Введение
Разделение всего пространства на ≥2 непересекающихся подмножества. В геометрии, разбиение пространства — это процесс разделения всего пространства (обычно евклидова пространства) на два или более непересекающихся подмножества (см. также разбиение множества). Иными словами, разбиение пространства делит пространство на неперекрывающиеся области. Любая точка в пространстве может быть однозначно отнесена к одной из этих областей.
In geometry, space partitioning is the process of dividing an entire space (usually a Euclidean space) into two or more disjoint subsets (see also partition of a set). In other words, space partitioning divides a space into non overlapping regions. Any point in the space can then be identified to lie in exactly one of the regions.
Обзор
Системы разделения пространства часто являются иерархическими, то есть пространство (или область пространства) делится на несколько регионов, а затем та же система разделения пространства рекурсивно применяется к каждому из образовавшихся регионов. Эти регионы можно организовать в виде дерева, называемого деревом разделения пространства. Большинство систем разделения пространства используют плоскости (или, в более высоких измерениях, гиперплоскости) для разделения пространства: точки, находящиеся по одну сторону от плоскости, образуют один регион, а точки по другую сторону – другой. Точки, лежащие точно на плоскости, обычно произвольно относят к одной из сторон. Рекурсивное разделение пространства таким образом с использованием плоскостей создает BSP-дерево, одну из наиболее распространенных форм разделения пространства.
В компьютерной графике
Разделение пространства особенно важно в компьютерной графике, и особенно широко используется в трассировке лучей, где оно часто применяется для организации объектов в виртуальной сцене. Типичная сцена может содержать миллионы полигонов. Проведение теста пересечения луча с каждым полигоном было бы чрезвычайно затратной операцией. Хранение объектов в структуре данных для разделения пространства (например, k-d дереве или BSP-дереве) позволяет легко и быстро выполнять определенные типы геометрических запросов. Например, при определении пересечения луча с объектом, разделение пространства может сократить количество тестов пересечения до нескольких для каждого первичного луча, обеспечивая логарифмическую временную сложность относительно количества полигонов. Разделение пространства также часто используется в алгоритмах сканирования для исключения полигонов, находящихся за пределами поля зрения камеры, тем самым ограничивая количество полигонов, обрабатываемых графическим конвейером. Оно также находит применение в определении столкновений: установление близости двух объектов может быть значительно ускорено с помощью разделения пространства.
В конструкции интегральных схем
В проектировании интегральных схем важным этапом является проверка правил проектирования. Этот этап гарантирует, что завершенный проект пригоден для производства. Проверка включает в себя правила, определяющие ширину и расстояния между элементами, а также другие геометрические формы. Современный проект может содержать миллиарды полигонов, представляющих собой проводники и транзисторы. Эффективная проверка сильно зависит от геометрических запросов. Например, правило может предписывать, чтобы любой полигон находился на расстоянии не менее n нанометров от любого другого полигона. Это преобразуется в геометрический запрос путем расширения полигона на n/2 со всех сторон и поиска всех пересекающихся полигонов.
В теории вероятности и статистической теории обучения
Количество компонентов в разбиении пространства играет центральную роль в некоторых результатах теории вероятностей. Подробности см. в статье «Функция роста».
В географии и ГИС
Существует множество исследований и приложений, в которых географическое пространственное пространство разделяется по гидрологическим, административным, математическим или иным критериям. В контексте картографии и географических информационных систем (ГИС) принято идентифицировать ячейки разделения с помощью стандартных кодов. Например, код HUC для идентификации гидрографических бассейнов и подбассейнов, коды ISO 3166-2 для идентификации стран и их административно-территориальных подразделений, или произвольные дискретные глобальные сетки (DGG) для идентификации квадрантов или местоположений.