Разработка информационной системы

Аннотация

 

Выпускная квалификационная работа бакалавра представляет собой разработку информационной системы «Фотоархив СОЛ «Ждановец» и включает в себя:

Информационно-обучающую систему на DVD компакт диске с обложками;

Диски с обработанными фотографиями;

Презентацию в Microsoft PowerPoint;

Пояснительную записку;

Плакат.

 

Пояснительная записка имеет объём 78 страниц и 45 изображений в основной части и 11 в приложениях.

В рамках выпускной квалификационной работы была разработана информационная система «Фотоархив СОЛ «Ждановец», содержащая оцифрованные исторические лагерные фотографии, а так же некоторые исторические сведения о лагерных сменах.

Разработанная система необходима для хранения исторических фотографий из жизни СОЛ «Ждановец». В ней будут размещены фотографии за 55 лет существования лагеря.

Данная работа полностью отвечает требованиям технического задания.

Введение

Проблема создания общедоступного исторического архива особенно актуальна в условиях функционирования современного вуза. Современные тенденции предопределяют создание сайтов целиком или частично посвященных истории учебного заведения, его общественной и спортивной жизни, искусству и творчеству студентов, обеспечивающих публикацию любительских и профессиональных фотографий.

На основании отзывов, собранных среди отдыхающих преподавателей и студентов в спортивно-оздоровительном лагере (СОЛ «Ждановец») Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева (НГТУ), было принято решение о необходимости создания исторического архива лагеря в цифровом виде. Задача включает в себя сбор, систематизацию и оцифровку имеющихся фото и иных исторических данных, а также создание информационной системы в виде веб-сайта, находящегося в открытом доступе и хранящего в себе исторические материалы.

Таким образом, задача, решаемая в рамках выпускной квалификационной работы бакалавра, разработки информационной системы «Фотоархив СОЛ «Ждановец», размещенной в сети интернет, является актуальной. Разрабатываемая система будет содержать исторические лагерные фотографии, а так же некоторые исторические выдержки из жизни лагеря. Для данной системы должен быть разработан интерфейс пользователя (дизайн сайта) и дополнительный интерфейс администратора.

Помимо разработки ИС, одной из задач была оцифровка исторических фотопленок, их обработка, сортировка и загрузка в систему.

Задачи, решаемые в ходе практики:

· формирование задания на выпускную квалификационную работу бакалавра;

· изучение зарубежной и отечественной литературы и нормативно-справочных документов по теме выпускной квалификационной работы бакалавра;

· анализ существующих решений;

· разработка дизайна интерфейса ИС;

· наполнение ИС;

· оцифровка имеющихся исторических фотопленок с их дальнейшей обработкой;

· разработка самой ИС;

· интеграция ИС на сервер.

 

Разработка и анализ технического задания

Описание предметной области

 

Данную выпускную квалификационную работу можно разделить на три этапа: оцифровка фотографий, разработка информационной системы и её внедрение. Каждый из этапов требует знаний в различных предметных областях. Таким образом, описание данных областей будет так же разделено по этапам, выстроенным в порядке возникновения необходимости в изучении данной области.

Оцифровка фотографий

 

Процесс оцифровки исторических лагерных фотопленок может быть выполнен одним из четырех следующих способов:

c помощью планшетных сканеров;

в фотолабораториях на слайд-сканерах;

на профессиональном оборудовании;

пересъемка.

Для оцифровки пленки с помощью планшетных сканеров используется специальное устройство, называемое слайд-модулем. Слайд-модули могут отличаться конструктивно, но в большинстве случаев они представляют собой дополнительный источник света и держатель для пленки. Они могут быть как встроенные в сканер, так и идти отдельно в виде опциональных блоков.

В сканерах такого типа дополнительный источник света может подсветить одновременно лишь несколько кадров пленки. Площадь подсветки очень важна при работе с большими объемами сканируемого материала. Чем больше можно отсканировать слайдов или кадров рулонной пленки за один проход, тем выше эффективность работы со сканером.

По качеству сканирования оригиналов, планшетные сканеры пока не достигают уровня хороших пленочных сканеров. Одной из причин этого можно назвать стекло планшета, на котором лежит держатель пленки. В то время как в пленочном сканере свет проходя сквозь слайд попадает сразу на оптическую систему считывающего устройства, в планшетных сканерах он должен дополнительно пройти через стеклянную подложку. Другим недостатком планшетных сканеров является малая оптическая плотность и слишком низкое эффективное разрешение (на практике разрешение сканера значительно ниже, чем указывается в документации к нему).

