适用于稀疏网络的GeoGRID 协议
稠密匹配和稀疏匹配
稠密匹配和稀疏匹配稠密匹配(Dense Matching)和稀疏匹配(Sparse Matching)是计算机视觉领域中常用的两种图像匹配方法。
它们在图像处理、目标识别、三维重建等方面有着广泛的应用。
稠密匹配是指在图像中对每个像素进行匹配,得到其在另一幅图像中的对应像素。
这种方法的优势在于可以获得图像间的详细对应关系,从而可以进行高精度的图像配准、目标跟踪等任务。
稠密匹配常用的算法有块匹配算法、光流法等。
块匹配算法是一种常用的稠密匹配方法,它通过比较图像块之间的相似性来确定它们的对应关系。
在块匹配算法中,首先选择一个参考图像块,然后在另一幅图像中搜索与之最相似的块。
相似度通常使用块内像素的差异度量,如均方差或相关性来衡量。
通过遍历图像中的每个像素,可以得到整幅图像的稠密匹配结果。
光流法是另一种常见的稠密匹配方法,它基于图像中像素的运动信息来确定它们的对应关系。
光流法假设图像中的像素在连续帧之间的运动是连续的,并且可以通过一定的数学模型来描述。
通过求解光流方程,可以得到图像中每个像素在下一帧中的位置,从而实现稠密匹配。
与稠密匹配相对应的是稀疏匹配。
稀疏匹配是指只对图像中的一部分像素进行匹配,得到其在另一幅图像中的对应像素。
稀疏匹配的优势在于计算量较小,适用于实时性要求较高的应用场景。
稀疏匹配常用的算法有SIFT、SURF等。
SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)是一种常用的稀疏匹配算法,它通过在图像中提取关键点,并计算关键点的特征描述子来实现匹配。
SIFT算法具有尺度不变性和旋转不变性,可以在不同尺度和旋转条件下进行稳定的匹配。
SURF(Speeded Up Robust Features)是另一种常见的稀疏匹配算法,它是对SIFT算法的改进。
SURF算法通过加速图像特征的提取和匹配过程,提高了匹配的速度和精度。
SURF算法在图像匹配、目标检测等方面有着广泛的应用。
稀疏深度学习理论与应用
稀疏深度学习理论与应用稀疏深度学习理论与应用简述:稀疏深度学习是深度学习的一个重要分支,研究的是如何通过限制网络的连接性和权重值,在保持模型性能的同时减少参数数量,从而提高计算效率和模型的可解释性。
本文将介绍稀疏深度学习的基本原理和常见算法,并探讨其在不同领域的应用。
一、稀疏深度学习的原理1. 稀疏表示原理稀疏深度学习的基石是稀疏表示原理。
稀疏表示原理认为,任意样本都可以由少量基向量线性组合表示。
在深度学习中,这些基向量对应于网络的隐藏层节点。
通过限制节点的活跃性,可以实现稀疏表示。
2. 稀疏编码稀疏编码是一种常用的稀疏表示方法,其目标是通过最小化样本与稀疏基向量的重构误差,来获取稀疏表示。
稀疏编码可以通过优化方法如坐标下降、梯度下降等实现。
通过限制编码矩阵的稀疏度,可以得到稀疏表示的网络。
3. 稀疏自编码器稀疏自编码器是一种常用的稀疏深度学习模型。
它通过将输入数据重构为自身的目标,利用编码层的稀疏性来学习有用的特征表示。
稀疏自编码器可以通过增加稀疏约束项来实现,如L1正则化。
二、稀疏深度学习算法1. L1正则化L1正则化是稀疏深度学习中常用的一种方法。
通过在目标函数中添加L1正则项,可以使得模型的权重值更趋于零,从而实现参数的稀疏性。
L1正则化可以通过坐标下降、梯度下降等优化方法实现。
2. 稀疏组合算法稀疏组合算法是一种常用的稀疏深度学习方法,用于选择网络中的有用节点。
该算法通过求解一个组合优化问题,将问题转化为一个0-1整数规划问题,从而选择最优的节点组合。
3. 稀疏卷积神经网络稀疏卷积神经网络是一种应用广泛的稀疏深度学习模型。
它通过限制卷积核的稀疏性,减少卷积层的参数数量,从而提高网络的计算效率。
稀疏卷积神经网络在图像处理、目标检测等领域得到了广泛应用。
三、稀疏深度学习的应用案例1. 图像处理稀疏深度学习在图像处理领域有着广泛的应用。
例如,可以通过稀疏自编码器学习图像的稀疏表示,从而实现图像去噪、压缩等任务。
稀疏阵列原理
稀疏阵列原理是一种用于空间信号处理的技术,它通过在空间中布置一组相对稀疏的接收天线来提高信号处理性能。
下面我将从背景介绍、工作原理、应用场景和局限性四个方面来阐述稀疏阵列原理。
一、背景介绍阵列信号处理是一种在无线通信、雷达、声纳等领域广泛应用的技术。
阵列由一组天线组成,每个天线都可以看作一个传感器,能够接收来自不同方向上的信号,通过调整天线间的相位和幅度关系,可以对信号进行增强、滤波等处理。
传统的阵列天线通常采用均匀线阵(ULA)或多天线阵列,这些阵列中的天线排列密集,可以提供较高的空间分辨率和较好的信号处理性能。
然而,密集阵列的天线数量较多,制作成本高,且在某些应用场景下可能并不需要如此高的空间分辨率。
稀疏阵列原理正是针对这些问题提出的。
二、工作原理稀疏阵列原理通过选择相对稀疏的阵列排列方式,利用阵列增益的原理来提高信号处理性能。
在稀疏阵列中,天线之间的距离较大,每个天线的空间分辨率较低,但通过合理地调整天线的相位和幅度关系,可以获得较高的空间协方差矩阵增益,从而提高信号处理性能。
具体来说,稀疏阵列通过优化天线排列和相位、幅度控制,使得阵列输出的协方差矩阵的特征值集中在较大的特征值附近,从而获得较高的空间协方差矩阵增益。
