PREREQUISITES FOR DEVELOPMENT OF EXPERT SYSTEM FOR LENS COMPOSITIONS
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 681.45
Р. В. АНИТРОПОВ, И. Л. ЛИВШИЦ, Д. В. СВИЩУК
ПРЕДПОСЫЛКИ ПОСТРОЕНИЯ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ КОМПОЗИЦИИ ОБЪЕКТИВОВ
Разработана многозвенная классификация объективов и их элементов, которая создает предпосылки построения экспертной системы композиции объективов, основанные на обобщении и формализации опыта оптиков-экспертов. Применение системы начинающими пользователями поможет усвоению практических навыков проектирования объективов.
Ключевые слова: искусственный интеллект, экспертные системы, композиция оптических систем, информационные технологии, информационнотелекоммуникационные системы.
Проектирование экспертных систем относится к одному из направлений в исследованиях объектов искусственного интеллекта. Подобные системы широко применяются в различных областях человеческой деятельности, однако до настоящего времени не использовались для проектирования объективов.
Создание теории композиции профессором М. М. Русиновым [1] и ее дальнейшее развитие [2—5] позволило обобщить и формализовать опыт разработки объективов оптикамиэкспертами, что и предоставило возможность создания предпосылок для построения экспертной системы композиции объективов.
На рисунке представлена наиболее общая классификация оптических систем по положению предмета и изображения: „0“ — на бесконечности; „1“ — на конечном расстоянии.
Тип оптической системы
00 Телескопическая
система
01 Фотообъектив
10 Микрообъектив
11 Проекционный
объектив
Известны и другие системы классификации объективов [5]. Для обеспечения процесса формализации композиции объективов требуется создание специальной классификации, приводящей в соответствие технические и обобщенные характеристики объективов. Условимся, что любая из семи существенных технических характеристик объектива (фокусное расстояние, F; угловое поле, W; относительное отверстие, J; спектральный диапазон работы, L; качество изображения, Q; задний фокальный отрезок, S; положение апертурной диафрагмы, D) может принимать одно из трех значений: „слабое“, „среднее“ и „сильное“, что соответствует обобщенным характеристикам. Затем соотнесем реальные значения технических характеристик объектива с обобщенными.
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2010. Т. 53, № 5
78 Р. В. Анитропов, И. Л. Лившиц, Д. В. Свищук
Следующий шаг — „отчуждение“ знаний по проектированию оптической системы у оптиков-экспертов. Инженеры по знаниям, используя предложенный метод, приводят в соответствие обобщенные характеристики оптической схемы объектива техническим.
Результатом работы является формализованная система выбора структурной схемы объектива [3], которая приводит к созданию эвристического алгоритма синтеза объективов и служит предпосылкой для построения экспертной системы композиции объективов. Пред-
ставленная система описывает 37 = 2187 классов объективов, например: один из описываемых классов может быть охарактеризован следующим образом: „0121022“ — короткофокусный, имеющий среднее значение углового поля, светосильный, работающий в нормальном диапазоне ахроматизации, с геометрически-ограниченным качеством изображения, с увеличенным задним фокальным отрезком и вынесенным вперед входным зрачком.
Предлагаемый подход использовался при проектировании информационно-телекоммуникационных и оптико-информационных систем, а также на курсах повышения квалификации по теме „Синтез и композиция оптических систем“ 2000—2005 гг., проведенных по заказу университета KTH, Стокгольм, Швеция. В настоящее время расширенный и дополненный курс разрабатывается для слушателей курсов повышения квалификации СПбГУ ИТМО.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Русинов М. М. Композиция оптических систем. Л.: Машиностроение, 1989.
2. Anitropova I. L. Training in principles of synthesis and composition of optical systems at the level of qualification promotion // Proc. SPIE. 1991. Vol. 1603.
3. Anitropova I. L. Simple method for computer-aided lens design with the elements of artificial intelligence // Proc. SPIE. 1992. Vol. 1780.
4. Лившиц И. Л., Сальников А. В., Выбор исходной схемы для расчета объективов // Оптич. журн. 2008. № 11. С. 74—78.
5. Сальников А. В. Компьютерная система для автоматизации процесса структурного синтеза объективов // Изв. вузов. Приборостроение. 2008. Т. 51, №7. С. 51—54.
Роман Викторович Анитропов Ирина Леонидовна Лившиц Дмитрий Владимирович Свищук
Сведения об авторах — аспирант; Инжиниринговый центр „ОПТИКА“, Санкт-Петербургский
государственный университет информационных технологий, механики и оптики; E-mail: roman_aspherik@mail.ru — канд. техн. наук; Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, лаборатория специальных оптических и телевизионных систем; E-mail: irina@jupiter.spb.ru — студент; Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, кафедра технологии приборостроения; E-mail: swish92@mail.ru
Рекомендована лабораторией специальных оптических и телевизионных систем
Поступила в редакцию 18.02.10 г.