Таким образом планшетные сканеры больше подойдут для оцифровки оригиналов среднего и большого форматов, особенно если вы ограничены в бюджете.

Принцип сканирования показан на рис. 1: источник света, который, как правило, интегрирован в крышку, освещает пленку таким образом, что лучи проходя сквозь нее попадают на систему зеркал а затем фокусируются системой линз на сенсорах CCD-матрицы. Оригиналы могут быть как позитивными, так и негативными, соответствующее преобразование изображения производится с помощью программного обеспечения сканера.^[5]

Рисунок 1 – схема принципа сканирования пленки на планшетном сканере

 

Следующий способ – обратиться в фотолабораторию для сканирования пленок на их устройствах. Чаще всего их слайд-сканеры делают снимки в более высоком разрешении и качество выше, чем у планшетных сканеров из-за отсутствия стекла между сенсором и оригиналом. Но есть и свои минусы у данного способа. Основными минусами является то, что «минилаб»-сканер сам решает, что делать с пленкой без возможности настроить параметры: сам распознаёт границы кадра и сканирует, автоматически проводит цветовычисления и используя маски. Конечно же в итоге уменьшается время на сканирование пленки (ведь можно сканировать до 36 кадров за раз), но появляется вероятность повторного сканирования. К тому же это все не бесплатно. Сканирование одного кадра может достигать до 20 рублей, что будет крайне невыгодно при больших количествах фотоархивов.

Профессиональные сканеры разрабатываются специально для сканирования плёнки. Они имеют закрытую структуру, то есть плёнка вставляется в них уже зажатой в спец рамку. Эти рамки качественно отличаются от своих планшетных аналогов – они зачастую лучше зажимают и распрямляют плёнку, что избавляет от нерезких участков на изображении. Рамки могут иметь специальные антиньютоновские стёкла, что позволяет, идеально выпрямить негатив и избежать появления колец Ньютона (рис. 2).

Работают эти сканеры напрямую просвечивая негатив, отсюда и преимущества этих сканеров – отсутствие стекол, зеркал, да и закрытые корпусы этих сканеров намного меньше подвержены пыли и боковым засветкам. Такие сканеры обычно имеют высокое разрешение, современные модели «разрешают» 4000dpi, и это на самом деле так, и нет никакой интерполяции, которая присутствует в планшетных сканерах.

Рисунок 2 – кольца Ньютона на фото

Как профессиональный инструмент они дают большие возможности по управлению процессом сканирова-ния, контроля всех его параметров и позволяют получать предсказуемые результаты.

Они позволяют задавать разрядность сканирования, управлять экспозицией, фокусировкой, использовать многопроходное сканирование, чтобы минимизировать тепловые шумы матрицы.

Существует еще один ряд профессиональных сканеров – барабанные сканеры. Работа барабанных сканеров базируется на использовании высокочувствительных фотоэлементов, которые позволяют регистрировать световой поток разделением его на три основные составляющие RGB-цвета. В качестве источников излучения в барабанных сканерах используются ксеноновые или галогенные лампы, излучение которых, с помощью волоконной оптики и линзового конденсора фокусируется на малом участке оригинала.

Только оригиналы, изготовленные на гибкой основе, могут закрепляться на прозрачном барабане. Оригиналы освещаются с внутренней стороны барабана. Световой поток, пропущенный через очень маленький участок оригинала, попадает на светочувствительный приемник, который перемещается вдоль быстровращающегося барабана. Свет направляется в систему цветоделения, откуда попадает на фотоэлектронные умножители, где в свою очередь преобразуется в цифровой сигнал.

Они могут обеспечить наивысшее качество сканирования, не достижимое для других систем – 25000dpi с глубиной цвета 48 bit, без шумов с максимальной оптической плотностью 4,5d. Стоимость одного снимка на таких системах может достигать 500 рублей и выше. ^[6]

Последний способ оцифровки – пересъемка. На самом деле способов пересъемки довольно таки много, но все они требуют наличие качественного фотоаппарата, способного снимать в .RAW и возможность смены объективов на нем. В результате получается установка (рис. 3), с помощью которой и происходит съемка кадров. Источник света должен быть равномерным, иначе по негативу полезут цветовые пятна. Минусом данного способа может служить лишь долгая дальнейшая обработка в редакторе. А из плюсов – это почти полное отсутствие шумов, сохранение всего цветового потенциала негатива и, конечно, качество получаемых фотоснимков.

