Последняя ступень - локализация объекта. Имея вышеупомянутые данные, можно получить координаты X и Y куба относительно плоскости локализации. Важно отметить, что полученные данные будут иметь некоторую погрешность. Она связана с тем, что на изображении представляется проекция куба с учетом перспективы.

3.4 Выводы по третьей главе

В третей главе алгоритм локализации объекта, заданного моделью, на изображении был декомпозирован на три компонента более низкой абстракции. Каждый из этих алгоритмов был спроектирован и подготовлен к разработке.

Глава 4. Реализация алгоритма локализации объекта, заданного моделью, на изображении

После того, как алгоритм был разработан, необходимо реализовать его программно. Это позволит произвести подтвердить предположения, проверить его работу. Таким образом, алгоритм будет применен на практике.

В этой главе описывается выбор инструментов, с помощью которых будет производиться разработка. Выбирается и описывается среда исполнение алгоритма. Также описывается процесс программной реализации разработанного алгоритма.

4.1 Выбор инструментов программной реализации разработанного алгоритма

Самый главный компонент, который задействован в разработке это инструмент обработки изображений. На основании анализа, проведенного во второй главе, в качестве такого инструмента была выбрана библиотека OpenCV. Эта библиотека имеет реализации на языках C++ и Python. По причине невозможности использования языка Python на с другими инструментами разработки была выбрана реализация на языке C++.

4.1.1 Выбор среды реализации

Как было сказано в главе, посвященной анализу предметной области, спектр применения технологий, подобных разрабатываемой, достаточно велик. Такие технологии используются в производстве и в играх, в правоохранительных органах и в медицине. Вариативность сред применения приводит к тому, что для применения в какой-либо сфере алгоритма необходимо проводить процесс адаптации. Этот процесс может включать множество подпроцессов:

1. Перевод кода на другие языки программирования;

2. использование других типов данных, например, при изменении разрядности, используемой в среде выполнения;

3. использование других вспомогательных инструментов.

Тот факт, что применение алгоритма в какой-либо из сред предполагает его адаптацию, в данной работе следует реализовать алгоритм так, чтобы процесс был наименее трудоемким. Для этого необходимо отталкиваться от следующих критериев: возможность использования выбранной библиотеки OpenCV, простота ручного тестирования.

Одной и сред реализации, удовлетворяющей эти потребности, является мобильное приложение для iOS. Эта реализация предполагает использование C-подобных языков программирования, что делает ее адаптируемой под большинство прочих сред реализации. Возможность применения камеры устройства и вывода изображения на экран делает процесс отладки значительно более простым. Но, важно отметить, что многие инструменты, доступные в iOS, не доступны в других средах исполнения. Это приводит к необходимости отказа от некоторых инструментов, специфичных именно для этой среды исполнения.

4.1.2 Выбор языка программирования

Как было описано выше, предполагается реализация алгоритма в рамках приложения для iOS. Это сужает выбор языков программирования до пяти: C, C++, Swift, Objective-C, Objective-C++. При этом, нужно учитывать, что часть приложения, взаимодействующая с OpenCV должна быть написана на языке C++. Также стоит использовать языки одной парадигмы, в данном случае, только объектно-ориентировнные языки программирования.

Библиотека OpenCV написана на языке C++. Как известно, для разработки iOS приложений используется языки Objective-C и Swift. Язык Objective-C - это надмножество над языком C. Также он имеет адаптацию Objective-C++ - надмножество над языком C++. Это значит, что приложение можно реализовать на языке, который способен выполнять код, написанный на языке C++. Однако, большинство сторонних компонентов, необходимых в разработке, требуют использования одного из двух основных языков. Но эта проблема имеет решение - среда разработки имеет возможность взаимодействия языков Objective-C и Objective-C++. При необходимости реализации приложения на языке Swift, будет использована следующая цепочка адаптации: C++, Objective-C++, Objective-C, Swift.

Реализация математических преобразований, множественного фильтрования и прочих конструкций наиболее ёмко может быть написана на языке Swift. Причиной этому является то, что этот язык имеет широкий набор механизмов работы с массивами, механизмов обработки ошибок. Также написание сложных математических выражений на языке Swift более понятно для программиста, чем на языках Objective-C++ и Objective-C. Кроме того, язык Swift имеет расширения для реализации конструкций функционально-реактивного программирования. Последнее делает исполнение программы менее зависимым от контекста выполнения. Как известно, понижение зависимости от контекста исполнения делает код более безопасным.

Выбирая язык Swift для работы в части приложения, нужно обеспечить его взаимодействие с кодом, написанном на языке C++. Это возможно сделать, обеспечив взаимодействие через промежуточные классы на языках Objective-C++ и Objective-C.

Таким образом в приложении будут использованы следующие языки:

· Swift;

· Objective-C;

· Objective-C++;

· C++.

4.1.3 Выбор среды разработки

На данный момент представлены две среды для нативной разработки под iOS. Это Xcode и AppCode. Первая является продуктом компании Apple, что делает ее потенциально более подходящей для разработки под продукты этой же компании. Вторая - разработка компании Jet Brains, занимающейся созданием b2e решений, а именно сред разработки.

Главным критерием, по которому следует выбрать среду разработки является возможность адаптации компонента OpenCV. Как было сказано выше, для этого необходимо реализовать связку, позволяющую использовать код, написанный на языке C++ и код, написанный на Objective-C одновременно. К сожалению, AppCode не позволяет разработчикам использовать язык C++, что делает эту среду разработки неподходящей для использования.

4.1.4 Выбор системы контроля версий

Разработка алгоритма - процесс итерационный. Он предполагает множество проб и ошибок. Несмотря на то, что существует множество способов хранения нескольких версий, использование системы контроля версий значительно упростит процесс разработки. Это позволит иметь дерево решений с возможностью быстрого перемещения между ними.

На настоящий момент подобные системы эволюционировали и представлены в децентрализованном виде. Системы локального и централизованного хранения практически не используются в крупных корпорациях. Остается вопрос выбора между децентрализованными системами контроля версий. На настоящий момент конкурируют две системы: Git, SVN и Mercurial. В рамках данного исследования выбор был отдан системе Git как наиболее гибкой и распространённой.

4.2 Реализация алгоритма обнаружения фигур на изображении

Для настройки набора конфигураций значений HSV была создана сущность Session, являющаяся контейнером для набора конфигураций. Она содержит уникальный ключ и уникальный ключ изображения. Для хранения конфигурации была создана сущность Configuration с полями, ссылающимися на сессию и описывающими диапазоны каждого из значений HSV. Для хранения сессий и конфигураций между сессиями использования приложения была создана база данных, содержащая эти модели (рис. 4.1). для реализации базы данных была использована библиотека Realm.

Рисунок 4.1. Схема базы данных