Кіріспе
Цифрлық геометрия 2D немесе 3D Евклид кеңістігіндегі нысандардың цифрланған модельдері немесе бейнелері ретінде қарастырылатын дискретті жиынтықтарды (әдетте дискретті нүктелік жиынтықтарды) зерттейді. Қарапайым тілмен айтқанда, цифрландыру – бұл нысанды оның нүктелерінің дискретті жиынтығымен алмастыру. Телевизор экранында, компьютерде немесе газетте көрінетін бейнелер – цифрлық бейнелер. Оның негізгі қолданыс салалары компьютерлік графика және бейнелерді талдау болып табылады. Зерттеудің негізгі аспектілері: Дәлдік пен тиімділікке баса назар аудара отырып, нысандардың цифрланған бейнелерін құру (мысалы, Брезенхам сызық алгоритмі немесе цифрлық дискілер арқылы синтез немесе цифрландыру және одан кейін цифрлық бейнелерді өңдеу арқылы). Цифрлық жиынтықтардың қасиеттерін зерттеу; мысалы, Пик теоремасы, цифрлық дөңгелектеу, цифрлық түзулік немесе цифрлық жазықтық. Нысандардың цифрланған бейнелеулерін түрлендіру, мысалы (А) қарапайым пішіндерге (i) скелеттерге (бейне топологиясын өзгертпестен, қарапайым нүктелерді қайталап алып тастау арқылы) немесе (ii) медиалдық оське (берілген цифрланған нысан бейнелеуінің қашықтық трансформациясындағы жергілікті максимумдарды есептеу арқылы) немесе (B) математикалық морфологияны қолдана отырып, өзгертілген пішіндерге. Цифрлық бейнелерден «нақты» нысандарды немесе олардың қасиеттерін (ауданы, ұзындығы, қисықтығы, көлемі, бетінің ауданы және т.б.) қалпына келтіру. Цифрлық қисықтарды, цифрлық беттерді және цифрлық манифольдтарды зерттеу. Цифрлық нысандарды қадағалау алгоритмдерін жобалау. Цифрлық кеңістіктегі функциялар. Қисықты пиксельден пиксельге салу әдісі – көгерісті сызу. Цифрлық геометрия дискретті геометриямен тығыз байланысты және оның бір бөлігі ретінде қарастырылуы мүмкін.
Digital geometry deals with discrete sets (usually discrete point sets) considered to be digitized models or images of objects of the 2D or 3D Euclidean space. Simply put, digitizing is replacing an object by a discrete set of its points. The images we see on the TV screen, the raster display of a computer, or in newspapers are in fact digital images. Its main application areas are computer graphics and image analysis. Main aspects of study are:
Constructing digitized representations of objects, with the emphasis on precision and efficiency (either by means of synthesis, see, for example, Bresenham's line algorithm or digital disks, or by means of digitization and subsequent processing of digital images). Study of properties of digital sets; see, for example, Pick's theorem, digital convexity, digital straightness, or digital planarity. Transforming digitized representations of objects, for example (A) into simplified shapes such as (i) skeletons, by repeated removal of simple points such that the digital topology of an image does not change, or (ii) medial axis, by calculating local maxima in a distance transform of the given digitized object representation, or (B) into modified shapes using mathematical morphology. Reconstructing "real" objects or their properties (area, length, curvature, volume, surface area, and so forth) from digital images. Study of digital curves, digital surfaces, and digital manifolds. Designing tracking algorithms for digital objects. Functions on digital space. Curve sketching, a method of drawing a curve pixel by pixel. Digital geometry heavily overlaps with discrete geometry and may be considered as a part thereof.
Цифрлық кеңістік
2D цифрлық кеңістік әдетте 2D Эвклид кеңістігіндегі бүтін нүктелерді ғана қамтитын 2D тор кеңістігін білдіреді. 2D кескін – 2D цифрлық кеңістіктегі функция (бейне өңдеуді қараңыз). Розенфельд пен Кактың кітабында цифрлық байланыс цифрлық кеңістіктегі элементтер арасындағы қарым-қатынас ретінде анықталған. Мысалы, 2D-де 4 байланыс және 8 байланыс. Сондай-ақ пикселдік байланыс қараңыз. Цифрлық кеңістік және оның (цифрлық) байланысы цифрлық топологияны анықтайды. Цифрлық кеңістікте А. Розенфельд (1986) цифрлық үздіксіз функцияны және Л. Чен (1989) біртіндеп өзгеріп отыратын функцияны тәуелсіз түрде ұсынды. Цифрлық үздіксіз функция – цифрлық нүктедегі мәні (толық сан) бірдей немесе көрші нүктелерінен 1-ге дейін ғана өзгеше болатын функция. Яғни, егер x және y цифрлық кеңістіктегі екі іргелес нүкте болса, |f(x) – f(y)| ≤ 1. Бірте-бірте өзгеріп отыратын функция – цифрлық кеңістіктен және нақты сандар жиынына дейінгі функция. Бұл функция мына қасиетке ие: Егер x және y іргелес нүктелер болса, онда болады, яғни , немесе . Осылайша, бірте-бірте өзгеріп отыратын функция цифрлық үздіксіз функциядан көбірек мүмкіндіктер беретін жалпылама функция болып табылады. А. Розенфельд (1986) жоғарыда аталған функцияларға қатысты кеңейту теоремасын атап өтті және Л. Чен (1989) оны толықтырды. Бұл теорема былай тұжырымдайды: және болсын. функциясының бірте-бірте өзгеріп отыратын кеңейтілуінің болуы үшін қажетті және жеткілікті шарт: және нүктелерінің әр жұбы үшін, егер болса, онда болуы керек, мұндағы – және арасындағы (цифрлық) қашықтық.