We present an exact and efficient algorithm for computing the Reeb space of a bivariate PL map. The Reeb space is a topological structure that generalizes the Reeb graph to the setting of multiple scalar-valued functions defined over a shared domain, a situation that frequently arises in practical applications. While the Reeb graph has become a standard tool in computer graphics, shape analysis, and scientific visualization, the Reeb space is still in the early stages of adoption. Although several algorithms for computing the Reeb space have been proposed, none offer an implementation that is both exact and efficient, which has substantially limited its practical use. To address this gap, we introduce singular arrange and traverse, a new algorithm built upon the arrange and traverse framework. Our method exploits the fact that, in the bivariate case, only singular edges contribute to the structure of Reeb space, allowing us to ignore many regular edges. This observation results in substantial efficiency gains on datasets where most edges are regular, which is common in many numerical simulations of physical systems. We provide an implementation of our method and benchmark it against the original arrange and traverse algorithm, showing performance gains of up to four orders of magnitude on real-world datasets.


翻译:本文提出了一种精确且高效的算法,用于计算双变量分段线性映射的Reeb空间。Reeb空间是一种拓扑结构,它将Reeb图推广至在共享定义域上定义多个标量值函数的场景,这种情形在实际应用中频繁出现。尽管Reeb图已成为计算机图形学、形状分析和科学可视化领域的标准工具,但Reeb空间仍处于应用初期。虽然已有多种计算Reeb空间的算法被提出,但尚未出现兼具精确性与高效性的实现,这极大限制了其实际应用。为填补这一空白,我们基于排列遍历框架提出了奇异排列遍历这一新算法。本方法利用双变量情形下仅奇异边对Reeb空间结构有贡献的特性,从而可忽略大量正则边。这一观察在多数边为正则边的数据集上带来了显著的效率提升,而此类数据在物理系统的数值模拟中十分常见。我们提供了该方法的实现,并以原始排列遍历算法为基准进行测试,结果表明在真实数据集上性能提升可达四个数量级。

0
下载
关闭预览

相关内容

【博士论文】拓扑空间上的信号处理与学习
专知会员服务
31+阅读 · 2024年3月12日
时间序列复杂网络分析中的可视图方法研究综述
专知会员服务
31+阅读 · 2024年3月9日
具有组合结构的统计推断和在线算法
专知会员服务
12+阅读 · 2022年12月13日
专知会员服务
47+阅读 · 2020年11月13日
数据分析师应该知道的16种回归方法:泊松回归
数萃大数据
35+阅读 · 2018年9月13日
数据分析师应该知道的16种回归技术:分位数回归
数萃大数据
29+阅读 · 2018年8月8日
并行算法演进,从MapReduce到MPI
凡人机器学习
10+阅读 · 2017年11月5日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员