Система QPSLab для анализа и распознавания числовых последовательностей с квазипериодической структурой
Описание демо-версии программы распознавания
последовательности, включающей фрагменты из алфавита, для случая неизвестного
числа фрагментов
Демонстрационная версия программы работает с несколькими наборами входных
данных, которые задаются пользователем в диалоговом режиме. Основная часть окна
программы отведена под рабочее поле, предназначенное для представления
результатов различных операций с данными, исходными и формируемыми в процессе ее
выполнения. В правой части расположены органы управления.
Для функционирования процедуры распознавания требуется сформировать несколько
наборов алфавитов (в предлагаемой версии их элементы выбираются из общего
объединенного алфавита, включающего 20 эталонов). Предназначенное для этой цели
окно появляется на экране сразу же после запуска программы.
В верхней части
окна находятся изображения компонент информационных векторов – исходных
эталонов, из которых и производится формирование алфавитов.
Возможны два варианта формирования алфавитов. В
первом случае выбор элементов для каждого алфавита выполняется в ручном режиме,
а именно – щелчком мыши на изображении требуемого информационного вектора.
Очередной выбранный таким образом вектор (эталон) помещается в расположенный
ниже буфер, в котором накапливаются эталоны, образующие текущий алфавит. Этот
процесс проиллюстрирован на следующем рисунке.
Ниже буфера находятся две группы кнопок. Первая, расположенная справа, позволяет
контролировать процесс формирования набора. Кнопка “Delete
All”
очищает весь буфер, кнопка “Delete”
удаляет выделенный эталон, фон которого окрашен серым цветом. Выделить эталон
можно щелчком мыши на его изображении в буфере. Кнопка “Accept”
завершает формирование очередного алфавита, после чего он помещается в
расположенный ниже кнопок список выбранных алфавитов эталонных фрагментов, как
это представлено ниже.
Кнопка “Clear
All”
сбрасывает уже выбранное содержимое текущего алфавита. В процессе построения
алфавитов окно программы принимает следующий вид. Изображение последнего из
выбранных алфавитов выделено красным фоном.
Эталоны, выбранные при формировании одного из алфавитов, становятся недоступными
для построения последующих, при этом их изображения в верхней части экрана
выделяются фоновой окраской.
Наконец, кнопка “Quick”
предназначена для быстрого построения набора алфавитов, как представлено ниже.
Вторая группа кнопок, расположенная в левой части под буфером, служит для
завершения формирования набора алфавитов. Кнопка “OK”
приводит к работе с использованием нового набора; кнопка “Cancel”
– к его сбросу и продолжению работы со сформированным ранее набором.
Формирование модельной незашумленной квазипериодической последовательности
происходит с использованием одного из сформированных алфавитов, а в процессе
распознавания используются все построенные
ранее алфавиты. Справа сверху имеются два блока. Первый блок (“series
length”)
позволяет задавать длину последовательности, второй (“noise
level”)
– уровень шума (параметр σ) для формирования зашумленной (наблюдаемой)
последовательности. В нижней правой части окна расположены кнопки “Next”
и “Exit”,
используемые для продолжения действий или завершения работы программы. Выбор
алфавита, изменение значений параметров и действия по управлению программой
осуществляются с помощью щелчка мыши по соответствующим объектам выбора и
управления.
Нажатие мышью клавиши “OK”,
“Next”
или одного из предустановленных параметров (длины или уровня шума) приводит к
формированию исходной и наблюдаемой последовательностей, а затем к обработке
наблюдаемой последовательности. При этом определяется, какой именно алфавит
породил искаженную аддитивным шумом наблюдаемую последовательность. В качестве
дополнительной информации можно получить оценки начальных номеров наборов и
составляющих их фрагментов в последовательности. Результаты обработки изображены
в следующем окне.
В
левой верхней части окна приведены значения параметров, с помощью которых
сформированы последовательности. Ниже изображен блок участвующих в распознавании
алфавитов. Алфавит – результат распознавания – выделен инверсным цветом. Еще
ниже – графики исходной и наблюдаемой последовательностей, а также
последовательности, построенной с помощью алгоритма. Эта последовательность
строится на основе собственно результатов распознавания, определяющих алфавит,
эталонные фрагменты из него, порождающие наблюдаемую последовательность, и
местоположение фрагментов в последовательности. Ниже первого графика приведены
значения начальных номеров информационных фрагментов вместе с именами векторов,
породивших последовательность. Под двумя следующими графиками – их оценки,
найденные с помощью алгоритма. Положение найденных фрагментов выделено с помощью
пунктирных рамок. Справа от графиков даны изображения компонент информационных
векторов, используемых для формирования алфавитов. Результаты работы алгоритма в
сжатом виде приведены ниже графиков.
Кроме того, как и в предыдущем окне, справа вверху имеются два блока, назначение
которых описано ранее. В нижней правой части окна расположены уже описанные
кнопки “Next”
и “Exit”.
Здесь же расположена кнопка “Restart”
для перезапуска программы. Последующие циклы работы программы, в случае выбора
новой длины или уровня шума, а также при нажатии кнопки “Next”,
приводят к формированию новой последовательности, порожденной тем же алфавитом
(первоначально это последний из сформированных алфавитов). Выбор нового
алфавита, порождающего последовательность, выполняется щелчком мыши в блоке
алфавитов в верхней части окна.