Geometrické datové struktury a jejich aplikace

Geometric Data Structures and Their Selected Applications

článek v časopise - ostatní, Jost

en

Finding the shortest path between two positions is a fundamental problem in transportation, routing, and communications applications. In robot motion planning, the robot should pass around the obstacles touching none of them, i.e. the goal is to find a collision-free path from a starting to a target position. This task has many specific formulations depending on the shape of obstacles, allowable directions of movements, knowledge of the scene, etc. Research of path planning has yielded many fundamentally different approaches to its solution, mainly based on various decomposition and roadmap methods. In this paper, we show a possible use of visibility graphs in point-to-point motion planning in the Euclidean plane and an alternative approach using Voronoi diagrams that decreases the probability of collisions with obstacles. The second application area, investigated here, is focused on problems of finding minimal networks connecting a set of given points in the plane using either only straight connections between pairs of points (minimum spanning tree) or allowing the addition of auxiliary points to the set to obtain shorter spanning networks (minimum Steiner tree).

Hledání nejkratších cest z určené počáteční do koncové pozice je základní úlohou v dopravě, okružních problémech i komunikačních aplikacích. V úloze plánování pohybu robotu má robot projít z počáteční do koncové pozice ve scéně s překážkami tak, aby nedošlo ke kolizi s některou z překážek. Tato úloha má řadu specifických formulací, které závisí na tvaru překážek, povolenému způsobu pohybu, znalosti scény atd. Výzkum této problematiky přinesl několik odlišných přístupů řešení většinou založených na různých dekompozicích scény a metodách silniční mapy. V příspěvku zkoumáme možné využití grafů viditelnosti v plánování trasy robotu mezi dvěma pozicemi v euklidovské rovině a alternativní přístup využívající Voronoiovy diagramy, které snižují pravděpodobnost kolizí s překážkami. Druhá zde zkoumaná aplikační oblast se zaměřuje na problémy minimalizace sítí spojující množinu daných bodů v rovině využívající pouze přímá spojení mezi dvojicemi bodů (kostra grafu) nebo umožňující přidání pomocných bodů tak, aby byla získána síť o kratší celkové délce (minimální Steinerův strom).

Finding the shortest path between two positions is a fundamental problem in transportation, routing, and communications applications. In robot motion planning, the robot should pass around the obstacles touching none of them, i.e. the goal is to find a collision-free path from a starting to a target position. This task has many specific formulations depending on the shape of obstacles, allowable directions of movements, knowledge of the scene, etc. Research of path planning has yielded many fundamentally different approaches to its solution, mainly based on various decomposition and roadmap methods. In this paper, we show a possible use of visibility graphs in point-to-point motion planning in the Euclidean plane and an alternative approach using Voronoi diagrams that decreases the probability of collisions with obstacles. The second application area, investigated here, is focused on problems of finding minimal networks connecting a set of given points in the plane using either only straight connections between pairs of points (minimum spanning tree) or allowing the addition of auxiliary points to the set to obtain shorter spanning networks (minimum Steiner tree).

Voronoiův diagram, Delaunayho triangulace, graf viditelnosti

Voronoi diagram, Delaunay triangulation, visibility graph

2006

01.02.2006

1305-5313

Transactions on Engineering, Computing and Technology

11

2

6