Java 2D 加权数据插值

Question

我正在尝试查找一些 Java 库、代码示例（或起点）来帮助我弄清楚如何插入具有权重的 2d 点列表以生成插值水平曲线。

谷歌搜索我发现有several algorithms available 可以做到这一点，我发现一些explanations 有有趣的内容。我想尝试的第一个算法是反距离加权插值。

但是有了所有这些信息，我有一些基本的疑问：

• 要生成如下图所示的一张图片，我必须做一个像素矩阵（带权重），插入数据，将像素组合在一起（按颜色范围），然后加入点绘制曲线并放置像this这样的参考文本值？

• 如果我需要做这个像素矩阵，对于一个巨大的插值来说会非常昂贵，所以我可以做更少的点并使用样条连接然后创建颜色级别吗？

示例数据：

+-------------------+
|  X  |  Y  | WEIGHT|
+-------------------+
|  2  |  5  |   30  |
|  7  |  3  |   25  |
|  1  |  1  |   10  |
|  5  |  6  |   45  |
|  7  |  9  |   15  |
+-------------------+

示例规则：

• 00-10 之间的值：蓝色
• 10-20 之间的值：绿色
• 20-30 之间的值：黄色
• 30-40 之间的值：红色

示例结果：

示例数据、规则和结果不兼容，只是随机示例来解释我的问题。

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这是我最后的测试课：http://pastebin.com/nD6MT8eS

Answer 1

假设您有一个可以使用的 Point 类（例如 java.awt.Point），您可以将权重放入 Map：

Map<Point,Double> points = new HashMap<Point,Double>();
points.put( new Point(2,5), 30 )
...

然后，您制作一个图像，并为每个 x,y 坐标找到最佳分数。我假设分数是反距离乘以表中点的权重。如果是这样，它是这样的：

image = createBitmap( width, height )
for( int x = 0; x < width; x++ )
    for( int y = 0; y < height; y++ )
    {
         double maxScore = -Double.MAX_VALUE
         for( Point p : points.keySet() ) 
         {
             double score = points.get(p)/p.distance( x, y ) //Inverse distance times point weight
             minDist = Math.max( maxScore, score )
         }
         image.setPixelColour( x, y, getColorForDistance( 1/minDist * points.get(p) )
    }

getColourForDistance( double dist ) 应该很明显，尽管您必须正确设置级别。我假设 createBitmap(width, height) 是创建一个图像。您制作的图像类型取决于您的应用程序，它是否具有 setPixelColour 方法或类似方法也是如此。分数等级的选择也取决于您的应用程序。

这不是优化的 - 它至少是 O(x*y*p) 其中 p 是点数。如果 p 变大，您可能需要查看更合理的数据结构来存储点。

Answer 2

为了补充 @mo-seph 和 @Xipan-Xiao 的答案，您可以查看 jFreeChart 项目中的 NonGridContourDataset 类，该类实现了反向距离功率算法。

Answer 3

不知道如何添加 cmets，所以我在这个答案区域添加我的想法。

至少您不需要“将像素组合在一起（按颜色范围），然后加入点并绘制曲线”。要生成您需要的图片，只需执行以下操作：

picture = createBitmap( width, height );
for( int x = 0; x < width; ++ x ){
    for( int y = 0;y < height; ++ y ){
        double value = interpolate( x, y, inputs );
        Color color = colorRangeOf( value );
        picture.setPixel( x, y, color );
    }
}

因此，无需创建像素矩阵、对颜色进行分组即可创建图片。指定图片的每个像素值后，边界“曲线”会自动出现。