With the popularity of drone technologies, aerial photography has become prevalent in many daily scenarios such as environment monitoring, structure inspection, law enforcement etc. A central challenge in this domain is the efficient coverage of a target area with photographs that can entirely capture the region, while respecting constraints such as the image resolution, and limited number of pictures that can be taken. This work investigates the computational complexity of covering a simple planar polygon using squares and circles. Specifically, it shows inapproximability gaps of $1.165$ (for squares) and $1.25$ (for restricted square centers) and develops a $2.828$-optimal approximation algorithm, demonstrating that these problems are computationally intractable to approximate. The intuitions of this work can extend beyond aerial photography to broader applications such as pesticide spraying and strategic sensor placement.


翻译:随着无人机技术的普及,航拍摄影在环境监测、结构检测、执法等日常场景中日益普遍。该领域的核心挑战在于如何通过有限数量的照片(需满足图像分辨率等约束条件)高效覆盖目标区域,并确保区域被完整拍摄。本研究探讨了使用正方形和圆形覆盖简单平面多边形的计算复杂性。具体而言,研究揭示了正方形覆盖的不可近似性差距为$1.165$(受限正方形中心情形为$1.25$),并提出了$2.828$最优的近似算法,证明这些问题在计算上难以近似求解。本研究的核心思想可扩展至航拍摄影之外的更广泛应用领域,如农药喷洒和战略性传感器部署。

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