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2010. Т. 53, № 5
УДК 681.45
Р. В. АНИТРОПОВ, И. Л. ЛИВШИЦ, Д. В. СВИЩУК
ПРЕДПОСЫЛКИ ПОСТРОЕНИЯ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ КОМПОЗИЦИИ ОБЪЕКТИВОВ
Разработана многозвенная классификация объективов и их элементов, которая создает предпосылки построения экспертной системы композиции объективов, основанные на обобщении и формализации опыта оптиков-экспертов. Применение системы начинающими пользователями поможет усвоению практических навыков проектирования объективов.
Ключевые слова: искусственный интеллект, экспертные системы, композиция оптических систем, информационные технологии, информационнотелекоммуникационные системы.
Проектирование экспертных систем относится к одному из направлений в исследованиях объектов искусственного интеллекта. Подобные системы широко применяются в различных областях человеческой деятельности, однако до настоящего времени не использовались для проектирования объективов.
Создание теории композиции профессором М. М. Русиновым [1] и ее дальнейшее развитие [2—5] позволило обобщить и формализовать опыт разработки объективов оптикамиэкспертами, что и предоставило возможность создания предпосылок для построения экспертной системы композиции объективов.
На рисунке представлена наиболее общая классификация оптических систем по положению предмета и изображения: „0“ — на бесконечности; „1“ — на конечном расстоянии.
Тип оптической системы
00 Телескопическая
система
01 Фотообъектив
10 Микрообъектив
11 Проекционный
объектив
Известны и другие системы классификации объективов [5]. Для обеспечения процесса формализации композиции объективов требуется создание специальной классификации, приводящей в соответствие технические и обобщенные характеристики объективов. Условимся, что любая из семи существенных технических характеристик объектива (фокусное расстояние, F; угловое поле, W; относительное отверстие, J; спектральный диапазон работы, L; качество изображения, Q; задний фокальный отрезок, S; положение апертурной диафрагмы, D) может принимать одно из трех значений: „слабое“, „среднее“ и „сильное“, что соответствует обобщенным характеристикам. Затем соотнесем реальные значения технических характеристик объектива с обобщенными.
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2010. Т. 53, № 5
78 Р. В. Анитропов, И. Л. Лившиц, Д. В. Свищук
Следующий шаг — „отчуждение“ знаний по проектированию оптической системы у оптиков-экспертов. Инженеры по знаниям, используя предложенный метод, приводят в соответствие обобщенные характеристики оптической схемы объектива техническим.
Результатом работы является формализованная система выбора структурной схемы объектива [3], которая приводит к созданию эвристического алгоритма синтеза объективов и служит предпосылкой для построения экспертной системы композиции объективов. Пред-
ставленная система описывает 37 = 2187 классов объективов, например: один из описываемых классов может быть охарактеризован следующим образом: „0121022“ — короткофокусный, имеющий среднее значение углового поля, светосильный, работающий в нормальном диапазоне ахроматизации, с геометрически-ограниченным качеством изображения, с увеличенным задним фокальным отрезком и вынесенным вперед входным зрачком.
Предлагаемый подход использовался при проектировании информационно-телекоммуникационных и оптико-информационных систем, а также на курсах повышения квалификации по теме „Синтез и композиция оптических систем“ 2000—2005 гг., проведенных по заказу университета KTH, Стокгольм, Швеция. В настоящее время расширенный и дополненный курс разрабатывается для слушателей курсов повышения квалификации СПбГУ ИТМО.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Русинов М. М. Композиция оптических систем. Л.: Машиностроение, 1989.
2. Anitropova I. L. Training in principles of synthesis and composition of optical systems at the level of qualification promotion // Proc. SPIE. 1991. Vol. 1603.
3. Anitropova I. L. Simple method for computer-aided lens design with the elements of artificial intelligence // Proc. SPIE. 1992. Vol. 1780.
4. Лившиц И. Л., Сальников А. В., Выбор исходной схемы для расчета объективов // Оптич. журн. 2008. № 11. С. 74—78.
5. Сальников А. В. Компьютерная система для автоматизации процесса структурного синтеза объективов // Изв. вузов. Приборостроение. 2008. Т. 51, №7. С. 51—54.
Роман Викторович Анитропов Ирина Леонидовна Лившиц Дмитрий Владимирович Свищук
Сведения об авторах — аспирант; Инжиниринговый центр „ОПТИКА“, Санкт-Петербургский
государственный университет информационных технологий, механики и оптики; E-mail: roman_aspherik@mail.ru — канд. техн. наук; Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, лаборатория специальных оптических и телевизионных систем; E-mail: irina@jupiter.spb.ru — студент; Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, кафедра технологии приборостроения; E-mail: swish92@mail.ru
Рекомендована лабораторией специальных оптических и телевизионных систем
Поступила в редакцию 18.02.10 г.
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2010. Т. 53, № 5