曲面交线的B样条优化逼近

目前，在比较成熟的商业几何核心系统中，曲面的交线是一种基于位置算子的“精确”表示或称为“过程”表示．这样的交线如果用在几何建模操作中，必须输出为系统支持的曲线表示(如B样条表示)．现有的几何核心系统中曲面交线的B样条逼近算法存在控制点数目过多和连续性偏低(C^1)的缺点，导致下游操作结果太复杂且连续性低．基于此，提出了一种曲面交线的B样条逼近算法，使控制点数目减少为原来的三分之一，而连续阶上升为C^2．该算法已经在SolidWorks系统中得到应用，效果良好．     

高阶连续的形状可调三角多项式曲线曲面

目的目前使用的B样条曲线曲面存在着高连续阶与高局部调整性两者无法兼而有之的不足,且B样条曲线曲面的形状被控制顶点和节点向量唯一确定,这些因素影响着B样条方法的几何设计效果与方便性。本文旨在克服这种局限,以期构造具有高次B样条方法的高连续阶,低次B样条方法的高局部调整性,以及有理B样条方法权因子决定的形状调整性的曲线曲面。方法在三角函数空间上构造了一组含参数的调配函数,进而定义具有与3次B样条曲线曲面相同结构的新曲线与张量积曲面。结果新曲线曲面继承了B样条方法的凸包性、对称性、几何不变性等诸多性质。不同的是,同样是基于4点分段,3次均匀B样条曲线C2连续,而对于等距节点,在一般情况下,新曲线C5连续,当参数取特殊值时可达C7连续。新曲线在C5连续的情况下存在1个形状参数,能较好地调整曲线的形状同时又无须改变控制顶点。另外,将形状参数设为特定值,新曲线可以自动插值给定点列。新曲面具有与新曲线相应的优点。结论在强局部性下实现高阶连续性的形状可调分段组合曲线曲面,为高阶光滑曲线曲面的设计提供了可能,并且新曲线实现了逼近与插值的统一表示,能较好地应用于工程实际。调配函数的构造方法具有一般性,可用相同方式构造其他具有类似性质的调配函数。     

基于混合子分方法的曲面网格顶点与法向插值

顶点位置和法向插值是参数曲面造型的重要内容,文中基于混合子分方法生成三次B样条控制网格,使得相应的三次B样条曲面插值初始网格中指定的顶点,并通过引入插值模板的概念,把法向的插值转化为对模板的旋转变换,使得曲面在不改变2插值顶点的情况下插值法向,最后得到一张C^2连续的插值指定顶点和法向的曲面,与传统的逐片Bezier或Coons曲面片构造方法相比,此方法更为简洁且具有更高的连续阶,而且易于推广到高阶B样条和任意拓扑情形,具有较强的实用性。     

带约束条件的张量积Bézier曲面最佳降多阶

为了交换和存储不同造型系统中的数据,提出一种张量积Bézier曲面带约束条件的一次降多阶算法.该算法在保角点高阶插值情形下,利用原曲面顶点数组的降维方法和最小二乘法给出了Bézier曲面的最佳降多阶逼近;在给定降阶曲面的4条边界曲线的情形下,利用最小二乘法,对原曲面减去降阶曲面的4条边界曲线后所得到的新曲面进行无约束最佳降阶逼近;将保边界插值的降阶方法应用于拼接曲面,所得到的降阶曲面为整体C0连续.数值实验和逼近理论表明,文中算法比其他算法的精度高、效率高.     

B样条曲线的降阶公式及近似降阶方法

已有的B样条曲线降阶方法，由于无降阶公式可循，对于可降阶曲线常要通过解一系列线性方程组来实现降阶．该文给出了B样条曲线的降阶公式，使得可直接用降阶公式对可降阶曲线进行降阶．利用降阶公式和约束优化方法，文中进一步给出了B样条曲线的一种近似降阶方法和相应的算法，使得在用约束优化方法求出可降阶的近似曲线后，就可直接用降阶公式求出降阶曲线，简化了降阶过程．该方法应用范围广且简单实用．     

参数曲线曲面降阶研究

参数曲线曲面降阶是当今计算机辅助几何设计研究的热点之一,已经被广泛地应用在CAD系统之间的几何数据的传输、几何造型中的求根和求交的计算、数据的几何压缩、曲线曲面的光顺处理、字符的构造以及参数曲线段的提取和信号的滤波等。以参数Bezer曲线降阶方法为主线索,其它如B样条、广义Ball、广义C-Bezer等参数曲线曲面降阶为辅进行了综述讨论。最后给出了参数曲线曲面降阶中有待进一步解决的问题。     

带形状参数的二次B样条曲线

提出一种带形状参数的二次B样条曲线，这种曲线对非均匀节点为C^1-连续，对于均匀节点且当所有参数都等于1时为C^2-连续．与不带形状参数的二次B样条曲线相比，其形状既能整体变化又能局部变化，并且能从两侧逼近控制多边形．此外，毋需采用重节点技术或解方程组就能直接插值控制点或控制边．     

C~1插值二次B样条曲线曲面

利用二次均匀B样条曲线的端点性质,导出了构造插值二次均匀B样条曲线曲面的一种新的基函数―BB基函数。由BB基函数构造了C1保形插值二次均匀B样条曲线,构造了C1双二次均匀B样条插值曲面。     

