на экране ПЭВМ.

Результат проверки считается положительным, если загруженная в программу карта высот отображается в рабочей области программного стенда в виде 3Dмодели местности.

7.5.3 Проверка процедуры загрузки текстуры

Для выполнения проверки данной процедуры необходимо выполнить команду «Ландшафт/Загрузить текстуру» и в появившемся окне «Открыть» выбрать файл текстуры.

Результат работы наблюдается визуально.

Результат проверки можно считать положительным, если, выбранное в качестве текстуры изображение, отобразилось на поверхности 3Dмодели местности.

7.5.4 Проверка процедуры смены типов отображаемых примитивов

Для выполнения проверки процедуры необходимо перейти на вкладку «Ландшафт», в правой части окна программы, и выбрать тип отображаемых примитивов в выпадающем списке «Тип примитивов».

Результат работы наблюдается визуально.

Результат проверки считается положительным, если в рабочей области программного стенда 3Dмодель местности будет отображена соответствующими примитивами.



7.5.5 Проверка процедуры изменения уровня детализации

Для выполнения проверки процедуры необходимо перейти на вкладку «Ландшафт», в правой части окна программы, и выбрать уровень детализации в выпадающем списке «Шаг сетки».

Результат работы наблюдается визуально.

Результат проверки считается положительным, если в рабочей области программного стенда уменьшение размеров примитивов, из которых состоит 3Dмодель местности, будет соответствовать уменьшению шага сетки и наоборот - увеличение размеров примитивов будет соответствовать увеличению шага сетки.

7.5.6 Проверка процедуры отображения летательного аппарата

Для выполнения проверки процедуры необходимо нажать кнопку «V».

Результат работы наблюдается визуально.

Результат проверки считается положительным, если в рабочей области программного стенда появится изображение модели самолета или исчезнет, если оно уже было отображено.

7.5.7 Проверка процедуры записи маршрута летательного аппарата

Для выполнения проверки процедуры записи маршрута летательного аппарата необходимо перейти на вкладку «Трек», в правой части окна программы, и нажать кнопку «Запись», после чего начать движение летательного аппарата. Когда движение летательного аппарата будет закончено нужно еще раз нажать кнопку «Запись», после чего появится окно «Сохранить», в котором необходимо указать имя файла маршрута.

Результат проверки считается положительным, если был создан файл маршрута с соответствующим именем и расширением «.TRACKS».



7.5 Проверка процедуры воспроизведения маршрута летательного аппарата

Для выполнения проверки процедуры воспроизведения маршрута летательного аппарата необходимо выполнить команду «Маршрут/Открыть» или перейти на вкладку «Трек», в правой части окна программы, и нажать кнопку «Воспроизведение», после чего в появившемся окне «Открыть» выбрать файл маршрута.

Результат работы наблюдается визуально.

Результат проверки считается положительным, если в рабочей области программного стенда летательный аппарат начнет движение по сохраненному ранее маршруту.

7.5.1 Проверка процедуры отображения области визирования бортовой камеры летательного аппарата

Для выполнения проверки процедуры отображения области визирования бортовой камеры летательного аппарата необходимо перейти на вкладку «Камера», в правой части окна программы, и отметить пункт «Показать рамку».

Результат работы наблюдается визуально.

Результат проверки считается положительным, если в рабочей области программного стенда появилась прямоугольная область визирования бортовой камеры летательного аппарата.

7.5.2 Оценка комплектности и качества документации

Оценка качества и комплектности документации выполняется экспертным методом путем анализа документации на соответствие требованиям нормативно-технических документов. Номенклатура разработанных документов определяется заданием на проектирование. Содержание документов проверяется на соответствие требованиям ГОСТ ЕСПД.

7.6 Тестирование методом «белого ящика». Способ базового пути

Пронумерованный текст процедуры изменения яркости освещения имеет вид:

1) if (br>0.95f) {

2) br=1f; }

3) else { br+=0.05f; }

4) br=(float)Math.Round(br,2);

5) if (r_color>0.775f) {

6) r_color=0.8f; }

7) else { r_color+=0.025f; }

8) if (g_color>0.875f) {

9) g_color=0.9f; }

10) else { g_color+=0.025f; }

11) if (b_color>0.975f) {

12) b_color=1.0f; }

13) else { b_color+=0.025f; }

14) Draw();

Потоковый граф получаем путем отображения пронумерованного текста программы в вершины потокового графа. Полученный потоковый граф приведен на рисунке 7.1.



Рисунок 7.1 - Потоковый граф, отображающий структуру функции

Для определения мощности базового множества независимых путей в графе используем цикломатическую сложность графа.

1.Цикломатическая сложность графа равна количеству регионов потокового графа: V(G)=5

2. Цикломатическая сложность графа равна количеству дуг минус количество узлов плюс 2: V(G)=17 -14+2= 5

3.Цикломатическая сложность графа равна количеству предикатных узлов плюс 1: V(G)=4 +1=5

Базовое множество путей приведено в таблице 7.2.

