1 Laplace算子的物理意义

Laplace算子的定义为梯度的散度。

在Cartesian坐标系下也可表示为:

或者,它是Hessian矩阵的迹:

以热传导方程为例,因为热流与温度的梯度成正比,那么温度的梯度的散度就是热量的损失率。

由此可见,Laplace算子可用于表现由于物质分布不均引起的物质输送。

2 Laplace算子的数学意义

现在,在一维空间中简单分析上面的式子:

也可以写作:

把分子第一项和第二项分别按泰勒展开:

可以看出Laplace算子实际上是一个使函数取平均的算子。多维空间相似。

3 Laplace方程

若Laplace算子右边为零,称为Laplace方程。Laplace方程的解称为调和函数。若右边是一个函数,称为泊松方程。

4 Laplace算子在图像处理的运用

图像处理是以像素作为基础离散化,如下:

5 Laplacian 矩阵

是一种用于表示图的矩阵。 它的维度是 |V|-by-|V| ( |V| 是节点的数目 )。 James Demmel提供了一种由Incidence matrix转化为Laplacian矩阵的方法。

In(G)是一个 |V|-by-|E| 矩阵( |E| 是边的数目 ), 设边e=(i,j),这一列除了第i行(为+1)和第j行(为-1)外都为零。 需要说明的是,根据这个定义,对于无向图 e=(i,j) 和 e=(j,i) 是等价的, 看似会生成很多不同的In图(根据每条边不同的取向)。但是实际上可以证明,无论边的方向怎么取,由In图生成的L图都是唯一的。 也就是说, e=(i,j) 和 e=(j,i) 怎么取是无关紧要的。 如何使用In图生成L图:

可得知Laplacian矩阵的两个重要性质:一是为对称阵。二是存在一个为零的特征值(秩为|V|-1)。三是一个半正定矩阵。 注意Laplace算子是负定的。

在求解含Laplacian矩阵的方程组时,常常要求为正定矩阵。观察发现这是因为Laplacian矩阵每列相加等于零。这时只需要手动更改第一行和第一列(比如第一个元素设为1,其余设为零),破坏其结构,令秩等于|V|就可以了。

对于非正定矩阵,左乘个transpose of the matrix, 推导如下:

Ax – b = 0

最小化 ||Ax – b||^2,展开后对x求导数:

可转化为正定方程组。

6 Laplace算子和Laplacian矩阵的关系

Laplace算子可以推广到多维情况计算。Laplacian矩阵主要用于三维以下的图形学计算,可以表现复杂的几何结构。而Lapace方程使用了Laplace算子来表示Laplacian矩阵。

[转]Laplace算子和Laplacian矩阵的更多相关文章

  1. Laplace算子和Laplacian矩阵

    1 Laplace算子的物理意义 Laplace算子的定义为梯度的散度. 在Cartesian坐标系下也可表示为: 或者,它是Hessian矩阵的迹: 以热传导方程为例,因为热流与温度的梯度成正比,那 ...

  2. Python 图像处理 OpenCV (12): Roberts 算子、 Prewitt 算子、 Sobel 算子和 Laplacian 算子边缘检测技术

    前文传送门: 「Python 图像处理 OpenCV (1):入门」 「Python 图像处理 OpenCV (2):像素处理与 Numpy 操作以及 Matplotlib 显示图像」 「Python ...

  3. Python 图像处理 OpenCV (13): Scharr 算子和 LOG 算子边缘检测技术

    前文传送门: 「Python 图像处理 OpenCV (1):入门」 「Python 图像处理 OpenCV (2):像素处理与 Numpy 操作以及 Matplotlib 显示图像」 「Python ...

  4. SBX(Simulated binary crossover)模拟二进制交叉算子和DE(differential evolution)差分进化算子

    一起来学演化计算-SBX(Simulated binary crossover)模拟二进制交叉算子和DE(differential evolution)差分进化算子 觉得有用的话,欢迎一起讨论相互学习 ...

  5. Java流中的map算子和flatMap算子的区别

    map算子和flatMap算子 map和flatMap都是映射(转换),那么他们之间究竟有什么区别呢? 1.我们先简单了解下map算子: @org.junit.Test public void tes ...

  6. 灰度图像--图像分割 Sobel算子,Prewitt算子和Scharr算子平滑能力比较

    学习DIP第47天 转载请标明本文出处:http://blog.csdn.net/tonyshengtan ,出于尊重文章作者的劳动,转载请标明出处!文章代码已托管,欢迎共同开发: https://g ...

  7. mit6.830-lab2-常见算子和 volcano 执行模型

    一.实验概览 github : https://github.com/CreatorsStack/CreatorDB 这个实验需要完成的内容有: 实现过滤.连接运算符,这些类都是继承与OpIterat ...

  8. opencv学习笔记(六)---图像梯度

    图像梯度的算法有很多方法:sabel算子,scharr算子,laplacian算子,sanny边缘检测(下个随笔)... 这些算子的原理可参考:https://blog.csdn.net/poem_q ...

  9. 斑点检测(LoG,DoG) [上]

    斑点检测(LoG,DoG) [上] 维基百科,LoG,DoG,DoH 在计算机视觉中,斑点检测是指在数字图像中找出和周围区域特性不同的区域,这些特性包括光照或颜色等.一般图像中斑点区域的像素特性相似甚 ...

随机推荐

  1. true和false

    下面这些值在JavaScript中都是falsy: false 0 (数字零) "" (空字符串) null undefined NaN (一个特殊的Number值,意为Not-a ...

  2. three.js:Failed to execute 'texImage2D' on 'WebGLRenderingContext解决方案

    three.js加载图片时,出现Failed to execute 'texImage2D' on 'WebGLRenderingContext .Tainted canvases may not b ...

  3. javascript定时保存表单数据的代码

    (忘记是不是两家邮箱都有这个功能). 那这个功能是怎么做的呢? 定时,我们知道怎么弄,但保存呢?也许我们会通过隐藏域等手段来存放数据.但是,这个却有个缺点:那就是刷新页面后,数据将会丢失. 而此时,就 ...

  4. vi命令文件编辑

    vi命令是UNIX操作系统和类UNIX操作系统中最通用的全屏幕纯文本编辑器. Linux中的vi编辑器叫vim,它是vi的增强版(vi Improved),与vi编辑器完全兼容,而且实现了很多增强功能 ...

  5. Swagger实现API文档功能

    介绍: wagger也称为Open API,Swagger从API文档中手动完成工作,并提供一系列用于生成,可视化和维护API文档的解决方案.简单的说就是一款让你更好的书写API文档的框架. 我们为什 ...

  6. java 对象的解释过程

  7. JAVAScript对象及初始面向对象

              javaScript对象及初始面向对象 1:内置对象 例:Date String Array 类等... 2:自定义对象 方法1:var newObj=new Object(); ...

  8. Visual Studio Code运行Python文件出现 “Linter pylint is not installed ”提示解决办法

    运行Python代码后出现 “Linter pylint is not installed ”提示 只需要添加一行代码就可以解决 { "python.pythonPath": &q ...

  9. Django 2.0 学习(22):Django CSRF

    Django CSRF CSRF攻击过程 攻击说明: 1.用户C打开浏览器,访问受信任网站A,输入用户名和密码请求登陆网站A: 2.在用户信息通过验证后,网站A产生Cookie信息并返回给浏览器,此时 ...

  10. nginx配置虚拟路径下载文件(.apk)

    公司将安卓apk文件放到服务器上,实现用户点击链接并下载 nginx version 1.14.1 nginx配置修改 server { listen 80; server_name localhos ...