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。     

非均匀B样条曲面顶点及法向插值

本文以非均匀Catmull-Clark细分模式下的轮廓删除法为基础,通过在细分网格中定义模板并调整细分网格的顶点位置,为非均匀B样条曲面顶点及法向插值给出了一个有效的方法．该细分网格由待插顶点形成的网格细分少数几次而获得．细分网格的顶点被分为模板内的顶点和自由顶点．各个模板内的顶点通过构造优化模型并求解进行调整,自由顶点用能量优化法确定．这一方法不仅避免了求解线性方程组得到控制顶点的过程,而且在调整顶点的同时也兼顾了曲面的光顺性．     

密集散乱测量数据点的B样条曲面拟合研究

回顾了密集散乱数量数据点面拟合研究发展情况,针对异形边界自由曲面密集散乱测量数据点,提出一种B样条曲面多步拟合算法,其中涉及边界插值B样条曲面生成、Hardy′s双二次局部插值、规则网格数据点B样条曲面最小二乘拟合等关键技术,通过一个工程实例,对文中提出的B样条曲面多步拟合算法进行了实验验证。     

不规则网格上的曲面设计方法

提出一种在不规则网格上构造曲面的方法.其基本思想是,通过均匀双三次B样条基函数的分解和子基函数的分类,将B样条曲面方法推广到任意四边形网格.给定一个任意四边形控制网格,首先对每个控制点构造一个基函数;所有控制点加权组合形成整体曲面.构造的曲面是分片双三次有理参数多项式曲面.此方法可以看成是均匀B样条曲面构造方法的扩展,如果控制网格是规则四边形网格,那么构造得到的曲面与均匀双三次B样条曲面是一致的.最后,实例证明此方法能够有效地构造曲面.     

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。     

三次B样条曲线骨架卷积曲面造型

提出一种基于B样条曲线降阶的三次B样条曲线骨架卷积曲面造型方法．首先通过顶点扰动降阶方法把三次B样条曲线骨架（C^1连续）降阶为C^1连续的二次B样条，然后应用二次B样条曲线骨架的卷积曲面势函数计算方法得到三次B样条曲线骨架的势函数．     

三次有理插值样条曲线曲面

利用有理三次Bézier曲线的端点插值性质,导出了构造三次插值样条曲线曲面的一种新的基函数-RB基函数.由RB基函数构造了C1有理三次插值样条曲线和有理双三次插值样条曲面.     

离散点重构车身曲面的一种方法

基于激光无触点式三坐标测量仪所测得的曲面离散数据点 ,论文给出了一种用双三次B样条曲面插值来重构车身曲面的方法。该方法首先介绍B样条曲线和曲面的插值算法 ,接着对曲面离散点进行预处理 ,最后对离散点进行曲面插值。论文所生成的曲面网格 ,不仅适用于车身曲面设计 ,而且能用作车身覆盖件冲压仿真计算有限元模型     

推广Dirichlet 方法用于B 样条极小曲面设计

为弥补当前NURBS系统无法有效设计工程所急需的B样条极小曲面的缺陷,将构造Bézier极小曲面的Dirichlet方法成功地推广到了B样条极小曲面设计.提出了插值控制网格边界的B样条曲面模型,运用B样条基函数的求导公式及求值割角算法,将计算极小曲面内部控制顶点的问题转化为一个线性方程组的求解,从而避免了强非线性问题所导致的困惑,极大地提高了运算效率.最后,用大量实例对理论和算法进行了验证.     

任意三角形网格的基于二元四次箱样条分片C1曲面

提出一种以任意三角剖分为控制网格的二元箱样条曲面算法.二元三方向剖分是方向最少的三角剖分,建立在其上的二元三向四次箱样条在CAGD等领域有着广泛的应用.其规范的箱样条曲面计算仅适用于控制点的价数均为6的网格.从规范的算法出发,提出了一种任意价数控制网格的曲面计算算法,并对算法的连续性等进行了详细的分析.生成的曲面具有保凸性,且是分片C1连续的.该算法可进行3D离散点全局或局部插值,并可应用于3D曲面重构等领域.     

High quality refinable G‐splines for locally quad‐dominant meshes with T‐gons

Polyhedral modeling and re‐meshing algorithms use T‐junctions to add or remove feature lines in a quadrilateral mesh. In many ways this is akin to adaptive knot insertion in a tensor‐product spline, but differs in that the designer or meshing algorithm does not necessarily protect the consistent combinatorial structure that is required to interpret the resulting quad‐dominant mesh as the control net of a hierarchical spline – and so associate a smooth surface with the mesh as in the popular tensor‐product spline paradigm. While G‐splines for multi‐sided holes or generalized subdivision can, in principle, convert quad‐dominant meshes with T‐junctions into smooth surfaces, they do not preserve the two preferred directions and so cause visible shape artifacts. Only recently have n‐gons with T‐junctions (T‐gons) in unstructured quad‐dominant meshes been recognized as a distinct challenge for generalized splines. This paper makes precise the notion of locally quad‐dominant mesh as quad‐meshes including τ‐nets, i.e. T‐gons surrounded by quads; and presents the first high‐quality G‐spline construction that can use τ‐nets as control nets for spline surfaces suitable, e.g., for automobile outer surfaces. Remarkably, T‐gons can be neighbors, separated by only one quad, both of T‐gons and of points where many quads meet. A τ‐net surface cap consists of 16 polynomial pieces of degree (3,5) and is refinable in a way that is consistent with the surrounding surface. An alternative, everywhere bi‐3 cap is not formally smooth, but achieves the same high‐quality highlight line distribution.     

