level set method 水平集方法基本问题

本文介绍了水平集方法的基本思想,源自图像识别领域。主要内容包括:1) 初始化,通过符号距离函数定义level set,并使用留数算法和交点判定算法确定界面内外;2) 演化方程,描述边界线随时间变化的PDE,以及Godunov格式、ENO格式的数值解法;3) 法向速度延扩、边界设定和窄带level set方法,讨论了节省计算资源的策略。

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      版里搜了下,呵呵,发现level set method应该是从图像识别领域借过来的。基本思想: 令(n+1)维函数 t = phi(x(t)) 等于0,即水平集。

     基本问题:

      1 初始化

      定义 level set 函数 phi(x) 为符号距离函数,界面线上距离为0。一般为隐函数。

      1.1  符号判定, 界面闭合线内/外

      1.1.1 2D留数算法: 将边界C离散成n段,c_1, c_2, .. c_n 为结点, oc_i 表示某点o 指向c_i的向量

      sum ( atan(( oc_i x oc_(i+1)) / (oc_i . oc_(i+1))), i = 1: n)

      if sum == 0  --->  点o 在边界C外

      if  sum == 2 * pi ---> 点o在边界C内

      1.1.2  交点判定算法:  给定已知符号的点P0, 待定符号的点Px 与 P0 之间连线穿过边界C,

      如果穿过次数是偶数表示Px与P0符号相同;

      如果是奇数,则符号相反。

      实现:

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