Моделирование процессов дискретизации многомерных неизотропных данных методами теории квантизации
Диссертация
Предмет исследования. Предметом исследования являются методы оптимизации процесса дискретизации неизотропных данных. Общей моделью процессов дискретизации является асимптотическая квантизационная модель с функцией ошибки, локально приближаемой степенью метрики, порожденной выпуклым множеством. Разработка методов решения задачи квантизации основывается на изучении свойств, которым должна… Читать ещё >
Содержание
- Основные обозначения
- Глава 1. Постановка задачи оптимальной дискретизации. Формулировка основных условий. Предварительные сведения
- 1. 1. Аналого-цифровое преобразование. Дискретизация данных
- 1. 2. Постановка задачи оптимальной квантизации
- 1. 3. Учет неизотропности данных
- 1. 4. Разбиение Вороного. Бисекторы
- 1. 5. Оптимизация фотоприемной матрицы прибора с зарядовой связью
- 1. 6. Оптимизация геофизических съемок
- Глава 2. Вспомогательные утверждения
- Глава 3. Квантизация равномерного источника
- 3. 1. Теорема о решетчатой квантизации в Rn
- 3. 2. Теорема о паркете
- 3. 3. Теорема о квантизации в Яп, неконструктивный результат
- 3. 4. Теорема о квантизации в R
- Глава 4. Квантизация неравномерного источника
- 4. 1. Теорема о квантизации неравномерного источника с непрерывно меняющейся поверхностью (линией) вариационного профиля
- 4. 2. Теорема о квантизации неравномерного источника с гомотетичной поверхностью (линией) вариационного профиля
- Глава 5. Дискретизация различных типов многомерных неизотропных данных
- 5. 1. Оптимальная дискретизация фиксированных многомерных данных
- 5. 2. Оптимальная дискретизация случайных многомерных данных с известным распределением
- 5. 3. Оптимальная дискретизация локально-однородных случайных данных с нулевым средним
- 5. 4. Оптимальная дискретизация многомерных случайных данных с независимыми приращениями с нулевым средним
- 5. 5. Оптимальная дискретизация случайных данных с ненулевым средним
- 5. 6. Дискретизация суммируемых случайных данных
- 5. 6. 1. Аппроксимация интеграла
- 5. 6. 2. Оптимальность простейшей кубатурной формулы для интеграла по случайному полю с независимыми приращениями
- 5. 7. Оптимальная дискретизация на классах данных, описываемых функциями, удовлетворяющих общему условию Липшица
- 5. 8. Оптимальная дискретизация на классах суммируемых данных, описываемых функциями, удовлетворяющих общему условию Липшица
- 5. 9. Численные эксперименты для одного класса метрик
Список литературы
- Анищенко B.C., Вадивасова Т. Е. Лекции по статистической радиофизике. Часть 1. Саратов: Изд-во СГУ, 1992.
- Анищенко B.C. Введение в статистическую радиофизику. Часть 1.- Саратов: Изд-во СГУ, 1979.
- Ахманов С.А., Дьяков Ю. Е., Чиркин А. С. Введение в статистическую радиофизику и оптику. М.: Наука, 1981.
- Баранов Ю. Б., Берлянт А. М., Капралов Е. Г., Кошкарев А. В., Серапинас Б. Б., Филиппов Ю. А. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов. М.: ГИС-Ассоциация, 1999.
- Бримкулов У.Н., Круг Г. К., Саванов В. Л. Планирование экспериментов при исследовании случайных полей и процессов. М.: Наука, 1986.
- Бусленко Н.П., Голенко Д. И., Соболь И. Н., Срагович В. Г., Шрейдер Ю. А. Метод статистических испытаний (метод Монте Карло).- М.: Физматгиз, 1962.
- Бусленко Н.П., Шрейдер Ю. А. Метод статистических испытаний Монте Карло и его реализация в цифровых машинах. М.: Физматгиз, 1961.
- Быков В. В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. М.: Советское радио, 1971.
- Васильев К. К. Крашенинников В.Р. Методы фильтрации многомерных случайных полей. Саратов: Изд. Саратовского университета, 1990.
