关于欧几里得距离的一些解释

本文深入探讨了欧几里得距离的概念及其在多维空间中的应用,解析了欧氏距离的计算公式,并介绍了其在数字图像处理,特别是图像骨架提取中的重要作用。

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最近研究多维空间下的距离,很头晕(呜呜呜呜~~~~~~~~)
正题:
在数学中,欧几里得距离或欧几里得度量是欧几里得空间中两点间“普通”(即直线)距离。使用这个距离,欧氏空间成为度量空间。相关联的范数称为欧几里得范数。较早的文献称之为毕达哥拉斯度量。

定义

在欧几里得空间中,点x =(x1,…,xn)和 y =(y1,…,yn)之间的欧氏距离为
在这里插入图片描述
向量x的自然长度,即该点到原点的距离为
在这里插入图片描述
它是一个纯数值。在欧几里得度量下,两点之间线段最短。

计算公式

二维空间的公式
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三维空间的公式
在这里插入图片描述
N维空间的公式
在这里插入图片描述

欧式距离变换

所谓欧氏距离变换,是指对于一张二值图像(在此我们假定白色为前景色,黑色为背景色),将前景中的像素的值转化为该点到达最近的背景点的距离。
欧氏距离变换在数字图像处理中的应用范围很广泛,尤其对于图像的骨架提取,是一个很好的参照

关于欧几里得距离、哈曼顿距离和闵可夫斯基距离的解释参考:
https://blog.youkuaiyun.com/qq_41940950/article/details/83858193

### 实现欧几里得距离 以下是基于 Python 编程语言实现的欧几里得距离方法。该函数支持任意维度的空间,能够处理 n 维向量间的距离。 ```python import numpy as np def calculate_euclidean_distance(point_a, point_b): """ 计两点之间的欧几里得距离 参数: point_a - 数组或列表形式表示的第一个点坐标 point_b - 数组或列表形式表示的第二个点坐标 返回值: 距离 - 浮点数,代表两点多维空间中的欧几里得距离 """ if len(point_a) != len(point_b): raise ValueError("输入的两个点必须具有相同的维度") # 输入校验[^1] distance = np.sqrt(np.sum((np.array(point_a) - np.array(point_b)) ** 2)) return distance ``` 上述代码通过 `numpy` 库实现了高效的数值运,利用了矢量化操作来简化复杂度并提升性能。此方法不仅限于二维或三维空间,在更高维度的数据集上同样适用[^4]。 #### 使用示例 下面展示了如何调用以上定义好的函数来进行不同场景下的欧氏距离求解: ##### 一维情况 ```python point_x = [3] point_y = [7] result = calculate_euclidean_distance(point_x, point_y) print(f"一维情况下 {point_x} 和 {point_y} 的欧几里得距离为:{result}") ``` ##### 二维情况 ```python point_p = [1, 2] point_q = [4, 6] distance_2d = calculate_euclidean_distance(point_p, point_q) print(f"{point_p} 和 {point_q} 在二维平面上的距离为:{distance_2d}") # 输出应接近5.0依据具体浮点精度设置而定. ``` ##### 高维(如四维) ```python vector_u = [1, 2, 3, 4] vector_v = [-1, -2, -3, -4] high_dimensional_dist = calculate_euclidean_distance(vector_u, vector_v) print(f"高维向量 {vector_u} 和 {vector_v} 的欧几里得距离为:{high_dimensional_dist}") ``` 这种方法遵循通用原则,即当给定点 A=(a₁,a₂,…,an) 及 B=(b₁,b₂,…,bn),则它们间欧几里德间距 d(A,B)=√[(ai-bi)^2]+...+(an-bn)^2][^3].
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