Гребенюк О.С. (ІАН НАУ м. Київ, Україна, )

ОЦІНКА ПОХИБКИ ВІЗУАЛЬНОГО СПРИЙНЯТТЯ ПОЛЬОТНОЇ ІНФОРМАЦІЇ ЕКІПАЖЕМ НА ДИСПЛЕЯХ ПІД ВПЛИВОМ ПСИХОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ

Гребенюк О.С. (ІАН НАУ м. Київ, Україна, )

Актуальність проблеми вивчення інформаційних критеріїв оцінки похибки процесів градаційного перетворення і візуального сприйняття під впливом інженерно-психологічних факторів відома тому, що у багатьох відомих роботах фахівців вирішуються проблеми якості зображень. З одного боку, це погано, тому, що упущено великі можливості розширення наших переконань в науці про зображення. З іншого боку, це добре, тому що можна відійти від відомих звичних канонів і ввести сьогодні найпрогресивніші поняття, в основному, що базуються на теорії інформації і дослідженні операцій, методи обліку критеріїв оцінки похибок, тому актуальність розв’язання проблем безумовна.

Постановка проблеми у загальному вигляді та її зв’язок із важливими науковими завданнями здійснюється через оцінку характеристик та критеріїв точності процесу градаційного перетворення і візуального сприйняття вивчення інформаційних критеріїв оцінки похибки процесів градаційного перетворення і візуального сприйняття під впливом інженерно-психологічних факторів при дослідженні отриманих експериментальних даних в процесі моделювання.

Аналіз останніх досліджень в яких започатковано розв’язання проблем полягає в тому, що здається неможливим вирішення проблем існуючими методами оцінки похибки процесів градаційного перетворення, візуального сприйняття та інформаційних критеріїв вивчення інформаційних критеріїв оцінки похибки процесів градаційного перетворення і візуального сприйняття під впливом інженерно-психологічних факторів. Дослідження методів оцінки достовірності для аналізу зображень показали, що не в повному обсязі використовуються сучасні ідеї і теорії.

Метою дослідження є розв'язання важливої наукової проблеми – пошук оптимальних інформаційних критеріїв оцінки похибки процесів градаційного перетворення на (рис.1) і візуального сприйняття на (рис.2), що досягнуто і зроблене як апробація гіпотези. Алгоритмом дослідження є науковий аналіз характеристики інтервалу невизначеності будь-якої величини, що має інформаційний характер, для цього доцільно застосовувати ентропійний інтервал 2 ξ,

2 ξ = (1)

де

H(ξ1 / ξ2) — умовна ентропія розподілу критерію похибки при визначенні ξ.

Проблеми оцінки якості документації (1) і достовірності інформації, знайшли своє розв’язання в системах аналізу зображень, були вирішені і доповідались як апробація гіпотези. Цей критерій неодноразово використовувався з достатньою ефективністю. Загальну кількість інформації визначимо як J, передану в результаті перетворення зображення на (рис.1) з виразу

(2)

де

H(ξ) — апріорна ентропія величини ξ;

H_ср(ξ / ξ_n) — середнє значення умовної ентропії похибки.

Виклад основного матеріалу дослідження з повним обґрунтуванням отриманих наукових результатів здійснюється в наступним шляхом. Пропонується визначення середнього значення умовної ентропії похибки робити на підставі дослідження експериментальних даних, отриманих при моделюванні процесів градаційного перетворення (2) після проміжних математичних перетворень з виразу

(3)

де

r(ξ) — функція щільності розподілу величини ξ;

H(ξ /ξ_n) — поточне значення ентропії похибки.

Точністю процесу виміру в системах аналізу припустимо є (3), в той час як в інформаційній теорії вимірювальних пристроїв, як відомо, пропонується вважати величину Q. Після порівняння, уточнення і математичних перетворень вста-новлене, що вона пропорційна відносній ентропійний похибці

Q = (4)

Науковий результат, що отриманий на підставі застосування теорії аналізу і науково-методичного апарату дослідження викладений в полягає в наступному. Відмінність метрологічних задач від задачі, досліджуваної на моделі процесу аналізу (4) і зв'язаної з аналізом точності процесів перетворення зображень, полягає в тому, що для поліпшення градаційних параметрів сигнал первинного зображення ξ перетвориться у вторинний нелінійно. У метрології звичайно обмірюване значення і вимірюване в середньому рівні один одному. У нашому випадку функція h = ƒ(ξ), що характеризує досліджуваний процес, може мати досить довільний вигляд і тому, якщо похибки з’являються лише в процесі перетворень, то мається фактично лише погрішність ∆_h. При цьому точність перетворення сигналу

Q = (5)

де

∆_h — погрішність виміру.

Перехід від формули (4) до (5) здійснений за рахунок того, що еквівалентне значення похибки при відомій похибці Δ_h пропонується визначати лише градієнтом функції перетворення h'

∆_ξ ≈ (6)

Для всіх реальних процесів, а не емпіричних моделей [2], що мають обмежений інтервал перетворення, у початкових і кінцевих ділянках інтервалу h'→0. Тому зміна точності перетворення в межах інтервалу для всіляких процесів має, у достатньому ступені, однотипний вигляд, а саме колоколоподібної функції [4].

