Circular Harmonics. Tomáš Zámečník

Podobné dokumenty
Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikální fakulta BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Tomáš Zámečník. Reprezentace křivek pro morfometrii

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Integrace. Numerické metody 7. května FJFI ČVUT v Praze

II. Úlohy na vložené cykly a podprogramy

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

19 Hilbertovy prostory

SPECIÁLNÍCH PRIMITIVNÍCH FUNKCÍ INTEGRACE RACIONÁLNÍCH FUNKCÍ

Vektorový prostor. Př.1. R 2 ; R 3 ; R n Dvě operace v R n : u + v = (u 1 + v 1,...u n + v n ), V (E 3 )...množina vektorů v E 3,

Vektorové podprostory, lineární nezávislost, báze, dimenze a souřadnice

Státní závěrečná zkouška z oboru Matematika a její použití v přírodních vědách

Funkce komplexní proměnné a integrální transformace

Základy aritmetiky a algebry II

Metamorfóza obrázků Josef Pelikán CGG MFF UK Praha

Otázky k ústní zkoušce, přehled témat A. Číselné řady

1 Lineární prostory a podprostory

Transformace obrazu Josef Pelikán KSVI MFF UK Praha

A[a 1 ; a 2 ; a 3 ] souřadnice bodu A v kartézské soustavě souřadnic O xyz

Interpolace, ortogonální polynomy, Gaussova kvadratura

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2011/2012. x + y + 3z = 1 (2a 1)x + (a + 1)y + z = 1 a

Úvod do zpracování signálů

KTE/TEVS - Rychlá Fourierova transformace. Pavel Karban. Katedra teoretické elektrotechniky Fakulta elektrotechnická Západočeská univerzita v Plzni

1 Projekce a projektory

14. přednáška. Přímka

UNIVERZITA PARDUBICE. 4.4 Aproximace křivek a vyhlazování křivek

Komplexní analýza. Fourierovy řady. Martin Bohata. Katedra matematiky FEL ČVUT v Praze

Občas se používá značení f x (x 0, y 0 ), resp. f y (x 0, y 0 ). Parciální derivace f. rovnoběžného s osou y a z:

3. ÚVOD DO ANALYTICKÉ GEOMETRIE 3.1. ANALYTICKÁ GEOMETRIE PŘÍMKY

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Skalární součin. študenti MFF 15. augusta 2008

MANUÁL K ŘEŠENÍ TESTOVÝCH ÚLOH

Elektromagnetické pole je generováno elektrickými náboji a jejich pohybem. Je-li zdroj charakterizován nábojovou hustotou ( r r

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2014/2015

Základy matematiky pracovní listy

2. prosince velikosti symboly a, b, je b ω a b = a b cosω (1) a. ω pro ω π/2, π platí a b = b a a (3) a b = a 1 b 1 + a 2 b 2 + a 3 b 3 (5)

Požadavky k opravným zkouškám z matematiky školní rok

Geometrické transformace pomocí matic

18 Fourierovy řady Úvod, základní pojmy

Základy matematické analýzy

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Úvod do lineární algebry

Matematika pro geometrickou morfometrii (4)

16 Fourierovy řady Úvod, základní pojmy

Necht L je lineární prostor nad R. Operaci : L L R nazýváme

Těleso racionálních funkcí

2D transformací. červen Odvození transformačního klíče vybraných 2D transformací Metody vyrovnání... 2

Matematika I 12a Euklidovská geometrie

FUNKCE A JEJICH VLASTNOSTI

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ

Zimní semestr akademického roku 2014/ prosince 2014

DERIVACE. ln 7. Urči, kdy funkce roste a klesá a dále kdy je konkávní a

CZ 1.07/1.1.32/

MATURITNÍ TÉMATA Z MATEMATIKY

Základní pojmy teorie množin Vektorové prostory

MATEMATICKÁ STATISTIKA. Katedra matematiky a didaktiky matematiky Technická univerzita v Liberci

