Zernike radial polynomials play a significant role in application areas such as optics design, imaging systems, and image processing systems. Currently, there are two kinds of numerical schemes for computing the Zernike radial polynomials automatically with computer programs: one is based on the definition in which the factorial operations may lead to the overflow problem and the high order derivatives are troublesome, and the other is based on recursion which is either unstable or with high computational complexity. In this paper, our emphasis is focused on exploring the \textit{balanced binary tree} (BBT) schemes for computing Zernike radial polynomials: firstly we established an elegant formulae for computation; secondly we proposed the recursive and iterative algorithms based-on BBT; thirdly we analyzed the computational complexity of the algorithms rigorously; finally we verified and validated the performance of BBT schemes by testing the running time. Theoretic analysis shows that the computational complexity of BBT recursive algorithm and iterative algorithm are exponential and quadratic respectively, which coincides with the running time test very well. Experiments show that the time consumption is about $1\sim 10$ microseconds with different computation platforms for the BBT iterative algorithm (BBTIA), which is stable and efficient for realtime applications.


翻译:Zernike 半成像系统以及图像处理系统等应用领域,Zernike 半成像多核子体在光学设计、成像系统和图像处理系统等应用领域起着重要作用。目前,有两种计算方法可以自动使用计算机程序计算Zernike 半成像多核子程序:一种是基于因子操作可能导致溢出问题和高顺序衍生物产生麻烦的定义,另一种是基于循环的不稳定性或高计算复杂性的不稳定性。在本文中,我们的重点是探索用于计算Zernike 半成像系统(BBT) 的计算复杂性(BBT) 平衡的双树(BBT) 计算法和互换算法(BT) 的计算方法,首先我们为计算制定了一个优异的公式;第二,我们提出了基于BBT的递归和迭代算法;第三,我们严格分析了算法的计算复杂性;最后,我们通过测试运行时间来验证和验证了BT 计划的执行情况。理论分析显示,计算方法的计算复杂性复杂性逻辑和对Zennical-A分别是指数的指数和二次和二次的计算。

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