小波理论及其在图形图像处理中的应用

小波分析多尺度特征可以替代B样条基,将多尺度特性带入到曲面之中。这样就可以将分辨率较高的曲面分解成小波系数组和分辨率较低的曲面。运用离散内积和非均匀B样条节点插入算法,根据整体光顺度,从曲面对应的最坏节点进行局部光顺,选择最坏节点的光顺区域,运用约束方程,在光顺界面边界基本不变的条件下,对细节部分迭代进行分解,控制误差。在光顺时又可以保持曲面的连续性。     

小波理论及其在图形图像处理中的应用

小波分析多尺度特征可以替代B样条基,将多尺度特性带入到曲面之中。这样就可以将分辨率较高的曲面分解成小波系数组和分辨率较低的曲面。运用离散内积和非均匀B样条节点插入算法,根据整体光顺度,从曲面对应的最坏节点进行局部光顺,选择最坏节点的光顺区域,运用约束方程,在光顺界面边界基本不变的条件下,对细节部分迭代进行分解,控制误差。在光顺时又可以保持曲面的连续性。     

基于能量优化与非均匀B样条小波的曲面光顺

提出通过非均匀B样条曲面的小波分解以及能量法的结合对曲面光顺的算法。小波分解实现了数据的压缩,提高了算法的效率;同时结合能量法对分解后曲面的细节部分进行边界约束光顺处理。最后用实例验证了算法的有效性。     

基于小波的非均匀B样条曲线自动光顺算法

为了更好地对曲线进行自动光顺,针对一般的非均匀B样条曲线,提出一种基于非均匀B样条小波的曲线光顺算法.首先将曲线分解为尺度部分和细节部分,并把细节部分再次分解为小波尺度部分和小波细节部分;然后通过自动设定阈值对小波细节部分进行修复,并通过小波重构得到新的控制顶点;最后对新的控制顶点进行迭代计算,直至达到满意的光顺效果.通过设定光顺误差限,采用该算法可以在计算机上对曲线进行自动光顺操作.实例验证表明,文中算法比其他基于小波的曲线光顺方法具有更好的光顺效果.     

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.     

NURBS边界曲面直接生成法

由于非均匀有理B样条(NURBS)曲面的复杂性,传统NURBS边界曲面的生成是先构造孔斯曲面,再由孔斯曲面向NURBS曲面转换得到,其操作过程比较烦琐。针对此问题,提出了NURBS边界曲面直接生成算法,该算法根据给定的四条NURBS边界曲线,结合孔斯曲面生成方法直接插值生成NURBS曲面,从而避免了通过孔斯曲面向NURBS曲面转换所带来的计算代价,因此同传统方法相比,具有较低的计算代价。实验结果表明:该算法简化了曲面生成步骤,减少了曲面转换过程的计算量,生成的曲面边界信息明确,且连续性好。     

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。     

小波方法光顺的B样条模糊系统及其应用

为了减少不准确数据对模糊系统的影响, 本文利用准均匀B样条小波方法光顺了B样条模糊系统. 首先将B样条模糊系统的多分辨率表示转化为准均匀B样条函数的多分辨率表示, 接着利用准均匀B样条小波分解方法对相应的准均匀B样条函数进行分解就得到了一系列光顺性逐渐增强、规则个数逐渐减少的模糊系统, 即基于小波方法的光顺B样条模糊系统. 最后, 仿真结果表明, 小波方法光顺的B样条模糊系统构造的模糊控制器在改善原来B样条模糊系统构造的模糊控制器性能的同时, 大大提高了原来控制器的运行效率.     

双奇次NUAHT样条

针对T样条无法精确表示双曲超越曲面的问题,构造了一种样条曲面——双奇次代数双曲T样条曲面(NUAH T样条),探讨了其细分算法和调配函数的线性无关性.通过将非均匀代数双曲B样条曲面(NUAH B样条曲面)定义在T网上,给出了双奇次NUAH T样条的定义;基于NUAH B样条的节点插入公式,提出NUAH T样条的一种局部细分算法;并证明了NUAH T样条的调配函数线性无关的充要条件,即由NUAH T样条转化为NUAH B样条曲面的过渡矩阵是满秩矩阵.最后,通过实例验证了曲面构建和细分算法的有效性.     