7 Transformace 2D. 7.1 Transformace objektů obecně. Studijní cíl. Doba nutná k nastudování. Průvodce studiem

Přijímací zkouška na MFF UK v Praze

Signál v čase a jeho spektrum

ICT podporuje moderní způsoby výuky CZ.1.07/1.5.00/ Matematika analytická geometrie. Mgr. Pavel Liška

Matematika NÁRODNÍ SROVNÁVACÍ ZKOUŠKY DUBNA 2017

Interpolace pomocí splajnu

Eukleidovský prostor a KSS Eukleidovský prostor je bodový prostor, ve kterém je definována vzdálenost dvou bodů (metrika)

Vzpěr jednoduchého rámu, diferenciální operátory. Lenka Dohnalová

Čebyševovy aproximace

19 Eukleidovský bodový prostor

INTERNETOVÉ ZKOUŠKY NANEČISTO - VŠE: UKÁZKOVÁ PRÁCE

Přednášky z předmětu Aplikovaná matematika, rok 2012

Lineární a adaptivní zpracování dat. 2. SYSTÉMY a jejich popis v časové doméně a frekvenční doméně

PŘÍMKA A JEJÍ VYJÁDŘENÍ V ANALYTICKÉ GEOMETRII

f(x) = arccotg x 2 x lim f(x). Určete všechny asymptoty grafu x 2 2 =

X = A + tu. Obr x = a 1 + tu 1 y = a 2 + tu 2, t R, y = kx + q, k, q R (6.1)

Aplikovaná matematika I

Derivace funkcí více proměnných

Komplexní analýza. Laplaceova transformace. Martin Bohata. Katedra matematiky FEL ČVUT v Praze

1. a) Určete parciální derivace prvního řádu funkce z = z(x, y) dané rovnicí z 3 3xy 8 = 0 v

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které

Požadavky k písemné přijímací zkoušce z matematiky do navazujícího magisterského studia pro neučitelské obory

Zimní semestr akademického roku 2015/ ledna 2016

Rotace ve 3D a kvaterniony. Eva Blažková a Zbyněk Šír (MÚ UK) - Rotace ve 3D a kvaterniony 1 / 16

Zkouška ze Aplikované matematiky pro Arboristy (AMPA), LDF, minut. Součet Koeficient Body. 4. [10 bodů] Integrální počet. 5.

Funkcionální řady. January 13, 2016

Operační výzkum. Vícekriteriální hodnocení variant. Grafická metoda. Metoda váženého součtu.

1 Topologie roviny a prostoru

Tematický plán Obor: Informační technologie. Vyučující: Ing. Joanna Paździorová

Program SMP pro kombinované studium

Lineární a adaptivní zpracování dat. 3. SYSTÉMY a jejich popis ve frekvenční oblasti

Matematika 3. Úloha 1. Úloha 2. Úloha 3

4.1 Řešení základních typů diferenciálních rovnic 1.řádu

Lineární a adaptivní zpracování dat. 2. SYSTÉMY a jejich popis v časové doméně a frekvenční doméně

Požadavky k opravným zkouškám z matematiky školní rok

Střední škola automobilní Ústí nad Orlicí

Fourierovské metody v teorii difrakce a ve strukturní analýze

Metody výpočtu limit funkcí a posloupností

Matematická analýza III.

Ukázka závěrečného testu

Maturitní témata z matematiky

PŘEDNÁŠKA 9 KŘIVKOVÝ A PLOŠNÝ INTEGRÁL 1. DRUHU

Lineární transformace

MATEMATIKA. 2Pravidla správného zápisu odpovědí. 1Základní informace k zadání zkoušky DIDAKTICKÝ TEST. Testový sešit neotvírejte, počkejte na pokyn!