三向四次箱样条曲面与Bezier曲面的光滑拼接

以二元四次多项式在三角域和矩形域上的Bezier形式的Blossom为工具,给出了当给定一张三向四次箱样条曲面时,能与之C^0、C^1、C^2拼接的三边或矩形Bezier曲面的控制顶点所要满足的一个显式表示的充分条件。这一结果在使用三向四次箱样条曲面或Loop细分曲面造型,而又需要构造Bezier曲面与之拼接或补洞时,具有理论和实际应用价值。     

B样条曲面GC~1拼接中连接函数性质及其应用

为了方便地实现B样条曲面建模,讨论了一般节点下2张B样条曲面G2连续条件中连接函数的性质,以及连接函数、本征方程和公共边界的相互约束关系.通过分析连接函数存内节点上的连续性质,提出了一种用B样条函数为连接甬数的B样条曲面G1连续拼接方法.最后以分段二次连接函数为例,实现了双三次B样条曲面的G1连续拼接.该方法由于采用了重节点,释放了公共边界的自由度,使得曲面拼接更为灵活.     

Quadratic B-spline curve interpolation

Traditional approach in performing even-degree B-spline curve/surface interpolation would generate undesired results. In this paper, we show that the problem is with the selection of interpolation parameter values, not with even-degree B-spline curves and surfaces themselves. We prove this by providing a new approach to perform quadratic B-spline curve interpolation. This approach generates quadratic B-spline curves whose quality is comparable to that of cubic interpolating B-spline curves. This makes quadratic B-spline curves better choices than cubic B-spline curves in some applications in graphics and geometric modeling, since it is cheaper to render/subdivide a quadratic curve and it is easier to find the intersection of two quadratic curves.     

带形状参数的C~2连续类三次三角样条曲线

传统的三次均匀B样条曲线在给定控制顶点时其形状不能调整,以及不能精确表示圆锥曲线。针对三次均匀B样条曲线的不足,提出了一种带形状参数的C2连续的类三次三角样条曲线。该曲线不仅与三次均匀B样条曲线具有相似的性质,而且在控制顶点保持不变时其形状可通过形状参数的取值进行调整。在适当条件下,类三次三角样条曲线比三次均匀B样条曲线更能逼近于控制多边形,且能精确表示圆、椭圆、抛物线等圆锥曲线。     

带最多独立形状参数的三阶三次均匀B样条曲线

构造了三阶三次等距结点的多项式B样条参数曲线,给出了de Boor控制顶点与分段三次Bézier控制顶点的关系式。该曲线具有一些类似于二次B样条曲线的性质：关于参变量为C¹连续,每个样条区间上的曲线由三个de Boor控制顶点的线性组合表示,具有仿射变换下的不变性,包含了二次均匀B样条曲线等。还具有形状可调性质：调配函数中含有形状参数,具有明显的几何意义,可用于调控曲线的形状或变形。给出了其具有凸包性、对de Boor控制多边形保形性等性质及其条件,讨论了形状参数对曲线形状的影响。     

二次均匀B样条曲线的扩展

为便于对均匀B样条曲线进行形状修改,利用二次均匀B样条基函数所需满足的条件,扩展二次均匀B样条基函数,构造出三次多项式调配函数．基于给出的调配函数,建立1种带形状参数的分段多项式曲线．调整形状参数可使三次多项式曲线在二次均匀B样条曲线两侧摆动．最后给出实例,构造出带局部调节参数G^1的连续曲线．该方法可以通过调整参数扩大二次均匀B样条曲线的调整范围．     

准均匀B样条曲线的局部多分辨编辑

论文通过节点插入算法,首先对原始的B样条曲线进行分裂,把想要修改的那一部分曲线段单独表示出来;然后,对此曲线进行多分辨编辑,给出了局部多分辨编辑后各曲线段C1或C2连续性拼接条件。最后给出了图例。     

两种带形状参数的三角曲线

定义了带形状参数的三次三角多项式曲线和三次三角样条曲线。前者具有 与二次Bézier 曲线类似的端点性质,但逼近性比二次Bézier 曲线更好,且在拼接时能达到 更高阶的连续性。而后者与二次B 样条曲线类似,其每一段由相继的三个控制顶点生成。 对于等距节点,在一般情况下曲线C2 连续,在特殊条件下可达C3 连续。     

Neural Network Methods for NURBS Curve and Surface Interpolation

New algorithms based on artificial neural network models are presented for cubic NURBS curve and surface interpolation.When all th knot spans are identical,the NURBS curve interpolation procedure degenerates into that of uniform rational B-spline curves.If all the weights of data points are identical,then the NURBS curve interpolation procedure degenerates into the integral B-spline curve interpolation.     

基于矩阵融合的三次B样条曲线曲面加密算法

B样条曲线曲面是当前CAD/CAM造型系统中的核心部分。提出了一种基于系数矩阵融合的加密算法,并结合此算法将三次B样条曲线基函数的系数矩阵与三次Bézier曲线基函数的系数矩阵加以混合,实现了对三次B样条曲线曲面的加密,实验结果表明利用此算法生成的曲线曲面与原始的曲线曲面有一定的相似性,保证了三次B样条曲线曲面在信息传播中的安全性。