基于近邻分布的空间曲线快速三维插值方法、系统及终端与流程

1.本发明涉及数据插值技术领域，更具体地说，它涉及基于近邻分布的空间曲线快速三维插值方法、系统及终端。


背景技术：

2.插值法就是一个从已知点近似计算未知点的近似计算方法，即构造一个多项式函数，使其通过所有已知点，然后用求得的函数预测位置点，现有的插值法广泛应用于图像处理和数据分析等领域中。
3.现有技术中，要对一个三维未知点进行插值计算至少应当知道该点三维数据中的两维以及其周围至少三点测试点。而在实际工程应用中，可以通过增加测试点个数，来代替三维平面的复杂解算过程，如从三点增加值四点，导致插值成本的增加。此外，当测试点不足时，还可以通过牺牲精度来达到快速估算的目的，虽测试点数量要求不高，但某一方向参数变化的忽略所引起未知点估算精度的下降也是显著的缺点。
4.因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的基于近邻分布的空间曲线快速三维插值方法、系统及终端是我们目前急需解决的问题。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供基于近邻分布的空间曲线快速三维插值方法、系统及终端，能够在在测试点数较少的情况下对未知点进行精度较高的参数估计，灵活性更高，适用范围更广。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.第一方面，提供了基于近邻分布的空间曲线快速三维插值方法，包括以下步骤：
8.获取未知待测点以及与未知待测点呈近邻分布的两个已知测试点；
9.根据两个已知测试点建立空间直线；
10.从空间直线中选取与未知待测点距离最近的点作为参考点；
11.根据参考点中相应维度的坐标信息近似确定未知待测点中未知维度的坐标信息。
12.进一步的，所述参考点的选取过程具体为：
13.依据未知待测点中两个已知维度的坐标信息确定第一直线；
14.以同时与空间直线和第一直线垂直相交确定第二直线；
15.以第二直线与空间直线的交点作为参考点。
16.进一步的，所述参考点中相应维度的坐标信息的计算公式具体为：
[0017][0018]
其中，zk表示参考点中相应维度z的坐标信息；x1、y1、z1表示其中一个已知测试点在三维空间中的坐标信息；l1、m1、n1分别表示空间直线所对应单位向量的x、y、z维坐标；tk表示倍数；x
p
、y
p
分别表示未知待测点中已知维度x、y的坐标信息。
[0019]
进一步的，所述未知待测点中未知维度的坐标信息计算公式具体为：
[0020]zp
＝αzk[0021]
其中，z
p
表示未知待测点中未知维度z的坐标信息；zk表示参考点中相应维度z的坐标信息；α表示调整系数。
[0022]
进一步的，所述调整系数的取值范围为[0.8,1.2]。
[0023]
进一步的，所述调整系数取值为1。
[0024]
进一步的，两所述已知测试点为与未知待测点距离最近的近邻点。
[0025]
第二方面，提供了基于近邻分布的空间曲线快速三维插值系统，包括：
[0026]
数据获取模块，用于获取未知待测点以及与未知待测点呈近邻分布的两个已知测试点；
[0027]
直线构建模块，用于根据两个已知测试点建立空间直线；
[0028]
参考选取模块，用于从空间直线中选取与未知待测点距离最近的点作为参考点；
[0029]
插值确定模块，用于根据参考点中相应维度的坐标信息近似确定未知待测点中未知维度的坐标信息。
[0030]
第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的基于近邻分布的空间曲线快速三维插值方法。
[0031]
第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的基于近邻分布的空间曲线快速三维插值方法。
[0032]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0033]
1、本发明提供的基于近邻分布的空间曲线快速三维插值方法，利用已知测试点连线上距离未知待测点最近的坐标点的值近似作为插值结果，从而避开三维平面解算需要的多点坐标要求及方程组解算过程，能够在在测试点数较少的情况下对未知点进行精度较高的参数估计，只需2点即可；
[0034]
2、本发明可以适用于任意一种已知测试点分布情况，无需已知测试点中已知维度x或y的坐标一致的要求，灵活性更高，适用范围更广。
附图说明
[0035]
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0036]