7. Rozdělení pravděpodobnosti ve statistice

Projekty - Vybrané kapitoly z matematické fyziky

Posloupnosti a řady. 28. listopadu 2015

Transkript:

Circular Harmonics Tomáš Zámečník

Úvod Circular Harmonics Reprezentace křivky, která je: podmonožinou RxR uzavřená funkcí úhlu na intervalu <0,2π> Dále budeme hovořit pouze o takovýchto křivkách/funkcích

Fourierova řada Varianta 1 Fourierova řada

Fourierova řada Množina křivek Křivky(funkce) tvoří vektorový prostor

Fourierova řada Množina křivek Křivky(funkce) tvoří vektorový prostor Bází je nekonečná množina harmonických křivek

Fourierova řada Množina křivek Křivky(funkce) tvoří vektorový prostor Bází je nekonečná množina harmonických křivek Báze: B 1 2, cos, sin, cos 2, sin 2, cos 3, sin 3,...

Fourierova řada Množina křivek Libovolnou křivku lze zapsat jako lineární kombinaci báze: F i 0 a i B i

Fourierova řada Množina křivek Libovolnou křivku lze zapsat jako lineární kombinaci báze: F i 0 a i B i Hodnotu křivky pro úhel θ získáme: F i 0 a i B i

Fourierova řada Množina křivek Libovolnou křivku lze zapsat jako lineární kombinaci báze: F i 0 a i B i Hodnotu křivky pro úhel θ získáme: Fourierova řada F i 0 a i B i

Fourierova řada Koeficienty i tý koeficient se vypočte: 2 a i 0 F B i d Nultý koeficient kružnice Nenulový koeficient harmonická křivka

Harmonické křivky Fourierova řada

Legendrovy polynomy Varianta 2 Legendrovy polynomy

Legendrovy polynomy Stejný postup, jiná báze Funkce křivky opět jako součet řady: F i 0 a i C i

Legendrovy polynomy Stejný postup, jiná báze Funkce křivky opět jako součet řady: Báze: C i F i 0 a i C i P i cos

Legendrovy polynomy Stejný postup, jiná báze Funkce křivky opět jako součet řady: Báze: C i F i 0 a i C i P i cos P i jsou Legendrovy polynomy: P 0 x 1, P 1 x x, P n 1 x 2n 1 x P n x n P n 1 x n 1

Harmonické křivky 2 Legendrovy polynomy

Využití v praxi Implementace

Implementace úvod Zadání Zadávající: dr. Jana Velemínská, katedra antropologie PřFUK Vedoucí práce: dr. Josef Pelikán, MFF UK Téma: Určení pohlavního dimorfismu z fotografií kosti pánevní.

Implementace úvod Ukázka vstupních fotografií

Implementace úvod Postup zpracování obrazu Nalezení křivky kontury incisura ischiadica major na fotografii (výřez na kosti)

Implementace úvod Postup zpracování obrazu Nalezení křivky kontury incisura ischiadica major na fotografii (výřez na kosti) Zvolit vhodnou reprezentaci křivky pro statistické zpracování série vzorků.

Implementace úvod Postup zpracování obrazu Nalezení křivky kontury incisura ischiadica major na fotografii (výřez na kosti) Zvolit vhodnou reprezentaci křivky pro statistické zpracování série vzorků. Např. harmonické křivky

Implementace úvod Implementace Circular Harmonics Vstupem je množina bodů reprezentující nalezenou křivku

Implementace úvod Implementace Circular Harmonics Vstupem je množina bodů reprezentující nalezenou křivku Výstupem by měla být malá množina koeficientů vyjadřujících pohlavní dimorfismus

Implementace úvod Rozdíly proti matematické teorii Racionální čísla místo reálných Neuzavřená křivka (pouze část) Vstupem je posloupnost bodů místo spojité funkce Konečný počet koeficientů = ztrátová komprese

Implementace postup (1) Zpracování vstupu Vstupem je posloupnost bodů v kartézských souřadnicích (integer)

Implementace postup (1) Zpracování vstupu Vstupem je posloupnost bodů v kartézských souřadnicích (integer) Určení počátku souřadného systému Střed mezi koncovými body (úsečka AB)

Implementace postup (1) Zpracování vstupu Vstupem je posloupnost bodů v kartézských souřadnicích (integer) Určení počátku souřadného systému Střed mezi koncovými body (úsečka AB) Převod na polární souřadnice (double)