- Воробьев О.Ю. Среднемерное моделирование. М.: Наука, 1984.
- Гандин Л.С., Каган Р. Л. Статистические методы интерпретации метеорологических данных. Л.: Гидрометеоиздат, 1976.
- Гардинер К.В. Стохастические методы в естественных науках.1. М., Мир, 1986.
- Горский В.Г., Адлер Ю. П., Талалай A.M. Планирование промышленных экспериментов (модели динамики). М.: Металлургия, 1987.
- Гихман И.И., Скороход А. В. Введение в теорию случайных процессов. М.: Наука, 1977.
- Ермаков С.Н. Метод Монте Карло и смежные вопросы. М.: Наука. 1971.
- Ермаков С.М., Михайлов Г. А. Статистическое моделирование. -М.: Наука, 1982.
- Климов А.С. Форматы графических файлов. М.: НИПФ «ДиаСофт Лтд», 1995.
- Конвей Дж., Слоэн Н. Упаковки шаров, решетки и группы. В 2 т. М.: Мир. — 1990. — Т. 1−2.
- Купер Дж., Макгиллем К. Вероятностные методы анализа сигналов и систем. М.: Мир, 1989.
- Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники.- М.: Радио и связь, 1989.
- Люстерник Л.А. Выпуклые фигуры и многогранники. М.: Гос. изд-во научно-технич. лит. — 1956.
- Михайлов Г. А. Оптимизация весовых методов Монте-Карло. М.: Наука, 1987.
- Михайлов Г. А. Приближенные модели случайных процессов и полей // Журнал вычисл. математики и матем. физики. Т.23, № 3. С.558−566.
- Михайлов Г. А. Численное построение случайного поля с заданной спектральной плотностью // Докл. АН СССР. 1978. Т.238, № 4, С.793−795.
- Николаев А.В., Верещагина Г. М. Об инициировании землетрясений землетрясениями // Доклады АН СССР, 1991, том 318, N2.- С. 320−324
- Николаев А.В., Верещагина Г. М. Об инициировании землетрясений подземными ядерными взрывами // Доклады АН СССР, 1991, том 319, N2. С. 333−336
- Пиранашвили З.А. Некоторые вопросы статистико-вероятностного моделирования случайных процессов / / Вопросы исследования операций. Тбилиси: Мецниереба, 1966. С.53−91.
- Полляк Ю.Г. Вероятностное моделирование на электронных вычислительных машинах. М.: Сов. радио, 1971.
- Препарата Ф., Шаймос М., Вычислительная геометрия: введение.- М.: Мир, 1989, 478 с.
- Приборы с зарядовой связью // Под ред. М. Хуанга, Д. Моргана.- М: Советское радио, 1976.
- Приборы с зарядовой связью // Под ред. Д. Ф. Барба. М: Мир, 1982.
- Пригарин С.М. Введение в численное моделирование случайных процессов и полей. Учебное пособие. Часть 1,2.- Новосибирск: НГУ, 1999.
- Пугачев B.C. Теория случайных функций. М.: Физматгиз, 1962.
- Расщепляев Ю.С., Фандиенко В. Н. Синтез моделей случайных процессов для исследования автоматических систем управления. М.: Энергия, 1981.
- Рикитаке Т. Предсказание землятресений. Пер. с англ. М.: Мир, 1979.
- Роджерс К. Укладки и покрытия. М.: Мир. — 1968.
- Родионов Д.А., Коган Р. И., Голубева В. А. и др. Справочник по математическим методам в геологии. М.: Недра, 1987.
- Розанов Ю. А. Стационарные случайные процессы. М.: Наука, 1990.
- Рытов С.М. Введение в статистическую радиофизику. М., Наука, 1976.
- Сальтелли А., Соболь И. М. Анализ чувствительности нелинейныхматематических моделей: численные опыты / / Математическое моделирование. 1995.- т.7, № 11. С. 16−28.
- Свешников А.А. Прикладные методы теории случайных функций.- М.: Наука, 1968.
- Секен К., Томпсет М. Приборы с переносом заряда. М: Мир, 1978.