图1是本发明实施例中的流程图；
[0037]
图2是本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
[0038]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0039]
实施例1：基于近邻分布的空间曲线快速三维插值方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0040]
s1：获取未知待测点以及与未知待测点呈近邻分布的两个已知测试点；
[0041]
s2：根据两个已知测试点建立空间直线，两个已知测试点均在空间直线上；
[0042]
s3：从空间直线中选取与未知待测点距离最近的点作为参考点；
[0043]
s4：根据参考点中相应维度的坐标信息近似确定未知待测点中未知维度的坐标信息。
[0044]
在本实施例中，参考点的选取过程具体为：依据未知待测点中两个已知维度的坐标信息确定第一直线；以同时与空间直线和第一直线垂直相交确定第二直线；以第二直线与空间直线的交点作为参考点。
[0045]
参考点中相应维度的坐标信息的计算公式具体为：
[0046][0047]
其中，zk表示参考点中相应维度z的坐标信息；x1、y1、z1表示其中一个已知测试点在三维空间中的坐标信息；l1、m1、n1分别表示空间直线所对应单位向量的x、y、z维坐标；tk表示倍数；x
p
、y
p
分别表示未知待测点中已知维度x、y的坐标信息。
[0048]
未知待测点中未知维度的坐标信息计算公式具体为：
[0049]zp
＝αzk[0050]
其中，z
p
表示未知待测点中未知维度z的坐标信息；zk表示参考点中相应维度z的坐标信息；α表示调整系数。
[0051]
需要说明的是，调整系数与两个已知测试点相对于未知待测点的空间方向和空间距离相关，一般情况下调整系数的取值范围为[0.8,1.2]。此外，两已知测试点一般为与未知待测点距离最近的近邻点。
[0052]
另外，未知待测点既可以只选取两个，也可以选取多个，以两个为组合进行插值估算，再根据不同组合的估算结果进行求平均值计算，或依据权重系数进行权重计算。
[0053]
例如，选取离未知待测点p最近的任意两点q1(x1,y1,z1)、q2(x2,y2,z2)为参与计算的未知待测点，假设未知待测点坐标为p(x
p
,y
p
,z
p
)，其中x
p
、y
p
已知，z
p
待求。
[0054]
计算由参考点确定的空间曲线l的方向向量其中l1＝x
2-x1、m1＝y
2-y1、n1＝z
2-z1。
[0055]
假设空间直线l上有一点k(xk,yk,zk)，k点为空间直线l上距离p最近的点，求出k点坐标zk。
[0056]
然后近似认为z
p
≈zk，得到z
p
插值结果，此处α取值为1。
[0057]
本发明提供的插值方法可应用于包括但不限于图像像素插值、缺少数据的补充和数据样本的扩展。
[0058]
实施例2：基于近邻分布的空间曲线快速三维插值系统，该系统用于实现实施例1中记载的插值方法，如图2所示，包括数据获取模块、直线构建模块、参考选取模块和插值确定模块。
[0059]
其中，数据获取模块，用于获取未知待测点以及与未知待测点呈近邻分布的两个已知测试点；直线构建模块，用于根据两个已知测试点建立空间直线；参考选取模块，用于从空间直线中选取与未知待测点距离最近的点作为参考点；插值确定模块，用于根据参考点中相应维度的坐标信息近似确定未知待测点中未知维度的坐标信息。
[0060]
工作原理：本发明利用已知测试点连线上距离未知待测点最近的坐标点的值近似作为插值结果，从而避开三维平面解算需要的多点坐标要求及方程组解算过程，能够在在测试点数较少的情况下对未知点进行精度较高的参数估计，只需2点即可；此外，本发明可以适用于任意一种已知测试点分布情况，无需已知测试点中已知维度x或y的坐标一致的要求，灵活性更高，适用范围更广。
[0061]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0062]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0063]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0064]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0065]
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。