Згладжування сіткових файлів за допомогою сплайна та фільтрації в програмі Surfer

3.1. Сплайнове згладжування та побудова контурних карт

Сплайнове згладжування

Команда Grid / Spline Smooth використовує сплайнову інтерполяцію для обчислення нових вузлів сітки. Інтерполяція моделює креслярську техніку (застосовувалася до середини XX століття), в якій гнучка смужка (сплайн) використовувалася для малювання гладкої кривої між заданими точками.

Сплайнове згладжування не може екстраполювати за межі вихідної сітки. Згладжена сітка завжди буде мати ті ж межі, що й
до згладження. Сплайнове згладжування може призвести як до зменшення мінімального значення Z вихідної сітки, так і до збільшення максимального.
Є два способи для проведення сплайнового згладжування: за допомогою згущення сітки і шляхом переобчислення сітки.

У першому способі нові вузли вставляються між існуючими вузлами вихідної сітки. Оригінальні значення вузлів вихідної сітки зберігаються, а нові вузли обчислюються так, щоб отримати гладку поверхню. Якщо сітка переобчислюється, то значення всіх вузлів сітки розраховуються наново. У цьому випадку можна як збільшити, так і зменшити кількість рядків і стовпців згладженої сітки.

Сплайнове згладжування може бути використано для зменшення
щільності сітки. Це використовується в тому випадку, якщо спочатку була
створена занадто густа сітка і побудова карти по ній займає надто багато часу.

Для згущення сітки необхідно виконати наступні дії:

1. Виконати команду Grid / Spline Smooth. З'явиться діалогове вікно Open Grid. Вибрати файл згладжуваної сітки. З'явиться діалогове вікно Spline Smooth (сплайнове згладжування).

2. У групі Method (Метод) вибрати пункт Insert Nodes (Вставити вузли). При цьому активною стане група Number Nodes to Insert (Кількість вузлів для вставки).

3. Параметр Between Rows (Кількість вставляються рядків) визначає кількість рядків (вузлів з постійним значенням Y) для вставки між існуючими рядками сіткового файлу.

4. Параметр Between Cols (Кількість стовпців для вставки) визначає кількість стовпчиків (вузлів з постійним значенням X) для вставки між існуючими стовпцями сіткового файлу.

5. У діалоговому вікні Spline Smooth клацнути по кнопці OK.

Для переобчислення сітки необхідно виконати:

1. Повторити відповідні дії для згущення сітки.

2. У групі Method (Метод) вибрати пункт Recalc Grid (Переобчислити сітку). При цьому активною стане група Final Grid Size (Кінцевий розмір сітки).

3. Параметр # Rows (Число рядків) визначає кількість рядків у згладженому сітковому файлі. Введено вдвічі менше округлене значення.

4. Параметр # Cols (Число стовпців) визначає кількість стовпчиків у згладженому сітковому файлі. Введено вдвічі менше округлене значення.

5. У діалоговому вікні Spline Smooth клацнути по кнопці OK.

В результаті обох видів згладжування отримано та побудувано наступні контурні карти.

Рис. 3.1 Контурна карта сплайнового згладжування (перший випадок)

Рис. 3.2 Контурна карта сплайнового згладжування (другий випадок)

3.2. Фільтрація даних

Команда Grid / Filter дозволяє застосувати до сітки методи цифрового аналізу її образу. Ці методи включають широкий спектр згладжуючих (низькочастотних) фільтрів; фільтрів, що збільшують контрастність; фільтрів, що виділяють і підсилюють краї; фільтрів, що віднімають регіональний фон (високочастотних).

Для цілей згладжування сітки можна використовувати низькочастотні фільтри. Для цього потрібно:

1. Виконати команду Grid / Filter. З'явиться діалогове вікно Open Grid. Вибрати сітковий файл. З'явиться діалогове вікно Digital Filtering (Цифрова фільтрація).

Рис. 3.3 Вікно фільтрації

2. У структурі ієрархії видів фільтрів вибрано пункт Linear Convolution Filters / Predefined Filters / Low-pass Filters / Gaussian (3x3) (Фільтри лінійної згортки / Визначені фільтри / Низькочастотні фільтри / Гаусові (3x3)).

3. У діалоговому вікні Digital Filtering клацнути по кнопці OK.

Побудована контурна карта має вигляд:

Рис. 3.4 Контурна карта в результаті фільтрації

3.3. Порівняння методів згладжування та фільтрації

Проаналізувавши отримані карти, які побудовані за двома методами сплайнового згладжування можна зробити висновок, що обидві карти є ідентичні та фактично візуально нічим не відрізняються.

Проаналізувавши карту в результаті фільтрації і карти при сплайновому згладжуванні, можна зробити висновок, що в результаті фільтрації зникли нерівності поверхні, горизонталі стали більш згладженими. Цього не було досягнуто при сплайновому згладжуванні.

Дата добавления: 2015-05-24