Implementace postup (1) Zpracování vstupu Vstupem je posloupnost bodů v kartézských souřadnicích (integer) Určení počátku souřadného systému Střed mezi koncovými body (úsečka AB) Převod na polární souřadnice (double) Normalizace Úhly <0, π > délky relativně k délce AB

Implementace postup (1) Zpracování vstupu Vstupem je posloupnost bodů v kartézských souřadnicích (integer) Určení počátku souřadného systému Střed mezi koncovými body (úsečka AB) Převod na polární souřadnice (double) Normalizace Úhly <0, π > délky relativně k délce AB Případně seřazení vzestupně podle úhlu

Implementace postup (2) Vytvoření funkce F F(θ) je 2π periodická funkce, reprezentující křivku

Implementace postup (2) Vytvoření funkce F F(θ) je 2π periodická funkce, reprezentující křivku Volba dostatečně malého kroku (úhlu) α F bude určena v bodech kα

Implementace postup (2) Vytvoření funkce F F(θ) je 2π periodická funkce, reprezentující křivku Volba dostatečně malého kroku (úhlu) α F bude určena v bodech kα Interpolace vstupní posloupnosti v bodech kα Interpolace musí být v kartézských souřadnicích

Implementace postup (2) Vytvoření funkce F F(θ) je 2π periodická funkce, reprezentující křivku Volba dostatečně malého kroku (úhlu) α F bude určena v bodech kα Interpolace vstupní posloupnosti v bodech kα Interpolace musí být v kartézských souřadnicích Symetrické doplnění poloviny křivky

Implementace postup (3) Výpočet koeficientů Integrování

Implementace postup (3) Výpočet koeficientů Integrování Některé koeficienty budou nulové, protože křivka je π periodická.

Implementace postup (3) Výpočet koeficientů Integrování Některé koeficienty budou nulové, protože křivka je π periodická. Nulové budou koeficienty harmonických křivek, které nejsou π periodické.

Implementace postup (3) Výpočet koeficientů Integrování Některé koeficienty budou nulové, protože křivka je π periodická. Nulové budou koeficienty harmonických křivek, které nejsou π periodické. Na výstup se uloží pouze nenulové koeficienty.

Předběžné výsledky Předběžné výsledky

Předběžné výsledky Aproximace křivky vstupní křivka (asi 600 bodů = 1200 integerů = 4800bytů) výstupní křivka (6 koeficientů = 6 doublů = 48bytů)

koeficient 0 Předběžné výsledky První dva nenulové koeficienty vypočtené na třinácti vzorkách koeficient 1

Předběžné výsledky První dva nenulové koeficienty vypočtené na třinácti vzorkách Korelace mezi prvním a druhým koeficientem je asi 0,95

Předběžné výsledky První dva nenulové koeficienty vypočtené na třinácti vzorkách Korelace mezi prvním a druhým koeficientem je asi 0,95 Zdá se tedy, že spolu souvisí a podle grafu by skutečně mohly vypovídat o rozdílnosti tvaru mezi mužskými a ženskými vzorky.

Dimorfismus Příklad zjevného pohlavního dimorfismus Kdo je kdo?

Dimorfismus Příklad zjevného pohlavního dimorfismus Muž Žena

Dimorfismus Příklad zjevného pohlavního dimorfismus

Zdroje Zdrojový kód http://cgg.mff.cuni.cz/trac/morpho/browser/trunk/src/3dlandmarkeditorproj/bonecurves/circularharmonics.cs Implementace algoritmu v jazyku C# Součást projektu Morphometrics

Zdroje Odkazy http://www.blackpawn.com/texts/ch/default.html http://cgg.mff.cuni.cz/~vajicek/gmm/gmm_lecture03.pdf http://commons.wikimedia.org/wiki/spherical_harmonic http://en.wikipedia.org/wiki/legendre_polynomials http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.9.4178 hesla pro vyhledávání: circular harmonics, spherical harmonics, Fourier series, Legendre polynomials, morphometrics, sex dimorphism, incisura ischiadica major