Smooth spline surface generation over meshes of irregular topology

An efficient method for generating a smooth spline surface over an irregular mesh is presented in this paper. Similar to the methods proposed by [1, 2, 3, 4], this method generates a generalised bi-quadratic B-spline surface and achieves C ¹ smoothness. However, the rules to construct the control points for the proposed spline surfaces are much simpler and easier to follow. The construction process consists of two steps: subdividing the initial mesh once using the Catmull–Clark [5] subdivision rules and generating a collection of smoothly connected surface patches using the resultant mesh. As most of the final mesh is quadrilateral apart from the neighbourhood of the extraordinary points, most of the surface patches are regular quadratic B-splines. The neighbourhood of the extraordinary points is covered by quadratic Zheng–Ball patches [6].     

细分曲面拟合的局部渐进插值方法

逼近型细分方法生成的细分曲面其品质要优于插值型细分方法生成的细分曲面.然而,逼近型细分方法生成的细分曲面不能插值于初始控制网格顶点.为使逼近型细分曲面具有插值能力,一般通过求解全局线性方程组,使其插值于网格顶点.当网格顶点较多时,求解线性方程组的计算量很大,因此,难以处理稠密网格.与此不同,在不直接求解线性方程组的情况下,渐进插值方法通过迭代调整控制网格顶点,最终达到插值的效果.渐进插值方法可以处理稠密的任意拓扑网格,生成插值于初始网格顶点的光滑细分曲面.并且经证明,逼近型细分曲面渐进插值具有局部性质,也就是迭代调整初始网格的若干控制顶点,且保持剩余顶点不变,最终生成的极限细分曲面仍插值于初始网格中被调整的那些顶点.这种局部渐进插值性质给形状控制带来了更多的灵活性,并且使得自适应拟合成为可能.实验结果验证了局部渐进插值的形状控制以及自适应拟合能力.     

基于径向基函数与B样条的散乱数据拟合方法

针对散乱数据的曲面拟合问题,提出一种径向基函数与B样条插值结合使用的曲面拟合方法.通过分片径向基函数插值,三维散乱点,再从分片插值曲面上获取预先设定好的有序网格点的值,最后利用张量积B样条插值有序网格点,从而得到拟合曲面.该方法较好地解决散乱数据插值和拟合的计算不稳定性问题,最后给出算法实例.     

用逼近型√3细分方法构造闭三角网格的插值曲面

为了避免用逼近型3~(1/2)细分方法构造插值曲面过程中出现的烦琐运算,利用3细分方法极限点计算公式,提出一种用逼近型3~(1/2)细分方法构造闭三角网格插值曲面的方法.给定待插值的闭三角网格,先用一个新的几何规则与原3~(1/2)细分方法的拓扑规则细分一次得到一个初始网格,用3~(1/2)细分方法细分该初始网格得到插值曲面;新几何规则根据极限点公式确定,保证了初始网格的极限曲面插值待插值的三角网格.由于初始网格的顶点仅与待插值顶点2邻域内的点相关,所以插值曲面具有良好的局部性,即改变一个待插值点的位置时,只影响插值曲面在其附近的形状.该方法中只有确定初始网格顶点的几何规则与原3细分方法不同,故易于整合到原有的细分系统中.实验结果表明,该方法具有计算简单、有充分的自由度调整插值曲面的形状等特点,使得利用3~(1/2)细分方法构造三角网格的插值曲面变得极其简单.     

优化技术在B样条曲面拼接中的应用

只要选用相应的目标函数，曲面插值、逼近、拼接和光顺都可以使用优化技术统一处理，本文讨论用优化技术构造Ｂ样条网络曲面，着重解决角点和Ｇ＾１、Ｇ＾２协调与边界上的Ｇ＾１拼接。关于角点处网格曲面的Ｇ＾２协调，本文针对退化和非爱化两种情况进行讨论。本文算法允许共边曲面沿公共边界具有不同的参数化，在理论上允许曲面在角点处退化。     

Surface interpolation of meshes by geometric subdivision

Subdivision surfaces are generated by repeated approximation or interpolation from initial control meshes. In this paper, two new non-linear subdivision schemes, face based subdivision scheme and normal based subdivision scheme, are introduced for surface interpolation of triangular meshes. With a given coarse mesh more and more details will be added to the surface when the triangles have been split and refined. Because every intermediate mesh is a piecewise linear approximation to the final surface, the first type of subdivision scheme computes each new vertex as the solution to a least square fitting problem of selected old vertices and their neighboring triangles. Consequently, sharp features as well as smooth regions are generated automatically. For the second type of subdivision, the displacement for every new vertex is computed as a combination of normals at old vertices. By computing the vertex normals adaptively, the limit surface is G¹ smooth. The fairness of the interpolating surface can be improved further by using the neighboring faces. Because the new vertices by either of these two schemes depend on the local geometry, but not the vertex valences, the interpolating surface inherits the shape of the initial control mesh more fairly and naturally. Several examples are also presented to show the efficiency of the new algorithms.     

一种B样条表面插值控制点的缩减方法

研究了从给定节点向量中选择节点进行B样条曲线插值的方法，并将此方法应用到行数据点不相同的B样条曲面插值，得到了一个通过对行节点矢量调整传递的曲面插值方法，理论分析和实验表明该方法可大量减少曲面控制点的数目．     

半静态回插细分方法

根据传统静态细分方法的不足,提出一类新颖的半静态回插细分方法.结合统一的细分框架、半静态控制和回插补偿三者的优势,基于细分算子的观点,分别给出了曲线和曲面情况的细分规则,并对其极限性质作出讨论.按照该方法,可以在不改变控制顶点的情况下,构造出从逼近到插值控制顶点的一系列曲线曲面.同时,引入网格顶点和连接边的方向标注,以生成具有整体方向性的光顺曲面.由于该方法基于符号表示,因此易于实现与扩展,适合于计算机动画造型和工业原型设计.