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[解決済み] Pythonでバイリニア補間を行う方法

2022-03-02 09:46:36

質問

Pythonを使って、ブリニア補間を行いたいのですが、どうすればよいですか?
高さを補間したいgps地点の例です。

B = 54.4786674627
L = 17.0470721369

座標と高さの値が既知の隣接する4つの点を使って。

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)]


z01    z11

     z
z00    z10


そして、これが私の原始的な試みです。

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


ここで、z0 と z1 は

z01  z0  z11

     z
z00  z1   z10


31.964が出ますが、他のソフトでは31.961が出ます。
私のスクリプトは正しいですか?
他の方法を教えてください。

どのように解決するのですか?

再利用可能な関数はこちらです。 doctestsとデータバリデーションが含まれています。

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)

追加することで、テストコードを実行することができます。

if __name__ == '__main__':
    import doctest
    doctest.testmod()

あなたのデータセットで補間を実行すると、次のような結果が得られます。

>>> 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