这种增益的提升可以增强信号的强度,提高信噪比(SNR),进而改善通信质量或雷达性能。
三、应用场景稀疏阵列原理在以下场景中具有广泛的应用前景:1. 无线通信:在无线通信中,稀疏阵列可以通过提高信噪比来改善通信质量,特别是在信号较弱或干扰较多的环境中。
2. 雷达:稀疏阵列雷达可以通过提高目标检测性能和降低噪声干扰来提高雷达性能。
3. 声纳:在水中探测目标的声纳系统中,稀疏阵列可以提高声纳信号的分辨率和信噪比。
四、局限性尽管稀疏阵列原理具有许多优点,但也存在一些局限性:1. 天线数量相对较少,可能无法提供高空间分辨率。
2. 对天线设计和相位、幅度控制的要求较高,需要精确的计算和调整。
稀疏数据处理方法
稀疏数据处理方法
稀疏数据指的是在大型数据集中具有很少非零元素的数据。
这种数据在现实世界中很常见,比如社交媒体、物联网和生物信息学等领域。
由于数据的稀疏性,传统的数据处理方法难以处理,因此需要一些特殊的处理技术来处理这种数据。
1. 稀疏数据表示方法
在稀疏数据处理中,最常用的表示方法是稀疏矩阵。
稀疏矩阵是一个矩阵,其中大多数元素都是零。
为了节省空间和计算资源,只需要存储非零元素和它们的位置。
通常情况下,非零元素的数量远远少于矩阵中所有的元素。
2. 稀疏数据的压缩
稀疏数据的压缩是减少存储空间和计算资源的有效方法。
最常用的压缩方法是压缩稀疏行(CSR)和压缩稀疏列(CSC)。
在CSR中,矩阵的非零元素按行存储,每一行存储一个非零元素的位置和值。
在CSC中,矩阵的非零元素按列存储,每一列存储一个非零元素的位置和值。
这种压缩方法可以大幅减少存储空间的占用。
3. 稀疏数据的算法
由于稀疏数据的特殊性质,传统的数据处理算法难以直接适用于稀疏数据。
因此,需要一些特殊的算法来处理稀疏数据。
最常用的算法包括稀疏矩阵乘法、岭回归和最小角回归等。
稀疏矩阵乘法是在稀疏矩阵上进行的一种特殊乘法运算。
它的思想是利用稀疏矩阵的特殊性质,将运算速度提高到O(NlogN)或O(N)。
岭回归是一种用于处理线性回归的方法。
它通过加入一个惩罚因子来解决过拟合的问题,同时利用稀疏矩阵的特殊性质来加速计算。
最小角回归是一种用于处理多元线性回归的方法。
它可以处理大规模的稀疏数据,并具有很强的稳定性和精度。
三维重建 稀疏重建算法
三维重建中的稀疏重建算法是一种通过有限的、分散的数据点来还原整个三维结构的技术。
这些算法通常用于从点云数据或其他离散的测量数据中生成高质量的三维模型。
以下是一些常见的稀疏重建算法:
1. 体素格子法(Voxel Grid):
- 这种方法将三维空间划分为小的体素(三维像素)格子,然后将点云数据映射到这些格子上。
通过在每个格子内对数据进行累积,最终可以得到整个场景的三维密度分布。
2. 基于体素的重建算法(Volumetric Reconstruction):
- 这类算法通过在体素空间中建立密度场或深度场来还原三维结构。
通过积分点云数据,算法尝试找到场景中的物体边界和几何形状。
3. 稀疏光束法(Sparse Bundle Adjustment):
- 在相机定位和三维重建中,稀疏光束法用于同时优化摄像机姿势和三维结构。
该算法通过最小化观察到的特征点在多个视图中的重投影误差来提高三维模型的准确性。
4. 基于字典学习的方法:
- 这种方法使用字典学习技术,将三维结构表示为一个稀疏字典中的一组基。
通过最小化观察到的数据与字典表示之间的差异,可以还原出三维结构。
5. 体素投影法(Voxel Projection):
- 这个方法将点云数据投影到三维体素空间中,然后通过从多个方向对投影进行叠加,重建场景的三维形状。
这些算法的选择取决于应用的具体需求、输入数据的特性以及对重建精度和效率的要求。
在实际应用中,通常需要综合考虑这些因素来选择合适的稀疏重建算法。
深度学习技术中的稀疏自编码器方法详解
深度学习技术中的稀疏自编码器方法详解深度学习在图像识别、语音识别、自然语言处理等领域取得了很大的成功,其中稀疏自编码器方法被广泛应用。
稀疏自编码器是一种无监督学习方法,能够自动从输入数据中学习到有效的表示,并在特征空间中进行重建。
稀疏自编码器是一种具有稀疏性约束的自编码器。
自编码器是一种神经网络模型,由输入层、隐藏层和输出层组成,其中隐藏层的维度一般比输入层低。
自编码器的目标是尽可能地重构输入数据,同时通过压缩隐藏层的维度来学习数据的有效表示。
稀疏性约束是稀疏自编码器的核心特性之一。
稀疏性要求隐藏层的激活值(或称为输出值)中只有少数几个元素是非零的,大部分元素都应该接近于零。
这样的约束能够促使自编码器学习到对输入数据进行压缩编码的稀疏表示。
稀疏性约束可以通过引入稀疏惩罚项来实现。
最常用的稀疏惩罚项是L1正则化,它可以通过限制隐藏层激活值的绝对值之和来实现。
具体地,对于每个隐藏层的激活值a,L1正则化可以定义为λ * |a|,其中λ是一个控制稀疏程度的超参数。
稀疏自编码器的训练过程包括两个阶段:编码阶段和解码阶段。
在编码阶段,输入数据通过前向传播传递到隐藏层,隐藏层的激活值被计算出来。
在解码阶段,隐藏层的激活值通过反向传播传递到输出层,重构数据被生成出来。
训练过程的目标是最小化重构误差,即输入数据与重构数据之间的差距。
