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        海上距離元胞自動(dòng)機(jī)分析法

        2019-04-11 02:31:20王加勝朱彥輝熊建紅
        測(cè)繪學(xué)報(bào) 2019年3期
        關(guān)鍵詞:歐氏自動(dòng)機(jī)元胞

        王加勝,楊 昆,朱彥輝,熊建紅

        1. 云南師范大學(xué)信息學(xué)院,云南 昆明 650500; 2. 西部資源環(huán)境地理信息技術(shù)教育部工程研究中心,云南 昆明 650500

        距離變換最早由Rosenfeld和Pfaltz提出,是指將每個(gè)柵格像元映射為到最近感興趣區(qū)域或目標(biāo)區(qū)域的距離,其輸入圖像一般為二值圖像[1]。其中的距離一般為歐氏距離。由于根據(jù)定義計(jì)算復(fù)雜度較高,文獻(xiàn)[2]提出了一種距離變換的快速實(shí)現(xiàn)算法——楔形距離變換。該方法僅考慮鄰域像元的影響,通過(guò)兩次掃描完成距離變換。該算法速度快,但無(wú)法得到精確的結(jié)果。此后,許多學(xué)者通過(guò)改變鄰域大小和優(yōu)化距離算子提高楔形距離變換精度[3-6]。

        2004年,文獻(xiàn)[7]將距離變換引入到GIS中,討論了距離變換在GIS領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景。目前距離變換已成為GIS中的一個(gè)基本工具[8-12]。在GIS鄰域距離變換的許多應(yīng)用場(chǎng)景中,常常需要考慮障礙區(qū)域的影響,計(jì)算非障礙柵格像元到最近目標(biāo)最短路徑長(zhǎng)度(如航線設(shè)計(jì)、海上救助等)[13-16]。這種距離變換,本文稱(chēng)之為繞障歐氏距離變換。目前,未見(jiàn)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)繞障距離變換的研究。

        元胞自動(dòng)機(jī)(cellular automata,CA)是一種時(shí)間和空間都離散的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)[17],廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃[18-19]、土地利用[10]、傳染病傳播[20]、交通系統(tǒng)[21]、人群疏散等領(lǐng)域[22-24]。例如,文獻(xiàn)[25]構(gòu)建元胞自動(dòng)機(jī)模型,分析了個(gè)體行為對(duì)人群疏散效果的影響;文獻(xiàn)[26]將元胞自動(dòng)機(jī)與系統(tǒng)生物學(xué)結(jié)合研究癌癥病毒的演化過(guò)程;文獻(xiàn)[27]集成CA與隨機(jī)森林方法模擬城市擴(kuò)張過(guò)程;文獻(xiàn)[28]構(gòu)建了城市和區(qū)域規(guī)劃元胞自動(dòng)機(jī)模型。

        元胞自動(dòng)機(jī)的元胞與柵格數(shù)據(jù)的像元有相似之處,距離變換可以離散成為由目標(biāo)像元向外擴(kuò)散和更新繞障距離值的過(guò)程,因此可用元胞狀態(tài)變化來(lái)反映距離變換過(guò)程。文獻(xiàn)[29]提出了一種基于元胞自動(dòng)機(jī)的柵格空間復(fù)雜實(shí)體加權(quán)距離變換方法,但未考慮障礙的影響。本文擬提出一種基于元胞自動(dòng)機(jī)的繞障距離變換方法,并以南海及鄰近海域?yàn)槔治鲈摲椒ㄓ?jì)算結(jié)果的精度與適用性。

        1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

        1.1 研究區(qū)

        本文選擇南海及其鄰域作為研究區(qū)(0°N—24°N,98°E—122°E),以測(cè)試方法的精度與適用性。南海及鄰域位于亞洲東南部,海域包括南海和泰國(guó)灣的全部,蘇祿海和蘇拉威西海的一部分,以及馬六甲海峽、臺(tái)灣海峽、巴士海峽等眾多海峽,是太平洋與印度洋的連接地帶。陸地涉及中國(guó)南部沿海、南海諸島、中南半島、菲律賓群島和大巽他群島。該區(qū)域島礁眾多,大小不一,陸地海岸線狹長(zhǎng)復(fù)雜,這些特性為分析繞障歐氏距離變換結(jié)果提供了良好的測(cè)試環(huán)境。

