|
DOI: 10.14489/vkit.2025.01.pp.025-034
Бондарева Н. А.
ВИЗУАЛИЗАЦИЯ РАСЧЕТНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОСРЕДСТВОМ АВТОМАТИЗАЦИИ СТЕРЕОАНИМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
(c. 25-34)
Аннотация. Рассмотрены вопросы применения стереоизображений и современных технологий в задачах научной визуализации, в частности вопросы ценности трехмерной визуализации для проверки моделей, понимания динамики процессов и популяризации работ в контексте применения ее в таких областях, как цифровые двойники, генеративные нейронные сети и др. В свете усложнения данных и явлений отдельно должны быть продуманы визуальная стратегия и адаптация материалов под современные средства демонстрации. Описаны методы и программные продукты (Multiview Stereo Maker), продемонстрировано их успешное применение в различных научных и технических задачах – от обтекания тел до медицинских и биологических исследований. Стереовизуализация позволяет детально изучать распределение параметров, качественные картины течений, анатомические структуры и т.д. Стереоизображения также используются при верификации численных методов и сравнительного анализа их точности. Использование стереоизображений позволяет исследователям получить глубинное понимание изучаемых объектов и физических процессов. Алгоритмы создания стереоизображений на современных стереоустановках становятся важной частью современных методов математического моделирования, применяемых к разнообразным классам задач. Сочетание классических подходов с новейшими технологиями (цифровые двойники, искусственный интеллект) открывает широкие перспективы для анализа, интерпретации и презентации научных результатов.
Ключевые слова: научная визуализация; автостереоскопический монитор; цифровые двойники; генеративные нейронные сети.
Bondareva N. A.
VISUALIZATION OF COMPUTATIONAL RESULTS THROUGH AUTOMATION OF STEREO-ANIMATION TECHNOLOGIES
(pp. 25-34)
Abstract. This paper considers the problem of stereo images and modern technologies in scientific visualisation tasks. The question of the value of three-dimensional visualisation for testing models, understanding the dynamics of processes and popularisation of works in the context of its application in such fields as digital twins, generative neural networks, biological and medical research is considered. In light of the increasing complexity of data and phenomena, a particular challenge is to think about visual strategy and to adapt materials to modern means of demonstration. The paper describes methods and software products (Multiview StereoMaker) and demonstrates successful application to various scientific and technical problems – from body flow to medical and biological research. Stereo visualisation allows detailed study of parameter distributions, qualitative flow patterns, anatomical structures, etc. Stereo images are also used in verification of numerical methods and comparative analysis of their accuracy. The use of stereo images allows researchers in various fields of science and technology to obtain a deep understanding (“insight”) of objects and physical processes under study. Algorithms for creating stereo images on modern stereo devices become an important part of modern methods of mathematical modeling applied to various classes of problems. The combination of classical approaches with the latest technologies (digital twins, artificial intelligence) opens wide perspectives for analysing, interpreting and presenting scientific results.
Keywords: Scientific visualisation; Autostereoscopic monitor; Digital twins; Generative neural networks.
Н. А. Бондарева (Институт прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН, Москва, Россия) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
N. A. Bondareva (Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS, Moscow, Russia) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
1. Andreev S.V., Denisov E., Kirilov N. Synthesis of photorealistic three-dimensional images in modern presentation systems // 16th International Conference On Computer Graphics And Vision, GRAPHICON 2006. 1–5 июля 2006 г., Novosibirsk, Россия.
2. Andreev S.V., Bondarev A.E., Mihailova T.N., Ryzhova I.G. Generation of Stereo-Presentations in Photorealistic Rendering and Scientific Visualization // Keldysh Institute preprints. 2010. No. 61. 14 p. URL: http://library.keldysh.ru/preprint.asp?id=2010-61 (дата обращения: 15.12.2024).
3. Modelling and visualisation of blade assembly with complicated shape for power turbine / S. V. Andreev, A. E. Bondarev, A. V. Bondarenko et al. // Scientific Visualization. 2015. V. 7, No. 4. P. 1–12.
4. Mikhaylyuk M.V., Maltsev A.V. Timokhin P.Yu. The methods of 3D stereo visualization of data obtained in simulation of unstable oil displacement from porous media // Proceedings of Scientific Research Institute for System Analysis RAS. 2018. V. 8, No. 2. P. 125–129.
