बाइबिक प्रक्षेप: Difference between revisions

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{{comparison_of_1D_and_2D_interpolation.svg}}
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{{short description|Extension of cubic interpolation for interpolating data points on a two-dimensional regular grid}}
{{short description|Extension of cubic interpolation for interpolating data points on a two-dimensional regular grid}}
गणित में, बाइक्यूबिक प्रक्षेप क्यूबिक प्रक्षेप का एक विस्तार है एक अंतराल पर प्रक्षेप (क्यूबिक प्रक्षेप के साथ भ्रमित नहीं होना # डेटा सेट को इंटरपोल करना, डेटा सेट में क्यूबिक प्रक्षेप लागू करने की एक विधि) प्रक्षेप डेटा बिंदुओं के लिए दो- आयामी [[नियमित ग्रिड]]। [[प्रक्षेप]]ित सतह (मतलब कर्नेल आकार, छवि नहीं) [[ द्विरेखीय प्रक्षेप ]] या निकटतम-पड़ोसी प्रक्षेप द्वारा प्राप्त संबंधित सतहों की तुलना में [[चिकना कार्य]] है। बाइक्यूबिक प्रक्षेप [[लैग्रेंज बहुपद]], [[ घनीय पट्टी ]] या #बाइक्यूबिक कनवल्शन एल्गोरिथम का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है।
गणित में, द्वि-आयामी [[नियमित ग्रिड]] पर डेटा बिंदुओं को प्रक्षेपित करने के लिए बाइबिक इंटरपोलेशन क्यूबिक इंटरपोलेशन का एक विस्तार है (क्यूबिक स्पलाइन इंटरपोलेशन के साथ भ्रमित नहीं होना, डेटा सेट में क्यूबिक इंटरपोलेशन लागू करने की एक विधि)। [[प्रक्षेप|प्रक्षेपित]] सतह (मतलब कर्नेल आकार, छवि नहीं) [[ द्विरेखीय प्रक्षेप ]]या निकटतम-पड़ोसी प्रक्षेप द्वारा प्राप्त संबंधित सतहों की तुलना में [[चिकना कार्य]] है। बाइक्यूबिक प्रक्षेप [[लैग्रेंज बहुपद]],[[ घनीय पट्टी ]] या बाइक्यूबिक कनवल्शन एल्गोरिथम का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है।


[[ मूर्ति प्रोद्योगिकी ]] में, बाइक्यूबिक प्रक्षेप को अक्सर रीसैंपलिंग (बिटमैप) में बिलिनियर या निकटतम-पड़ोसी प्रक्षेप पर चुना जाता है, जब गति कोई समस्या नहीं होती है। बिलिनियर प्रक्षेप के विपरीत जो केवल 4 [[ पिक्सेल ]] (2×2) को ध्यान में रखता है, बाइक्यूबिक प्रक्षेप 16 पिक्सल (4×4) पर विचार करता है। बाइबिक प्रक्षेप के साथ रीसैंपल किए गए इमेज में अलग-अलग प्रक्षेप [[स्थानिक विरोधी अलियासिंग]] हो सकते हैं, जो चुने गए बी और सी वैल्यू पर निर्भर करता है।
[[ मूर्ति प्रोद्योगिकी |छवि प्रसंस्करण]] में बाइक्यूबिक प्रक्षेप को अधिकतर रीसैंपलिंग (बिटमैप) में बिलिनियर या निकटतम-पड़ोसी प्रक्षेप पर चुना जाता है जब गति कोई समस्या नहीं होती है। बिलिनियर प्रक्षेप के विपरीत जो केवल 4 [[ पिक्सेल |पिक्सेल]] (2×2) को ध्यान में रखता है, बाइक्यूबिक प्रक्षेप 16 पिक्सल (4×4) पर विचार करता है। बाइबिक प्रक्षेप के साथ रीसैंपल किए गए चित्रण में अलग-अलग प्रक्षेप [[स्थानिक विरोधी अलियासिंग]] हो सकते हैं जो चुने गए बी और सी मानों पर निर्भर करता है।