        1.2 數(shù)據(jù)及預(yù)處理

        本文使用的數(shù)據(jù)資料包括陸地島礁圖層和目標(biāo)點(diǎn)圖層。陸地島礁圖層使用中國(guó)及東南亞的行政區(qū)劃Shapefile矢量數(shù)據(jù),通過(guò)國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)服務(wù)資源中全球矢量地圖服務(wù)中對(duì)南海及鄰域矢量化陸地范圍得到,比例尺為1∶1000萬(wàn),坐標(biāo)系統(tǒng)為2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。目標(biāo)點(diǎn)圖層通過(guò)在研究區(qū)海域隨機(jī)選取7個(gè)點(diǎn),用于分組測(cè)試不同數(shù)量目標(biāo)情況下繞障歐氏距離變換效果。

        距離分析需在投影坐標(biāo)系統(tǒng)下進(jìn)行。在導(dǎo)入模型前,將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ambert-等角圓錐投影坐標(biāo)系統(tǒng),標(biāo)準(zhǔn)緯線為6°N與18°N,中央經(jīng)線為110°E,單位為千米。由于距離變換結(jié)果用柵格表示,需要將投影轉(zhuǎn)換后的行政區(qū)劃圖層轉(zhuǎn)換為柵格圖層(像元大小為5 km),1表示陸地或島礁(即障礙區(qū)),0表示水域(正常區(qū)域),轉(zhuǎn)換后的柵格大小為500×500。同時(shí)將目標(biāo)點(diǎn)位置處的柵格值設(shè)置為2。處理后的柵格在此稱(chēng)為元胞的環(huán)境柵格。

        2 研究方法

        2.1 基本概念

        在介紹模型之前,有必要對(duì)文中涉及的歐氏距離、歐氏距離變換、繞障歐氏距離變換、元胞自動(dòng)機(jī)等基本概念予以明確。假設(shè)二值柵格圖像尺寸為m×n,Ci(xi,yi)、Cj(xj,yj)為圖像中的任意兩像元。O為目標(biāo)像元集合,B為障礙像元集合。

        (1) 歐氏距離D(Ci,Cj)。用兩點(diǎn)坐標(biāo)差值平方和的平方根表示,即

        (1)

        (2) 歐氏距離變換。變換的結(jié)果使得每個(gè)像元值為該像元至最近目標(biāo)點(diǎn)的歐氏距離。設(shè)像元p的歐氏距離變換值用DT(p)表示。q為O中的任意一像元。則歐氏距離變換可由式(2)表示

        DT(p)=min{D(p,q),q∈O}

        (2)

        (3) 繞障歐氏距離。表示任一非障礙集像元經(jīng)過(guò)非障礙區(qū)到達(dá)最近目標(biāo)像元最短路徑的長(zhǎng)度。

        (4) 繞障歐氏距離變換。變換結(jié)果使得任一非障礙集像元值為該像元到目標(biāo)像元集的繞障歐氏距離。設(shè)Lm(p…q)表示從p經(jīng)過(guò)非障礙區(qū)到q路徑的最小長(zhǎng)度。像元p的繞障歐氏距離變換可表示為

        EDT(p)=min{Lm(p…q),q∈O}

        (3)

        D(Ck,p)}

        (4)

        式中,C1,Ci,Ck?B。

        (5) 元胞自動(dòng)機(jī)。元胞自動(dòng)機(jī)是一種時(shí)間、空間、狀態(tài)都離散,空間相互作用和時(shí)間因果關(guān)系都為局部的網(wǎng)格動(dòng)力學(xué)模型,具有復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)空演化過(guò)程的能力。每一元胞取有限的狀態(tài)、遵循同樣的規(guī)則、通過(guò)簡(jiǎn)單的相互作用構(gòu)成動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的演化。元胞自動(dòng)機(jī)可用一個(gè)四元組描述。A={Ld,S,N,f},其中Ld標(biāo)識(shí)d維元胞空間;S為元胞有限狀態(tài);N為鄰域元胞集合;f表示中心元胞的狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)則。

