структура формального представления объектов в

Черняховская М.Ю., Грибова В.В., Петряева М.В.,
Федорищев Л.А.
СТРУКТУРА ФОРМАЛЬНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ
В КОМПЬЮТЕРНЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ТРЕНАЖЕРАХ1
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток, Россия
Chernyakhovskaya M.Yu.
STRUCTURE OF A FORMAL OBJECT REPRESENTATION IN COMPUTER
DIAGNOSTIC SIMULATORS
Введение
В современной образовательной практике медицинские компьютерные
тренажеры стали очень востребованными для профессиональной подготовки
специалистов. Разработка таких тренажеров создает возможность реализовать
необходимые исследования на виртуальном пациенте и воспроизвести
методики отработки многих медицинских манипуляций. В итоге, как студент,
так и начинающий врач, получают не только теоретическую, но и
практическую подготовку. Процесс разработки тренажера чрезвычайно
трудоемкий, включает несколько этапов, одним из которых является описание
виртуального мира тренажера. Целью настоящей работы является описание
структуры формального представления объектов виртуального мира. В работе
даны примеры из предметной области "Офтальмология, Проверка зрения".
Структура виртуального мира
Анализ тренажеров, описанных в литературе [1], а также макет
медицинского диагностического тренажера [2], созданный
в коллективе, в
котором работают авторы, позволил выделить компоненты, необходимые для
описания
виртуального
мира
компьютерных
тренажеров
[3]:
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ, проект 11-07-00460-а
«Управление сообществами интеллектуальных систем»
сначала
необходимо описать объекты виртуального мира и множество действий,
которые можно выполнять с ними; затем формируется сценарий, в
соответствии
с
которым
будет
осуществляться
проверка
действий,
выполненных пользователем. Объекты виртуального мира имеют разное
предназначение, поведение и
отображение. Для удобного определения и
управления этими объектами предлагается следующая структура объектов.
Структура объектов
Каждый объект обладает набором атрибутов, определяющих присущие
ему свойства, положение в пространстве и т.д. Наборы атрибутов делятся на
атрибуты логического уровня и уровня представления. На логическом уровне
содержится описание предназначения объекта, информация о состояниях, в
которых он может находиться, диапазоны значений, которые могут принимать
диагностические параметры и наблюдения, связи и отношения с другими
объектами. На презентационном уровне определяются такие характеристики
объектов, как положение в пространстве (координаты), отображение (модель и
текстуры), различные повороты, коэффициенты масштабирования и т.д.
Все объекты делятся на классы: простой, изменяемый, составной, массив.
Простой объект – это объект, обладающий набором атрибутов, которые не
изменяются в процессе воспроизведения сцены. Простой объект обладает
следующими атрибутами: имя – термин предметной области; описание –
текстовое описание объекта; модель – файл 3d-модели; текстуры – растровое
покрытие модели; координаты - положение объекта на сцене. Примеры
простых объектов: "стол врача", "стул для пациента" "кушетка" и др.
Изменяемый
объект
–
это
объект,
который
является
расширением
неизменяемого объекта, т.е. обладает всеми атрибутами, которые есть у
простого объекта, а также включает множество состояний, которые изменяют
его атрибуты в процессе работы тренажера. Каждое состояние определяется
совокупностью текущих значений атрибутов. Примеры изменяемых объектов:
"окклюдер", "скиаскоп", "аппарат Рота" и др.
Составной объект – это объект, который наследуется от изменяемого объекта,
обладает всеми его атрибутами и, кроме этого, может содержать дочерние
объекты, образовывая иерархию. У объекта может быть указано несколько
дочерних объектов. Дочерние объекты могут быть объектами любых типов.
Примером составного объекта является объект «пациент».
Массив – это объект, предназначенный для описания, хранения и управления
набором подобных объектов. Массив наследуется от изменяемого объекта. В
массиве могут быть как общие, так и специфические атрибуты. Общие
атрибуты для всех элементов одинаковы, специфические указываются для
каждого элемента отдельно. В каждый момент времени может быть выбран
один элемент, к которому относятся все события и действия, описанные для
всего массива. Примеры массивов: «набор оптических линз», «набор
оптотипов», «таблица «Сивцева-Головина» и т.п.
Подробная характеристика объектов тренажера представлена в работе [4].
Заключение
В данной работе сформировано описание объектов виртуального мира
для диагностического компьютерного тренажера. Выделены основные классы
объектов и их характеристики. Приведены примеры.
Литература
1. Гаммер М.Д. Применение компьютерных имитационных тренажеров и систем
виртуальной реальности в учебном процессе // http://cde.tsogu.ru/publ1/.
2. Клещев А.С., Князев В.А., Мельников В.Я., Негода В.И., Черняховская М.Ю. Проблема
создания компьютерных тренажеров в офтальмологии //Компьютер на службе медицины.
Мат. 4-ой научно-практической конференции. Владивосток, 2002, С.. 14-15
3. V. Gribova. The concept of an intelligent tool for development of diagnostic computer
simulators // Proceedings of First Russia and Pacific Conference on Computer Technology and
Applications (RPC 2010). [Electronic res.]. Vladivostok (Russia), 6-9 September 2010. Vladivostok: IACP FEB RAS, 2010. - ISBN: 978-0-9803267-3-4 (CD). Pp.63-65.
4. Грибова В.В., Петряева М.В., Федорищев Л.А., Черняховская М.Ю. Модель объектов
виртуального мира для диагностических медицинских компьютерных тренажеров.
Владивосток: ИАПУ ДВО РАН, 2010.- 24 с.