- Сизова А.Ф., Товстик Т. М. Моделирование случайного поля на сфере // Вестн. ЛГУ. 1984. т. С.118−120.
- Скороход А.В. Случайные процессы с независимыми приращениями. М.: Наука, 1986.
- Соболь И.М. Многомерные квадратурные формулы и функции Хаара. М.: Наука, 1969.
- Соболь И.М. Рэйндж количественная мера неравномерности распределения // Матем. моделирование. — 2002.- т.14, N.6. — С.119−27.
- Соболь И.М. Численные методы Монте Карло. М.:Наука. 1973.
- Соболь И.М. Метод Монте-Карло. М.: Наука, 1985.
- Соболь И.М., Статников Р. Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Наука, 1981.
- Сульдин А.В. Мера Винера и ее приложения к приближенным методам. I. Изв.ВУЗов.Сер.Матем., 1959. № 6. С. 145−158.
- Сульдин А.В. Мера Винера и ее приложения к приближенным методам. II. Изв.ВУЗов.Сер.Матем., 1960. № 5. С.165−179.
- Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982.
- Тот Л. Ф. Расположения на плоскости, на сфере и в пространстве.- М.: ГИФМЛ. 1958.
- Хамитов Г. П. Имитация случайных процессов. Иркутск: Изд-во Иркутского университета, 1983.
- Хартман К., Лецкий Э., Шефер В., и др. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. М.: Мир, 1977.
- Шалыгин А.С., Палагин Ю. И. Прикладные методы статистического моделирования. JL: Машиностроение, 1986.
- Яглом A.M. Некоторые классы случайных полей в п-мерном пространстве, родственные стационарным случайным процессам // Теория вероятностей и ее применения. 1957. Т.2, № 3. С.292−337.
- Abut Н. Vector Quantization. IEEE Reprint Collection. IEEE Press. Piscataway, NJ, 1990.
- Adler R.J. The geometry of random fields. Wiley, New York, 1981.
- Okabe A., Boots В., Sugihara K. Spatial Tessellations: Concepts and Applications of Voronoi Diagrams. Wiley, John and Sons, Incorporated, 1992.
- Aurenhammer F. Voronoi diagrams survey of a fundamental geometric data stucture // ACM Compuing Surveys. 1991. 23. P. 345−405.
- Barnes E.S., Sloane N.J.A. The optimal lattice quantizer in three dimensions // SIAM J. Alg. Discrete Methods. 1983. March, 4. P. 30−41.
- Benhenni K., Cambanis S. Sampling designs for estimating integrals of stochastic processes // Ann. (Math.) Statist. 1992. 20. P.161−194.
- Benhenni K., Cambanis S. Sampling designs for estimating integrals of stochastic processes using quadratic mean derivatives // Approximation theory, ed. G. A. Anastassiou. Dekker. New York, 1992. P. 93−123.
- Benhenni K., Cambanis S. The effect of quantization on the performance of sampling design. Tech. Report. 481 (1996). Dept. of Statistics. University of North Carolina, 1996.
- Bucklew J.A. Companding and random quantization in several dimensions // IEEE Trans. Inform. Theory. 1981. March, 27. P. 207−211.
- Bucklew J.A. Two results on the asymptotic performance of quantizers // IEEE Trans. Inform. Theory. 1984. March, IT-30. P. 341−348.
- Bucklew J.A., Wise G.L. Multidimensional asymptotic quantization theory with r-th power distortion measures // IEEE Trans. Inform. Theory. 1982. March, 28. P. 239−247.
- Boissonnat J.-D., Sharir M., Tagansky В., Yvinec M. Voronoi diagrams in higher dimensions under certain polyhedra distance function // Proc. 11-th Annual ACM Symp. Comput. Geom. 1995. P.79−88.
- Cambanis S. Sampling designs for time series // Hannan E. J., Krish-naiah P. R., Rao M. M.(eds) Handbook of Statistics. V.5: Time Series in Time Domain. Amsterdam: North-Holland, 1985. P. 337−362.
- Cambanis S., Gerr N. A simple class of asymptotically optimal quantizers // IEEE Trans. Inform. Theory. 1983. Sept., 29. P. 664−676.