Таблица 7.2 - Базовое множество независимых путей

1	1-3-4-5-7-8-10-11-13-14
2	1-2-4-5-7-8-10-11-13-14
3	1-2-4-5-6-8-10-11-13-14
4	1-2-4-5-6-8-9-11-13-14
5	1-2-4-5-6-8-9-11-12-14

Каждый тестовый вариант формируется в следующем виде:

· исходные данные;

· ожидаемые результаты;

· реальные результаты.

Исходные данные выбираются так, чтобы предикатные вершины обеспечивали нужные переключения - запуск только тех операторов, которые перечислены в конкретном пути, причем в требуемом порядке.

В качестве исходных данных рассматриваемая функция использует текущее значение яркости освещения. В процессе выполнения программы происходит прохождение тех или иных путей, что обусловлено алгоритмом.

Тестовые варианты, удовлетворяющие выявленному множеству независимых путей в структуре операторов рассматриваемой процедуры, представлены в таблице 7.3.

Таблица 7.3 - Результаты тестирования методом «белого ящика»

№ пути	Исходные данные	Ожидаемые результаты	Реальные результаты
1	br=0.8f r_color=0.7f g_color=0.8f b_color=0.9f	br=0.85f r_color=0.725f g_color=0.825f b_color=0.925f	br=0.85f r_color=0.725f g_color=0.825f b_color=0.925f
2	br=1.5f r_color=0.7f g_color=0.8f b_color=0.9f	br=1.0f r_color=0.725f g_color=0.825f b_color=0.925f	br=1.0f r_color=0.725f g_color=0.825f b_color=0.925f
3	br=1.5f r_color=0.85f g_color=0.8f b_color=0.9f	br=1.0f r_color=0.8f g_color=0.825f b_color=0.925f	br=1.0f r_color=0.8f g_color=0.825f b_color=0.925f
4	br=1.5f r_color=0.85f g_color=0.95f b_color=0.9f	br=1.0f r_color=0.8f g_color=0.9f b_color=0.925f	br=1.0f r_color=0.8f g_color=0.9f b_color=0.925f
5	br=1.5f r_color=0.85f g_color=0.95f b_color=1.5f	br=1.0f r_color=0.8f g_color=0.9f b_color=1.0f	br=1.0f r_color=0.8f g_color=0.9f b_color=1.0f

Ожидаемые и реальные результаты совпадают, следовательно, в результате тестирования методом белого ящика ошибок в рассматриваемой процедуре не обнаружено.

7.7 Тестирование методом «черного ящика»

Рассмотрим тестирование методом «черного ящика» процедуры Detalization, которая устанавливает шаг сетки при построении ландшафта.

На основании спецификации можно выделить следующие классы эквивалентности:

· Значение шага сетки принадлежит промежутку [1..128] и выделим значения, необходимые для проверки:

- Шаг сетки равен 1.

- Шаг сетки равен 128.

· Значение шага сетки не принадлежит промежутку [1..128] и выделим значения, необходимые для проверки:

- Шаг сетки равен 0.

- Шаг сетки равен 130.

Дерево разбиений представлено на рисунке 7.2.



Рисунок 7.2 - Дерево разбиений

Дерево содержит 4 листа. Составим тестовые варианты для каждого из них (таблица 7.4):

Таблица 7.4 - Тестовые варианты и результаты

№ листа	Исходные данные	Ожидаемые результаты	Реальные результаты
1	Шаг сетки=1	Шаг сетки=1	Шаг сетки=1
2	Шаг сетки=128	Шаг сетки=128	Шаг сетки=128
3	Шаг сетки=0	Шаг сетки=1	Шаг сетки=1
4	Шаг сетки=130	Шаг сетки=128	Шаг сетки=128

Проведенные тесты не обнаружили ошибок функционирования тестируемой процедуры. Это позволяет сделать вывод о достаточном уровне надежности данной программы.

8 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

8.1 Построение синтезированных 3D изображений местности по цифровой карте

8.1.1 Экспорт карты высот в ГИС Панорама

Для экспорта карты высот в ГИС Панорама необходимо выполнить перечень команд:

· «Файл\Открыть», выбрать файл в формате .SXF;

· «Файл\Экспорт в…\Матрицы высот (TXT…)», в появившемся окне нажать кнопку «Выключить все», а затем кнопку «Выполнить».

После выполнения указанных действий будет сформирован файл карты высот с расширением .TXT.

8.1.2 Загрузка карты высот в программном стенде

Для загрузки карты высот необходимо выполнить команду «Файл\Открыть» и в появившемся окне «Открыть», выбрать файл карты высот, сформированный с помощью ГИС Панорама. Результат выполнения команды представлен на рисунке 8.1.



Рисунок 8.1 - Результат загрузки карты высот

8.1.3 Загрузка текстуры

Для загрузки текстуры необходимо выполнить команду «Ландшафт\Загрузить текстуру» и в появившемся окне открыть выбрать текстуру в одном из графических форматов. Результат выполнения команды представлен на рисунке 8.2.



