Введение к работе
Актуальность темы. Процесс создания и последующего редактирования геометрических моделей является очень трудоемким. Обычно модели включают з себя сотни, а часто и тысячи элементов, охваченных различными отношениями. Пользователь в процессе взаимодействия с моделью должен помнить существующие связи и учитывать их требования. Большинство существующих систем позволяют пользователю в процессе создания модели учитывать простейшие свойства и отношения. Например, строить неразрывные контуры, группировать примитивы или использовать библиотечные объекты с заранее определенными свойствами. Сложные и дорогостоящие системы предлагают различные способы учета отношений между объектами модели. Однако все они имеют существенные недостатки, так как учитывают последовательность создания модели или требуют символьного описания объектов модели и их отношений. Таким образом, вопрос создания модели, поддерживающей в процессе создания и редактирования отношения между входящими в нее объектами (сохраняющей свою целостность), остается открытым. Успешное развитие программирования с ограничениями и методов его использования в графических системах, которым посвящены работы Б.А. Майерса. А. Борнинга, Б. Фридмана-Бенсона и других авторов а также развитие методов объектно-ориентированного программирования сделало возможным решение поставленной задачи. Этим объясняется актуальность данной работы.
Целью диссертационной работы япляется исследование и разработка объектно-ориентированной модели и методики построения графических редакторов, использующих ограничения.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1) Исследование подходов к использованию вычислений на основе
ограничений з графических системах.
2) Разработка геометрической модели с ограничениями целостности.
3} Разработка механизма удовлетворения ограничений для
интерактивных графических систем.
-
Разработка языка описания геометрических моделей с ограничениями целостности.
-
Разработка методов и алгоритмов управления поведением графических редакторов, использующих ограничения.
-
Практическое использование результатов исследований и разработок при проектировании графического редактора.
Методы исследований. В основе исследований, выполненных в диссертационной работе, лежит объектно-ориентированный подход с использованием теории множеств и теории графов. Разработка структуры графического редактора, использующего ограничения, основывается на теории баз данных. Разработка механизма удовлетворения требований ограничений производилась с использованием теории графов и методов искусственного интеллекта. Построение языка описания геометрической модели с ограничениями основано на атрибутной грамматике и методах функционального программирования.
Научная новизна заключается в следующем:
-
На основе анализа принципов объектно-ориентированного подхода и требований, связанных с применением ограничений, разработано трехуровневое представление геометрической модели. Его отличительной особенностью является наличие уровня однородного представления, обеспечивающего интерфейс к механизму удовлетворения ограничений.
-
Формально определена модель ограничений. Задан набор базовых ограничений и разработана их концептуальная схема.
-
Разработан метод удовлетворения ограничений, позволяющий производить редактирование модели без учета последовательности ее создания. Метод может применяться для поиска решения как в недоограниченных моделях, так и в моделях с избыточным количеством ограничений, обеспечивая приемлемое для интерактивных систем быстродействие.
-
Разработаны методы модификации модели с ограничениями.
-
Разработан язык описания геометрических моделей с ограничениями. Его отличает способность описывать не только
создаваемые пользователем модели, но и интегрирующиеся в систему библиотечные объекты и комплексные ограничения.
Практическая значимость разработки определяется следующими положениями:
Реализован интерактивный графический редактор, использующий в своей модели иерархию многснаправленных ограничений. Редактор позволяет производить изменения атрибутов геометрических объектов без потери установленных между ними отношений.
В рамках данного редактора реализован язык описания геометрических моделей с ограничениями. С помощью разработанного языка кроме созданных пользователем моделей можно описывать новые библиотечные объекты и комплексные ограничения, что дает возможность настройки графического редактора в соответствии с требованиями предметной области без перекомпиляции системы.
Использование разработанного редактора позволяет ускорить разработку моделей и снизить трудоемкость их редактирования и создания нозых моделей подобной структуры.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: Научно-практической конференции "Языки мозга и тела человека: проблемы и практическое использование в деятельности органов внутренних дел" (Ope.-, 19S6); Всероссийской научной конференции "Проблемы создания и развития информационной телекоммуникационной системы специального назначения (Орел, 1997); Международной научной конференции "Пользовательский интерфейс в современных компьютерных системах" (Орел 1999); научных семинарах кафедр прикладной математики МЭИ (ТУ) и информационных систем ОрелГТУ.
Результаты диссертации использованы при проектировании гидромеханического привода оборотного плуга ППО-5 на ОАО "ОрелСтройМаш", что подтверждено актом о внедрении результатов диссертации.
- <> Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 8 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 103 источника. Основная часть содержит 121 страницу машинописного текста и 43 рисунка.
Похожие диссертации на Ограничения целостности в геометрических моделях графических редакторов