- Chew L.P., Drysdale R.L.S. Voronoi diagrams based on convex distance functions // Proc. 1-st Ann. Symp. Сотр. Geom. 1985. P. 235−244.
- Chew L.P., Drysdale R.L.S. Voronoi diagrams based on convex distance functions. Preprint. Dartmouth PCS-TR86−132. Dartmouth, 1986.
- Christakos G. Random fields models in earth sciences. Academic press. San Diego, CA, USA, 1992.
- Cressie N., Gotway C.A., Grondona M.O. Spatial prediction from networks // Chemometrics Intelligent Laboratory Systems. 1990. 7. P.251−271.
- Du Q., Faber V., Gunzburger M. Centroidal Voronoi tesselations: applications and algorithms // SIAM Review. 2003. 41(4). P.637−676.
- Fejes Toth L. Lagerungen in der Ebene, auf der Kugel und in Raum. 2-nd ed. Springer-Verlag, 1972.
- Fedorov V. V, Hackl P. Optimal experimental design: spatial sampling // Calcutta Statistical Association Bulletin. 1994. 44. P.173−174.
- Fortune S. Voronoi diagrams and Delaunay triangulations // Computing in Euclidean Geometry. Lecture Notes Series in Computing, 4. World Scientific. Singapore, 1995. P.225−265.
- Gersho A. Principles of Quantization // IEEE Trans. Circuits Syst. 1978. July, 25. P. 427−436.
- Gersho A. Asymptotically optimal block quantization // IEEE Trans. Inform. Theory. 1979. July, IT-25(4). P. 373−380.
- Gersho A., Gray R.M. Vector Quantization and Signal Compression. Kluwer Academic Publishers. Boston, 1992.
- Gray R.M. Vector Quantization I j IEEE ASSP Magazine. 1984. April, 1. P. 4−29.
- Gray R. M., Gray, Jr.A.H. Asymptotically optimal quantizers // IEEE Trans. Info. Theory. 1977. Feb., IT-23. P. 143−144.
- Gray R.M., Kieffer J.C., Linde Y. Locally optimal block quantizer design // Information and Control. 1980. May, 45. P. 178−198.
- Gray R.M. Multivariate quantization // Multivariate Analysis-VI, Krishnaiah P.R., Ed., North-Holland, 1985.
- Gray R.M., Neuhoff D.L. Quantization // IEEE Transactions on information theory (Commemorative Issue, 1948−1998). 1998. October, 44(6). P.2325−2384.
- Gruber P.M. A short analytic proof of Fejes Toth’s theorem on sums of moments // Aequationes Mathematicae. 1999. 58 (Issue 3). P. 291−295.
- Gruber P.M. Optimal arrangements of finite point sets in Riemannian 2-manifolds. Тр.матем.инст.им.Стеклова, 1999. — т. 225. — С. 148−155.
- Journel A.G., Huijbregts C.J. Mining geostatistics. Academic press. New York, 1978.
- Klein R. Concrete and abstract Voronoi diagrams. Lect. Notes in Computer Science. Vol. 400. Springer-Verlag, 1989.
- Kuhlmann F., Bucklew J. A. Piecewise uniform vector quantizers // IEEE Trans. Inform. Theory. 1988. Sept., 34(5). Pt.2. P. 1259−1263.
- Lee D.T. Two-dimensional Voronoi diagrams in the Lp metric // Jurnal of ACM. 1980. 27(4). P.604−618.
- Lee D.T., Wang C.K. Voronoi diagrams in L (Loo) metrics with two dimensional storage application // SIAM J. Comput. 1980. 9. P. 200−211.
- Li J., Chaddha N., Gray R.M. Asymptotic performance of vector quantizers with a perceptual distortion measure // IEEE Int’l Symp. Inform. Theory. June. Ulm, Germany, 1997.
- Linder T. On asymptotically optimal companding quantization // Problems of Control and Inform. Theory. 1991. 20(6). P. 465−484.
- Lookabaugh T.D., Gray R.M. High-resolution quantization theory and the vector quantizer advantage // IEEE Trans. Inform. Theory. 1989. Sep., 35. P. 1020−1033.