5. Visibility Experiment and Evaluation of 3D Character Representation on Mobile Displays / H. Ishio, Sh. Sano, T. Shiomi et al. // 14 Conference HCI International 2011 Orlando, FL, USA, July 9–14. 2011. Posters (Part II). CCIS 174. V. 23, P. 46–51. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-22095-1-10
6. Discomfort of Visual Perception in Virtual and Mixed Reality Systems / A. D. Zhdanov, D. D. Zhdanov, N. N. Bogdanov et al. // Programming and Computer Software. 2019. V. 45, No. 4. P. 147–155. DOI: 10.1134/S036176881904011X
7. Andreev S.V., Bondareva N.A. Constructing a representation of textual information in stereo presentations // Proceedings of the 28-th International Conference of Computer Graphics and Vision GraphiCon 2018. 24–27 September 2018. TUSUR Publishing. Tomsk, Russia. P. 86–89.
8. Боровков А.И., Щербина Л.А., Марусева В.М., Рябов Ю.А. Мировая технологическая повестка и глобальные тенденции развития промышленности в условиях цифровой экономики // Инновации. 2018. № 12 (242). С. 33–42.
9. Моделирование и визуализация работы энергетической установки сложной формы в режиме стереоанимации / C.В. Андреев, А.Е. Бондарев, А.В. Бондаренко и др. // Тр. Юбилейной 25-й Международной научной конференции ГрафиКон-2015: Протвино, 22–25 сентября 2015 г. Протвино: АНО «Институт физико-технической информатики», 2015. С. 183–187.
10. Бондарева Н.А. Графические нейронные сети и проблемы верификации изображений // Тр. 33-й Международной конференции по компьютерной графике и машинному зрению ГрафиКон-2023. Институт проблем управления имени В.А. Трапезникова РАН, 19–21 сентября 2023 г., Москва, Россия. С. 317–327. DOI: 10.20948/graphicon-2023-317-327
11. Zero-Shot Text-to-Image Generation / A. Ramesh, M. Pavlov, G. Goh et al. // 2021. arXiv:2102.12092 [cs.CV], https://doi.org/10.48550/arXiv.2102.12092
12. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020664486. Программа автоматического построения стереопрезентации для автостереоскопического монитора методом Multiview «Multi-View Stereomaker» / Бондарев А.Е., Галактионов В.А., Андреев С.В., Бондарева Н.А., Донской К.А.; заявитель и правообладатель Институт прикладной математики имени М.В. Келдыша РАН: 2020663564; заявл. 05.11.2020; опубл. 13.11.20. Реестр программ для ЭВМ.
13. Andreev S.V., Bondareva N.A., Bondarev A.E. Expansion of the Functions of the Multi-View Stereomaker Software for Automatic Construction of Complex Stereo Images // Scientific Visualization. 2021. V. 13, No. 2. P. 149–156. DOI: 10.26583/sv.13.2.10
14. Konstantinovskaya T.V., Borisov V.E., Lutsky A.E. Numerical Modeling and Visualization of Supersonic Tip Vortices // Scientific Visualization. 2022. V. 14, No. 1. P. 109–120. DOI: 10.26583/sv.14.1.09
15. Применение стереоскопических технологий в биологических исследованиях / С. В. Андреев, А. Е. Бондарев, Н. А. Бондарева и др. // Тр. 33-й Международной конференции по компьютерной графике и машинному зрению ГрафиКон-2023. Институт проблем управления имени В.А. Трапезникова РАН, 19–21 сентября 2023 г., Москва, Россия. С. 266–273. DOI: 10.20948/graphicon-2023-266-273
16. Rykunov S.D., Oplachko E.S., Ustinin M.N. FTViewer Application for Analysis and Visualization of Functional Tomograms of Complex Systems // Pattern Recognition and Image Analysis. 2020. V. 30, No. 4. P. 727–736.
17. Splitting of the magnetic encephalogram into “brain” and “non-brain” physiological signals based on the joint analysis of frequency-pattern functional tomograms and magnetic resonance images / R.R. Llinás, S. Rykunov, K.D. Walton et al. // Front. Neural Circuits Analysis. 2022. V. 834434, No. 16. DOI: 10.3389/fncir.2022.834434
18. Andreev S.V., Bondarev A.E., Bondareva N.A. Stereo images of error surfaces in problems of numerical methods verification // Scientific Visualization. 2020. V. 12, No. 2. P. 151–157.
1. Andreev S. V., Denisov E., Kirilov N. (2006). Synthesis of photorealistic three-dimensional images in modern presentation systems. 16th International Conference On Computer Graphics and Vision, GRAPHICON 2006. Novosibirsk.
2. Andreev S. V., Bondarev A. E., Mihailova T. N., Ryzhova I. G. (2010). Generation of Stereo-Presentations in Photorealistic Rendering and Scientific Visualization. Keldysh Institute preprints, 61. Retrieved from http://library.keldysh.ru/preprint.asp?id=2010-61 (Accessed: 15.12.2024).