Рисунок 3 – схема установки для пересъемки фотопленки

Результатом изучения данного этапа был выбран способ номер 1 – сканирование с помощью планшетного сканера. Выбор был обусловлен наличием сканера, способного производить оцифровку с оптическим разрешением 2400 dpi, и отсутствием бюджета для обращения в специальные фотолаборатории для оцифровки столь большого количества фотопленки. Последний способ не был выбран по той причине, что лучше всего он подходит для пересъемки цветных пленок, да и обработка занимала бы в
5-7 раз больше времени, чем обработка фото, полученных путем сканирования.

Каждая отсканированная фотография требует дальнейшей обработки в фоторедакторе. Программой для обработки фотографий была выбрана Adobr Photoshop CC. Были изучены такие функции программы для цветокоррекции фотографий, как уровни, кривые, экспозиция, яркость\контрастность.

Коррекция «Уровни» используется для изменения тонального диапазона и цветового баланса изображения путем регулировки уровней интенсивности в тенях, средних тонах и светлых участках изображения. Гистограмма «Уровни» представляет собой визуальный ориентир для коррекции ключевых тонов изображения.

 

Рисунок 4 – Коррекция уровней A. – Тени, Б. – Средние тона, В. – Света,

Г. – Ползунки «Выходные значения»

Два внешних ползунка “А” и “В” (рис. 4) предназначены для привязки точки черного и точки белого к значениям, определяемым ползунками «Выходные значения» – “Г”. По умолчанию один из ползунков «Выходные значения» установлен на уровне 0 (пикселы черные), а второй – на уровне 255 (пикселы белые). Таким образом, если ползунки “Г” находятся в точках по умолчанию, при перемещении ползунка “А” для точки черного значение пиксела привязывается к уровню 0, а при перемещении ползунка “В” для точки белого значение пиксела привязывается к уровню 255. Оставшиеся уровни распределяются между 0 и 255. При таком перераспределении увеличивается тональный диапазон изображения, фактически повышая общий контраст изображения. Средний ползунок “Б” предназначен для коррекции показателя гаммы в изображении. Он корректирует уровень средних тонов (уровень 128) и меняет значения интенсивности в среднем диапазоне тонов серого, не оказывая значительного влияния на светлые участки и тени. ^[7]

В корректировке «Кривые» настраиваются точки во всем тональном диапазоне изображения. Первоначально, тональность изображения представлена как прямая диагональная линия на графике (рис. 5). При коррекции изображения в режиме RGB в верхнем правом углу графика представлены света, а в нижнем левом – тени. Горизонтальная ось графика представляет входные значения (исходные значения изображения), а вертикальная ось представляет выходные значения (новые скорректированные значения). По мере того, как на линии добавляются и перемещаются направляющие точки, меняется форма кривой, отражая корректировки изображения. Более крутые части кривой представляют области высокого контраста, а плоские части кривой представляют области низкого контраста. ^[8]

Рисунок 5 – Параметры корректировки «Кривые» на панели «Свойства»

A. – Инструмент прямой коррекции изображения Б. – Образец на изображении
для установки черного. В. Образец на изображении для установки точки серого.
Г. – Образец на изображении для установки точки белого. Д. – Редактирование
точек с целью изменения кривой. Е. – Рисование с целью изменения кривой.
Ж. – Меню наборов корректировки «Кривые» З. – Установка точки черного.
И. – Установка точки серого. К. – Установка точки белого.

Корректировка «Яркость/Контрастность» позволяет выполнять простую корректировку тонального диапазона изображения. При перемещении ползунка яркости вправо значения тона увеличиваются и светлые участки изображения расширяются; при перетаскивании его влево значения уменьшаются и расширяются тени. Ползунок контраста расширяет или сжимает общий диапазон тональных значений изображения (рис. 6).

Рисунок 6 – Параметры корректировки «Яркость/Контрастность»

В обычном режиме команда «Яркость/Контрастность» применяет к слою изображения пропорциональные (нелинейные) корректировки, как и корректировки «Уровни» и «Кривые». Если установлен флажок «Использовать прежние», то команда «Яркость/Контрастность» при регулировке яркости просто смещает значения всех пикселов выше или ниже. Не рекомендуется применять команду «Яркость/Контрастность» к фотографиям в режиме «Использовать прежние», так как это может привести к отсечению или потере деталей изображения в самых светлых или темных областях (однако эта корректировка может быть полезна для редактирования масок или научных изображений). ^[9]

Разработка информационной системы

 

Почти любая организация, просуществовавшая достаточное количество времени, имеет на своем счету памятные события. Такие события могут быть связанны с работой: проведение и участие в конференциях, переподготовка специалистов, переоборудование, командировки, сдача проектов; а так же события могут носить внерабочий характер: различного рода праздники, такие как новый год, дни рождения, принятие новых сотрудников или же сплочающие коллектив игры, совместных отдых.