稀疏自编码器的训练可以使用梯度下降法等优化算法进行。
在训练过程中,除了最小化重构误差外,还需要考虑稀疏性约束的损失。
稀疏自编码器中隐藏层的激活值可以使用sigmoid函数或ReLU函数进行非线性变换。
这些函数的选择对模型的性能和稀疏性有一定的影响。
稀疏自编码器方法在深度学习中有很多的应用。
其中一个重要的应用是特征学习。
通过训练稀疏自编码器,可以学习到输入数据的有效表示,这些表示可以作为其他任务(如分类、聚类等)的特征输入。
稀疏自编码器还可以被用作降维方法,通过减少输入数据的维度,可以减少计算复杂性,并提高模型的泛化能力。
稀疏三角网格模型的Gregory曲面光顺插值
稀疏三角网格模型的Gregory曲面光顺插值作者:陈明李杰来源:《计算机应用》2016年第11期摘要:稀疏网格模型精细光顺重建时,网格顶点的法曲率不一致问题仍没有解决,导致渲染阴影。
通过推导获得四次三角域Gregory顶点拼接处法曲率变化一致的约束条件,并基于该约束条件对稀疏三角网格模型进行精细重建。
重建后的模型不但保证所有相邻三角Gregory 曲面片G1光顺连续,而且拼接顶点处的法曲率变化最小,从而可获得高质量的视觉效果。
实验结果验证了在只有原始模型1%~2%网格数目的情况下可获得光顺的视觉渲染效果,结果模型亦具有高精细特征。
关键词:G1连续;Gregory曲面;法曲率;曲面插值中图分类号:TP391.72文献标志码:A文章编号:1001-9081(2016)11-3183-050 引言由于三维扫描仪的推广以及计算机处理能力的提升,三角网格模型已经成为产品几何表示的主要方式。
轻量化的网格模型对于日益兴起的互联网以及移动端的应用程序在快速传播与轻量化存储两方面具有重要意义。
网格模型精简后,虽尽可能保持了原有模型的特征,但曲面不再光顺,大幅影响了渲染的视觉效果。
不同于传统曲面参数化[1-2],本文利用四次Gregory曲面对给定的稀疏三角网格模型进行了参数化重建[3-6],保证了重建模型的视觉光顺并使顶点处的法曲率变化最小,解决了目前由于法曲率变化不一致而导致的暗点问题,此方法可以支持快速传输或存储稀疏网格模型,显示时则重构成高质量的精细模型。
目前对于四条边界的光顺曲面插值存在大量文献[7-11],但对于三角域插值研究不足。
现有工作主要集中在利用四边的Bezier曲面[7-10]进行插值,但大部分均存在扭矢不相容问题,而四边曲面无法像三角曲面那样表示任意拓扑结构的模型。
亦有学者利用双三次矩形域Gregory曲面片成功插值出G1连续曲面[12-13],该工作也被延伸到三角域,根据边界曲线插值出全局G1连续的曲面[14]。
无线多跳网络GeoGRID协议研究
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C m ue E gnei o p t n ier g彻 印 眈口f 计算机工程 与应用 r n 4 f 0
无线多跳 网络 GeG I o R D协议研究
马长青, 冷廷鹏
M A a qig, Ch ng n LENG Su e g pn
电子科技 大学 通信与信息工程学院 , 成都 6 13 17 1
t d ces h h n e o eio d h rb bl f p c e ol inT e smua o eu t h w ta e n w rt- o e rae te c a n lc mp t in a te p o a it o a k t c lso .h i lt n rs l so t n i y i i s h t t e p oo h c l a e ra e te e d t d d ly b 1 % , d rd c e d t e u d n y b 6 . os c n d ce s h n o e ea y 4 a e u e t aa rd n n h n ac y 2 %
S h o o mmu ia o & I f r t n n i e r g, i e st o l cr n c c e c a d T c n l g o i a Ch n d c o l f Co nc t n i n o ma i E gn e i o n Un v ri y f E e to i S in e n e h o o y f Ch n 。 e g u
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M A Ch n q n LENG S p n . v n e Ge GRI a g lg, u e gAd a cd o D p oo os o wiees r tc l fr r ls m ut h p ewo k . m p tr En ie rn l — o n t r sCo ue gn e ig i
稀疏三角网格模型的Gregory曲面光顺插值
保持稀疏特征的网格拼接
浙江大学硕士学位论文保持稀疏特征的网格拼接姓名:***申请学位级别:硕士专业:应用数学指导教师:***2012-05摘要随着3D图形产业的迅猛发展,人们对三维模型素材的需求越来越大。
单纯依靠手工建模以及立体视觉等技术生成模型的方式已经变得越来越不现实。
