人体局部曲面建模与自由变形方法

人体曲面建模与自由变形方法是实现人体数字化的关键技术。给出了提取平面点云数据的方法及平面点云排序算法，介绍了基于平面数据的B样条曲面重构算法，重点叙述了用FFD（Free Form Deformation）技术实现曲面变形的算法及自由变形方法的特点，最后给出了人体胸部曲面建模与自由变形的实例，实例表明使用FFD进行曲面变形的效果比较自然。     

Bézier曲面的广义离散及应用

Ｂéｚｉｅｒ曲面是计算机辅助几何设计（ＣＡＧＤ）中最常用的参数曲面之一,通过引进一些符号和Ｂéｚｉｅｒ曲面的算子表示,并利用参数化技巧,本文推广了张量积Ｂéｚｉｅｒ曲面的离散算法,讨论了Ｂéｚｉｅｒ矩形片沿定义域内一条ｋ次多项式曲线的离散,给出了两种显式的广义离散格式．另外,文中还介绍了广义离散方法在Ｂéｚｉｅｒ曲面几何连续拼接和ｔｒｉｍｍｅｄ曲面参数表示中的应用．     

基于结点调整B-spline曲面G1/G2的光滑拼接

文中提出了一种构造具有简单结点的B样条曲面G1/G2光滑拼接的方法。本方法根据B样条曲面达到拼接的条件,经过对原曲面和待拼接曲面的偏导曲线进行离散化处理和结点调整,将其转化为Bézier的表示方式。根据Bézier的拼接条件,获得B样条曲面间控制点的关系。最终实现B样条曲面G1/G2的光滑拼接。     

代数拼接曲面的参数调整

针对代数曲面拼接中存在直接通过符号计算方法得到的拼接曲面有时不能满足实际拼接需求的问题,提出2种对二次曲面的拼接曲面进行调整的方法:1)计算拼接曲面之前,在构造的方程中加入参数,然后利用结式能够对含有参数的代数方程进行消元的性质得到带有参数的过渡曲面,调整参数的值改变从一个曲面过渡到另一个曲面的速度使得曲面形状改变;2)在计算出结式后,通过增加补偿参数或函数使得曲面的形状改变.文中还从理论上分析并证明了这2种方法可以保持原来拼接曲面光滑连续性的阶数.实验结果表明,文中方法具有很强的通用性且易于实现.     

移动扫描曲面的构形原理及其应用

本文在推导曲面数学表达式的基础上，给出了平移扫描曲面和法向扫描曲面的形成，并对其进行离散处理，进而得到所要求的自由曲面。     

一种基于逼近理论的曲面重构方法

从离散点列构造一条曲线出发,提出了一种可以处理散乱数据点的曲面重构方法,其主要思想是逐步逼近,即分别用平面三角形和三角Bezier曲面片逼近。详细介绍了空间点的三角划分、离散点的参数化、三角Bezier曲面片逼近以及两曲面片的拼接等算法;最后,给出了几个应用实现。     

G~1连续几何偏微分方程B样条曲面的构造

为了在曲面拼接和自由形式曲面设计中生成G1光滑的曲面,提出一种使用四阶几何偏微分方程构造B样条曲面的方法.该方法基于切梯度算子、第二切算子、Laplace-Beltrami算子和Giaquinta-Hildebrandt算子在四边形网格上的离散化及收敛性分析,在G1边界光滑约束条件下使用一般形式的四阶几何偏微分方程构造四边B样条曲面片.数值实验结果表明该方法是有效的,确能产生满足G1光滑边界条件的曲面.     

一种应用参数曲面的动态自由变形方法

本文提出了一种动态自由变形方法，被变形物体首先附在两张参数曲面上，当参数曲面的形状发生变化时，物体会随之变形。这两张参数曲面分别被称为形状曲面和高度曲面，其中形状曲面用于控制变形物体的形状，高度曲面用于控制物体沿着形状曲面法向的高度。     

三维自由曲面拚接问题初探

一、引 言 三维曲面的造型技术在模具造型、飞机、船舶与汽车以及CAD的造型中具有重要意义,并得到广泛的应用。曲面造型中,曲面的拼接是一个关键环节之一。作为实用的曲面造型系统,必须具有建立复杂曲面造型的功能,对于一些复杂形状的产品,虽然其外形是“浑然一体”的,但是它的复杂性决定了它不可能由一张曲面构成,一般要由见片甚至几十片大小不同的曲面拼接而成。怎样把它们拼接得“天衣无缝”,是一项艰巨的工作。因此必须进行曲面拼接的     

T样条曲面在B样条曲面局部拼接中的应用

为解决相邻B样条曲面在局部拼接时由于曲面细分而加入冗余控制点的问题,利用T样条曲面良好的局部细分性,提出一种更有效的T样条曲面局部拼接法。将相邻B样条曲面精确转换为两张全行列T样条曲面;利用T样条曲面的局部均匀细分算法得到局部拼接边界上的一致性,在曲面上加入局部控制点;将局部细分后的曲面连续拼接为一张控制点更少的T样条组合曲面。与B样条曲面的细分拼接法相比,该方法在曲面细分时不加入任何冗余控制点,在局部拼接后能够得到一张更精简的组合曲面。     

基于力密度的交互式B样条曲面变形

由于传统曲面造型方法缺乏直观调控及难于交互的局限性,强调了基于力学平衡和力密度方法的物理造型策略,通过建立外载荷变化和节点位移等物理意义的最小化线性方程从而实现B样条曲面的自适应性变形调整。系统地给出了基于各种几何约束下通用的几何求解方法,并进一步提出了交互式目标曲线与区域曲线自由绘制的曲面整体和局部变形技术。实验结果验证了此方法的高效性。     

NURBS曲面多分辨率光顺拼接及其在复杂产品变形设计中的应用

针对复杂产品变形设计中曲面拼接问题,提出基于小波基多尺度分解的NURBS曲面多分辨率光顺拼接与融合方法.首先根据小波分析的多分辨率理论将样条曲面分解为相互正交的两部分,其中低频粗样条函数表示光顺曲面,高频曲面细节函数表示曲面噪声部分;然后利用曲面曲率特征,在B样条小波基多水平分解过程中光顺处理曲面;最后通过设定适当的阈值过滤曲面噪声部分,重构光顺曲面.实验结果表明,文中方法既能保证拼接曲面的几何连续性,又增强了曲面外形的整体光顺性.     