== संगणना ==
== संगणना ==
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[[Image:Interpolation-bicubic.svg|thumb|right|वर्ग पर बाइबिक प्रक्षेप <math>[0,4] \times [0,4]</math> जिसमें 25 इकाई वर्ग एक साथ पैच किए गए हैं। [[माटप्लोटलिब]] के कार्यान्वयन के अनुसार बाइक्यूबिक प्रक्षेप। रंग फ़ंक्शन मान को इंगित करता है। ब्लैक डॉट्स प्रक्षेपित किए जा रहे निर्धारित डेटा के स्थान हैं। ध्यान दें कि कैसे रंग के नमूने रेडियल सममित नहीं हैं।]]
[[Image:Interpolation-bicubic.svg|thumb|right|वर्ग पर बाइबिक प्रक्षेप <math>[0,4] \times [0,4]</math> जिसमें 25 इकाई वर्ग एक साथ पैच किए गए हैं। [[माटप्लोटलिब]] के कार्यान्वयन के अनुसार बाइक्यूबिक प्रक्षेप। रंग फ़ंक्शन मान को इंगित करता है। ब्लैक डॉट्स प्रक्षेपित किए जा रहे निर्धारित डेटा के स्थान हैं। ध्यान दें कि कैसे रंग के नमूने रेडियल सममित नहीं हैं।]]
[[Image:Interpolation-bilinear.svg|thumb|right|उपरोक्त के समान डेटासेट पर बिलिनियर प्रक्षेप। सतह के डेरिवेटिव वर्ग सीमाओं पर निरंतर नहीं होते हैं।]]
[[Image:Interpolation-bilinear.svg|thumb|right|उपरोक्त के समान डेटासेट पर बिलिनियर प्रक्षेप। सतह के डेरिवेटिव वर्ग सीमाओं पर निरंतर नहीं होते हैं।]]
[[Image:Interpolation-nearest.svg|thumb|right|उपरोक्त के समान डेटासेट पर निकटतम-पड़ोसी प्रक्षेप।]]मान लीजिए फ़ंक्शन मान <math>f</math> और डेरिवेटिव <math>f_x</math>, <math>f_y</math> और <math>f_{xy}</math> चार कोनों पर जाना जाता है <math>(0,0)</math>, <math>(1,0)</math>, <math>(0,1)</math>, और <math>(1,1)</math> इकाई वर्ग का। प्रक्षेपित सतह को तब लिखा जा सकता है
[[Image:Interpolation-nearest.svg|thumb|right|उपरोक्त के समान डेटासेट पर निकटतम-पड़ोसी प्रक्षेप।]]मान लीजिए फ़ंक्शन मान <math>f</math> और डेरिवेटिव <math>f_x</math>, <math>f_y</math> और <math>f_{xy}</math> चार कोनों पर <math>(0,0)</math>, <math>(1,0)</math>, <math>(0,1)</math>, और <math>(1,1)</math> इकाई वर्ग का जाना जाता है। प्रक्षेपित सतह को तब लिखा जा सकता है:
:<math>p(x,y) = \sum\limits_{i=0}^3 \sum_{j=0}^3 a_{ij} x^i y^j.</math>
:<math>p(x,y) = \sum\limits_{i=0}^3 \sum_{j=0}^3 a_{ij} x^i y^j.</math>
प्रक्षेप समस्या में 16 गुणांक निर्धारित करना शामिल है <math>a_{ij}</math>.
प्रक्षेप समस्या में 16 गुणांक निर्धारित करना सम्मिलित है <math>a_{ij}</math>.
 