- Ma L. Bisectors and Voronoi Diagrams for Convex Distance Functions. Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.) von Dipl.-Math. Erlangen, 2000.
- Mathe P. Asimptotically optimal weighted numerical integration. Erlangen-Niirnberg University, 1997.
- Mathews V.J. Vector quantization of images using theZ/oo distortion measure // Proc. Int’l Conf. Image Processing. 1995. Oct., 1. Washington, DC. P. 109−112.
- Mathews V.J. Vector quantization using the L^ distortion measure // IEEE Signal Processing Letters. 1997. 4. P. 33−35.
- Moo P.W., Neuhoff D.L. An asymptotic analysis of fixed rate lattice vector quantization // Proc. Intern’l Symp. Inform. Thy. and Its Applications. Victoria, B.C., Sept. 1996. P. 409−412.
- Miiller-Gronbach T. Optimal designs for approximating the path of a stochastic process. Preprint A-93−14. Fachbereich Mathematik, Freie Univer-sitat Berlin, 1993.
- Miiller-Gronbach T. Optimal designs for approximating the path of a stochastic process // J. Statist. Planning Inference. 1996. 49. P. 371−385.
- Miiller-Gronbach T. Optimal designs for approximating the path of a stochastic process with respect to a minimax criterion // Statistics. 1996. 27. P. 279−296.
- Miiller-Gronbach T. Asymptotically optimal designs for approximating the path of a stochastic process with respect to Loo-norm // Tatra Mountains Math. Publ. 1996. 7. P. 87−95.
- Miiller-Gronbach Т., Ritter K. Uniform reconstruction of Gaussian processes // Stochastic Processes Appl. 1997. 69. P. 55−70.
- Miiller-Gronbach Т., Schwabe R. On optimal allocations for estimating the surface of random field // Metrica. 1996. 44. P. 239−258.
- Newman D.J. The hexagon theorem // IEEE Trans. Inform. Theory. 1982. 28. P. 137−139.
- Ritter K. Asymptotic optimality of regular sequence designs // Ann. (Math.) Statist. 1996. 24. P. 2081−2096
- Ritter K. Average case analysis of numerical problems. Habilitation-sschrift, 1996.
- Ritter K. Average-case analisys of numerical problems. Lecture Notes in Mathematics. 1733. Springer, Berlin, 2000.
- Ritter K., Wasilkowsky G.W., Wozniakowsky H. Multivariate integration and approximation for random fields satisfying Sacks-Ylvisaker conditions // Ann. Appl. Probab. 1995. 5(2). P. 518−540.
- Ritter K., Wasilkowsky G.W., Wozniakowsky H. On multivariate integration for stochastic process // Brass H., Hammerlin G., eds. Numerical Integration IV, ISNM 112. Birkhauser, Basel, 1993. P. 331−347.
- Sacks J., Schiller S.B., Welch W.J. Designs for computer experiments. // Technometrics. 1989. 31(1). P. 41−47.
- Sacks J., Welch W. J., Mitchell T. J., Wynn H. P. Designs and analysis of computer experiments // Statistical Sci. 1989. 4. P. 409−435.
- Sacks J., Ylvisaker D. Designs for regression with correlated errors // Ann. Math. Statist. 1966. 37. P. 68−89.
- Sacks J., Ylvisaker D. Designs for regression problems with correlated errors- many parameters // Ann. Math. Statist. 1968. 39. P. 49−69.
- Sacks J., Ylvisaker, D. Designs for regression problems with correlated errors III // Ann. Math. Statist. 1970. 41. P. 2057−2074.
- Sacks J., Ylvisaker D. Statistical design and integral approximation // Proc. l2th Bienn. Semin. Can. Math. Congr., ed. Руке R., Can. Math. Soc. Montreal, 1970. P. 115−136.
- Stein M.L. Asymptotically efficient prediction of a random field with a mis-specified covariance function // Annals of Statistics. 1988. 16. P. 55−63.
- Stein M. Locally lattice sampling designs for isotropic random fields // Ann. Statist. 1995. 23 (6). P. 1991−2012.
