持續同調


構建VR復形(維托里斯-里普斯復形)

在二維平面中,構建從圓形結構中取樣的VR復形的可視化的主要步驟:

 隨着\epsilon-圓的大小不斷變大,拓撲模型特征從誕生到消亡的圖像。能保持更長時間的特征是有用的特征,而壽命很短的特征更可能是噪聲。這個過程稱為持續同調,因為它發現了在你持續變化 \epsilon 時,拓撲空間中持續存在的同源特征。

 

鏈群

單純復形,  邊界的邊界總是 0

 

鏈復形

鏈復形: S 是一個單純 p 復形。 C_n(S) 是 S 的 n 鏈, n≤p ,鏈復形 \mathscr C(S) 是  \mathscr C(S) = \sum^{p}_{n=0}\partial(C_n(S)) \\
換句話說
\mathscr C(S) = \partial(C_0(S)) + \partial(C_1(S)) \ + \ ... \ + \ \partial(C_p(S)) \\

現在我們可以定義怎么在單純復形中找到 p 圈。

  • 核: \partial(C_n) 的核(記作 Ker(\partial(C_n)) )是 n 鏈 Z_n \subseteq C_n 的群,其中 \partial(Z_n) = 0
  • 邊界的像:邊界 \partial_n (一些 n 鏈的邊界)的像 Im(\partial_n) 是邊界的集合

 

同調群

  • 第 n 個同調群:第 n 個同調群 H_n 定義為 H_n=Ker\partial_n/Im\partial_{n+1} 。
  • 連通數:第 n 個連通數 b_n 定義為 H_n 的維度, b_n = dim(H_n) 。

 

貝蒂數

第 k 個貝蒂數是k維洞的個數。

A torus.
Ex. 環面的貝蒂數 b 0 = 1, b 1 = 2, b 2 = 1
  • b0: 連通分量的個數
  • b1: 1維或者 "circular" holes 的個數
  • b2 : 2維 "voids" or "cavities"的個數

bk(X)=dim(Hk(X)):For a non-negative integer k, the kth Betti number bk(X) of the space X is defined as the rank (number of linearly independent generators) of the abelian group Hk(X), the kth homology group of X.

 

例子:

 


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