मेल मिलाना <math>p(x,y)</math> फ़ंक्शन मानों के साथ चार समीकरण प्राप्त होते हैं:
मेल मिलाना <math>p(x,y)</math> फ़ंक्शन मानों के साथ चार समीकरण प्राप्त होते हैं:
# <math>f(0,0)      = p(0,0)  = a_{00},</math>
# <math>f(0,0)      = p(0,0)  = a_{00},</math>
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# <math>f(0,1)      = p(0,1)  = a_{00} + a_{01} + a_{02} + a_{03},</math>
# <math>f(0,1)      = p(0,1)  = a_{00} + a_{01} + a_{02} + a_{03},</math>
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# <math>f(1,1)      = p(1,1)  = \textstyle \sum\limits_{i=0}^3 \sum\limits_{j=0}^3 a_{ij}.</math>
इसी तरह, डेरिवेटिव के लिए आठ समीकरण <math>x</math> और यह <math>y</math> निर्देश:
इसी तरह, डेरिवेटिव के लिए आठ समीकरण निर्देश <math>x</math> और <math>y</math> :
# <math>f_x(0,0)    = p_x(0,0) = a_{10},</math>
# <math>f_x(0,0)    = p_x(0,0) = a_{10},</math>
# <math>f_x(1,0)    = p_x(1,0) =  a_{10} + 2a_{20} + 3a_{30},</math>
# <math>f_x(1,0)    = p_x(1,0) =  a_{10} + 2a_{20} + 3a_{30},</math>
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# <math>f_y(0,1)    = p_y(0,1) = a_{01} + 2a_{02} + 3a_{03},</math>
# <math>f_y(0,1)    = p_y(0,1) = a_{01} + 2a_{02} + 3a_{03},</math>
# <math>f_y(1,1)    = p_y(1,1) = \textstyle \sum\limits_{i=0}^3 \sum\limits_{j=1}^3 a_{ij} j.</math>
# <math>f_y(1,1)    = p_y(1,1) = \textstyle \sum\limits_{i=0}^3 \sum\limits_{j=1}^3 a_{ij} j.</math>
और के लिए चार समीकरण <math>xy</math> [[मिश्रित आंशिक व्युत्पन्न]]:
और <math>xy</math> [[मिश्रित आंशिक व्युत्पन्न]] के लिए चार समीकरण :
# <math>f_{xy}(0,0) = p_{xy}(0,0) = a_{11},</math>
# <math>f_{xy}(0,0) = p_{xy}(0,0) = a_{11},</math>
# <math>f_{xy}(1,0) = p_{xy}(1,0) = a_{11} + 2a_{21} + 3a_{31},</math>
# <math>f_{xy}(1,0) = p_{xy}(1,0) = a_{11} + 2a_{21} + 3a_{31},</math>
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:<math>p_y(x,y) = \textstyle \sum\limits_{i=0}^3 \sum\limits_{j=1}^3 a_{ij} x^i j y^{j-1},</math>
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यह प्रक्रिया एक सतह पैदा करती है <math>p(x,y)</math> [[इकाई वर्ग]] पर <math>[0,1] \times [0,1]</math> जो निरंतर है और निरंतर डेरिवेटिव है। एक मनमाने आकार के नियमित ग्रिड पर बाइबिक प्रक्षेप तब ऐसी बाइबिक सतहों को एक साथ पैच करके पूरा किया जा सकता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि डेरिवेटिव सीमाओं पर मेल खाते हैं।
यह प्रक्रिया <math>p(x,y)</math> [[इकाई वर्ग]] पर एक सतह <math>[0,1] \times [0,1]</math> उत्पन्न करती है जो निरंतर और निरंतर डेरिवेटिव है। मनमाने आकार के नियमित ग्रिड पर बाइबिक प्रक्षेप तब ऐसी बाइबिक सतहों को एक साथ पैच करके पूरा किया जा सकता है यह सुनिश्चित करते हुए कि डेरिवेटिव सीमाओं पर मेल खाते हैं।


अज्ञात मापदंडों को समूहीकृत करना <math>a_{ij}</math> एक वेक्टर में
अज्ञात मापदंडों को समूहीकृत करना <math>a_{ij}</math> एक वेक्टर में
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समीकरणों की उपरोक्त प्रणाली को रैखिक समीकरण के लिए एक मैट्रिक्स में सुधारा जा सकता है <math>A\alpha=x</math>.
समीकरणों की उपरोक्त प्रणाली को रैखिक समीकरण के लिए एक मैट्रिक्स में सुधारा जा सकता है <math>A\alpha=x</math>.