3. Andreev S. V., Bondarev A. E., Bondarenko A. V. et al. (2015). Modelling and visualisation of blade assembly with complicated shape for power turbine. Scientific Visualization, 7(4), 1 – 12.
4. Mikhaylyuk M. V., Maltsev A. V. Timokhin P. Yu. (2018). The methods of 3D stereo visualization of data obtained in simulation of unstable oil displacement from porous media. Proceedings of Scientific Research Institute for System Analysis RAS, 8(2), 125 – 129.
5. Ishio H., Sano Sh., Shiomi T. et al. (2011). Visibility Experiment and Evaluation of 3D Character Representation on Mobile Displays. 14 Conference HCI International 2011 Orlando. Posters (Part II). CCIS 174, V. 23, 46 – 51. Berlin: Springer. Retrieved from https://doi.org/10.1007/978-3-642-22095-1-10
6. Zhdanov A. D., Zhdanov D. D., Bogdanov N. N. et al. (2019). Discomfort of Visual Perception in Virtual and Mixed Reality Systems. Programming and Computer Software, 45(4), 147 – 155. DOI: 10.1134/S036176881904011X
7. Andreev S. V., Bondareva N. A. (2018). Constructing a representation of textual information in stereo presentations. Proceedings of the 28-th International Conference of Computer Graphics and Vision GraphiCon 2018, 86 – 89. Tomsk: TUSUR Publishing.
8. Borovkov A. I., Shcherbina L. A., Maruseva V. M., Ryabov Yu. A. (2018). World technological agenda and global trends in industrial development in the digital economy. Innovatsii, 242(12), 33 – 42. [in Russian language]
9. Andreev C. V., Bondarev A. E., Bondarenko A. V. et al. (2015). Modeling and visualization of the operation of a power plant of complex shape in stereo animation mode. Proceedings of the 25th Anniversary International Scientific Conference GrafiCon-2015: Protvino, 183 – 187. Protvino: ANO «Institut fiziko-tekhnicheskoy informatiki». [in Russian language]
10. Bondareva N. A. (2023). Graphic neural networks and problems of image verification. Proceedings of the 33rd International Conference on Computer Graphics and Computer Vision GrafiCon-2023. Institute of Management Problems named after V.A. Trapeznikov RAS, 317 – 327. Moscow. [in Russian language] DOI: 10.20948/graphicon-2023-317-327
11. Ramesh A., Pavlov M., Goh G. et al. (2021). Zero-Shot Text-to-Image Generation. arXiv:2102.12092 [cs.CV]. Retrieved from https://doi.org/10.48550/arXiv.2102.12092
12. Bondarev A. E., Galaktionov V. A., Andreev S. V., Bondareva N. A., Donskoy K. A. (2020). Certificate of state registration of a computer program No. 2020664486. A program for automatically constructing a stereo presentation for an autostereoscopic monitor using the Multi-view method “Multi-View Stereomaker”. [in Russian language]
13. Andreev S. V., Bondareva N. A., Bondarev A. E. (2021). Expansion of the Functions of the Multi-View Stereomaker Software for Automatic Construction of Complex Stereo Images. Scientific Visualization, 13(2), 149 – 156. DOI: 10.26583/sv.13.2.10
14. Konstantinovskaya T. V., Borisov V. E., Lutsky A. E. (2022). Numerical Modeling and Visualization of Supersonic Tip Vortices. Scientific Visualization, 14(1), 109 – 120. DOI: 10.26583/sv.14.1.09
15. Andreev S. V., Bondarev A. E., Bondareva N. A. et al. (2023). Application of stereoscopic technologies in biological research. Proceedings of the 33rd International Conference on Computer Graphics and Computer Vision GrafiCon-2023. Institute of Management Problems named after V.A. Trapeznikov RAS, 266 – 173, Moscow. [in Russian language] DOI: 10.20948/graphicon-2023-266-273
16. Rykunov S. D., Oplachko E. S., Ustinin M. N. (2020). FTViewer Application for Analysis and Visualization of Functional Tomograms of Complex Systems. Pattern Recognition and Image Analysis, 30(4), 727 – 736.
17. Llinás R. R., Rykunov S., Walton K. D. et al. (2022). Splitting of the magnetic encephalogram into “brain” and “non-brain” physiological signals based on the joint analysis of frequency-pattern functional tomograms and magnetic resonance images. Frontiers in Neural Circuits Analysis, Vol. 834434 16. DOI: 10.3389/fncir.2022.834434
18. Andreev S. V., Bondarev A. E., Bondareva N. A. (2020). Stereo images of error surfaces in problems of numerical methods verification. Scientific Visualization, 12(2), 151 – 157.
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/vkit.2025.01.pp.025-034
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/vkit.2025.01.pp.025-034
and fill out the form
.
|
Current Issue
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»