        2.2 繞障歐氏距離變換CA模型

        CA模型的關(guān)鍵在于元胞與狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)則的定義。在傳統(tǒng)的元胞自動(dòng)機(jī)模型中,元胞的狀態(tài)是有限的整數(shù)。本文將元胞狀態(tài)定義為實(shí)數(shù)類(lèi)型,以模擬距離變換計(jì)算過(guò)程。繞障歐氏距離變換元胞自動(dòng)機(jī)模型架構(gòu)如圖1所示,包括模型初始化、元胞狀態(tài)轉(zhuǎn)換、模型表達(dá)與輸出3個(gè)部分。

        圖1 距離分析元胞自動(dòng)機(jī)模型架構(gòu)Fig.1 The technique route of distance analysis CA model

        2.2.1 元胞定義

        將研究區(qū)根據(jù)像元大小(柵格分辨率,用Sc表示)劃分為m×n正方形格網(wǎng),每個(gè)單元即為一個(gè)元胞。本文將元胞的狀態(tài)定義為元胞中心位置至目標(biāo)點(diǎn)集的繞障歐氏距離(格數(shù)),用dt表示。此外,元胞還具有位置(即所在列x,所在行y)、狀態(tài)變化標(biāo)志(fs),障礙區(qū)標(biāo)志(fl)兩個(gè)屬性。位置為(x,y)元胞表示為C(x,y)。元胞屬性的具體描述見(jiàn)表1。

        表1 元胞屬性說(shuō)明

        2.2.2 模型初始化

        模型初始化即模型運(yùn)行前的元胞屬性初始化與參數(shù)設(shè)置。模型的參數(shù)包括環(huán)境柵格和像元大小Sc。讀入環(huán)境柵格數(shù)據(jù)后賦予元胞的障礙標(biāo)志屬性fl。Sc可以根據(jù)實(shí)際要求的精度確定,影響著元胞的大小與數(shù)量;狀態(tài)dt的初始值分為兩種情況,目標(biāo)點(diǎn)所在元胞狀態(tài)dt設(shè)為0,其余元胞為+∞(比最大距離大的數(shù),如w×h);狀態(tài)變化標(biāo)志ft設(shè)置為0;x、y則根據(jù)元胞位置確定。元胞的屬性中fl、x、y初始化后并不會(huì)改變。

        2.2.3 元胞狀態(tài)轉(zhuǎn)換

        元胞狀態(tài)轉(zhuǎn)換是整個(gè)模型的核心,根據(jù)相鄰元胞的狀態(tài),計(jì)算當(dāng)前元胞的狀態(tài)。距離計(jì)算過(guò)程可以看作由目標(biāo)像元向周?chē)饾u擴(kuò)散的過(guò)程,目標(biāo)與周?chē)?個(gè)像元的距離可根據(jù)歐氏距離計(jì)算得出,再加上周?chē)淖钚顟B(tài)值,即可得到元胞的狀態(tài)。本文每個(gè)時(shí)刻的元胞狀態(tài)轉(zhuǎn)換就是更新元胞距離值。狀態(tài)轉(zhuǎn)換涉及鄰域定義和轉(zhuǎn)換規(guī)則。

        (1) 鄰域。本文采用鄰近的8個(gè)元胞表示當(dāng)前元胞的鄰域,即元胞C(x,y)的鄰域元胞有C(x-1,y-1)、C(1,y-1)、C(x+1,y-1)、C(x-1,y)、C(x+1,y)、C(x-1,y+1)、C(x+1,y)、C(x+1,y+1)。

        (2) 狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)則:

        陸域元胞:不進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

        鄰域皆未計(jì)算的元胞:不進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

        其他元胞:設(shè)其與鄰域狀態(tài)(至目標(biāo)最短路徑長(zhǎng)度)組成的3×3矩陣為Dt,鄰域至中心元胞距離的3×3矩陣為A(稱(chēng)為距離算子,具有中心對(duì)稱(chēng)性,中心為0)。元胞下一狀態(tài)值(至目標(biāo)最短路徑長(zhǎng)度)即為矩陣Dt+A的最小元素值。這一規(guī)則轉(zhuǎn)化過(guò)程可用式(5)—式(7)表示

        (5)

        (6)

        dt+1=min(Dt+A)

        (7)

        距離算子的選擇會(huì)影響到變換的精度和速度。在楔形距離變換中,常見(jiàn)的距離算子及其最大絕對(duì)錯(cuò)誤率見(jiàn)表2。其中最小的距離算子為Butt-Maragos優(yōu)化算子。本文使用該算子距離變換。

        表2 常用3×3距離算子的最大絕對(duì)錯(cuò)誤率[7]

        注:a為算子上下左右的值;b為4個(gè)`對(duì)角的值。

        2.2.4 結(jié)果表達(dá)與輸出

        模型初始化后,對(duì)每一時(shí)刻t,元胞根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)則進(jìn)行繞障歐氏距離變換和數(shù)據(jù)更新,直到所有的元胞狀態(tài)都穩(wěn)定為止(對(duì)任意元胞,fs=0),就得到模型運(yùn)行結(jié)果。將結(jié)果乘以像元大小Sc即可得到該像元大小對(duì)應(yīng)的繞障歐氏距離變換結(jié)果。

        假設(shè)所有元胞集合為C,則模型停止的條件可表述為:對(duì)?c∈C,有dt+1=dt,則fs=0,模型停止。

        元胞自動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于能夠展示元胞演化的過(guò)程。本文應(yīng)用可視化工具Processing3.0展示模型演化與距離動(dòng)態(tài)計(jì)算過(guò)程。模型中可視化的內(nèi)容包括海陸分布、目標(biāo)位置和元胞狀態(tài),其中最核心的是元胞的展示。海陸分布作為背景,根據(jù)柵格值將海洋和陸地分別設(shè)置為藍(lán)色與淡黃色;目標(biāo)位置采用圓點(diǎn)表示;元胞狀態(tài)的顯示采用漸變顏色表示,涉及顏色的映射,通過(guò)運(yùn)行一遍模型后獲取最大的狀態(tài)值,再進(jìn)行顏色映射以獲取良好的可視效果。

        模型的目的除了觀察計(jì)算過(guò)程,最重要的是結(jié)果分析。將元胞的最終狀態(tài)值按照行列號(hào)組合形成一個(gè)二維數(shù)組,根據(jù)像元大小Sc、左上角投影坐標(biāo),行列數(shù),輸出為地理信息系統(tǒng)(geographical information system,GIS)軟件支持的ASCII碼格式文件,以便后期分析處理。

        3 結(jié)果與討論

        3.1 繞障歐氏距離變換模擬結(jié)果

        將目標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)與預(yù)處理后的環(huán)境柵格輸入模型,創(chuàng)建250 000個(gè)元胞組成的CA模型,采用表2最后一個(gè)算子,模擬繞障歐氏距離變換過(guò)程,結(jié)果如圖2所示??梢钥闯?,模型動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)出距離變換的計(jì)算過(guò)程。計(jì)算的元胞數(shù)量圍繞目標(biāo)點(diǎn)呈正方形向外逐漸增多,顏色也越來(lái)越深,說(shuō)明元胞狀態(tài)隨著擴(kuò)散更新。當(dāng)兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的擴(kuò)散圈相遇時(shí)(如圖2中的B位置),接縫處(T=150的B位置)過(guò)渡自然,沒(méi)有出現(xiàn)橫豎形狀的突變狀態(tài)。這是由于計(jì)算過(guò)的元胞依然會(huì)根據(jù)鄰域情況作狀態(tài)更新。當(dāng)擴(kuò)散至障礙區(qū)域時(shí),會(huì)繞過(guò)陸地,元胞狀態(tài)值(如圖2中的A點(diǎn))反映了繞障歐氏距離。在T=240時(shí),表示模型經(jīng)過(guò)240次迭代,從目標(biāo)經(jīng)海域能到達(dá)的區(qū)域元胞完成距離計(jì)算,共運(yùn)行了23.363 s。以上結(jié)果表明,基于CA的海上距離分析模型能夠動(dòng)態(tài)展示計(jì)算過(guò)程,距離計(jì)算自動(dòng)考慮到了繞障距離花費(fèi),說(shuō)明模型可行。

        圖2 CA模擬過(guò)程結(jié)果Fig.2 Results of CA simulation process

        3.2 模擬結(jié)果與普通歐氏距離變換結(jié)果對(duì)比

        為了分析模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度,將CA模擬結(jié)果與普通歐氏距離變換結(jié)果對(duì)比。為避免其他因素影響,只選擇1個(gè)目標(biāo)點(diǎn),分別對(duì)研究區(qū)作CA繞障距離變換(圖3(a))與歐氏距離變換(圖3(b)),再對(duì)兩個(gè)結(jié)果進(jìn)行差值計(jì)算(圖3(c))。為直觀區(qū)分,圖3用等值區(qū)域法表示。可以看出,模擬結(jié)果與歐氏距離分析結(jié)果具有相似的空間分布特征,大部分區(qū)域數(shù)值差距在50 km以?xún)?nèi),CA模擬結(jié)果比普通歐氏距離普遍偏高(圖3(c)中輻條之外的區(qū)域)。但在局部區(qū)域存在較明顯差異,如圖3中的A、B、C3個(gè)位置,普通歐氏距離變換由于不考慮障礙導(dǎo)致誤差偏大,而本文方法顧及到了這一點(diǎn)。這些區(qū)域二者差距在300 km以上,差距最大的出現(xiàn)在馬六甲海峽(圖3中的C位置)。

        另外,比較結(jié)果中還存在一些低于-50 km的負(fù)值,這是由于這些位置在研究區(qū)內(nèi)被障礙隔開(kāi),而無(wú)法繞障到達(dá)目標(biāo)點(diǎn),CA模型中未參與計(jì)算(值為-1)而歐氏距離變換結(jié)果存在值所造成的。綜上,基于CA的距離分析方法在海上距離計(jì)算上存在很大的優(yōu)勢(shì),合理考慮了繞陸地距離和無(wú)法到達(dá)的區(qū)域。

        3.3 基于CA的繞障距離變換結(jié)果誤差分析

        本文中的模型如果不考慮障礙分布,運(yùn)算結(jié)果便可與歐氏距離變換結(jié)果對(duì)比,分析本文方法的誤差。在不考慮障礙分布情況下,普通歐氏距離變換結(jié)果即為真值。這時(shí),設(shè)CA模擬結(jié)果為Ra,真值為Rb,則誤差E可由式(4)表示

        E=(Ra-Rb)/Ra

        (8)

        據(jù)此計(jì)算得到的模擬結(jié)果、真值和誤差分布如圖4所示。從圖4(a)與圖4(b)對(duì)比可以看出,本文模擬結(jié)果等值線呈現(xiàn)出正八邊形的特征,這是由于鄰域考慮的是8鄰域所導(dǎo)致的。而真值是呈圓型分布,這成為了誤差的主要來(lái)源。從圖4(c)可看到誤差的分布具有傘狀特征。正八邊形邊的中點(diǎn)(即米字形表示的方向)處誤差為0,其余位置誤差則與其與目標(biāo)連線與8個(gè)方向最小夾角有關(guān),夾角越大則誤差也越大。從誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出CA距離分析方法的誤差范圍為0~3.96%。

        圖3 模擬結(jié)果與歐氏距離分析結(jié)果對(duì)比Fig.3 Comparison results of CA simulation and Euclidean distance transformation

        圖4 距離分析CA模型誤差分析Fig.4 Error analysis of CA based distance analysis

        在有障礙的情況下,繞障距離變換值為到目標(biāo)最短路徑的長(zhǎng)度Lp,可以轉(zhuǎn)化為多條線段的長(zhǎng)度和。即

        (9)

        (10)

        因此,本文提出的繞障歐氏距離變換的最大誤差率也為3.96%。

        3.4 元胞大小和轉(zhuǎn)換規(guī)則對(duì)結(jié)果的影響

        3.4.1 元胞大小對(duì)繞障距離變換結(jié)果的影響

        本文元胞大小與地理信息系統(tǒng)中柵格的像元大小相對(duì)應(yīng)。由研究方法描述可知,本文方法并不受元胞大小的限制,任意元胞大小都可以使用。但元胞大小對(duì)結(jié)果運(yùn)算速度和計(jì)算精度有影響。

        從運(yùn)算速度來(lái)看,對(duì)特定的研究區(qū)域,元胞越大,則該區(qū)域元胞數(shù)量越少,運(yùn)算速度越快;元胞越小,則該區(qū)域劃分后的元胞數(shù)量越多,運(yùn)算速度越慢。

        從計(jì)算精度來(lái)看,最終的繞障歐氏距離變換結(jié)果等于元胞自動(dòng)機(jī)模型模擬結(jié)果乘以元胞大小(分辨率)。因此,計(jì)算精度可由式(11)計(jì)算

        ε=min(a,b)×Sc

        (11)

        式中,ε表示計(jì)算精度;a為距離算子上下左右位置的值;b為距離算子4角的值;Sc為元胞大小。

        在式(11)中,距離算子的值相對(duì)固定,因此計(jì)算精度與元胞大小成正比。元胞越大,精度值越大,精度越低。元胞越小,精度值越小,精度越高。例如本文試驗(yàn)中:a=0.961 94,b=1.360 39,Sc=5 km,因此計(jì)算精度為4.809 7 km。

        運(yùn)算速度和計(jì)算精度相互制約,在具體應(yīng)用中,像元大小的設(shè)置需在運(yùn)算速度和計(jì)算精度中權(quán)衡選擇。

        3.4.2 轉(zhuǎn)換規(guī)則對(duì)繞障距離變換結(jié)果的影響

        圖5 距離算子對(duì)最大絕對(duì)錯(cuò)誤率影響示意圖Fig.5 The influence of distance to maximum absolute error ratio

        (1) 當(dāng)x

        (2) 當(dāng)x=cos(π/8)時(shí),圓O為八邊形的外接圓,最大絕對(duì)錯(cuò)誤率體現(xiàn)在O與邊垂直方向。

        (3) 當(dāng)cos(π/8)

        (4) 當(dāng)x=1時(shí),圓O為八邊形的內(nèi)切圓,最大絕對(duì)錯(cuò)誤率體現(xiàn)在O與頂點(diǎn)連線方向。

        (5) 當(dāng)x>1時(shí),圓O在八邊形的內(nèi)部,最大絕對(duì)錯(cuò)誤率體現(xiàn)在O與頂點(diǎn)連線方向。

        通過(guò)幾何分析得出最大絕對(duì)錯(cuò)誤率y與x的關(guān)系如下

        (12)

        進(jìn)一步簡(jiǎn)化為

        (13)

        從以上公式可看出,當(dāng)0[1+cos(π/8)]/2時(shí),y=f(x)為遞增函數(shù)。當(dāng)x=[1+cos(π/8)]/2≈0.961 94時(shí),得到y(tǒng)的最小值[1-cos(π/8)]/[1+cos(π/8)]≈0.396=3.96%。該取值即為本文使用的Butt-Maragos優(yōu)化算子。為此,本方法轉(zhuǎn)換規(guī)則的最優(yōu)算子為Butt-Maragos優(yōu)化算子,結(jié)果誤差≤3.96%。

        4 結(jié)論與展望

        本文以南海為例,基于海陸分布數(shù)據(jù)(障礙分布)和目標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù),提出了一種基于CA的繞障歐氏距離變換模型,模擬后得到變換結(jié)果,并對(duì)其繞障效果和精度進(jìn)行分析。本文得到以下結(jié)論:①CA為繞障距離變換提供了一種解決方案,直觀動(dòng)態(tài)地展示繞障歐氏距離變換的計(jì)算過(guò)程,是一種計(jì)算可視化的實(shí)現(xiàn)方式;②CA繞障距離變換模型在運(yùn)行中能夠自動(dòng)更新,兩目標(biāo)的距離擴(kuò)散接縫處過(guò)渡自然;③受格網(wǎng)和鄰域的影響,基于CA的繞障歐氏距離變換結(jié)果為繞障至目標(biāo)最短路徑長(zhǎng)度的近似值,采用Butt-Maragos優(yōu)化算子,誤差比例低于3.96%。計(jì)算結(jié)果可應(yīng)用于航線設(shè)計(jì)、海上救助等領(lǐng)域。

        由于誤差的存在,如何通過(guò)對(duì)變換結(jié)果后續(xù)處理以改進(jìn)基于CA的繞障歐氏距離變換的精度,有待進(jìn)一步研究。

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