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.

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.