基于代数曲线段的G2连续的曲线造型方法

文中提出了一种用低次代数样条曲线来插值平面上有序数据点列或者构造用多种方法表示的两曲线段间过渡曲线的一种方法 .这里得到的曲线不是用通常的代数曲线方程来表示 ,而是用一种带参数的代数方程来表示 .首先给出了用二次曲线来插值两点、两切线和用四次代数曲线插值两点、两切线和两曲率的方法 ;其次 ,给出了利用四次代数样条曲线来插值平面上一个有序点列 ,无论是构造闭曲线还是开曲线 ,都能达到整体 G2 连续 .最后 ,讨论了代数曲线 /代数曲线、代数曲线 /参数曲线以及参数曲线 /参数曲线之间的过渡曲线造型方法     

基于代数曲线段G^2连续的曲线造型方法

文中提出了一种用低次代数条来插值平面上有序数据点列或者构造用多种方法表示的两曲线段间过渡曲线的一种方法,这里得到的曲线不是用通常的代数曲线方程来表示,而是用一种带参数的代数方程来表示,首先给出了用二次曲线来插值两点、两革一和用四欠代数曲线插值两点、两切线和两曲率的方法,其次,给出了利用四次代数样条曲线来插值平面上一个有序点列,无论是构造闭还是开曲线,都能达到整体Ｇ＾２连续最后,讨论了代数曲线／代数     

曲率单调Bézier曲线G1插值算法及应用

基于曲率单调的 Bézier 曲线,提出了一种精确而高效的满足 G1 约束的样条曲线插值算法。给定首 尾插值数据点位置及方向角,利用曲率单调 Bézier 曲线的几何设计准则,求解非线性方程组,构造满足 G1 插值条 件的曲率单调 Bézier 曲线。与基于欧拉螺旋线的插值算法相比,本文方法构造简单、插值精确,与现有的 NURBS 方法兼容。基于分段拼接,该算法能够处理给定点列及首尾切线方向的插值问题,具有较强的适应性与通用性。     

点至平面代数曲线正交投影计算的混合算法EI北大核心CSCD

点至平面代数曲线的正交投影计算在计算机图形学、计算机辅助几何设计领域,特别是交互式设计等应用中有着非常重要而广泛的运用.基于牛顿梯度下降法、切线和曲率圆形成中点的中点脚点法,以及混合几何加速正交法的计算方法,提出一种混合算法用于计算点到平面代数曲线的正交投影问题.首先,采用牛顿梯度下降法使初始迭代点落在平面代数曲线上;其次,利用切线和曲率圆所形成的中点作为脚点,再结合牛顿梯度下降法,将落在平面代数曲线上的迭代点逐渐挪动至正交投影点很靠近位置;最后,使用混合几何加速正交法得到正交投影点.采用3个封闭平面代数曲线实例进行实验,通过收敛性计算验证,结果表明当测试点比较远或代数曲线次数比较高时,该算法是鲁棒和高效的.     

四次PH曲线的渐开线及其几何Hermite螺线插值

为了能调整G1插值螺线两端点处的曲率,提出一种螺线插值算法.首先给出了平面四次PH曲线的渐开线计算公式,并分析了其几何性质;然后以此为工具推导了G1Hermite螺线插值的全套算法.该算法可得到依赖于2个连续参数的插值螺线族,通过改变参数可调整插值螺线两端点处的曲率,理论上可调整一端的曲率使之无限接近于0;当给定的G2数据满足一定条件时,也能选取适当的参数构造出G2插值螺线.数值实例结果表明,文中算法能得到令人满意的结果.     

曲率连续的有理二次样条插值的一种优化方法

人们通常用有理三次曲线样条来构造整体曲率连续的曲线.提出利用有理二次样条曲线插值整体曲率连续的曲线的一种方法.首先导出了两相邻二次曲线段间曲率连续的拼接条件,然后提出了求解平面上一个闭的点列中每一点处的切线的最优算法.最后给出了闭曲线插值的一些实例以检验方法的有效性.     