- Stein M. L. Predicting integrals of stochastic processes // Ann. Appl. Probab. 1995. 5. P. 158−170.
- Stein M. L. Correction Note: Locally lattice sampling designs for isotropic random fields // Ann. Statist. 1999. 27. P. 1440.
- Stein M.L. Predicting random fields with increasingly dense observation // Ann. Appl. Probab. 1999. 9. P. 242−273.
- Su Y. Asymptotically optimal representative points of bivariate random vectors // Statistica Sinica. 2000. 10. P. 559−575.
- Su Y. Estimation of random fields by piecewise constant estimators // Stoch. Proc. Appl. 1997. 71. P. 145−163.
- Su Y.C. On the asymptotics of quantizers in two dimension // J. Multivariate Anal. 1997. 61(1). P. 67−85.
- Su Y.C., Cambanis S. Sampling designs for estimation of a random process // Stochastic Processes Appl. 1993. 46. P. 47−89.
- Toth L.F. Sur la presentation d’une population infinite par un nom-bre fini d’elements // Acta Math. Acad. Scient. Hungary. 1959. 10. P. 299−304 (76−81).
- Traub J.F., Wasilkowsky G.W., Wozniakowsky H. Information based complexity. Academic Press, San Diego, 1988,
- Wasilkowski G. Average case complexity of multivariate integration and function approximation an overview // J. Complexity. 1996. 12(4). P. 257−272.
- Wozniakowski H. Average case complexity of multivariate integration // Bull. Amer. Math. Soc. 1991. 24. P. 185−194
- Yaglom A.M. Correlation theory of stationary and related random function. Volume I: Basic results. Springer, Berlin, 1987.
- Yaglom A.M. Correlation theory of stationary and related random functions. Volume II: Supplementary notes and references. Springer-Verlag, 1. New York, 1987.
- Yamada Y., Tazaki S., Gray R. M. Asymptotic Performance of Block Quantizers with Difference Distortion Measures // IEEE Trans. Inform. Theory. 1980. Jan., IT-26(4). P. 6−14.
- Zador P.L. Topics in the asymptotic quantization of continuous random variables. Bell Laboratories Memorandum. 1963.
- Zador P.L. Development and evaluation of procedures for quantizing multivariate distributions. Ph.D. Dissertation. Stanford University, 1963.
- Zador P.L. Asymptotic quantization error of continuous signals and their quantization dimension // Transactions on Inform. Theory. 1982. March, 28. P. 139−149.
- Работы, опубликованные соискателем
- Захаров А.В. Пример оптимальной аппроксимации ступенчатыми функциями из С0,1.2 // Третий сибирский конгресс по прикладной и индустриальной математике. Тезисы докладов, часть I. Новосибирск: Издательство Института математики СО РАН, 1998. -С.70−71.
- Захаров А.В. Одно обобщение теории квантизации и его применение в задачах оценивания полей по значениям в точках. Уфа: Гилем, 2003. — 108 с.
- Захаров А.В. Современная теория квантизации (квантования) и ее применения к аппроксимационным задачам // Кубатурные формулы и их прилолжения (тезисы докладов). Красноярск: Изд-во КГТУ, 2003. -С.65−66.
- Захаров А.В. Обобщение теории квантизации и его применение в задачах оценивания полей по значениям в точках // Вестник УГАТУ. -2003. Т.4. т. С.187−191.
- Захаров А.В. Что умеют специалисты по теории квантизации // Труды Международной конференции по вычислительной математике
- МКВМ-2004). Новосибирск: Изд-во ИВМиМГ СО РАН, 2004. — С.104−109.
- Захаров А.В. Оптимальное моделирование полей при помощи алгоритмов Ллойда и Маккуина // Актуальные проблемы математики. Математические модели современного естествознания. Межвуз.научн.сб. -Уфа: РИК УГАТУ, 2004. С.147−154.
- Захаров А. В. Ступенчатая аппроксимация и кубатурные формулы на классах функций Липшица // Актуальные проблемы математики. Математические модели современного естествознания. Межвуз.научн.сб. Уфа: РИК УГАТУ, 2004. — СЛ54−166.