УДК 004.42: 004.932

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОГРАММ ОЦИФРОВКИ ГРАФИКОВ

Бочкарева Елена Александровна
Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета
студентка 4 курса факультета математики и информационных технологий

Аннотация
В настоящее время в России возрастает количество информационных ресурсов, создаваемых путем оцифровки документов на традиционных носителях. Одним из перспективных направлений деятельности архивных учреждений с точки зрения новых технологий является оцифровка документов архивного фонда для создания их электронных копий. В представленной работе проводится анализ существующих программ оцифровки данных и делаются выводы о необходимости разработки более совершенной программы.

Ключевые слова: извлечение числовых координат, обработка числовых данных, оцифровка графиков


COMPARATIVE ANALYSIS OF THE PROGRAMS OF DIGITIZING GRAPHS

Bochkareva Elena Alexandrovna
Sterlitamak branch of the Bashkir state University
4th year student of the faculty of mathematics and information technology

Abstract
Currently, Russia is increasing the number of information resources generated by digitizing documents on traditional carriers. One of the promising directions of archival institutions in terms of new technologies is the digitization of archival fund documents to create electronic copies of them. In the presented work the analysis of existing programs of digitization of data and draws conclusions about the need to develop a more advanced program.

Keywords: digitized graphics, extracting numerical coordinates, processing numerical data


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Бочкарева Е.А. Сравнительный анализ программ оцифровки графиков // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 11 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/11/60095 (дата обращения: 29.09.2017).

Под оцифровкой документов понимают процесс перевода документов из традиционной (бумажной) формы в электронный (цифровой) вид с помощью специальных технических средств [10]. Вместо термина «оцифровка» иногда употребляют схожее понятие – сканирование.

Однако, архивное дело – не единственная область применения оцифровки документов. Практически каждый исследователь сталкивается с необходимостью получения экспериментальных данных из научной литературы для проведения анализа или сравнения с существующими данными. Зачастую исходные данные, по которым построен график, не публикуются, а представляются в виде графиков или кривых. Отсюда встает вопрос о получении координат, по которым построен график. Изобилие современных программных продуктов для оцифровки графиков зачастую не удовлетворяет требованиям пользователей. Например, сложный интерфейс, некорректность вычислительных данных, невозможность обработки изображений плохого качества, отсутствие инструментальных средств для более точных вычислений.

Рассмотрим наиболее популярные программы оцифровки графиков и проанализируем результаты работы каждой из них.

GetDataGraphDigitizer2.26. Программа позволяет проводить оцифровку графических зависимостей и диаграмм. Достоинства GetDataGraphDigitizer:

  • достаточно удобный режим ручной оцифровки;
  • присутствует опция, позволяющая изменять порядок точек в линии;
  • программа поддерживает графические форматы TIFF, JPEG, BMP и PCX;
  • при необходимости можно скопировать оцифрованные данных в буфер обмена;
  • экспорт в текстовые форматы: TXT (текстовый файл), XLS (MS Excel), XML, DXF (AutoCAD) и EPS (PostScript).

Недостатки программы:

  • прямоугольная область оцифровки, реализованная в программе, приводит к захвату соседних кривых при выборе этого инструмента;
  • интерфейс предназначен для ручного режима работы;
  • достаточно большая погрешность вычислительных данных.

Graph2Digit 0.7.1b. Программа для оцифровки графиков, представленных изображениями в форматах jpg, bmp, wmf (рис. 1).


