Reconstruction of field quantities from sparse measurements is a problem arising in a broad spectrum of applications. This task is particularly challenging when mapping between point sparse measurements and field quantities shall be performed in an unsupervised manner. Further complexity is added for moving sensors and/or random on-off status. Under such conditions, the most straightforward solution is to interpolate the scattered data onto a regular grid. However, the spatial resolution achieved with this approach is ultimately limited by the mean spacing between the sparse measurements. In this work, we propose a novel super-resolution generative adversarial network (GAN) framework to estimate field quantities from random sparse sensors without needing any full-resolution field for training. The algorithm exploits random sampling to provide incomplete views of the high-resolution underlying distributions. It is hereby referred to as RAndomly-SEEDed super-resolution GAN (RaSeedGAN). The proposed technique is tested on synthetic databases of fluid flow simulations, ocean surface temperature distributions measurements, and particle image velocimetry data of a zero-pressure-gradient turbulent boundary layer. The results show an excellent performance of the proposed methodology even in cases with a high level of gappyness (>50\%) or noise conditions. To our knowledge, this is the first super-resolution GANs algorithm for full-field estimation from randomly-seeded fields with no need of a full-field high-resolution representation during training nor of a library of training examples.


翻译:从稀少的测量中重建实地数量是广泛应用中产生的一个问题。当在点稀少测量和实地数量之间进行测绘时,这一任务特别具有挑战性。对于移动传感器和(或)随机就地状态而言,增加复杂性。在这种情况下,最直接的解决办法是将分散的数据内插到正常网格中。然而,通过这种方法实现的空间分辨率最终受到稀散测量之间平均间距的限制。在这项工作中,我们提议了一个新型超级分辨率的超分辨率对称网络(GAN)框架,从随机稀散传感器中估算实地数量,而无需任何完全分辨率的实地培训。算法抽样利用随机抽样来提供高分辨率基本分布的不完整观点。在此情况下,最直接的解决方案是将分散的数据输入到常规网格中。在流模拟、海洋地表温度分布测量和粒子图像天平度数据中,从随机稀释感应感应传感器中估算出外地数量的数量,而无需任何完全分辨率的字段,甚至从高分辨率的高级培训中,也不需要拟议的方法。

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