虽然三维扫描技术的引进在一定程度上缓解了这种矛盾,但由于性能以及成本等原因,这种技术目前还无法得到普及。
于是,通过网格模型拼接生成全新三维模型的建模方式越来越受到人们的关注。
在数字几何处理领域,网格拼接已经积累了很多很好的成果。
但现有的工作主要还是考虑如何把两个网格沿重叠区域光滑地拼接起来,处理过程并没有充分考虑网格特征的保持,对于带有明显几何特征的网格,如分片连续网格,利用这些传统方法并不能得到很好的结果。
针对分片连续模型,本文提出了一种保持特征的网格拼接技术。
我们假设用户已经把两个待拼接网格摆放到了合理的相对位置,而且网格间没有重叠区域。
为了达到保持特征的目的,我们把整个拼接过程分解为光滑拼接以及特征重建两个阶段。
在光滑拼接阶段,我tflN用限定Delaunay三角化以及最小二乘网格技术生成连接两个原始网格的过渡网格。
在特征重建阶段,我们首先利用压缩感知技术重建过渡网格的法向域,接着以重建后的法向作为参考法向,驱动过渡网格进行变形,使输出网格的法向与参考法向尽量一致,过程中我们主要采用的是双边滤波方法。
为了改善输出网格的采样质量,我们还对重建后的网格进行了重新的三角化。
本文的主要贡献在于提出了保持特征的网格拼接这一新问题,并且通过引入稀疏信号重建等信息处理领域的新技术,实现了传统方法无法得到的处理效果。
另外,由本文所引出的网格特征恢复问题,也值得我们进行长期的研究。
关键词:网格拼接,分片连续模型,压缩感知,稀疏信号重建,双边滤波AbstractWiththerapiddevelopmentofthe3Dindustry,thereisarisingneedforfastandconvenientmethodstoconstruct3Dmodels.Traditionally,toolstocreate3DmodelsareeitherconfinedtoartistsorbasedonstereovisiontechniqueswhicharenotSOpractical.Whiletheincreasinguseof3Dscannersmayalleviatethecontradiction,theyarestillunabletobewidespreadbecauseofthehighcosts.Asaconsequence,shapemodelingbypartcompositionisgainingmoreandmoreaRention.InDigitalGeometryProcessing,therehavebeenmanyadvancedworksaboutshapecomposition.Whileexistingapproacheshavemostlyfocusedonsmoothlyblenddifferentparts,theycannotalwaysguaranteeaperfectoutput,especiallywhentheoriginalpartshavesharpfeatures.Inthispaper,weintroduceafeature-preservingmethodforthecompositionofpiecewisesmoothmeshes.Weassumethatthemeshesinvolvedhavebeenmanuallybroughtintotheproperpositionsbytheuser,andtheyhavenooverlap.Topreservetheshape,wedividethecompositionintotwostages:smoothlystitchingandfeaturerestoring.Inthesmoothlystitchingstage,wegenermeanadditionalmeshconnectingthetwodifferentpansusingconformingDelaunaytriangulationandLaplacianinterpolation.Inthefeaturerestoringstage,wefirstrecoverthefeatureinthenormalfieldusingL1-sparse,andthendeformtheconnectedmeshtomatchthenewnormalsusingbilateralfiltering.Beforeoutputtingtheresult,wewillalsoremeshtheconnectedmeshtoimprovethesamplingandconnectivityquality.Themaincontributionofthispaperistoproposeanewquestionaboutfeature-preservingmeshstitchingandthistopicmaydeserveourlongqermresearch.Keywords:meshstitching,piecewisesmoothmodel,compressedsensing,sparsesignalreconstruction,bilateralfiltering浙江大学硕士学位论文绪论第一章绪论1.1引言随着3D技术日趋成熟,3D产业在近年来得到了长足的发展。
