Это называется
Curve Fitting. Интерполяция полиномами — частный случай.
По ссылкам попал на страницу
Сжатие_с_использованием_вейвлет и понял, что то, что Вы пытаетесь сделать, — суть то же сжатие звукового (например) потока. Быть может, изучение алгоритмов кодирования мультимедийных данных натолкнёт на хорошие идеи.