基于节点矢量优化的复合材料序列轮廓逼近及重构

针对采用边缘检测方法获得的复合材料第二相颗粒轮廓不规则且光顺性差的特点,利用周期非均匀三次B样条曲线逼近颗粒轮廓.将节点作为变量,提出了一种基于群体增量学习算法的节点矢量优化算法,得到预定控制点条件下误差最小的颗粒轮廓曲线;基于逼近的序列轮廓,采用柔性间距插入节点的方法定义公共节点矢量,根据公共节点矢量对序列轮廓进行相容性处理,利用三次B样条蒙皮算法生成了一张C2连续的张量积B样条曲面来描述复合材料的第二相颗粒.实验结果表明,与遗传算法相比,文中算法在轮廓逼近方面具有更好的鲁棒性和更高的精度,重构出的第二相颗粒光顺性好,效果理想.     

Curve reconstruction based on an interval B-spline curve

Curve reconstruction that generates a piece of centric curve from a piece of planar strip-shaped point cloud is a fundamental problem in reverse engineering. In this paper, we present a new curve-reconstruction algorithm based on an interval B-spline curve. The algorithm constructs a rectangle sequence approximating the point cloud using a new data clustering technique, which facilitates the determination of curve order implied in the shape of the point cloud. A quasicentric point sequence and two pieces of boundary point sequences are then computed, based on which a piece of interval B-spline curve representing the geometric shape of the point cloud is constructed. Its centric curve is the final reconstructed curve. The whole algorithm is intuitive, simple, and efficient, as demonstrated by experimental results.     

Lupaşq-Bézier曲线的几何求值算法及其应用

Lupaş q-Bézier 曲线是一种以 q-整数作为形状参数的广义 Bézier 曲线。本文构造了 Lupaş q-Bézier 曲线的一种新型几何求值算法,该算法倒数第二层 2 个节点的仿射组合与曲线相切。利用算法的相切性质得到 Lupaş q-Bézier 曲线导矢的一种新表示,并实现了 Lupaş q-Bézier 曲线的细分。特别地,二次 Lupaş q-Bézier 曲线 分割得到的 2 条子曲线的形状参数的乘积等于原曲线的形状参数。进一步,得到了加权 Lupaş q-Bézier 曲线的一 种新型几何求值算法,该算法具有显式矩阵表示。     

2D shape deformation using nonlinear least squares optimization

This paper presents a novel 2D shape deformation algorithm based on nonlinear least squares optimization. The algorithm aims to preserve two local shape properties: the Laplacian coordinates of the boundary curve and the local area of the shape interior, which are together represented in a non-quadratic energy function. An iterative Gauss–Newton method is used to minimize this nonlinear energy function. The result is an interactive shape deformation system that can achieve physically plausible results that are difficult to achieve with previous linear least squares methods. In addition to this algorithm that preserves local shape properties, we also introduce a scheme to preserve the global area of the shape, which is useful for deforming incompressible objects.     

基于内在插值的多重形状渐变方法

推广了基于内在形状插值的多边形渐变算法,提出了具有边界约束的多重形状变形方法.通过在约束方程中引进边界控制条件得到适合一般曲线形状的插值算法,并利用具有指定边界约束的变换和形状插值器的构造,使该算法适合具有任意指定边界的多重曲线形状的混合变形,并给出了3D曲线形状边界约束的最优方程.通过2D形状渐变实验表明该算法的视觉效果良好.     

Automated grain boundary detection using the level set method

In this paper, we detect the grain boundary by using a novel automated algorithm which is based on the level set method (the LSM). The LSM starts with only one initial closed curve which can be arbitrary in both shape and location in the microphotograph. The curve splits and merges repeatedly until it reaches the boundaries of the objects. The evolution depends on the structure of the image. This method requires simple and feasible constraints which ensure the exclusion of the objects unsuitable for reliable measurements and strain analysis. The LSM has the following three advantages: (1) with a single image as input, segmentation is automated without human intervention, (2) the grain boundary detected by the LSM is a closed curve, and (3) simple post-processing maintains the shape of the boundary. The segmentation and strain analysis by the LSM are demonstrated and the results are compared with those from hand-drawn method.     