稀疏编码的稳定性分析详解
稀疏编码的稳定性分析详解稀疏编码是一种重要的信号处理技术,被广泛应用于图像处理、语音识别、数据压缩等领域。
稀疏编码的核心思想是通过将信号表示为尽可能少的非零系数来减少冗余信息,从而实现信号的压缩和重构。
然而,稀疏编码的稳定性问题一直是研究者关注的焦点之一。
稀疏编码的稳定性指的是对于输入信号的微小扰动,编码结果能够保持稳定。
具体而言,当输入信号发生微小变化时,稀疏编码的结果应该只有部分系数发生变化,而大部分系数保持不变。
这种稳定性对于保持信号的原始特征和减小信号失真非常重要。
为了深入理解稀疏编码的稳定性,我们可以从数学模型的角度进行分析。
稀疏编码通常采用的是基于字典的方法,即将信号表示为一组基函数的线性组合。
常见的基函数包括小波基、傅里叶基等。
在这种模型中,稀疏编码的问题可以转化为求解一个优化问题,即最小化信号的稀疏表示的范数。
稀疏编码的稳定性与优化问题的解的唯一性和稳定性密切相关。
在稀疏编码中,通常采用的是L1范数作为稀疏性的度量,即最小化信号的L1范数。
然而,L1范数的优化问题存在非唯一解的情况,这就导致了稀疏编码的不稳定性。
为了解决这个问题,研究者们提出了一系列的改进算法和正则化方法。
其中最常用的方法是引入L2范数作为正则化项,即最小化信号的L1范数和L2范数的加权和。
这种方法可以有效地提高稀疏编码的稳定性,并且得到了广泛的应用。
除了正则化方法,研究者们还提出了一些其他的改进算法。
例如,基于迭代阈值的方法可以通过迭代的方式逐渐减小信号的稀疏表示的范数,从而提高稀疏编码的稳定性。
此外,还有一些基于统计学习的方法,如稀疏编码的贝叶斯推断和稀疏编码的机器学习方法等。
稀疏编码的稳定性不仅仅是一个理论问题,也是实际应用中需要考虑的重要因素。
在实际应用中,输入信号往往会受到各种噪声和干扰的影响,如果稀疏编码的稳定性不好,就会导致信号的失真和信息的丢失。
因此,提高稀疏编码的稳定性是一个非常重要的研究方向。
稀疏自编码器的作用
稀疏自编码器的作用稀疏自编码器(sparse autoencoder)是一种神经网络模型,它可以用以学习数据的特征表示。
在深度学习领域中被广泛应用。
稀疏自编码器之所以“稀疏”,是因为它能够产生稀疏编码。
此外,稀疏自编码器还有一些其他的特征和用途,下面就来介绍一下。
作为一种监督学习方法,自编码器是一类用于学习输入数据的基础特征表示的算法。
稀疏自编码器则是自编码器的一种变体,它还可以实现对输入数据的降维。
与普通自编码器不同的是,稀疏自编码器在学习基础特征表示的同时,还可以产生稀疏的编码。
首先来说一下稀疏自编码器的降维作用。
在数据挖掘领域,降维是一项重要的任务,可以帮助我们发现数据中的规律性和特征,快速准确地判断数据所属的分类。
稀疏自编码器可以通过学习有效的基础特征表示来实现降维。
它采用了一种“压缩”原始数据的方式,将数据压缩到较小的维度空间中,同时能够尽可能地保留原始数据的信息。
这样一来,我们可以更加方便地观察和分析数据,同时也可以避免过拟合的情况出现。
其次,稀疏自编码器能够产生稀疏编码。
稀疏编码指的是将大量的输入数据通过相对较小的编码进行表示。
相较于一般的编码方法,稀疏编码可以帮助我们更好地理解数据,并更好地挖掘其中所包含的特征和规律,逐渐学习到数据的内在结构。
稀疏自编码器通过引入稀疏性的约束,来实现产生稀疏编码。
具体而言,它引入了一个稀疏性约束条件,在训练过程中对编码进行限制,使得网络产生的编码更加稀疏。
而这种稀疏的编码可以对于输入的数据进行更加准确的分类,具有更好的泛化性能。
另外,稀疏自编码器还具有去噪的作用。
许多真实世界中的数据都含有一些噪声,这些噪声可能会干扰我们对数据的理解和分类。
利用去噪自编码器的方法,可以在训练过程中通过对源数据进行噪声干扰,来训练出适应性更强的网络,从而更好地去除噪声。
稀疏自编码器同样也能够实现去噪,因为它在训练过程中将得到噪声分布下的样本,因此同样可以学习到充分抗噪的特征表达。
elasticsearch中的geo_distance实现具体算法详解
elasticsearch中的geo_distance实现具体算法详解全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:Elasticsearch是一个强大的开源搜索引擎,它被广泛应用在各种大规模数据的搜索和分析中。
其中的geo_distance是其提供的一种地理位置计算函数,可以用来计算两个地理坐标之间的距离。
在地理信息系统(GIS)及位置服务(LBS)等领域,地理位置计算是一个重要的功能,而在Elasticsearch中的geo_distance实现则提供了一个高效的算法。
在Elasticsearch中,geo_distance是一个查询条件,用来筛选出距离指定地理坐标一定距离范围内的文档。
通常情况下,geo_distance查询需要指定一个地理位置(通常是经纬度)和一个距离范围,Elasticsearch会根据这些条件来计算出符合要求的文档。
在实际应用中,geo_distance的算法实现基于地理球体模型,通常使用Haversine公式来计算地球上两个坐标点的距离。