Рисунок 1. Окно программы Graph2Digit 0.7.1b

Достоинства программы:

  • поддерживается работа с графическими форматами bmp, jpg, tif(tiff), pcx, gif, png и wmf;
  • имеются ручной режим работы и режим правки;
  • присутствует возможность вставки изображения из буфера обмена;
  • при необходимости изображение можно развернуть;
  • автоматический режим работы по максимальной яркости и по цвету;
  • можно редактировать полученные данные прямо в таблице;
  • можно выделять прямоугольную область для оцифровки;
  • поддержка сканера;
  • основные действия можно выполнять, используя горячие клавиши;
  • полученные данные можно или сохранить в файл, или скопировать в буфер обмена для последующего использования;

Недостатки программы:

  • искажение изображений при загрузке;
  • большая погрешность вычисленных координат при оцифровке;
  • при загрузке графика с несколькими кривыми, сложно производить выделение областей для оцифровки (захватываются соседние кривые).

Программа ChartReader (рис. 2) предназначена для получения данных с графиков в полярных или декартовых координатах, представленных в виде графических растровых файлов (jpeg, bmp).

Достоинства программы:

  • возможность поворота картинки;
  • полученные данные можно сохранить в текстовом файле или передать их в любой табличный редактор (Excel, Origin и т.д.).

Недостатки программы:

  • некорректность (большая погрешность) вычислительных данных (координат построения графика);
  • ручной режим работы с программой.


Рисунок 2. Окно программы ChartReader

Следующая программа – Graph (рис. 3). Эта программа имеет открытый исходный код, и предназначена для построения математических графиков. Она поддерживает все стандартные функции и позволяет строить графики любых функций, например, тригонометрических или логарифмических. При этом можно указывать цвет, толщину и стиль линий на графике, а также ограничивать интервал входных данных. Graph также позволяет показывать на графиках условия равенства и неравенства частей уравнения, визуально выделять части графика, выстраивать линии тренда и импортировать данные из внешних приложений (например, Excel). Можно сохранять готовые графики в нескольких форматах – PDF, SVG, EMF, JPG, PNG и BMP.

Достоинства:

  • достаточно простая программа, чтобы быстро разобраться в тонкостях построения графиков;
  • можно составлять графики любых функций, в разных системах координат (параметрических и полярных);
  • графики можно дополнять касательными, перпендикулярами, штриховками, дополнительными точками и т.д.;
  • можно осуществить подпись координатных осей;
  • поддержка копирования графиков для дальнейшей обработки в других графических пакетах;
  • поддержка принтера.

Недостатки программы:

  • необходимо загружать изображения только в формате grf;
  • не поддерживает загрузки любых изображений(то есть необходимо нарисовать график в данной программе, только после этого с ним можно работать), соответственно не может быть речи о форматировании отсканированных изображений.


Рисунок 3. Окно программы Graph

PostGraphEditor (v1.43) – программа, предназначенная для полуавтоматической оцифровки любых отсканированных графиков.

Достоинства программы:

  • поддержка графических форматов jpeg, bmp;
  • снятие точек с использованием, если нужно, кубического сплайна (по интервалам или с заданной точностью);
  • настройка параметров шкалы графика (или графиков);
  • сохранение результатов в формате программы или в текстовом формате (.txt), а также возможна передача результатов в Microsoft Excel, Microsoft Word;
  • аппроксимация кубическим сплайном дает хорошие результаты оцифровки;
  • возможен подбор аппроксимирующей кривой.
  • Недостатки программы:
  • полностью ручной режим работы, что достаточно неудобно;
  • ручная настройка координатных осей и угла поворота;
  • ручная оцифровка(выбор точек на кривой).

После проведения серии экспериментов на различных отсканированных графиках (использовались графики из работ [1, 2, 6-8]), были получены следующие результаты (фактически, ни одна из рассмотренных программ не дала удовлетворительного результата оцифровки не только в автоматическом, но и в ручном режиме):

  1. Наиболее удобным интерфейсом обладает программа ChartReader, однако имеет существенную вычислительную погрешность и вызывает трудность работы с системой координат не под прямым углом.
  2. Программа Graph2Digit 0.7.1b имеет относительно удобный интерфейс, однако, большую погрешность вычисления координат графика.
  3. Программа GetDataGraphDigitizer позволяет работать в ручном режиме гораздо удобнее других программ за счет специальной кнопки «Digitizearea», которая при наведении на область кривой достаточно точно выделяет точки графика. К отрицательным моментам можно отнести то, что интерфейс и справка на английском языке.