Особистий внесок авторів полягає в наступному. У процесі моделювання встановлено, що для ділянок лінійного перетворення (6), для яких h' = Const, точність процесу залежить лише від похибки Δ_h і при Δ_h ≈ Const стає постійною величиною, а характеристична крива має вигляд на (рис.1). Тоді градаційне перетворення пропонується оцінити кількістю градацій, переданих процесом в ефективному інтервалі на (рис.2) з виразу

G = Q·d(ln ξ) (7)

Величину G (7) назвемо градаційною здатністю, яка визначена в процесі моделювання аналізу зображень, а графічно як величина площі під кривою логарифмічної характеристики точності. Загальна кількість градацій e, переданих у процесі моделювання аналізу для конкретного зображення, визначається

e = e^J (8)

Величину e (8) пропонується назвати інформаційною здатністю процесу аналізу. Вона залежить, як це випливає з вище сказаного, від статистичних характеристик сигналу зображення і від впливу похибок на процес градаційного перетворення зображення з допомогою розробленого пристрою, що на (рис.1).

Рис. 1. Інформаційні критерії оцінки похибки процесів Рис. 2. Інформаційні критерії оцінки

градаційного перетворення. Де: A/A₀ – співвідношення похибки процесів візуального сприй-

інформаційних критеріїв похибки; f/f₀ – співвідношення няття. Де: процес досліджується за

частот при градаційному перетворенні для різних типів допомогою аналізу оптичної щільно-

носіїв інформації, що відрізняються на коефіцієнти β.сті D_p і D_op для різних екранів (а,б,в).

Для оцінки ступеня узгодження характеристик точності зі статичними особливостями пропонується застосовувати відносну величину e / G. Загальна кількість інформації сприйнята спостерігачем при комфортному сприйнятті зображень, буде визначатися як різниця апріорної ентропії, тобто ентропії розглянутого зображення й усередненого значення ентропії похибки сприйняття ока людини (екіпажу)

J = H(ξ) – H (9)

Природно, що втрати інформації (9) при сприйнятті неминучі, однак вони тим менше, чим краще статистично погоджені характеристики зображення і зорового аналізатора. Математично це означає, що потрібно визначити функцію r(ξ), при якій забезпечується максимальне значення функціонала, а суб'єктивно це виражається як комфортність сприйняття репродукції оком людини, що представлене на математичної моделі і на характеристиці на (рис.2)

r(ξ) [ln r (ξ) + H ] dξ. (10)

Рис.3. Загальну кількість інформації Рис.4. Фрагмент функціональної схеми розробленої

визначимо як передану в результаті моделі пристрою, що моделює процес градаційного

перетворення зображення через оптичну перетворення зображення, на якому проводились

щільність D_p і оптичну щільність D_op. експерименти. Де: 1 ÷18 блоки перетворення

Де: 1 – градаційне перетворення, візуальної інформації; 7, 8 – блоки управління

2 – інтегральне перетворення,

3 – диференціальне перетворення

інформації.