Haversine公式是一种计算两个经纬度之间距离的数学算法,其基本思想是将地球看作一个球体,通过经纬度的角度差来计算实际的距离。
具体来说,Haversine公式的数学表示如下:a = \sin^2(\Delta \text{纬度}/2) + \cos(\text{纬度1}) \cdot\cos(\text{纬度2}) \cdot \sin^2(\Delta \text{经度}/2)c = 2 \cdot \text{atan2}(\sqrt{a}, \sqrt{1-a})d = R \cdot c\Delta \text{纬度}和\Delta \text{经度}分别表示两个坐标的纬度差和经度差,R为地球半径。
在Elasticsearch中,geo_distance查询会首先将用户输入的经纬度坐标转换成弧度制,然后使用Haversine公式来计算两点之间的球面距离,最后根据用户指定的距离范围筛选出符合条件的文档。
稀疏广义s变换及其在储层地震低频异常检测中的应用
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node grdecl 解析 -回复
node grdecl 解析-回复"node grdecl 解析"即为对Node Grdecl的解析。
Node Grdecl是用于描述有限差分网格的一种常见格式,主要用于地质建模领域。
下面将通过一步一步的说明,对Node Grdecl进行详细解析。
首先,Node Grdecl文件是由文本格式构成,其内容主要包括网格的尺寸大小、节点坐标、连接关系和属性信息等。
下面将对这些内容进行逐步解析。
1. 网格的尺寸大小:Node Grdecl格式中的第一行通常包含了网格的尺寸大小信息。
这些信息表示网格的三个维度上的节点数,例如"[nx] [ny] [nz]",其中,nx表示网格在x方向上的节点数,ny表示网格在y方向上的节点数,nz表示网格在z方向上的节点数。
2. 节点坐标:Node Grdecl文件中的节点坐标通常存储在特定的块中。
每个节点的坐标由三个浮点数表示,分别表示节点在三个维度上的位置。
节点坐标的存储顺序可以是按照顺序排列,也可以是根据节点的索引值进行排序。
3. 连接关系:Node Grdecl文件中的连接关系描述了节点之间的连接方式,通常以网格的邻接关系来表示。
连接关系可以分为两种类型:边界连接和内部连接。
- 边界连接:描述了节点与网格边界之间的连接关系。
边界连接通常是指节点之间的连接关系不被邻接节点围绕,如一个或多个节点位于网格边界上。
- 内部连接:描述了节点之间的内部连接关系。
通常情况下,每个节点都与其相邻的六个节点连接,即在三个维度上分别向前和向后连接。
这种连接关系常用于表示规则的矩形网格。
4. 属性信息:Node Grdecl文件中的属性信息包括了对每个节点的特征描述,通常以浮点数值进行存储。
这些属性信息可以描述节点的某些地质特征,如渗透率、孔隙度等。
属性值的存储顺序与节点的坐标存储顺序一致。
总结:Node Grdecl是一种描述有限差分网格的格式,主要用于地质建模。
elasticsearch中的geo_distance实现具体算法详解
elasticsearch中的geo_distance实现具体算法详解全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:Elasticsearch是一个流行的开源分布式搜索引擎,它被广泛用于构建高性能、可扩展的搜索应用程序。
其中一个重要的组件是geo_distance功能,它支持地理位置搜索,可以计算两个地理坐标之间的距离。
在本文中,我们将深入研究geo_distance的具体算法实现细节。
一、geo_distance功能概述geo_distance是Elasticsearch的一个核心功能,用于计算地理坐标之间的距离。
通常情况下,我们会将经纬度坐标传入geo_distance 函数,然后它会返回两个坐标之间的距离,单位可以是千米或者英里。
geo_distance功能可以在查询时使用,用于筛选出与给定地理位置距离在一定范围内的文档。
geo_distance的算法实现主要基于球面三角法,这是一种计算地球表面两点之间距离的经典方法。
根据地球的球体特性,我们可以将两个地理坐标视为该球体的两个点,然后通过球面三角形来计算它们之间的距离。
具体步骤如下:1. 将经纬度坐标转化为弧度在计算地球球面距离时,需要将地理坐标的经纬度值转化为弧度。
经度范围是-180到180度,纬度范围是-90到90度。
通过将度数乘以π/180,我们可以将经纬度转化为弧度。
2. 计算球面距离利用球面三角法,我们可以计算出两个坐标之间的球面距离。
根据大圆弧长度公式,我们可以使用余弦定理来计算出两个经纬度坐标之间的弧长,然后通过球半径来将弧长转化为实际距离。
3. 实际距离转化根据实际需求将距离单位转化为千米或者英里。
通常情况下,我们会使用地球平均半径作为球半径进行计算。