三维曲面图像无缝拼接方法的研究与仿真

研究三维曲面图像的无缝拼接问题。针对三维曲面图像拼接过程中,多个曲面图像之间的重叠区域由于像素的灰度和梯度等特征存在较大差异,像素不匹配,拼接后的重叠区域图像由于这种像素差异的存在,会存在明显图像裂缝的问题。为了解决这个问题,提出了一种基于交叉匹配的曲面图像拼接算法,该算法以互信息作为相似性测度,对待配准曲面图像的空间变换参数进行优化,运用空间曲面图像插值技术完成最后的三维曲面图像的融合,实现三维曲面图像的无缝拼接。实验表明,本文的方法能实现差异较大曲面图像的无缝拼接,取得了不错的效果。     

沿参数曲面的均匀变形方法

基于参数曲面控制的物体自由变形是一项实用的技术，在已有的方法中，待变形物体被直接主控制曲面的参数空间，由于映射的非线性，导致物体变形同扭曲现象，本提出了一种基于参数曲面控制的均匀变形方法，新方法中，变形控制曲面首先以等距或局部等怕方式展开为平面，然后经由平面的线性映射，将待为形物体嵌入控制曲面的参数空间中，从而产生符合控制曲面形状的局部均匀变形，实验结果表明，本方法所产生的结果是令人满意的。     

基于结式方法的代数曲面拼接

以同伦连续映射理论为基础,构造代数曲面拼接应该满足的代数方程组。然后,利用结式方法消去相关变元得到拼接曲面方程。两代数曲面拼接时,方程组是两个关于单位区间变元的方程。利用Sylvester结式消去该变元即可得到曲面拼接方程。对于多代数曲面,拼接过程可以考虑为不同种的连续映射。由此得到三种不同的曲面拼接方法,即串接法、过渡法和提升法。串接法可得到较低次的拼接曲面,但适用于代数曲面两两拼接且过渡曲面不相交的情况;过渡法适用于所有情况,但得到拼接曲面比较复杂;提升法是一种较好的算法,拼接时逐个将代数曲面并入拼接曲面中。该算法既可得到最低次拼接方程又适用于一般情况。上述方法的优点是无需考虑代数曲面方程中的变元,仅考虑对新增单位区间变元的处理。因此,算法的计算量小,并且能够预先得到拼接曲面时的计算量。     

基于截面数据的C1插值融合曲面重建

为了避免NURBS曲面重建需要进行节点矢量相容的问题，提出了一种双方向融合插值的[C1]参数曲面重建方法，该方法先后分段插值截面上连续的数据点、截面曲线以构造样条曲线和曲面片，并引入融合算法进行曲线、曲面拼接，从而得到光滑的待建曲面。该方法不会产生由节点插入所带来的大量的数据冗余以及复杂的计算过程，同时采用了融合的思想来处理曲线、曲面的拼接，改良了传统参数曲线、曲面拼接方法需要满足边界条件的缺陷。     

用分片代数曲面构造管道曲面的过渡曲面

借助围绕一个顶点处代数曲面的光滑拼接条件,提出并研究了用分片代数曲面构造三通管道的过渡曲面问题。首先对空间区域进行适当的剖分以确定分片代数曲面的定义区域。然后,通过求解一个线性方程组来构造出光滑拼接的分片代数曲面,同时还了在代数曲面片的Ｂ－Ｂ表示下,Ｂｅｚｉｅｒ纵标对过渡曲面的形状的局部控制问题。结果表明,用分片代数曲面构造过渡曲面不仅可以降低曲面的次数,而且更有利于曲面形状的控制。     

具有规整曲率线网的光滑曲面设计

为了设计具有规整曲率线网且无脐点的光滑曲面,提出一种曲面交互设计算法。 采用 Bézier 曲面片光滑拼接构成的复合曲面作为表达形式,通过交替曲率线网的优化和曲面细 分得到自由形状的设计曲面,所得曲面具有规整曲率线网而且没有脐点。以此复合 Bézier 曲面 为基础,通过圆纹样条曲面优化算法得到结构规整的圆纹样条曲面,同时也能得到圆锥曲面条 模型以及曲面多层支撑结构等自由建筑曲面设计中有重要应用的几何结构。     

可变形曲面的有限元模型

基于物理的造型方法是当今曲面造型研究的热点之一，可望成为今后曲面造型的实用工具。有别于他人提出的采用有限差分法将曲面离散化来构造和求解可变形曲面的方法，本文提出用有限元方法构造连续的可变形曲面，同时给出了自由曲面的有限元。该方法使用一种连续的表达来造型自由曲面，并区设计的形状已经网格化而有利于后序的分析与制造。     

栅格型点云数据的自由曲面建模技术研究

通过研究激光线扫描测量原理以及测量数据类型，提出一种有效的数据点平滑处理技术和复杂曲面建模方法．该方法包括三个步骤：首先对测量点数据平滑处理；然后进行特征线提取，并以特征线为基础对曲面进行分割；最后，在每块测量点数据上进行以NURBS为基础的曲面构造，并将各曲面进行拼接、裁剪，形成完整的曲面。