联合骨架与边界特征的平面形状分解

在形状分析及其相关应用中,将形状分解成有意义的几个部分往往具有重要意义。骨架与轮廓都蕴含了丰富的物体形状全局与局部信息。提出一种联合骨架与边界特征的平面形状分解方法。该算法引入符合视觉特性的弯曲度比率作为约束,获得可控的分解结果以满足不同细节尺度的要求。算法充分利用对轮廓进行离散曲线演化时得到的信息,避免几个重要的部分被合并为一个整体。由于采用了鲁棒的骨架生成方法,使得算法对较高噪声干扰具有一定的鲁棒性,且能使得一个重要的部分不被进一步误分解。以MPEG7形状库等形状为实验对象,对算法的有效性进行了验证。分解实验结果均较为符合人类的主观感觉,同时对噪声污染的形状也具有较为鲁棒的结果。     

基于四元素插值的空间曲线边界约束变形方法

曲线形状的变形技术在计算机动画和产品造型设计中有着重要的应用。以单位球面四元素插值为基础建立非线性的局部变换，通过在中间帧重构方程引进边界控制条件，提出了具有边界约束的空间曲线和平面曲线形状的变形方法。该方法在曲线形状渐变序列中具有保周长的线性变化，适合一般曲线的渐变和骨架行走的特征。还给出了建立渐变序列的边界曲线算法，通过实例说明了造型和编辑边界曲线能得到良好的拼接效果。实验表明,该算法在空间曲线变形中具有良好的视觉效果和应用前景，算法具有简易性和统一性。     

Crawl through Neighbors: A Simple Curve Reconstruction Algorithm

Given a planar point set sampled from an object boundary, the process of approximating the original shape is called curve reconstruction. In this paper, a novel non‐parametric curve reconstruction algorithm based on Delaunay triangulation has been proposed and it has been theoretically proved that the proposed method reconstructs the original curve under ε‐sampling. Starting from an initial Delaunay seed edge, the algorithm proceeds by finding an appropriate neighbouring point and adding an edge between them. Experimental results show that the proposed algorithm is capable of reconstructing curves with different features like sharp corners, outliers, multiple objects, objects with holes, etc. The proposed method also works for open curves. Based on a study by a few users, the paper also discusses an application of the proposed algorithm for reconstructing hand drawn skip stroke sketches, which will be useful in various sketch based interfaces.     

针对弱边缘信息的左心室图像分割算法

基于距离正则水平集模型（DRLSE）的左心室MR图像分割算法对梯度信息有很强的依赖性,在图像弱边缘区域容易陷入局部最优,且对初始轮廓的选取敏感。为降低算法对初始轮廓的敏感程度,提高其在左心室图像弱边缘的分割能力,提出一种适用于弱边缘信息的左心室分割算法。在DRLSE的基础上,该分割算法提出运用拟合方法计算基于变异系数分割模型（PSM）的新局部项,算法依靠梯度与图像局部信息驱动曲线演化,降低了DRLSE对初始轮廓的敏感度;引入形状约束力,克服DRLSE算法在左心室外膜弱边界处出现边界泄露的情况。为验证所提算法分割的准确性,基于多伦多市患病儿童医院影像科提供的数据库,利用DRLSE、保持凸性水平集模型（CPLSE）模型、U-Net网络以及提出的内膜算法对心内膜进行分割;利用DRLSE、引入外膜形状约束力的DRLSE模型（DRLSE-shape）、U-Net网络以及提出的外膜算法对心外膜进行分割。实验结果表明,针对左心室内、外膜,所提算法优于上述算法,能降低DRLSE对初始轮廓的敏感程度,提升对左心室弱边界MR图像分割的精确度。     

基于曲率尺度空间的VOP形状编码算法

首先对曲率尺度空间（CSS）算法进行改进，并用改进的CSS算法对任意形状物体的形状信息进行特征点的分层提取；其次，用自适应算术编码算法对固定长度的八分圆编码算法进行改进，并对所提取的特征点进行算术编码，实验结果表明，这种新的基于特征点提取的形状编码方法比MPEG-4校验模型中基于上下文的算术形状编码算法，在Dn相同的条件下，主观质量更好，且压缩比更高。