三、示例代码实现下面是一个简单的示例代码,展示了如何使用geo_distance功能计算两个地理坐标之间的距离:```pythonfrom elasticsearch import Elasticsearch# 定义地理位置A和B的经纬度坐标location_a = {"lat": 40.73, "lon": -73.93}location_b = {"lat": 37.77, "lon": -122.41}# 使用geo_distance功能计算两个地理坐标之间的距离res = es.search(index="places", body={"query": {"geo_distance": {"distance": "200km","location": {"lat": location_a["lat"],"lon": location_a["lon"]}}}})# 打印查询结果for hit in res['hits']['hits']:print(hit['_source'])```在这个示例中,我们首先连接到Elasticsearch服务,然后定义了两个地理位置A和B的经纬度坐标。
GeoHash、Google S2和Uber H33种全球地理格网编码方法对比分析
GeoHash、Google S2和Uber H33种全球地理格网编码
方法对比分析
姜博辉;周为峰
【期刊名称】《地理与地理信息科学》
【年(卷),期】2024(40)2
【摘要】地理格网编码是高效管理、分析和查询海量地理空间位置数据并提供信
息服务中非常重要且基础的工作。
GeoHash、Google S2和Uber H3是目前商
业应用上3种较常用的地理格网编码方法,该文从地理编码的基本概念及其演变过
程出发,介绍当前地理编码所涉及的地理格网剖分和编码运算方法,然后从算法概况、编码方式、编码层级及其对应空间范围等方面对3种方法进行阐释,最后从正多面
体选择、剖分单元、填充曲线、编码层级、邻域查询与邻域距离类型和算法应用优缺点等方面进行对比分析,以深入挖掘3种方法的应用价值和前景,可为基于地理位置大数据的研究与应用提供借鉴。
【总页数】10页(P19-28)
【作者】姜博辉;周为峰
【作者单位】上海海洋大学海洋科学学院;中国水产科学研究院东海水产研究所【正文语种】中文
【中图分类】P208
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适用于稀疏网络的GeoGRID 协议
1 引言
无线多跳网络是拓扑结构动态变化的无中心网络,包括无线传感器网络、移动ad-hoc 网络和无线Mesh网络等。
在无线多跳环境中,通常采
用Geocast 协议向某一目的区域的若干节点发送数据。
Geocast 是一种基于地理位置信息,向目的区域内所有节点传送数据的多播协议。
根据源节点发送数据时是否预先建立路由,现有的Geocast 协议分为两种:一种不需要预先建立路由,如基于定位信息的多播协议(LBMLocation-Based Multicast Scheme), Voronoi 数据包法( Voronoi diagram based Geocasting), 以及GeoGRID协议; 另一种Geocast 协议则需预先建立路由,如临时按序多播路由 (GeoTORA Geocast with TemporallyOrdered Routing Algorithm)和网状多播路由 (Mesh-based Geocast Routing Protocol)。
代写硕士论文计算机硕士论文
文献提出了基于网格(grid)的GeoGRID 多播协议。
该协议在源节点到目的区(Geocast region)的最小矩形(转发区)。
转发区内由网关节点采用泛洪方式转发数据包,因此本文称其为GeoGRID-flooding 协议。
该协议在整个网络中建立网格,并根据位置信息将所有节点划归相应网格。
每个网格中有一个网关节点。
当源节点发送数据时,只有接受节点为网关节点且处于转发区才转发数据。
GeoGRID 采用转发区和网关节点机制来减少数据冗余度,减轻了网络的负载,但由于转发方向性较弱,造成网络中仍然存在较多的冗余数据包。
GeoTORA 协议是一种需预先建立路由的Geocast 协议。
源节点发送数据前采用TORA 协议建立一条源节点到目的区的路由,然后源节点发送的数据沿该路由传输数据。
虽然GeoTORA 协议在传输数据时减少了数据冗余,但采用洪泛策略寻路使数据冗余度增加,且增加了建立端到端路由的耗时,适用于传输大量数据的业务场景。
现有的 Geocast 协议能较好地实现了区域转发,但存在时延较大、数据冗余度较高等缺陷,尤其在节点密度稀疏的网络中,数据包难以成功投递到目的区,使以上问题更突出。
本文提出了两种GeoGRID 改进协议,利用网关节点掌握两跳网关节点邻居的信息,向距离目的区中心最近的两跳网关节点方向投递。
这有利于增强转发方向性,减少信道竞争和回退概率,从而减少数据端到端的时延,同时降低数据冗余,提高了协议在稀疏网络的稳定性。
2 GeoGRID
改进协议本文提出了 GeoGRID-LBM 协议和基于两跳信息的A-GeoGRID (Advanced GeoGRID)协议。
GeoGRID-LBM 协议能向距离目的区最近的网关节点方向投递,带有方向性很强,大大降低了网络延时。
A-GeoGRID 协议掌握两跳邻居网关的信息,向距离目的区最近的第二跳邻居网关对应的第一跳邻居节点转发数据包,从而减少稀疏网络中因难以投递造成的回退次数,提高了投递成功率。