Прояв функціональної асиметрії головного мозку людей виявляється в діяльності екіпажа при сприйнятті польотної інформації, тому прийнято вважати, що наше тіло знаходиться в рівновазі при польоті, хоча між його сторонами є істотна різниця. І ця різниця є функціональна асиметрія, що виявляється різною мірою розвиненості правої і лівої частин тіла. За кожну із сторін тіла відповідає одна з півкуль головного мозку, що виконує різні функції. Ліва півкуля головного мозку контролює праву сторону тіла, що відповідає за прояви качеств: розум, агресивність, самовпевненість, надійність, логіку, раціональність – все те, що пов'язане з повсякденною, практичною стороною життя, роботою. Права півкуля головного мозку пов'язана з лівою стороною тіла і є творчою стороною особи: м'яка, сприйнятлива, ірраціональна, інтуїтивна, багатий внутрішній світ. Крім того, права півкуля спеціалізована стосовно регуляції негативних емоцій, хоча дана функція здійснюється тільки при довільній поведінці людини, тобто тоді, коли необхідно свідомо контролювати свої відчуття. Права півкуля бере участь в оцінці емоцій, незалежно від знаку. Домінантність правої півкулі відносно емоцій виявляється при невербальній обробці інформації, а перевага лівої півкулі полягає при залученні до емоційної діяльності когнітивної словесної системи [1]. Оскільки у 61% диспетчерів і 57% екіпажів за даними нашого дослідження переважає розвиненість правої півкулі головного мозку, то можна припустити, що льотчики і диспетчери чутливі в емоційному відношенні. Крім того, домінантність правої півкулі головного мозку говорить про переважання інтуїтивного мислення, за допомогою якого уловлюються зв'язки і структури дуже складні для лівої півкулі. Льовополушарноє мислення, що відрізняється скептицизмом і критичністю, уявлено слабкіше, що в характері випробовуваних виражається зайвою довірливістю, емоційним розслабленням, самовпевненістю, залежністю. Добре розвинений невербальний інтелект і переважання кинестетического типу сприйняття у 40% диспетчерів і 38% у екіпажів сприяє формуванню уміння швидко адаптуватися до умов середовища, що змінюються, тобто говорить про високі адаптаційні здібності досліджувані. Безліч видів когнітивної діяльності здатна визначати полушарную асиметрію в процесі емоційного реагування на усвідомлювані і неусвідомлювані стимули: це процеси обробки вербальної і невербальної інформації, формування, зміцнення і згасання тимчасових зв'язків, установок, образів, уявлень, схем, гіпотез, вирішення розумових завдань, ухвалення рішень і так далі Оскільки в кірковій обробці неусвідомлюваною емоційно значущій інформації беруть участь обидві півкулі, то важлива в цьому випадку наявність узгодженості в роботі обох півкуль головного мозку при сприйнятті польотної інформації. Кожне з них володіє власним емоційним баченням світу і грає свою роль в процесі прийому і переробки інформації, ухваленні рішень і видачі їх зовні дією. За допомогою «проби на синкінезії» [3] ми виявили наявність узгодженості, а також деякі порушення в узгодженій роботі півкуль головного мозку. Узгоджена робота півкуль головного мозку (відсутність синкінезій) представлена у 19% екіпажів і 38% диспетчерів. Випадкові синкінезії однієї або обох рук також свідчать про узгоджену роботу півкуль, у екіпажів складають 52%, у диспетчерів 33%. В цілому у 71% екіпажів і 71 % диспетчерів права і ліва півкулі головного мозку працюють погоджено, що може служити великим потенціалом для творчих досягнень цих категорій обстежуваних.

Висновки полягають в тому, що вперше запропоновано нетрадиційній підхід к вирішенню проблем аналізу зображень на теорії, яка базується на інформаційних критеріях оцінки похибки процесів градаційного перетворення і візуального сприйняття, вивчення інформаційних критеріїв оцінки похибки процесів градаційного перетворення і візуального сприйняття під впливом інженерно-психологічних факторів. Якщо розподіл первинного зображення відрізнявся від рівно імовірнісного, то це значить, що був резерв підвищення величини e₁ до значення e₂, тобто G₁ (зору ока до процесу) < G₂ (зору ока після процесу) за рахунок зменшення інтервалу світлоти вторинного зображення в порівнянні з первинним. Однак, навіть при цій умові, якщо G₁ > G₂ то є можливість реалізувати коли e₂ = G₂ > e₁. Встановлене по результатах експериментів, що у тих випадках, коли G₂ < e₁, поліпшити вторинне зображення польотної інформації в порівнянні з первинним не можливо. Отже, у всіх розглянутих випадках доцільно прагнути наблизити інформаційну здатність сприйняття вторинного зображення до здатності сприйняття оком людини, тобто, щоб e₂ → G₂.

ЛІТЕРАТУРА:

1. Аваев А.Л., Морин С.Ф., Коваленко П.А. Основні концепції розвитку електронних систем індикації й багатофункціональних органів керування літальних апаратів // Авіакосмічне приладобудування. - 2003. - №1. - С.43-48.

2. Боярський А.Н., Лапа В.В., Обознов А.А. Психологічне обґрунтування використання колірного кодування на багатофункціональних дисплеях. // Психологічний журнал. - М., 1999. - № 5 - С.75-80.

3. Іванов А.И., Лапа В.В. Можливості керування динамічним об'єктом по стереоскопічному зображенню // Психологічний журнал. - 2003. - т.24. - №4. - С.43-46.

4. Пономаренко В.А., Завалова Н.Д, Муравьева С.Б. Інженерно-психологічні питання впровадження й використання бортових індикаторів на електронно-променевих трубках.- Проблеми безпеки польотів.-1979, № 7. С. 60-72.

5. Пономаренко В.А., Завалова Н.Д. Авіаційна психологія. М.: Інститут авіаційної й космічної медицини, 1992.- 200 с.

6. Пономаренко В.А., Лапа В.В., Чунтул А.В. Ергономічні проблеми впровадження нових засобів індикації й керування на робочих місцях членів екіпажів повітряних судів. У кн.: Діяльність літних екіпажів і безпека польотів. - М.: Поліграф. - С.146-153.

7. Ситник А.Г., Ходаковский Н.И. Особенности разработки систем технического зрения для восстановления зрительной функции человека // УСиМ. – № 2. – К.: ІК НАНУ, 2000. – С. 35 – 41.

8. Чучин Ю.П. й ін. Експериментальна оцінка деяких характеристик інформації, відображуваної на екрані кольорової електронно-променевої трубки. Ергономічне забезпечення проектування й експлуатації засобів автоматизації. - 1986. - № 31. - С. 54-61.

Поиск по сайту: