Advances in Digital and Computational Geometry

Advances in Digital and Computational Geometry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer
作者:Klette, R.; Sloboda, F.; Klette, Reinhard
出品人:
页数:363
译者:
出版时间:1998-9-18
价格:USD 103.00
装帧:Paperback
isbn号码:9789813083943
丛书系列:
图书标签:
  • Computational Geometry
  • Digital Geometry
  • Algorithms
  • Data Structures
  • Geometric Modeling
  • Computer Graphics
  • Visualization
  • Mathematics
  • Computer Science
  • Engineering
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具体描述

Computers can generally deal only approximately with analytical concepts; they are generally more appropriate for studying finitary objects. Therefore, not surprisingly, research on computer image analysis has led to the study of image geometry from finitary points of view. In particular, two types of finitary geometry have been extensively studied: computational geometry and digital geometry. Computational geometry deals with finitary geometric objects - finite sets of points or lines, polygons, etc - in continuous space, It is concerned with the development of efficient algorithms for solving geometric problems involving such sets - algorithms whose computational complexity does not increase rapidly with the size of the set. Digital geometry deals with geometric properties of subsets of digital images -or, equivalent, with geometric properties of finite sets of lattice points. the study of such properties becomes important when the lattice is coarse (or the sets are small), so the digital objects cannot be regarded as close approximations to continuous objects. Digital geometry can anticipate progress in imaging technology allowing higher and higher spatial resolution. It seems that the input data in both fields will "converge" to data embedded in digital arrays of very high spatial resolution. This book covers important developments in digital and computational geometry, and reports about approximations of Euclidean objects. An extensive bibliography is included.

《数字与计算几何学进展》 前沿探索与理论突破 《数字与计算几何学进展》一书,凝聚了该领域研究者们的心血与智慧,旨在深入探讨数字几何学与计算几何学前沿的理论成果、创新方法以及在各个应用领域的最新进展。本书内容涵盖了该学科的多个核心分支,并着重展现了近年来涌现出的重要研究方向和突破性进展。 核心理论与方法论 本书开篇即从基础理论入手,系统梳理了数字几何学与计算几何学所依赖的数学基石,包括但不限于离散化技术、拓扑学原理、代数几何概念以及概率统计方法在几何分析中的应用。研究者们详尽阐述了如何将连续的几何对象转化为离散的数字表示,并在此基础上进行高效的计算与分析。其中,关于网格生成与优化的理论得到了深入探讨,包括Delaunay三角剖分、Voronoi图、四面体网格剖分等经典算法的最新改进和推广,以及在复杂形体和高维空间中的应用。 本书也重点关注了表示方法与数据结构。研究者们介绍了面向不同几何问题的各种有效数据结构,如DCEL(双连通边列表)、Quad-edge、OCL(面向对象细胞列表)等,并分析了它们在存储、检索和几何运算上的优势。此外,对于曲线和曲面的表示,本书也深入探讨了Bezier曲线、B-spline、NURBS(非均匀有理B样条)等参数化表示方法,以及隐式表示、T-spline等新兴技术,并分析了它们在设计、建模和渲染中的适用性。 在算法层面,本书对几何计算中的核心算法进行了详尽的剖析。例如,在几何检索方面,涉及点定位、相交检测、最近点查询等问题,本书介绍了各种高效的搜索结构和算法,如kd-tree、R-tree、球树等,并讨论了其在静态和动态数据集上的性能表现。在形状分析与匹配方面,本书探讨了如何对形状进行描述、比较和识别,涉及形状上下文、签名函数、形状距离度量等理论,以及这些技术在图像检索、模式识别中的应用。 几何处理与可视化 几何处理是本书的另一个重要组成部分。研究者们深入探讨了如何对数字几何模型进行编辑、修复和增强。这包括表面重建技术,如何从点云数据或扫描数据生成光滑、连续的曲面模型,以及各种去噪、去毛刺、孔洞填充等几何修复算法。同时,本书也详细介绍了网格简化、网格细分、网格变形等技术,这些技术在降低模型复杂度、实现动态变形以及动画制作等方面至关重要。 形状分析和形状匹配是几何处理中的关键环节。本书提供了多种先进的形状分析技术,包括基于特征的形状描述、全局形状描述以及形状检索方法。研究者们详细阐述了各种度量标准和相似性比较算法,以实现对复杂形状的高效识别和匹配。 可视化是数字与计算几何学不可或缺的应用。本书深入探讨了各种渲染技术,包括光线追踪、着色技术、纹理映射等,以及如何生成逼真、富有表现力的图像。此外,书中也涉及了体绘制、粒子系统等在科学可视化和虚拟现实中的应用,以及如何利用计算几何技术实现高效、交互式的可视化。 新兴研究方向与跨学科应用 《数字与计算几何学进展》不仅关注传统理论与方法的深化,更将目光投向了学科前沿和新兴研究方向。 1. 深度学习与几何学融合: 随着人工智能的飞速发展,深度学习技术在几何学领域展现出巨大的潜力。本书专门开辟章节,探讨如何将深度神经网络应用于几何建模、形状分析、表面重建、网格生成等方面。例如,如何利用图神经网络(GNNs)处理非结构化几何数据,如何通过生成对抗网络(GANs)生成新的几何形状,以及如何利用卷积神经网络(CNNs)进行形状分类和识别。这些研究为几何学领域带来了全新的视角和强大的工具。 2. 拓扑数据分析(TDA): TDA是一种新兴的分析复杂数据集的方法,它侧重于数据集的“形状”和“连通性”,而非简单的度量。本书介绍了TDA的核心概念,如持久同调(persistent homology),并阐述了如何利用计算几何技术来计算和分析持久同调图(persistence diagrams)。TDA在理解高维数据、特征提取以及数据可视化方面具有独特的优势,并在生物信息学、材料科学、图像分析等领域展现出广阔的应用前景。 3. 数字孪生与几何建模: 数字孪生作为物理世界在数字空间的精确映射,对几何建模提出了更高的要求。本书探讨了如何利用计算几何技术构建高精度、实时的数字孪生模型,包括从传感器数据(如激光扫描、摄影测量)重建复杂场景,以及如何对数字孪生模型进行动态更新和分析。这在工业设计、城市规划、智能制造、医疗健康等领域具有重要的现实意义。 4. 算法几何在物理模拟中的应用: 计算几何学在物理模拟领域扮演着至关重要的角色。本书深入探讨了如何利用几何算法构建高效的求解器,例如有限元方法(FEM)、有限体积方法(FVM)等,以及如何处理复杂几何域上的边界条件和物理场的计算。这涵盖了流体力学、结构力学、电磁学等多个物理学科的模拟。 5. 几何学在计算艺术与设计中的应用: 计算几何学不仅仅是科学研究的工具,它也极大地推动了数字艺术、设计和娱乐产业的发展。本书展示了如何利用几何算法进行三维建模、动画制作、虚拟现实内容生成、交互式艺术装置设计等。研究者们探讨了如何利用分形几何、L-系统等生成自然形态,如何利用几何算法实现逼真的角色动画和场景漫游。 应用领域与未来展望 《数字与计算几何学进展》的读者群体广泛,涵盖了计算机科学、工程学、数学、物理学、生物学、艺术设计等多个学科的研究者、学生和从业人员。本书为读者提供了深入理解数字与计算几何学核心理论和最新进展的宝贵资源,也为他们在新兴领域的探索提供了坚实的理论基础和技术指导。 本书作者们在各个章节的结尾,都会对当前的研究现状进行总结,并对未来的发展趋势做出预测。他们普遍认为,随着计算能力的不断提升和新算法的涌现,数字与计算几何学将在解决日益复杂的问题中发挥越来越重要的作用。跨学科的融合将是未来的重要方向,尤其是在人工智能、大数据、虚拟现实等新兴技术的推动下,计算几何学将迎来更多的创新机遇和应用突破。 总而言之,《数字与计算几何学进展》是一部具有里程碑意义的学术专著,它全面而深入地展现了数字与计算几何学领域的最新研究成果和发展动态。本书不仅是该领域研究者必备的参考书,也是任何对几何学在现代科技和社会发展中作用感兴趣的读者不容错过的读物。它将激励下一代研究者继续探索数字世界与几何学的奥秘,并将其转化为改变现实的强大力量。

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