आव्यूह का उलटा करने से अधिक उपयोगी रेखीय समीकरण प्राप्त होता है <math>A^{-1}x=\alpha</math>, कहाँ
आव्यूह का उलटा करने से अधिक उपयोगी रेखीय समीकरण प्राप्त होता है <math>A^{-1}x=\alpha</math>, जहाँ
:<math>A^{-1}=\left[\begin{smallmatrix}
:<math>A^{-1}=\left[\begin{smallmatrix}
  1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
  1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
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  4 & -4 & -4 & 4 & 2 & 2 & -2 & -2 & 2 & -2 & 2 & -2 & 1 & 1 & 1 & 1
  4 & -4 & -4 & 4 & 2 & 2 & -2 & -2 & 2 & -2 & 2 & -2 & 1 & 1 & 1 & 1
\end{smallmatrix}\right],</math>
\end{smallmatrix}\right],</math>
अनुमति अनुसार <math>\alpha</math> जल्दी और आसानी से गणना करने के लिए।
अनुमति अनुसार <math>\alpha</math> शीघ्र और सुगमता से गणना करने के लिए।


16 गुणांकों के लिए एक और संक्षिप्त मैट्रिक्स रूप हो सकता है:
16 गुणांकों के लिए एक और संक्षिप्त मैट्रिक्स रूप हो सकता है:
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== रेक्टिलाइनियर ग्रिड का विस्तार ==
== रेक्टिलाइनियर ग्रिड का विस्तार ==


अक्सर, एप्लिकेशन यूनिट स्क्वायर के बजाय एक रेक्टिलाइनियर ग्रिड पर डेटा का उपयोग करके बाइबिक प्रक्षेप के लिए कॉल करते हैं। इस मामले में, के लिए पहचान <math>p_x, p_y,</math> और <math>p_{xy}</math> बनना
अधिकतर एप्लिकेशन यूनिट स्क्वायर के स्थान पर रेक्टिलाइनियर ग्रिड पर डेटा का उपयोग करके बाइबिक प्रक्षेप के लिए कॉल करते हैं। इस स्थिति में <math>p_x, p_y,</math> और <math>p_{xy}</math> के लिए पहचान बनना,
:<math>p_x(x,y) = \textstyle \sum\limits_{i=1}^3 \sum\limits_{j=0}^3 \frac{a_{ij} i x^{i-1} y^j}{\Delta x},</math>
:<math>p_x(x,y) = \textstyle \sum\limits_{i=1}^3 \sum\limits_{j=0}^3 \frac{a_{ij} i x^{i-1} y^j}{\Delta x},</math>
:<math>p_y(x,y) = \textstyle \sum\limits_{i=0}^3 \sum\limits_{j=1}^3 \frac{a_{ij} x^i j y^{j-1}}{\Delta y},</math>
:<math>p_y(x,y) = \textstyle \sum\limits_{i=0}^3 \sum\limits_{j=1}^3 \frac{a_{ij} x^i j y^{j-1}}{\Delta y},</math>
:<math>p_{xy}(x,y) = \textstyle \sum\limits_{i=1}^3 \sum\limits_{j=1}^3 \frac{a_{ij} i x^{i-1} j y^{j-1}}{\Delta x \Delta y},</math>
:<math>p_{xy}(x,y) = \textstyle \sum\limits_{i=1}^3 \sum\limits_{j=1}^3 \frac{a_{ij} i x^{i-1} j y^{j-1}}{\Delta x \Delta y},</math>
कहाँ <math>\Delta x</math> है <math>x</math> सेल की रिक्ति जिसमें बिंदु है <math>(x,y)</math> और इसी तरह के लिए <math>\Delta y</math>.
जहाँ <math>\Delta x</math> है <math>x</math> सेल की रिक्ति जिसमें बिंदु <math>(x,y)</math> है और इसी तरह के लिए <math>\Delta y</math>.
इस मामले में, गुणांक की गणना करने के लिए सबसे व्यावहारिक दृष्टिकोण <math>\alpha</math> जाने देना है
 