2.1 GeoGRID-LBM1).
节点启动后,初始化MAC 和接口信息,并根据GPS 提供的地理位置信息,确定本节点所属网格。
2).与邻居节点交互相关信息,建立邻居表,包括邻居地址、邻居坐标、所属网格等。
3).建立转发表。
节点根据转发条件选出下一跳节点,即邻居中距离目的区最近的节点。
节点收到数据包后将其转发给选出的下一跳节点。
由于 GeoGRID-LBM 协议由距离目的区域中心O 最近的邻居网关节点转发数据,其余节点不参与转发,使得网络中的冗余数据包大量减少、数据冲突率大为降低,并且数据传输具有很强的方向性,网络传输延时也因此得以改善。
但是当GeoGRID-LBM 应用于稀疏网络,节点可能因为对拓扑连接度不足,导致数据包不能到达目的区。
网,参考文献:wzlb-1.html
2.2 A-GeoGRID
在稀疏网络中,传输前方没有节点可能会造成的数据难以到达,A-GeoGRID 协议能够解决了这一问题。
该协议将整个网络分成大小相同的正方形网格,每个网关节点掌握两跳范围内所有邻居节点的信息,多播接受节点从两跳邻居网关节点集合中选出距离目的区域最近的转发节点。
设N1 为一跳邻居中距离目的区中心最短的节点,N2 为两跳邻居中距离目的区中心最短的节点。
如图2 所示,A-GeoGRID 协议的主要流程如下:
1).各节点由GPS 获得节点坐标,并划分到相应网格。
2). 与邻居节点交互相关信息,建立邻居表。
3).建立路由表。
每个节点把自己的邻居表发送给邻居网关节点,邻居网关节点收到邻居表时则建立两跳路由表。
路由表中包含的信息包括:本节点的第一跳邻居和两跳邻居节点的地址、各邻居节点到目的区中心O 的距离、所属网格等。
4). 当目的区内的节点收到Geocast 数据包采用flooding 方式。
5).当转发区内的节点收到Geocast 数据包,采用两跳范围转发节点选择(TFNS: Two-hop ForwardingNode Selection algorithm)算法,选取在两跳邻居网关节点集合中选出距离目的中心O 最近的节点作为转发节点。
6).如果某一个节点Q 更改了位置信息,则更新距离QO 并重新划分其所属网格,并再次执行第2,3,4 步骤。
7).把节点1 N 的相关信息填入转发表,加速网关节点转发。
以上流程中的 TFNS 算法描述如下:设A 代表任意节点。
算法步骤如下:
1).如果A 是孤立节点,则设其到O 的距离为无穷,不参加转发,算法结束;否则执行下步。
2). 如果网关节点A 没有第二跳邻居,只有第一跳邻居网关节点,则2 A 为空集,在A 的第一跳邻居网关节点集合1 A 中找出离O 最近的节点。
若有多个则随机选取一个节点作为A 转发的第一跳邻居网关节点,并赋值为( 1 N ,0);否则执行下步。
3).如果A 有第一,二跳邻居信息,则A 的第二跳的邻居节点组成的集合为2 A (非空),在2 A 中选出离中心O 最近的节点集合C(非空)。
设E1 ?C,E2 ?? A2 ?C? C 满足条件:则C 中各节点到O 的距离相等(即C 为A 的第二跳的邻居节点到O 最近的集合)。
网关节点A 相对于x E ( x E ?C ,x ? 1,2,... )的第一跳邻居集合为Ex A , Ex Ex F ? A ,则满足x Ex E O ? F O 且Ex F 为Ex A 中到O 最近的集合。
当x ? 1,2,...时, Ei F 是( 1 2 3 , , ... E E E F F F )中距离目的区中心O 最近,则对应( Ei F , i E )就是要找的第一跳和第二跳的节点,并赋予(1 2 N ,N )。
在 TFNS 算法中, 1 N 就是A 要转发数据的下一跳网关节点邻居。
该算法的实质是从A 中的第二跳网关节点邻居集合中选出距离中心O 最近的节点E,如果F 为E 所对应的上一跳网关节点且为A 的下一跳网关节点,那么F 即为节点A 所选的下一跳转发节点。
3 仿真结果与分析
4 小结
针对 GeoGRID-flooding 协议在网络延时和数据包冗余等方面的缺点,本文提出A-GeoGRID 和GeoGRID-LBM 协议。
这两种协议在时延、数据冗余度和冲突率等方面的性能都优于GeoGRID-flooding 协议,因此更适于大规模无线多跳网的应用。
在下一步研究中,我们以网格为基本转发单位,将两跳邻居信息的思想应用于网格,设计更为高效的Geocast。