Αποτελέσματα


Προκρούστης

Ο Προκρούστης προσπαθεί να προσεγγίσει, με τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων, τον βέλτιστο 2Δ μετασχηματισμό μεταξύ δύο σετ σημείων $(x, y)$ και $(x^{'}, y^{'})$. Τα δύο σέτ σημείων έχουν γνωστές συντεταγμένες σε δύο διαφορετικά συστήματα αναφοράς.

Το αποτέλεσμα των ελαχίστων τετραγώνων μπορεί να αποθηκευτεί και να χρησιμοποιηθεί περαιτέρω σαν επιλογή στους Μετασχηματισμούς. Τα αποτελέσματα δεν αποθηκεύονται στον server, αλλά τοπικά στο Browser Storage του χρήστη.

Μορφή δεδομένων

Η εφαρμογή δέχεται αρχεία CSV τα οποία περιέχουν σημεία. Το κάθε σημείο αναγράφεται σε ξεχωριστή γραμμή. Η κάθε γραμμή μπορεί να περιέχει:

  • έναν αναγνωριστικό κωδικό (id) για το σημείο
  • έναν αναγνωριστικό χαρακτήρα για τον τύπο του σημείου
    • R: για Reference σημεία - θα χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό του βέλτιστου μετασχηματισμού
    • V: για Validation σημεία - θα χρησιμοποιηθούν για την ποιοτικό έλεγχο των αποτελεσμάτων
  • τις 2D προβολικές συντεταγμένες $x, y$ του σημείου στο 1ο σύστημα αναφοράς
  • τις 2D προβολικές συντεταγμένες $x^{'}, y^{'}$ του σημείου στο 2ο συστημα αναφοράς

Η χρήση Validation σημείων είναι προαιρετική. Τα δεδομένα είναι διαχωρισμένα με κόμμα/κενό/tab/ερωτηματικό. Μονάδα μέτρησης για τις προβολικές συντεταγμένες είναι τα μέτρα.

Τύπος μετασχηματισμού

Δίνεται επιλογή 3 τύπων μετασχηματισμού:

$$ X^{'}_{ref} = M X_{ref} \Rightarrow \begin{bmatrix} x^{'} \\ y^{'} \end{bmatrix} = Μ \begin{bmatrix} x \\ y \end{bmatrix} $$

Οι διαφορές των συστημάτων αναφοράς περιγράφονται από 2 παραμέτρους μετάθεσης $t_x$ και $t_y$ μία στροφή $\theta$ και ένα συντελεστή κλίμακας $\delta s$

$$ \begin{bmatrix} x^{'} \\ y^{'} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} t_x \\ t_y \end{bmatrix} + (1-\delta s) \begin{bmatrix} \cos\theta & \sin\theta \\ -\sin\theta & \cos\theta \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x \\ y \end{bmatrix} $$

Οι διαφορές των συστημάτων αναφοράς περιγράφονται από 2 παραμέτρους μετάθεσης $t_x$ και $t_y$ 2 στροφές $\theta_x$, $\theta_y$ και 2 συντελεστές κλίμακας $\delta s_x$, $\delta s_y$

$$ \begin{bmatrix} x^{'} \\ y^{'} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} t_x \\ t_y \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} 1-\delta s_x & 0 \\ 0 & 1-\delta s_y \end{bmatrix} \begin{bmatrix} \cos\theta_x & \sin\theta_y \\ -\sin\theta_x & \cos\theta_y \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x \\ y \end{bmatrix} $$

Οι διαφορές των συστημάτων αναφοράς περιγράφονται από 12 παραμέτρους $\alpha_i$ και $\beta_i$

$$\begin{aligned} x^{'} &= \alpha_0 + \alpha_1 x + \alpha_2 y + \alpha_3 x^{2} + \alpha_4 y^{2} + \alpha_5 xy \\ y^{'} &= \beta_0 + \beta_1 x + \beta_2 y + \beta_3 x^{2} + \beta_4 y^{2} + \beta_5 xy \end{aligned} $$

Μοντελοποίηση Υπολοίπων

Στην πραγματικότητα τα υπόλοιπα $s_{ref}$ της εφαρμογής του μετασχηματισμού $M$ στα σημεία αναφορας $X_{ref}$ δεν θα είναι μηδενικά, λόγω συστηματικών διαφορών και ασυνεπειών των δύο συστημάτων αναφοράς.

$$ X^{'}_{ref} = M X_{ref} + s_{ref} $$

Ο Προκρούστης δίνει δύο επιλογές για την μοντελοποίηση των υπολοίπων. Με την εφαρμογή τους επιτυγχάνεται εκμηδενισμός των υπολοίπων στα σημεία αναφοράς.

Ανακατανομή των υπολοίπων $s_{ref}$ των σημείων αναφοράς $X_{ref}$ στα νέα σημεία προς μετασχηματισμό $X_{new}$ μέσω σημειακής προσαρμογής. Τα υπόλοιπα $s_{ref}$ αντιμετωπίζονται ως σήματα και γίνεται πρόγνωση σημάτων στα $X_{new}$. Για την πρόγνωση υπολογίζεται συνάρτηση $f(d)$ πού περιγράφει την συμμετάβλητότητα $C$ του σήματος σε ένα σημείο στην περιοχή ενδιαφέροντος, με βάση την απόστασή του $d$ από τα σημεία αναφοράς. Ο πίνακας $C_{n}$ περιγράφει τον προαιρετικό θόρυβο του σήματος, δηλαδή των υπολοίπων.

$$ X^{'}_{ref} = M X_{ref} $$ $$ X^{'}_{new} = M X_{new} + C_{new, ref} (C_{ref, ref}+C_{n})^{-1} s_{ref} $$

Ανακατανομή των υπολοίπων $s_{ref}$ των σημείων αναφοράς $X_{ref}$ στα νέα σημεία προς μετασχηματισμό $X_{new}$ μέσω παρεμβολής. Η παρεμβολή χρησιμοποιεί βάρος $w$, ίσο με το αντίστροφο του τετραγώνου της απόστασης του νέου σημείου από τα σημεία αναφοράς.

$$ X^{'}_{ref} = M X_{ref} $$ $$ X^{'}_{new} = M X_{new} + \delta X_{new} $$ $$ \delta X_{new} = \sum_{i=0}^{ref} {w_{new,i} s_i \over w_{new,i}} $$

Πηγές