इस स्थिति में गुणांक की गणना करने के लिए सबसे व्यावहारिक दृष्टिकोण <math>\alpha</math> जाने देना है
:<math>x=\left[\begin{smallmatrix}f(0,0)&f(1,0)&f(0,1)&f(1,1)&\Delta x f_x(0,0)&\Delta xf_x(1,0)&\Delta x f_x(0,1)&\Delta x f_x(1,1)&\Delta y f_y(0,0)&\Delta y f_y(1,0)&\Delta y f_y(0,1)&\Delta y f_y(1,1)&\Delta x \Delta y f_{xy}(0,0)&\Delta x \Delta y f_{xy}(1,0)&\Delta x \Delta y f_{xy}(0,1)&\Delta x \Delta y f_{xy}(1,1)\end{smallmatrix}\right]^T,</math>
:<math>x=\left[\begin{smallmatrix}f(0,0)&f(1,0)&f(0,1)&f(1,1)&\Delta x f_x(0,0)&\Delta xf_x(1,0)&\Delta x f_x(0,1)&\Delta x f_x(1,1)&\Delta y f_y(0,0)&\Delta y f_y(1,0)&\Delta y f_y(0,1)&\Delta y f_y(1,1)&\Delta x \Delta y f_{xy}(0,0)&\Delta x \Delta y f_{xy}(1,0)&\Delta x \Delta y f_{xy}(0,1)&\Delta x \Delta y f_{xy}(1,1)\end{smallmatrix}\right]^T,</math>
फिर हल करना <math>\alpha=A^{-1}x</math> साथ <math>A</math> पहले जैसा। अगला, सामान्यीकृत इंटरपोलिंग चर की गणना इस प्रकार की जाती है
पहले जैसा <math>A</math> के साथ पुनः <math>\alpha=A^{-1}x</math> हल करना। अगले सामान्यीकृत इंटरपोलिंग चर की गणना इस प्रकार की जाती है,
:<math>\overline{x} = \frac{x-x_0}{x_1-x_0}</math>,
:<math>\overline{x} = \frac{x-x_0}{x_1-x_0}</math>,
:<math>\overline{y} = \frac{y-y_0}{y_1-y_0}</math>
:<math>\overline{y} = \frac{y-y_0}{y_1-y_0}</math>
कहाँ <math>x_0, x_1, y_0,</math> और <math>y_1</math> हैं <math>x</math> और <math>y</math> बिंदु के आसपास के ग्रिड बिंदुओं के निर्देशांक <math>(x,y)</math>. फिर, इंटरपोलेटिंग सतह बन जाती है
जहाँ <math>x_0, x_1, y_0,</math> और <math>y_1</math>, <math>x</math> और <math>y</math> बिंदु के आसपास के ग्रिड बिंदुओं के निर्देशांक <math>(x,y)</math> हैं तब इंटरपोलेटिंग सतह बन जाती है
:<math>p(x,y) = \sum\limits_{i=0}^3 \sum_{j=0}^3 a_{ij} {\overline{x}}^i {\overline{y}}^j.</math>
:<math>p(x,y) = \sum\limits_{i=0}^3 \sum_{j=0}^3 a_{ij} {\overline{x}}^i {\overline{y}}^j.</math>



Revision as of 23:24, 15 March 2023

Comparison of बाइबिक प्रक्षेप with some 1- and 2-dimensional interpolations.
Black and red/yellow/green/blue dots correspond to the interpolated point and neighbouring samples, respectively.
Their heights above the ground correspond to their values.