保形五次几何Hermite插值的构造算法

讨论了计算机辅助几何设计中的GHI问题,GHI曲线需要型值点处的切线和曲率信息,所以GHI曲线比一般的插值曲线更困难.首先将保概念引入到GHI曲线,再用分段五次Bezier曲线构造了GC2保形GHI算法.该曲线的所有Bezier点由型值点及相应的曲率信息直接计算产生,无需求解矢量方程组,因此该曲线计算简单,局部修改方便.最后,两个数值例子被给出。     

隐式二次代数曲线插值

目前,二次参数曲线在曲线曲面造型中应用非常广泛,起着至关重要的作用,因此对二次曲线的性质和应用的研究仍十分有意义。本文首先综述近年来有关二次曲线的研究,对各种方法的优缺点进行了客观的评价。然后根据三次代数曲线的构造方法,提出一种新的二次曲线的构造方法,该方法通过几何量如控制点和切线来控制二次代数曲线的形状。文章在理论上对曲线的一系列性质进行了详细说明。     

插值给定数据点的四次PH曲线构造

目的 PH （Pythagorean hodograph）曲线由于具备有理等距曲线、弧长可精确计算等优良的几何性质,广泛应用于数控加工和路径规划等方面。曲线插值是曲线构造的主要手段之一,虽然对PH曲线的Hermite插值方法进行了广泛研究,但插值给定数据点的构造方法仍有待突破,为推广四次PH曲线的应用范围,提出了一种新的四次PH曲线的3点插值问题解决方法。方法 从四次PH曲线的代数充分必要条件出发,在该曲线的Bézier控制多边形中引入辅助控制顶点,指出其中实参数的几何意义,该实参数可作为形状调节因子对构造曲线进行交互。对给定的3个平面型值点进行参数化确定相应的参数值;通过对四次PH曲线一阶导数积分得到曲线的显式表达,其中包含一个待定复常量,将给定的约束点代入曲线的显式表达式得到关于待定复常量的一元二次复方程,求解该复方程并反求Bézier控制顶点得到符合约束条件的四次PH曲线。结果 实验对通过构造插值给定数据点的四次PH曲线进行比较,当形状调节因此改变时,曲线形状可进行有效交互。每次交互得到两条四次PH曲线,通过弧长、弯曲能量、绝对旋转数的计算得到最优曲线,并构造得到PH曲线的等距线。结论 本文方法给定的形状调节参数具有明确的代数意义和几何意义,本文方法易于实现,可有效进行交互。     

高精度三次参数样条曲线的构造

构造参数样条曲线的关键是选取节点，该文讨论了GC^2三次参数样条曲线需满足的连续性方程，提出了构造GC^2三次参数样条曲线的新方法，在讨论了平面有序五点确定一组三次多项式函数曲线，平面有序六点唯一确定一条三次多项式函数曲线的基础上，提出了计算相邻两区间上的节点的算法，构造的插值曲线具有三次多项式函数精,该文还以实例对新方法与其它方法构造的插值曲线的精度进行了比较。     

三点插值的三次PH曲线构造方法

为推广三次PH曲线的实际应用,研究在给定3个平面型值点条件下的三次PH曲线构造方法.三次PH曲线具有鲜明的几何性质和代数特征,采用平面参数曲线的复数表示方法,三次PH曲线的充分必要条件被表述为复代数系统.通过对给定型值点进行参数化,将复代数系统转化为一元二次复方程,求解方程即得三次PH曲线的控制顶点,从而得到2条构造曲线.应用该方法对模拟给定的若干平面型值点数据进行实验,比较了均匀参数化、弦长参数化、弧长参数化方法的不同效果,并计算弧长、弯曲能量、绝对旋转数来选取最优构造曲线.实验结果表明,该方法有效且易于计算,可应用于三次PH样条构造.     

