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Radial basis functions interpolation method 1

给定 $n$ 对控制点 $(\mathbf{p} _ i,\mathbf{q _ i})$,$\mathbf{p} _ i,\mathbf{q} _ i\in\mathbb{R}^2$,$i=1,\dots,n$

插值函数

$$ \pmb{f}(\pmb{p})=\sum _ {i=1}^n \boldsymbol{\alpha} _ i R(\Vert\mathbf{p}-\mathbf{p} _ i\Vert)+A\mathbf{p}+\mathbf{b} $$

其中权重系数 $\boldsymbol{\alpha} _ i\in\mathbb{R}^2$,$A\in\mathbb{R}^{2\times 2}$,$\mathbf{b}\in\mathbb{R}^2$,径向基函数 $R(d)=(d^2+r^2)^{\mu/2}$

要求满足插值条件

$$ \mathbf{f}(\mathbf{p} _ j)=\sum _ {i=1}^n\boldsymbol{\alpha} _ i R(\Vert\mathbf{p} _ j-\mathbf{p} _ i\Vert)+A\mathbf{p} _ j+\mathbf{b}=\mathbf{q} _ j,\quad j=1,\dots,n $$

自由度每维有 $n+3$

可选的补充约束为

$$ \left[\begin{array}{c} \mathbf{p} _ 1 & \dots & \mathbf{p} _ n\newline 1 & \dots & 1 \end{array}\right] _ {3\times n} \left[\begin{array}{c} \boldsymbol{\alpha} _ 1 \newline \vdots \newline \boldsymbol{\alpha} _ n \end{array}\right] _ {n\times2} =\mathbf{0} _ {3\times 2} $$

也可根据论文,通过额外的仿射集中的控制点 $(\mathbf{x} _ i,\mathbf{y} _ i)$ 来确定 $A$$\mathbf{b}$

  • 没有点时,恒等变换($A=I,\mathbf{b}=\mathbf{0}$)
  • 一个点时,平移变换($A=I$,$\mathbf{b}=\mathbf{y _ i}-\mathbf{x _ i}$)
  • 两个点时,平移+缩放
  • 三个点时,一般仿射变换
  • 多个点时,用最小二乘法求仿射变换

参考文献

Footnotes

  1. Arad N, Reisfeld D. Image warping using few anchor points and radial functions[C]//Computer graphics forum. Edinburgh, UK: Blackwell Science Ltd, 1995, 14(1): 35-46.