बाइबिक प्रक्षेप: Difference between revisions

From Vigyanwiki
No edit summary
No edit summary
Line 1: Line 1:
{{comparison_of_1D_and_2D_interpolation.svg}}
{{comparison_of_1D_and_2D_interpolation.svg}}
{{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, द्वि-आयामी [[नियमित ग्रिड]] पर डेटा बिंदुओं को प्रक्षेपित करने के लिए बाइबिक प्रक्षेप क्यूबिक प्रक्षेप का विस्तार है (क्यूबिक स्पलाइन प्रक्षेप के साथ भ्रमित नहीं होना, डेटा सेट में क्यूबिक प्रक्षेप 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।
गणित में द्वि-आयामी [[नियमित ग्रिड]] पर डेटा बिंदुओं को प्रक्षेपित करने के लिए बाइबिक प्रक्षेप, क्यूबिक प्रक्षेप का विस्तार है (क्यूबिक स्पलाइन प्रक्षेप के साथ भ्रमित नहीं होना, डेटा सेट में क्यूबिक प्रक्षेप लागू करने की एक विधि)। [[प्रक्षेप|प्रक्षेपित]] सतह (अर्थात कर्नेल आकार, छवि नहीं) [[ द्विरेखीय प्रक्षेप ]]या निकटतम-पड़ोसी प्रक्षेप द्वारा प्राप्त संबंधित सतहों की तुलना में [[चिकना कार्य|सरल कार्य]] है। बाइक्यूबिक प्रक्षेप [[लैग्रेंज बहुपद]],[[ घनीय पट्टी ]] या बाइक्यूबिक कनवल्शन एल्गोरिथम का उपयोग करके पूरा किया जा सकता 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।
[[ 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 प्रतिदर्श 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 ==
Line 9: Line 9:
[[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-पास के 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:
[[Image:Interpolation-nearest.svg|thumb|right|उपरोक्त के समान डेटासेट पर निकटतम-पास के 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 जाना जाता है। तब प्रक्षेपित सतह को 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 सम्मिलित है <math>a_{ij}</math> मिलान <math>p(x,y)</math> फ़ंक्शन मानों के साथ चार समीकरण प्राप्त होते हैं:
प्रक्षेप समस्या में 16 गुणांक निर्धारित करना सम्मिलित है <math>a_{ij}</math> मिलान <math>p(x,y)</math> फ़ंक्शन मानों के साथ चार समीकरण प्राप्त होते हैं:
Line 25: Line 25:
# <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 <math>xy</math> [[मिश्रित आंशिक व्युत्पन्न]] के लिए चार समीकरण :
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>
Line 34: Line 34:
:<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>
:<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>
:<math>p_{xy}(x,y) = \textstyle \sum\limits_{i=1}^3 \sum\limits_{j=1}^3 a_{ij} i x^{i-1} j y^{j-1}.</math>
:<math>p_{xy}(x,y) = \textstyle \sum\limits_{i=1}^3 \sum\limits_{j=1}^3 a_{ij} i x^{i-1} j y^{j-1}.</math>
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।
यह प्रक्रिया <math>p(x,y)</math> [[इकाई वर्ग]] पर 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 <math>a_{ij}</math> को एक वेक्टर में समूहीकृत करना
अज्ञात मापदंडों <math>a_{ij}</math> को वेक्टर में समूहीकृत करना
:<math>\alpha=\left[\begin{smallmatrix}a_{00}&a_{10}&a_{20}&a_{30}&a_{01}&a_{11}&a_{21}&a_{31}&a_{02}&a_{12}&a_{22}&a_{32}&a_{03}&a_{13}&a_{23}&a_{33}\end{smallmatrix}\right]^T</math>
:<math>\alpha=\left[\begin{smallmatrix}a_{00}&a_{10}&a_{20}&a_{30}&a_{01}&a_{11}&a_{21}&a_{31}&a_{02}&a_{12}&a_{22}&a_{32}&a_{03}&a_{13}&a_{23}&a_{33}\end{smallmatrix}\right]^T</math>
और
और
Line 107: Line 107:
:<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>
जहाँ <math>\Delta x</math>, <math>x</math> सेल की रिक्ति है जिसमें बिंदु <math>(x,y)</math> है और इसी तरह के लिए <math>\Delta y</math>.
जहाँ <math>\Delta x</math>, <math>x</math> सेल की रिक्ति है जिसमें बिंदु <math>(x,y)</math> है और इसी तरह <math>\Delta y</math> के लिए,


इस स्थिति 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
Line 124: Line 124:
एकल डेरिवेटिव <math>f_x</math> या <math>f_y</math> में से किसी एक को खोजने हेतु उस विधि का उपयोग करते हुए उपयुक्त अक्ष में आसपास के दो बिंदुओं के बीच की ढलान का पता लगाएं। उदाहरण के लिए गणना करने हेतु <math>f_x</math> किसी एक बिंदु के लिए <math>f(x,y)</math> खोजें तथा लक्ष्य बिंदु के बाएँ और दाएँ बिंदुओं के लिए और उनकी ढलान की गणना करें, और इसी तरह <math>f_y</math> का भी।
एकल डेरिवेटिव <math>f_x</math> या <math>f_y</math> में से किसी एक को खोजने हेतु उस विधि का उपयोग करते हुए उपयुक्त अक्ष में आसपास के दो बिंदुओं के बीच की ढलान का पता लगाएं। उदाहरण के लिए गणना करने हेतु <math>f_x</math> किसी एक बिंदु के लिए <math>f(x,y)</math> खोजें तथा लक्ष्य बिंदु के बाएँ और दाएँ बिंदुओं के लिए और उनकी ढलान की गणना करें, और इसी तरह <math>f_y</math> का भी।


