Научная тема: «ТЕОРИЯ МИНИМАЛЬНЫХ СПЛАЙН-ВСПЛЕСКОВ И ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЯ»
Специальность: 05.13.18; 01.01.07
Год: 2012
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Получены новые аппроксимирующие пространства (бесконечномерные и конечномерные) с локальным базисом - пространства минимальных сплайнов лагранжева типа произвольного порядка, в том числе пространства минимальных сплайнов максимальной гладкости. Исследованы свойства соответствующих сплайнов, построенных на неравномерной сетке на интервале и на отрезке. Найдено новое представление определяющей сплайн цепочки векторов. Указан новый алгоритм построения сплайнов произвольного порядка. Установлена связь этого алгоритма с алгоритмом построения элементарных симметрических многочленов. Даны примеры построения полиномиальных и неполиномиальных сплайнов.
  2. Установлены калибровочные соотношения, которые дают представление сплайнов на исходной сетке в виде линейной комбинации сплайнов на сетке, полученной измельчением исходной сетки, и калибровочные соотношения, которые дают представление сплайнов на укрупненной сетке в виде линейной комбинации сплайнов на исходной сетке, выписаны соответствующие матрицы реконструкции. Для последовательностей сеток, построенных измельчением или укрупнением исходной сетки, получены цепочки вложенных пространств сплайнов.
  3. Построены системы линейных функционалов, биортогональные минимальным сплайнам. Решен соответствующий класс интерполяционных задач. Для измельчения и укрупнения сетки выписаны соответствующие матрицы декомпозиции.
  4. Построено сплайн-всплесковое сжатие и сплайн-всплесковое уточнение на интервале и на отрезке. Даны представления цепочек вложенных пространств в виде прямой суммы всплесковых пространств с локальным базисом. Получены соответствующие формулы декомпозиции и реконструкции на интервале и на отрезке. Рассмотрены варианты телескопических систем и их всплесковые разложения.
  5. Для функций из пространства Cm+1 построена аппроксимация в виде линейной комбинации базисных сплайнов, коэффициентами которой являются значения аппроксимационных функционалов. В качестве аппрокси-мационных функционалов использованы системы биортогональных функционалов. Дано представление остатка приближения. Построенная аппроксимация обладает свойством точности на компонентах порождающей сплайны вектор-функции. Приведены результаты численных экспериментов по аппроксимации, в том числе результаты приближения в случае сплайн-всплесковой модели аппроксимации.
  6. Построено всплесковое разложение пространства исходных потоков. Дана оценка числа арифметических операций в формулах декомпозиции и реконструкции. Исследована устойчивость вычислений при декомпозиции и реконструкции. Даны способы распараллеливания всплесковых разложений. Представлены результаты применения алгоритмов декомпозиции и реконструкции к сжатию и восстановлению модельных числовых потоков, в том числе и изображений; приведены результаты сравнения с существующими подходами.
  7. Разработан программный комплекс моделирования минимальных сплайнов максимальной гладкости, предназначенный для решения вычислительных задач аппроксимации функций, сжатия, уточнения и восстановления числовых потоков данных в режиме реального времени.
Список опубликованных работ
1 Макаров А. А. Об одном алгебраическом тождестве в теории Bφ-сплайнов второго порядка // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 1. 2007. Вып. 1. С. 96–98. (Vestnik St. Petersburg University: Mathematics, 40 (2007), no. 1, 85–88.)

2 Макаров А. А. О распараллеливании вэйвлетных методов сжатия информации // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 10. 2007. Вып. 4. С. 45–49.

3 Макаров А. А. Нормализованные тригонометрические сплайны лаг-ранжева типа // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 1. 2008. Вып. 3. С. 81–87. (Vestnik St. Petersburg University: Mathematics, 41 (2008), no. 3, 266–272.)

4 Макаров А. А. О вэйвлетном разложении пространств сплайнов первого порядка // Проблемы матем. анализа. 2008. Вып. 38. С. 47–60. (J. Math. Sci. 156 (2009), no. 4, 617—631.)

5 Макаров А. А. Моделирование калибровочных соотношений для неполиномиальных сплайнов // Вычисл. технологии. 2008. Т. 13. Спец. вып. 4. С. 94–100.

6 Макаров А. А. Один вариант сплайн-вэйвлетного разложения пространств B-сплайнов // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 10. 2009. Вып. 2. С. 59–71.

7 Макаров А. А. О построении сплайнов максимальной гладкости // Проблемы матем. анализа. 2011. Вып. 60. С. 25–38. (J. Math. Sci. 178 (2011), no. 6, 589–604.)

8 Макаров А. А. Матрицы реконструкции и калибровочные соотношения для минимальных сплайнов // Проблемы матем. анализа. 2011. Вып. 60. С. 39–52. (J. Math. Sci. 178 (2011), no. 6, 605–621.)

9 Макаров А. А. Матрицы реконструкции и декомпозиции для линейных сплайнов // Труды СПИИРАН. 2011. Вып. 18. С. 215–236.

10 Макаров А. А. Алгоритмы вэйвлетного уточнения пространств сплайнов первого порядка // Труды СПИИРАН. 2011. Вып. 19. С. 203–220.

11 Макаров А. А. Матрицы добавления и удаления узлов для неполиномиальных сплайнов // Вычислительные методы и программирование. 2012. Т. 13. С. 74–86.

12 Демьянович Ю. К., Макаров А. А. Калибровочные соотношения для неполиномиальных сплайнов // Проблемы матем. анализа. 2006. Вып. 34. С. 39–54. (J. Math. Sci. 142 (2007), no. 1, 1769–1787.)

13 Демьянович Ю. К., Косогоров О. М., Макаров А. А. Возможности распараллеливания вэйвлетно-сплайнового сжатия на неравномерной сетке // Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах. Материалы Седьмой Международной конференции-семинара. — Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2007. С. 381–384.

14 Макаров А. А. Сплайн-вэйвлетная модель аппроксимации на неравномерной сетке // Космос, астрономия и программирование (Лавровские чтения): Тезисы докладов междунар. науч. конференции, С.-Петербург, 20–22 мая 2008 г. — СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2008. С. 216–221.

15 Макаров А. А. Минимальные тригонометрические сплайны нулевой высоты // Методы вычислений. Вып. 22. Сб. / Под ред. В. М. Рябова. — СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2008. С. 82–98.

16 Косогоров О. М., Макаров А. А. О сплайн-вэйвлетном сжатии на неравномерной сетке // Питання оптимизацii обчислень (ПОО-XXXV): Працi мiжнародного симпозiуму, смт. Кацивелi, Украiна, 24–29 вересня 2009 р. — Киiв: Iнститут кiбернетики iменi В. М. Глушкова, 2009. Т. 1. С. 340–345.

17 Kosogorov O. M., Makarov A. A. Spline wavelet decomposition and parallel compression // Zbornik radova konferencije MIT 2009. University of Pristina. Beograd, 2010. P. 202–205.

18 Макаров А. А. Кусочно-непрерывные сплайн-вэйвлеты на неравномерной сетке // Труды СПИИРАН. 2010. Вып. 14. C. 103–131.

19 Макаров А. А. Сплайн-вэйвлетные разложения на неравномерной сетке. Некоторые варианты построения. Lambert Academic Publishing, 2010. 130 с.

20 Макаров А. А. Сплайн-вейвлетное сжатие на отрезке // Семинар «DHA & CAGD». Избранные доклады. 12 ноября 2011 г. (http://dha.spb.ru/reps11.shtml#1112)