Далеко не каждый человек сможет хранить в себе ту, или иную, информацию о проведенном мероприятии. Именно для того, что бы события сохранились в памяти людей, и делаются фотографии во время данных мероприятий. И конечно же для более комфортного просмотра фотографий, их сортируют и создают фотоархив – место, где хранятся все фотографии с прошедший событий.

Данное правило применимо и к лагерям, ведь порой так хочется вспомнить события прошедших смен, лица товарищей и увидеть себя некоторое время назад. Для таких целей и создаются лагерные фотоархивы. Они могут быть записаны на диск или же размещены в интернете и доступны любому человеку с любого устройства с выходом в интернет. И, как показывает практика, фотоархивы, размещенные в сети, гораздо популярнее, нежели их аналоги, записанные на диски по ряду причин:

Фотоархив на диске может потребовать специальные программы или драйвера для корректного просмотра. Конечно, если не считать те случаи, когда архив оформлен в виде фотографий, сортированных по папкам.

Фотоархив на диске не обновляется. Это существенный минус. В отличии от онлайн-фотоархива, в котором фотографии могут быть загружены не только по окончании лагерной смены, но и во время нее. А так же у вас появляется возможность посмотреть не только на фотографии со своей смены, но и на то, как отдыхали люди в других сменах.

Диск, содержащий фотоархив, может быть потерян, сломан или просто потеряет свои свойства и перестанет читаться со временем.

СОЛ «Ждановец» имеет многолетнюю историю, длиной в 55 лет. За эти года в архив лагеря было помещено сотни тысяч фотографий, требующих оцифровки. Этот колоссальный архив исторических фотопленок было решено перевести в цифровой вид и разместить его в интернете.

С принятием решения касательно формы фотоархива было необходимо принять решение о сервисе размещения. Сначала были рассмотрены различные фотохостинги. Фотохостинг – это место для хранения фотографий. Были рассмотрены их плюсы и минусы. Главные характеристики, на которые было обращено внимание^[10]:

Бесплатность сервиса.

· Возможность разместить большое количество кадров.

· Надёжность – сервис, доступный всегда.

· Удобство загрузки, качество интерфейса.

· Возможность настройки вида страниц с фотографиями.

В результате было рассмотрено около 10 более-менее соответствующих критерию сервисов. Но в итоге ни один из них не соответствовал нуждам и не подходил под роль полноценного фотоахрива. В итоге от идеи размещения фотографий на фотохостинге было решено отказаться в пользу аренды своего хостинга и создания информационной системы.

Тут встал вопрос о выборе системы управления будущей информационной системы. От идеи статического сайта (написанного просто на html и css с возможным применением javascript) было решено сразу отказаться в пользу гораздо удобных динамических сайтов. Для такого выбора послужили следующие причины:

Ограниченный функционал. Минимальные возможности по поддержке посетителей проекта. Без использования веб-программирования и баз данных практически невозможно сделать регистрацию пользователей, нормально действующую рассылку, форум. К тому же такая система перестала бы считаться информационной в узком понимании этого слова.

Трудность эксплуатации. Под эксплуатацией сайта обычно понимается редактирование и обновление проекта. Например, что бы изменить какой-то общий фрагмент ИС – добавить или удалить элемент. Для этого необходимо открыть каждую страницу в редакторе, найти нужный кусок кода, исправить его, после чего закачать обновленный файл обратно на сервер. Все это, конечно, делать не сложно, но отнимает очень много времени. К тому же человек, далекий от разработки сайтов не сможет с этим справиться, а значит придется нанимать специального человека, который бы этим занимался. А это вновь лишние расходы.

Динамические сайты – полная противоположность статическим. Они представляют собой не простой набор веб-страничек, а сложный комплекс, основой которого является база данных и программы (скрипты), которые работают с информацией из нее. ^[12] К достоинствам можно отнести:

Простота управления сайтом. Одной из главных особенностей динамических сайтов является разделение дизайна (шаблона), системы обработки информации ("движка") и содержания (контента). То есть веб-мастеру достаточно внести любое изменение в одном месте, чтобы оно проявилось на всех страницах. Также на сайт можно относительно быстро "примерить" различные варианты дизайна. Отделение контента от движка и дизайна позволяет привлечь к наполнению и поддержке сайта человека, не знакомого с интернет-технологиями. Это обеспечивает корректное и максимально полное содержание веб-проекта.

Широкие функциональные возможности. Для пользователей это возможность регистрации и аутентификации, хранение персональной информации, форум, рассылку, поиск по сайту, формы заказов, создание интернет-магазина и многие другие возможности. ^[12]