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社区首页 >问答首页 >如何在Python中执行双线性插值

如何在Python中执行双线性插值
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Stack Overflow用户
提问于 2011-12-29 05:29:39
回答 7查看 55.6K关注 0票数 25

我想使用python执行线性插值。

我要为其插入高程的示例gps点为:

代码语言:javascript
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B = 54.4786674627
L = 17.0470721369

使用四个具有已知坐标和高度值的邻接点:

代码语言:javascript
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n = [(54.5, 17.041667, 31.993), (54.5, 17.083333, 31.911), (54.458333, 17.041667, 31.945), (54.458333, 17.083333, 31.866)]
代码语言:javascript
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z01    z11

     z
z00    z10

这是我的原始尝试:

代码语言:javascript
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import math
z00 = n[0][2]
z01 = n[1][2]
z10 = n[2][2]
z11 = n[3][2]
c = 0.016667 #grid spacing
x0 = 56 #latitude of origin of grid
y0 = 13 #longitude of origin of grid
i = math.floor((L-y0)/c)
j = math.floor((B-x0)/c)
t = (B - x0)/c - j
z0 = (1-t)*z00 + t*z10
z1 = (1-t)*z01 + t*z11
s = (L-y0)/c - i
z = (1-s)*z0 + s*z1

z0和z1在哪里

代码语言:javascript
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z01  z0  z11

     z
z00  z1   z10

我得到31.964,但从其他软件中我得到31.961。

我的脚本正确吗?

你能提供另一种方法吗?

EN

回答 7

Stack Overflow用户

回答已采纳

发布于 2011-12-29 07:14:56

这里有一个你可以使用的可重用的函数。它包括文档测试和数据验证:

代码语言:javascript
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def bilinear_interpolation(x, y, points):
    '''Interpolate (x,y) from values associated with four points.

    The four points are a list of four triplets:  (x, y, value).
    The four points can be in any order.  They should form a rectangle.

        >>> bilinear_interpolation(12, 5.5,
        ...                        [(10, 4, 100),
        ...                         (20, 4, 200),
        ...                         (10, 6, 150),
        ...                         (20, 6, 300)])
        165.0

    '''
    # See formula at:  http://en.wikipedia.org/wiki/Bilinear_interpolation

    points = sorted(points)               # order points by x, then by y
    (x1, y1, q11), (_x1, y2, q12), (x2, _y1, q21), (_x2, _y2, q22) = points

    if x1 != _x1 or x2 != _x2 or y1 != _y1 or y2 != _y2:
        raise ValueError('points do not form a rectangle')
    if not x1 <= x <= x2 or not y1 <= y <= y2:
        raise ValueError('(x, y) not within the rectangle')

    return (q11 * (x2 - x) * (y2 - y) +
            q21 * (x - x1) * (y2 - y) +
            q12 * (x2 - x) * (y - y1) +
            q22 * (x - x1) * (y - y1)
           ) / ((x2 - x1) * (y2 - y1) + 0.0)

您可以通过添加以下内容来运行测试代码:

代码语言:javascript
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if __name__ == '__main__':
    import doctest
    doctest.testmod()

在数据集上运行插值会产生以下结果:

代码语言:javascript
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>>> n = [(54.5, 17.041667, 31.993),
         (54.5, 17.083333, 31.911),
         (54.458333, 17.041667, 31.945),
         (54.458333, 17.083333, 31.866),
    ]
>>> bilinear_interpolation(54.4786674627, 17.0470721369, n)
31.95798688313631
票数 47
EN

Stack Overflow用户

发布于 2011-12-29 06:59:42

不确定这是否有用,但在使用scipy进行线性插值时,我得到了一个不同的值:

代码语言:javascript
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>>> import numpy as np
>>> from scipy.interpolate import griddata
>>> n = np.array([(54.5, 17.041667, 31.993),
                  (54.5, 17.083333, 31.911),
                  (54.458333, 17.041667, 31.945),
                  (54.458333, 17.083333, 31.866)])
>>> griddata(n[:,0:2], n[:,2], [(54.4786674627, 17.0470721369)], method='linear')
array([ 31.95817681])
票数 9
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Stack Overflow用户

发布于 2013-12-27 03:03:05

here的启发,我想出了以下代码片段。该API针对多次重用同一个表进行了优化:

代码语言:javascript
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from bisect import bisect_left

class BilinearInterpolation(object):
    """ Bilinear interpolation. """
    def __init__(self, x_index, y_index, values):
        self.x_index = x_index
        self.y_index = y_index
        self.values = values

    def __call__(self, x, y):
        # local lookups
        x_index, y_index, values = self.x_index, self.y_index, self.values

        i = bisect_left(x_index, x) - 1
        j = bisect_left(y_index, y) - 1

        x1, x2 = x_index[i:i + 2]
        y1, y2 = y_index[j:j + 2]
        z11, z12 = values[j][i:i + 2]
        z21, z22 = values[j + 1][i:i + 2]

        return (z11 * (x2 - x) * (y2 - y) +
                z21 * (x - x1) * (y2 - y) +
                z12 * (x2 - x) * (y - y1) +
                z22 * (x - x1) * (y - y1)) / ((x2 - x1) * (y2 - y1))

你可以这样使用它:

代码语言:javascript
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table = BilinearInterpolation(
    x_index=(54.458333, 54.5), 
    y_index=(17.041667, 17.083333), 
    values=((31.945, 31.866), (31.993, 31.911))
)

print(table(54.4786674627, 17.0470721369))
# 31.957986883136307

这个版本没有错误检查,如果您试图在索引边界(或更远的边界)使用它,您将遇到麻烦。有关代码的完整版本,包括错误检查和可选外推,请查看here

票数 7
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原文链接:

https://stackoverflow.com/questions/8661537

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