[转载]插值算法(三):样条插值(Spline)

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薄板样条插值(Thin-plate Spline)
薄板样条函数建立一个通过控制点的面,并使所有点的坡度变化最小。换句话,薄板样条函数以最小曲率面拟合控制点。薄板样条函数的估计值由下式计算:
http://s16/mw690/6316e2afgdce63c225fcf&690
薄板样条函数包括两个部分:(a+bx+cy)表示局部趋势函数,它与线性或一阶趋势面具有相同的形式,前一部分 表示基本函数,可获得最小曲率的面。相关系数Ai,a、b、c由以下线性方程组决定:
http://s10/mw690/6316e2afgdce64b15d949&690式中,n为控制点的数目;fi为控制点i的已知值;系数的计算要求n+3个联立方程。规则样条插值(Regularized Spline)
规则样条函数的近似值与薄板样条函数有相同的局部趋势函数,但是基本函数取不同形式:
http://s9/mw690/6316e2afgdce65dbdebc8&690式中,τ为权重;d为待定值的点和控制点i之间的距离,c为常数0.577215;K0(d/τ)为修正的零次贝塞尔函数。它可由一个多项式方程估计。Γ通常被设为[0,0.5]之间,因为更大的值会导致数据少的区域趋于过伸。
式中,
薄板样条插值函数及其变异函数一般应用在平滑和连续的面,如高程或水平面。样条法也被用于对气候数据(如平均降水量)的插值。
样条插值求解步骤:
http://s15/bmiddle/6316e2afgdce66e7aed2e&690