Триангуляция Делоне. Полигоны Вороного

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Ноября 2013 в 17:43, реферат

Краткое описание

Задача построения триангуляции Делоне является одной из базовых в вычислительной геометрии. К ней сводятся многие другие задачи, она широко используется в машинной графике и геоинформационных системах для моделирования поверхностей и решения пространственных задач. Впервые задача построения триангуляции Делоне была поставлена в 1934 г. в работе советского математика Бориса Николаевича Делоне.

Содержание

Введение 3
1.Триангуляция Делоне
1.Основные определения и задачи триангуляции Делоне 4
2.Теоремы для алгоритмов построения триангуляции Делоне 6
3.Структуры для представления триангуляции 7
1.Структура «Узлы с соседями» 7
2.Структура «Двойные ребра» 8
3.Структура «Узлы и треугольники» 9
4.Структура «Узлы, ребра и треугольники» 10
5.Структура «Узлы, простые ребра и треугольники» 10
2.Алгоритмы триангуляции Делоне
1.Классификация алгоритмов триангуляции Делоне 12
2.Итеративные алгоритмы с кэшированием поиска треугольников 13
1.Алгоритм со статистическим кэшированием поиска 13
2.Алгоритм с динамическим кэшированием поиска 14
3.Полигоны Вороного 15
Заключение 16
Список использованной литературы 17

Вложенные файлы: 1 файл

Реферат ГИС.docx

— 510.00 Кб (Скачать файл)

Рис 10 - Локализация точек в кэше (S - найденный квадрат, T - связанный с квадратом треугольник, T - конечный треугольник)

 

2.2.1 Алгоритм со статистическим  кэшированием поиска

В алгоритме триангуляции со статическим кэшированием поиска необходимо выбрать число m и завести  кэш в виде 2-мерного массива  размером m×m ссылок на треугольники. Первоначально  этот массив надо заполнить ссылками на самый первый построенный треугольник. Затем после выполнения очередного поиска, который был начат с  квадрата (i, j) и в котором был  найден некоторый треугольник T, необходимо обновить информацию в кэше: r(i,j) = ссылка_на_T . Размер статического кэша следует выбирать по формуле m = s ⋅ N^(3/8) , где s – коэффициент статического кэша. На практике значение s следует брать ≈ 0,6 − 0,9 (рис. 11).

Рисунок 11 -  зависимость времени t  построения триангуляции Делоне от значения s.

 

2.2.2 Алгоритм с динамическим  кэшированием поиска

В алгоритме триангуляции с динамическим кэшированием поиска необходимо завести кэш минимального размера, например 2× 2. По мере роста  числа добавленных в триангуляцию точек необходимо последовательно  увеличивать его размер в 4 раза (в 2 раза по обеим осям координат), переписывая  при этом информацию из старого кэша в новый.

Данный алгоритм кэширования позволяет одинаково эффективно работать на маленьком и большом количестве точек, заранее не зная их числа. Увеличение размера динамического кэша в 2 раза следует производить каждый раз при достижении числа точек в триангуляции n = r ⋅m2 , где r – коэффициент роста динамического кэша, а m – текущий размер кэша. На практике значение коэффициента роста динамического кэша следует выбрать ≈ 3 − 8 (рис. 12).

 

 

 

 

 

 

Рисунок 12 – Зависимость времени построения триангуляции Делоне  t от значения s.

 

    1. Полигоны Вороного

Для заданной точки Pi ∈{P1,...,PN} на плоскости многоугольником (ячейкой) Вороного называется геометрическое место точек на плоскости, которые находятся к Pi ближе, чем к любой другой заданной точке P j, j ≠ i . Совокупность многоугольников Вороного образует разбиение плоскости, представляющее векторную сеть.

Диаграммой Вороного заданного множества точек {P 1 ... Pn} называется совокупность всех многоугольников Вороного этих точек (рис. 13).

Диаграммы Вороного также  иногда называют разбиением Тиссена  и ячейками Дирихле.

Рисунок 13 – полигоны Вороного.

Одним из главных свойств  диаграммы Вороного является её двойственность триангуляции Делоне. А именно, соединив отрезками те исходные точки, чьи  многоугольники Вороного соприкасаются  хотя бы углами, мы получим триангуляцию Делоне (рис. 14).

Рисунок 14 – Диаграмма Вороного и триангуляция Делоне.

 

 

Заключение

Были рассмотрены основные определения и теоремы задачи триангуляции Делоне и полигонов Вороного, структуры представления триангуляции. Проведен обзор итеративного алгоритма построения триангуляции – алгоритма с. кэшированием поиска треугольников, а также жадного алгоритма.

Для большинства случайных  распределений исходных точек данный алгоритм работает значительно быстрее всех остальных алгоритмов. Однако на некоторых реальных данных, в которых последовательные исходные точки находятся вблизи друг друга (например, точки изолиний карт рельефа), алгоритм динамического кэширования может тратить большее время, чем другие алгоритмы.

 

Список использованной литературы

  1. Скворцов, А.В. Триангуляция Делоне и ее применение. / А.В. Скворцов –Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. – 128 с.
  2. Лурьянока, Л.В. Введение в ГИС./ Л.В.Гурьянова.- Мн.: БГУ, 2008.- 135 с.

Красноярск 2013


Информация о работе Триангуляция Делоне. Полигоны Вороного