क्रॉस डेरिवेटिव <math>f_{xy}</math> खोजने के लिए एक समय में दोनों अक्षों में व्युत्पन्न लें। उदाहरण के लिए कोई पहले <math>f_x</math> उपयोग कर सकता है, <math>x</math> लक्ष्य बिंदु के ऊपर और नीचे के बिंदुओं का डेरिवेटिव खोजने की प्रक्रिया, फिर उपयोग करें उन मूल्यों पर प्रक्रिया (सामान्य रूप से, के मूल्यों के बजाय <math>f</math> उन बिंदुओं के लिए) का मान प्राप्त करने के लिए <math>f_{xy}(x,y)</math> लक्ष्य बिंदु के लिए। (या कोई इसे विपरीत दिशा में कर सकता है, पहले गणना कर सकता है <math>f_y</math> और तब <math>f_x</math> उनकी ओर से दोनों बराबर परिणाम देते हैं।
क्रॉस डेरिवेटिव <math>f_{xy}</math> खोजने के लिए एक समय में दोनों अक्षों में व्युत्पन्न लें। उदाहरण के लिए कोई पहले <math>f_x</math> उपयोग कर सकता है एवं <math>x</math> लक्ष्य बिंदु के ऊपर और नीचे के बिंदुओं का डेरिवेटिव खोजने की प्रक्रिया फिर उपयोग करें, उन मूल्यों पर प्रक्रिया (सामान्य रूप से, के मूल्यों के बजाय <math>f</math> उन बिंदुओं के लिए) का मान प्राप्त करने के लिए <math>f_{xy}(x,y)</math> लक्ष्य बिंदु के लिए। (या कोई इसे विपरीत दिशा में कर सकता है, पहले गणना कर सकता है <math>f_y</math> और तब <math>f_x</math> उनकी ओर से दोनों बराबर परिणाम देते हैं।


डेटासेट के किनारों पर जब कोई आस-पास के कुछ बिंदुओं को याद कर रहा है तो लापता बिंदुओं को कई तरीकों से अनुमानित किया जा सकता है। एक सरल और सामान्य विधि यह मान लेना है कि उपस्थित बिंदु से लक्ष्य बिंदु तक ढलान बिना किसी और बदलाव के जारी है और इसका उपयोग लापता बिंदु के लिए काल्पनिक मूल्य की गणना करने के लिए किया जाता है।
डेटासेट के किनारों पर जब कोई आस-पास के कुछ बिंदुओं को याद कर रहा है तो लापता बिंदुओं को कई तरीकों से अनुमानित किया जा सकता है। एक सरल और सामान्य विधि यह मान लेना है कि उपस्थित बिंदु से लक्ष्य बिंदु तक ढलान बिना किसी और बदलाव के जारी है और इसका उपयोग लापता बिंदु के लिए काल्पनिक मूल्य की गणना करने के लिए किया जाता है।
Line 187: Line 187:
:<math>b_{2} = p(t_x, f_{(-1,2)}, f_{(0,2)}, f_{(1,2)}, f_{(2,2)}),</math>
:<math>b_{2} = p(t_x, f_{(-1,2)}, f_{(0,2)}, f_{(1,2)}, f_{(2,2)}),</math>
:<math>p(x,y) = p(t_y, b_{-1}, b_{0}, b_{1}, b_{2}).</math>
:<math>p(x,y) = p(t_y, b_{-1}, b_{0}, b_{1}, b_{2}).</math>


== कंप्यूटर ग्राफिक्स में प्रयोग करें ==
== कंप्यूटर ग्राफिक्स में प्रयोग करें ==

Revision as of 23:17, 16 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 प्रक्षेप, क्यूबिक प्रक्षेप का विस्तार है (क्यूबिक स्पलाइन प्रक्षेप के साथ भ्रमित नहीं होना, डेटा सेट में क्यूबिक प्रक्षेप लागू करने की एक विधि)। प्रक्षेपित सतह (अर्थात कर्नेल आकार, छवि नहीं) द्विरेखीय प्रक्षेप या निकटतम-पड़ोसी प्रक्षेप द्वारा प्राप्त संबंधित सतहों की तुलना में सरल 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 प्रतिदर्श 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-पास के प्रक्षेप।

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

प्रक्षेप समस्या में 16 गुणांक निर्धारित करना सम्मिलित है मिलान फ़ंक्शन मानों के साथ चार समीकरण प्राप्त होते हैं:

इसी तरह और डेरिवेटिव के लिए आठ समीकरण निर्देश:

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 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 वेक्टर में समूहीकृत करना

और

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

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