Constraint-based LN curves

We consider the design of parametric curves from geometric constraints such as distance from lines or points and tangency to lines or circles. We solve the Hermite problem with such additional geometric constraints. We use a family of curves with linearly varying normals, LN curves. The nonlinear equations that arise can be of algebraic degree 60. We solve them using the GPU on commodity graphics cards and achieve interactive performance. The family of curves considered has the additional property that the convolution of two curves in the family is again a curve in the family, assuming common Gauss maps, making the class more useful to applications. Further, we consider valid ranges in which the line tangency constraint can be imposed without the curve segment becoming singular. Finally, we remark on the larger class of LN curves and how it relates to Bézier curves.     

给定两端点及端点处切方向和曲率的空间Bezier曲线的插值问题

§１．问题的提出 曲线插值问题是 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ中一类基本而广泛的问题．实际中可能要求曲线不仅插值于某些点,而且要插值于某些点处的切方向乃至曲率信息．例如高架路立交桥以及山区铁路的设计中曲线段的光滑拼接,就会遇到这样的问题．古典的Ｃ个Ｈｅｒｍｉｔｅ插值问题的解是唯一的,它由一段２ｋ－１次参数曲线构成,而实际问题中几何连续的要求将更为普遍,从而导出了一类称之为 ＧＨＩ（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｈｅｒｍｉｔｅ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）的问题,即要求插值于给定的…     

三次Hermite插值曲线的细化优化

在给定端点及其切矢方向的条件下,通过在相邻两节点之间插入一个中间节点,研究三次Hermite插值曲线的优化问题．如果以与曲率有关的二阶导数为目标,证明插入节点与不插入节点的情形是一样的,体现三次Hermite插值曲线的一种特性．如果以与挠率有关的三阶导数为目标,给出优化三次Hermite曲线的计算公式,从而提出一种新的曲线构造方法．实例表明了方法的有效性．     

Shape preserving interpolation by curvature continuous parametric curves

An interpolation scheme for planar curves is described, obtained by patching together parametric cubic segments and straight lines. The scheme has, in general, geometric continuity of order 2 (G² continuity) and is similar in approach to that of [Goodman & Unsworth ′86], but whereas this earlier scheme, when applied to cubics, produces curves with zero curvature at the interpolation points, the corresponding curvature values in this scheme are in general non-zero. The choice of a tangent vector at each interpolation point guarantees that the interpolating curve is local convexity preserving, and in the case of functional data it is single-valued and local monotonicity preserving. The algorithm for generating the cubic curve segments usually requires the solution of two non-linear equations in two unknowns, and lower bounds are obtained on the magnitude of the curvature at the relevant interpolation points in order that this system of equations has a unique solution. Particular attention is given to cubic segments which are adjacent to straight line segments. Two methods for calculating these segments are described, one which preserves G² continuity, and one which only gives G¹ continuity. A number of examples of the application of the scheme are presented.     

Least eccentric ellipses for geometric Hermite interpolation

We present a rational Bézier solution to the geometric Hermite interpolation problem. Given two points and respective unit tangent vectors, we provide an interpolant that can reproduce a circle if possible. When the tangents permit an ellipse, we produce one that deviates least from a circle. We cast the problem as a theorem and provide its proof, and a method for determining the weights of the control points of a rational curve. Our approach targets ellipses, but we also present a cubic interpolant that can find curves with inflection points and space curves when an ellipse cannot satisfy the tangent constraints.     

Parametric cubics as algebraic curves

This paper provides first a general background in the algebraic curve theory of cubics. The specific topics covered are double points, inflection points, tangent lines, three standard curves and the slope parameterization. Then parametric cubics are discussed in this context. Specific topics covered are double points, inflection points, tangent lines, degenerate cubic parameterizations, the inverse problem, and finding the implicit equation. All of these topics are presented so as to be easily translatable into computer algorithms.     

Hermite interpolation with a pair of spirals

The Hermite interpolation problem in the plane considered here is to join two points and to match given unit tangent vectors and signed curvatures at the two points with various G² curves consisting of a pair of spirals. The rotation of the tangent vector of the interpolating curve from one point to the other is restricted to being less than π. The necessary and sufficient conditions for the existence of each of the various curves are given.