Published June 22, 2015
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Conference paper
On the smoothed complexity of convex hulls
Contributors
Others:
- Effective Geometric Algorithms for Surfaces and Visibility (VEGAS) ; Centre Inria de l'Université de Lorraine ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Department of Algorithms, Computation, Image and Geometry (LORIA - ALGO) ; Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA) ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA) ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Geometric computing (GEOMETRICA) ; Centre Inria d'Université Côte d'Azur (CRISAM) ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre Inria de Saclay ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
- Laboratoire d'Informatique Gaspard-Monge (LIGM) ; Université Paris-Est Marne-la-Vallée (UPEM)-École nationale des ponts et chaussées (ENPC)-ESIEE Paris-Fédération de Recherche Bézout (BEZOUT) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- ANR-11-BS02-0003,PRESAGE,méthodes PRobabilistes pour l'Éfficacité des Structures et Algorithmes GEométriques(2011)
- European Project: 339025,EC:FP7:ERC,ERC-2013-ADG,GUDHI(2014)
Description
We establish an upper bound on the smoothed complexity of convex hulls in $\mathbb{R}^d$ under uniform Euclidean ($\ell^2$) noise. Specifically, let $\{p_1^*, p_2^*, \ldots, p_n^*\}$ be an arbitrary set of $n$ points in the unit ball in $\mathbb{R}^d$ and let $p_i=p_i^*+x_i$, where $x_1, x_2, \ldots, x_n$ are chosen independently from the unit ball of radius $\delta$. We show that the expected complexity, measured as the number of faces of all dimensions, of the convex hull of $\{p_1,p_2, \ldots, p_n\}$ is $O\left(n^{2-\frac{4}{d+1}}\left(1+1/\delta\right)^{d-1}\right)$; the magnitude $\delta$ of the noise may vary with $n$. For $d=2$ this bound improves to $O\left(n^{\frac{2}{3}}(1+\delta^{-\frac{2}{3}}\right)$. We also analyze the expected complexity of the convex hull of $\ell^2$ and Gaussian perturbations of a nice sample of a sphere, giving a lower-bound for the smoothed complexity. We identify the different regimes in terms of the scale, as a function of $n$, and show that as the magnitude of the noise increases, that complexity varies monotonically for Gaussian noise but non-monotonically for $\ell^2$ noise.
Abstract
International audienceAdditional details
Identifiers
- URL
- https://inria.hal.science/hal-01144473
- URN
- urn:oai:HAL:hal-01144473v2
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- UNICA