गणित में, द्वि-आयामी नियमित ग्रिड पर डेटा बिंदुओं को प्रक्षेपित करने के लिए बाइबिक इंटरपोलेशन क्यूबिक इंटरपोलेशन का एक विस्तार है (क्यूबिक स्पलाइन इंटरपोलेशन के साथ भ्रमित नहीं होना, डेटा सेट में क्यूबिक इंटरपोलेशन लागू करने की एक विधि)। प्रक्षेपित सतह (मतलब कर्नेल आकार, छवि नहीं) द्विरेखीय प्रक्षेप या निकटतम-पड़ोसी प्रक्षेप द्वारा प्राप्त संबंधित सतहों की तुलना में चिकना कार्य है। बाइक्यूबिक प्रक्षेप लैग्रेंज बहुपद,घनीय पट्टी या बाइक्यूबिक कनवल्शन एल्गोरिथम का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है।

छवि प्रसंस्करण में बाइक्यूबिक प्रक्षेप को अधिकतर रीसैंपलिंग (बिटमैप) में बिलिनियर या निकटतम-पड़ोसी प्रक्षेप पर चुना जाता है जब गति कोई समस्या नहीं होती है। बिलिनियर प्रक्षेप के विपरीत जो केवल 4 पिक्सेल (2×2) को ध्यान में रखता है, बाइक्यूबिक प्रक्षेप 16 पिक्सल (4×4) पर विचार करता है। बाइबिक प्रक्षेप के साथ रीसैंपल किए गए चित्रण में अलग-अलग प्रक्षेप स्थानिक विरोधी अलियासिंग हो सकते हैं जो चुने गए बी और सी मानों पर निर्भर करता है।

संगणना

वर्ग पर बाइबिक प्रक्षेप जिसमें 25 इकाई वर्ग एक साथ पैच किए गए हैं। माटप्लोटलिब के कार्यान्वयन के अनुसार बाइक्यूबिक प्रक्षेप। रंग फ़ंक्शन मान को इंगित करता है। ब्लैक डॉट्स प्रक्षेपित किए जा रहे निर्धारित डेटा के स्थान हैं। ध्यान दें कि कैसे रंग के नमूने रेडियल सममित नहीं हैं।
उपरोक्त के समान डेटासेट पर बिलिनियर प्रक्षेप। सतह के डेरिवेटिव वर्ग सीमाओं पर निरंतर नहीं होते हैं।
उपरोक्त के समान डेटासेट पर निकटतम-पड़ोसी प्रक्षेप।

मान लीजिए फ़ंक्शन मान और डेरिवेटिव , और चार कोनों पर , , , और इकाई वर्ग का जाना जाता है। प्रक्षेपित सतह को तब लिखा जा सकता है:

प्रक्षेप समस्या में 16 गुणांक निर्धारित करना सम्मिलित है .

मेल मिलाना फ़ंक्शन मानों के साथ चार समीकरण प्राप्त होते हैं:

इसी तरह, डेरिवेटिव के लिए आठ समीकरण निर्देश और  :

और मिश्रित आंशिक व्युत्पन्न के लिए चार समीकरण :

ऊपर दिए गए भावों में निम्नलिखित सर्वसमिकाओं का उपयोग किया गया है:

यह प्रक्रिया इकाई वर्ग पर एक सतह उत्पन्न करती है जो निरंतर और निरंतर डेरिवेटिव है। मनमाने आकार के नियमित ग्रिड पर बाइबिक प्रक्षेप तब ऐसी बाइबिक सतहों को एक साथ पैच करके पूरा किया जा सकता है यह सुनिश्चित करते हुए कि डेरिवेटिव सीमाओं पर मेल खाते हैं।

अज्ञात मापदंडों को समूहीकृत करना एक वेक्टर में

और दे रहा है

समीकरणों की उपरोक्त प्रणाली को रैखिक समीकरण के लिए एक मैट्रिक्स में सुधारा जा सकता है .

आव्यूह का उलटा करने से अधिक उपयोगी रेखीय समीकरण प्राप्त होता है , जहाँ