Practical Ways to Accelerate Delaunay Triangulations

Pedro de Castro 1
1 GEOMETRICA - Geometric computing
CRISAM - Inria Sophia Antipolis - Méditerranée , Inria Saclay - Ile de France
Résumé : Cette thèse propose de nouvelles méthodes pour accélérer certaines des plus importantes opérations dans une triangulation de Delaunay, conciliant efficacité et bonne complexité théorique. Nous proposons deux approches pour calculer la triangulation de Delaunay de points sur (ou proches) d'une sphère. La première approche calcule la triangulation de Delaunay de points exactement sur la sphère par construction. La deuxième approche calcule directement l'enveloppe convexe de l'ensemble d'entrée, et donne quelques garanties sur la sortie. Les deux approches sont basées sur la triangulation régulière sur la sphère. La deuxième approche améliore les solutions de l'état de l'art. L'operation de mise à jour d'une triangulation de Delaunay, quand les sommets bougent, est critique dans plusieurs domaines d'applications. Quand tous les sommets bougent, reconstruire toute la triangulation est étonnamment une bonne solution en pratique. Toutefois, lorsque les points se déplacent tres peu, ou si seulement une fraction des sommets bougent, la reconstruction n'est plus la meilleure option. Nous proposons un système de filtrage basé sur le concept de tolérance d'un sommet. Nous avons mené plusieurs expériences pour évaluer le comportement de l'algorithme sur des ensembles de données variés. Les expériences ont montré que l'algorithme est particulièrement pertinent pour les régimes convergents tels que les itérations de Lloyd. En dimension deux, l'algorithme présenté est un ordre de grandeur plus rapide que la reconstruction pour les itérations de Lloyd. En dimension trois, l'algorithme présenté a des performances équivalentes à la reconstruction quand tous les sommets bougent, cependant il est entièrement dynamique et améliore les solutions dynamiques précédentes. Ce résultat permet d'aller plus loin dans le nombre d'itérations de façon à produire des maillages de qualité supérieure. La localisation de points dans une subdivision de l'espace est un classique de la géométrie algorithmique; nous réexaminons ce problème dans le cas des triangulations de Rd pour exploiter une éventuelle cohérence entre les requêtes. Nous analysons, implementons, et évaluons une strategie de localisation de point adaptable aux distributions des requêtes, basée sur Jump & Walk, appellée Keep, Jump, &Walk. Pour des paquets de requêtes, l'idée principale est d'utiliser les requêtes précédentes pour améliorer le traitement de la requête courante. Maintenant à propos de la complexité d'une requête dans une triangulation de Delaunay, nous montrons que la hiérarchie de Delaunay peut être utilisée pour localiser un point q à partir d'une requête précédente p avec une complexité randomisée O(log ](pq)) pourvu que la triangulation vérifie certaines hypothèses (](s) désigne le nombre de simplex traversés par le segment s). Finalement, nous combinons la bonne adaptabilité à la distribution des requêtes du Keep, Jump, & Walk, et la bonne complexité de la hiérarchie de Delaunay, en une nouvelle stratégie de localisation de points appellée Keep, Jump, & Climb. Selon nos connaissances, Keep, Jump, & Climb est le premier algorithme adaptable aux distributions des requêtes qui marche en pratique et en théorie pour les triangulations de Delaunay--dans nos expérimentations, Keep, Jump, & Climb est plus rapide que la hiérarchie de Delaunay indépendamment de la cohérence spatiale des requêtes, et significativement plus rapide quand la cohérence spatiale est forte.
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Thèse
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Contributeur : Pedro Machado Manhaes de Castro <>
Soumis le : mercredi 3 novembre 2010 - 17:02:38
Dernière modification le : mardi 3 décembre 2019 - 16:26:49
Archivage à long terme le : vendredi 26 octobre 2012 - 14:50:13

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Pedro de Castro. Practical Ways to Accelerate Delaunay Triangulations. Software Engineering [cs.SE]. Université Nice Sophia Antipolis, 2010. English. ⟨tel-00531765⟩

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