Рисунок 8.2 - Результат загрузки текстуры

8.2 Определение зависимости частоты кадров от уровня детализации и от типа отображаемых примитивов

Для определения зависимости частоты кадров от уровня детализации и от типа отображаемых примитивов необходимо провести серию испытаний. Результаты испытаний сильно зависят от аппаратной части ПЭВМ, на которой функционирует программный стенд. Поэтому ниже приведена конфигурация ПЭВМ:

· Процессор - Intel Core 2 Duo E8400 3.0Ггц;

· ОЗУ - Corsair2048MБ;

· Жесткий диск - WD 500 ГБ, 7200 об/мин;

· Видеокарта - Nvidia GeForce 9800GT 512 МБ.

ПЭВМ удовлетворяет всем требованиям к программным средствам, изложенным в пункте «Разработка программной документации», кроме того для фиксации частоты кадров понадобится программа Fraps, которая отображает частоту кадров в 3Dприложениях.

Для проведения теста были выполнены следующие настройки программного стенда:

· загружена карта высот «Коломна(N37030)»;

· загружена текстура «Коломна»;

· тип отображения летательного аппарата - из кабины;

· уровень освещенности - максимальный;

· область визирования бортовой камеры летательного аппарата - не отображать.

Суть теста заключается в изменении уровня детализации и типа отображаемых примитивов на вкладке «Ландшафт», в правой части окна программного стенда, и фиксации частоты кадров.

Таблица 8.1 - зависимость частоты кадров от уровня детализации и от типа отображаемых примитивов

Шаг сетки	1	2	4	8	16	32	64	128
Тип примитивов	Точки	2	6	26	26	26	26	26	26
	Линии	1	5	21	26	26	26	26	26
	Треугольники	1	2	12	22	26	26	26	26

На пересечении строки и столбца в таблице 8.1 находится частота кадров, соответствующая выбранному шагу сетки и типу примитивов.



Рисунок 8.3 - Графики - зависимость частоты кадров от уровня детализации и от типа отображаемых примитивов

На рисунке 8.3 видно, что начиная с определенного значения шага сетки наблюдается резкое падение частоты кадров (8 - для примитива «треугольники», 4 - для примитивов «точки» и «линии»), поэтому не рекомендуется устанавливать значение шага сетки меньше порогового значения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной выпускной квалификационной работе был разработан программный стенд, предназначенный для построения синтезированных 3Dизображений местности по цифровой карте.

Были разработаны следующие алгоритмы:

· загрузки карты высот из файла;

· построения ландшафта по карте высот;

· расчет векторов нормали для каждой точки ландшафта;

· загрузки текстуры;

· построения летательного аппарата;

· записи и воспроизведения маршрута летательного аппарата.

Были разработаны варианты учета и отображения объектовой информации цифровой карты местности.

Разработанный программный стенд может использоваться при построении, таких систем, как:

· автоматизированного видения;

· технического зрения;

· улучшенного видения;

· улучшенной визуализации.

Было проведено тестирование программного стенда, подготовлена программная документация.

Результаты исследований будут использоваться в НИР, проводимых на кафедре ЭВМ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 ГОСТ 19.101-77 Единая система программной документации. ВИДЫ ПРОГРАММ И ПРОГРАММНЫХ ДОКУМЕНТОВ.

2 ГОСТ 19.105-78 Единая система программной документации. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНЫМ ДОКУМЕНТАМ.

3 ГОСТ 19.502-78 Единая система программной документации. ОПИСАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ.

4 ГОСТ 19.301-79 Единая система программной документации. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ. Требования к содержанию и оформлению.

5 ГОСТ 19.504-79 Единая система программной документации. РУКОВОДСТВО ПРОГРАММИСТА. Требования к содержанию и оформлению.

6 ГОСТ l9.505-79 Единая система программной документации. РУКОВОДСТВО ОПЕРАТОРА. Требования к содержанию и оформлению.

7 Герберт ШилдтC# 4.0 полное руководство. М.: Издательский дом «Вильямс», 2011. - 1056 с.

8 Нейгел, Ивьен, Глинн, Уотсон, СкиннерC# 2008 и платформа .NET 3.5 для профессионалов. Москва, СПб, Киев: «Диалектика», 2009 - 1210 с.

9 Френсис ХиллOpenGL. Программирование компьютерной графики. Питер, 2006 - 1088 с.

10 Т. Девис, Дж. Нейдер, Д. ШрайнерOpenGL. Руководство по программированию. Питер, 2006 - 624 с.

11 Ричард С. Райт-мл., Бенджамин ЛипчакOpenGL. Суперкнига. М.: Издательский дом «Вильямс», 2006. - 1040 с.

12 Костяшкин Л. Н., Бабаев С. И., Логинов А. А., Павлов О. В. «Технологии систем улучшенного/синтезированного зрения для управления летательными аппаратами»

13 «Синтезированное изображение: два подхода», «AvionicsMagazine», 2005.- URL: http://www.teknol.ru/library/synthetic_vision.pdf

14 «Разработка компьютерной графики с .NETC# и OpenGLAPI», 2009.- URL:http://esate.ru/page/uroki-OpenGL-c-sharp

15 «Работа с OpenGL», 2008.- URL:http://pmg.org.ru

16 «NeonHelium Productions», 1997. - URL:http://nehe.gamedev.net

Размещено на Allbest.ru