Здесь следует отметить, что были рассмотрены программы, которые пользуются наибольшей популярностью в сети интернет. В связи с этим становится необходимо разработать такой программный продукт, который сводил бы работу пользователя к минимуму, то есть исключить влияние человеческого фактора на получение результатов оцифровки.

Данная задача является актуальной в различных сферах науки, так как задачи анализа и интерпретации данных изображения встречаются довольно часто. Но, как выяснилось, разнообразие программ для оцифровки, полностью не удовлетворяют требованиям пользователей. Например, требуется предварительная обработка отсканированного рисунка такая, как поворот, обрезка, перевод в требуемый программой формат.

В связи с этим необходимо разработать более совершенную программу, которая будет осуществлять оцифровку изображений в автоматическом режиме (т.е. сведет к минимуму работу пользователя по поиску кривой) и не потребует предварительной доработки в других графических редакторах. Это и является дальнейшей работы автора. В разрабатываемой программе планируется реализовать дополнительные возможности, которых нет ни в одной из приведенных выше программ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Разработать алгоритм автоматического поворота изображения.
  2. Разработать алгоритм удаления шумовых составляющих (шум часто возникает при сканировании из журналов и научных сборников).
  3. Разработать алгоритм автоматической оцифровки нескольких кривых.
  4. Реализовать возможность ручного режима оцифровки в дополнение к автоматическому с целью повышения точности вычислений.
  5. Реализовать возможность обрезки изображения в программе.

При разработке программы будут использованы некоторые идеи из работ [3-5, 9], в которых затронуты необходимые или похожие для реализации алгоритмы.


Библиографический список
  1. Гималтдинов И.К., Дмитриев В.Л., Ситдикова Л.Ф. Об эволюции звуковых волн во влажных пористых средах // Фундаментальные исследования. 2013. №10. – С. 2198-2202.
  2. Гималтдинов И.К., Дмитриев В.Л., Ситдикова Л.Ф. Динамика звуковых волн в насыщенных парогазовой смесью пористых средах // Теплофизика высоких температур. 2014. Т. 52. – С. 572-580.
  3. Дмитриев В.Л. Теория и практика решения задач по программированию. Ч.1. Уфа: РИЦ БашГУ. 2007. – 264 с.
  4. Дмитриев В.Л. Поэтапная разработка программы в среде Turbo Pascal на примере поиска пути с использованием волнового алгоритма // Информатика и образование. 2013. № 8. – С. 29-33.
  5. Дмитриев В.Л. Компьютерная программа для проведения тестирования с поддержкой произвольного расположения материалов теста // Информатика и образование. 2014. № 2. – С. 74-77.
  6. Дмитриев В.Л. Изучение характеристик насыщенных газом пористых сред на основе отраженного акустического сигнала // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 8 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/08/36562 (дата обращения: 01.08.2014).
  7. Ситдикова Л.Ф., Гималтдинов И.К., Дмитриев В.Л. Учет массо- и теплообмена при распространении акустической волны в пористой среде // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2011. №4. – С. 1109-1111.
  8. Шагапов В.Ш., Насырова Л.А., Потапов А.А., Дмитриев В.Л. Тепловой удар под воздействием энергии излучения на пористую среду, частично заполненную газогидратом // Инженерно-физический журнал. 2003. Т.76. №5. – С. 47-53.
  9. Шарапова Э.Н., Дмитриев В.Л. Система оцифровки графических данных // Математическое и программное обеспечение систем в промышленной и социальной сферах. 2014. № 1-2. – С. 166-171.
  10. Свободная энциклопедия «Википедия» [Электронный ресурс]. URL: http://ru.wikipedia.org/Оцифровка.


Все статьи автора «Бочкарева Елена Александровна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: