B-样条函数极小曲面造型

极小曲面在建筑、航空、轮船制造等领域有着重要应用,但由于极小曲面表示复杂,给实际应用带来了很大的困难.研究了具有给定边界的极小曲面的B-样条函数曲面逼近.基于非线性约束优化方法和有限单元方法,求极小曲面方程的近似解.在算法中使用数值延拓方法,使非线性问题的初值选择问题自动化,同时,使用一个简单的线性化策略对非线性问题进行线性化.给出了几个数值结果.     

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.     

任意散乱点集的B-样条曲面重建

为了解决工业设计中复杂形体的曲面造型问题,提出了一种张量积型的低阶B-样条曲面重建算法。先将采集到的任意拓扑形状的散乱数据点进行三次不同的参数化得到四边形控制网格,然后再采用张量积型的双二次、双三次B-样条进行拟合,在拟合的过程中采用距离函数来控制拟合误差,得到光滑的曲面。运用该方法,直接对初始散乱点集进行重建,方法简单易实施,重建效率高并且重建后的样条曲面自然满足切平面连续。与以往的方法相比,该方法在逆向工程中可以在保证连续性的情况下,得到精准的结果曲面,提高了曲面造型的质量和效率。     

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.     

基于曲线和曲面控制的多边形物体变形反走样

基于参数曲线和曲面控制的空间变形是重要的几何外形编辑和柔性物体动画实现手段．当这两类变形方法的对象是多边形物体时,如何对变形物体进行重采样以得到高质量结果,是计算机动画和几何造型领域中的一个重要问题．该文针对B-样条曲线和曲面控制的空间变形方法,提出了面向多边形物体的空间变形反走样方法．在该方法中,利用等距技术将B-样条曲线或曲面所张成的变形空间近似表示为张量积B-样条参数体,结合作者提出的多边形物体精确B-样条自由变形方法,实现了参数曲线和曲面控制的多边形物体变形反走样．     

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.     

插值两个平行平面曲线的可展B样条曲面

两条位于平行平面上的分别是[n]次和[n+1]次B-样条曲线,以这两条曲线作边界生成一个直纹面,即[(n,n+1)]次B样条曲面,得到了该直纹面为可展曲面的充要条件,构造了（2,3）次可展B－样条曲面。通过对以上可展B样条曲面进行凸性分析,得到了（n,n+1）次可展B样条曲面为凸曲面的充要条件。给出了几个（2,3）次B-样条可展曲面。     

用B样条曲面填充多边域

多边域的曲面填充是复杂曲面的造型的需要,提出用B样条曲面填充多边域的算法,该算法首先确定初始曲面,并以初始曲面为基准面对离散的边界数据点进行参数化,然后建立以B样条曲面控制顶点为未知量的目标函数,求解目标函数得到填充曲面.详细阐述算法的基本思想,对比能量法和保形条件法两种类型目标函数的填充效果,并给出具体实例.     

三角域上的Plateau-Bézier问题求解新方法

从极小曲面上平均曲率处处为零出发求解三角域上的Plateau-Bézier问题.首先提出了一种新的线性能量函数,称之为平均曲率平方能量.基于该能量函数的极小化,推导出了内部控制顶点应满足的充要条件.通过造型实例,与基于Dirichlet能量极小化的求解方法进行了比较,发现两者各有千秋.特别地,若给定的边界曲线恰巧为三角...     

代数曲面混合的切分结合S曲面补洞方法

该文首先采用代数曲线样条逼近的方法参数化混合边界,然后用三次样条曲面混合任意两个隐式代数曲面,实现样条曲面和基曲面之间光滑过渡.进一步,文中采用GB样条混合两张代数曲面,当混合边界为Lissajous曲线、二次曲线、三角函数曲线、双曲函数曲线、悬链线或螺旋线等特殊曲线时,可实现混合曲面精确插值边界曲线.而对于多个隐式代数曲面混合,又首次提出了G1连续的切分结合S曲面片补洞的方法,且每张曲面片的形状都可通过形状参数直观地进行调整.     

加权Catmull-Clark曲面

文中给出一种加权的 Catm ull- Clark剖分方法 .算法首先对初始多边形网格作一次不同于 Catmull- Clark方法的带权因子的剖分 ,再对生成网格实施 Catmull- Clark剖分 ,从而得到可控形状的 C1光滑曲面 .通过对第 1步中的权因子赋不同的值 ,能方便地控制生成曲面与其原始控制网格的逼近精度 .实验表明 ,本算法非常简洁 ,比传统 Catm ull- Clark方法具有更多的自由度 .     

回转曲面的可展切曲面

论文系统地提出了构造回转曲面的可展切曲面及它们间映射分析的理论与 方法,建立了回转曲面可展切柱面和可展切锥面的数学模型以及曲面间的映射关系。根据回 转曲面及其可展切曲面间微分长度比的理论分析,推出了映射中极值映射曲线和等距映射曲 线的微分方程,通过整体和局部的变形分析,可以准确地掌握回转曲面与其可展切曲面间映 射中的变形情况。     

等温参数多项式极小曲面

该文讨论参数多项式极小曲面，证明了只存在一类三次等温数极小曲面，并研究了这类曲面的一些基本性质，完整地描述了其不自交区域，该文还对四次参数多项式曲面进行了讨论，给出了几类四次等温参数曲面。     

复杂地表地表温度反演研究进展

地表温度是陆表过程研究的关键参数,卫星反演地表温度是获取区域及全球尺度辐射平衡、能量收支研究中地表温度参数的有效手段.目前,在平坦地表覆盖均一区域,基于热红外和微波遥感反演的地表温度已经被验证具有较好精度,尤其热红外遥感地表温度产品精度可达1 K以内.但是针对复杂地表的温度反演研究仍面临较大挑战.系统总结了复杂地形区地...     

Quasi-Developable B-Spline Surface Design with Control Rulings

We propose a method for generating a ruled B-spline surface fitting to a sequence of pre-defined ruling lines and the generated surface is required to be as-developable-as-possible. Specifically, the terminal ruling lines are treated as hard constraints. Different from existing methods that compute a quasi-developable surface from two boundary curves and cannot achieve explicit ruling control, our method controls ruling lines in an intuitive way and serves as an effective tool for computing quasi-developable surfaces from freely-designed rulings. We treat this problem from the point of view of numerical optimization and solve for surfaces meeting the distance error tolerance allowed in applications. The performance and the efficacy of the proposed method are demonstrated by the experiments on a variety of models including an application of the method for path planning in 5-axis computer numerical control (CNC) flank milling.     

Distributed Poisson Surface Reconstruction

Screened Poisson surface reconstruction robustly creates meshes from oriented point sets. For large datasets, the technique requires hours of computation and significant memory. We present a method to parallelize and distribute this computation over multiple commodity client nodes. The method partitions space on one axis into adaptively sized slabs containing balanced subsets of points. Because the Poisson formulation involves a global system, the challenge is to maintain seamless consistency at the slab boundaries and obtain a reconstruction that is indistinguishable from the serial result. To this end, we express the reconstructed indicator function as a sum of a low-resolution term computed on a server and high-resolution terms computed on distributed clients. Using a client–server architecture, we map the computation onto a sequence of serial server tasks and parallel client tasks, separated by synchronization barriers. This architecture also enables low-memory evaluation on a single computer, albeit without speedup. We demonstrate a 700 million vertex reconstruction of the billion point David statue scan in less than 20 min on a 65-node cluster with a maximum memory usage of 45 GB/node, or in 14 h on a single node.     

特征驱动的曲面重建

提出了基于散乱空间点集进行曲面重建的新方法,从点集的空间位置信息中提取待建曲面的内蕴特征量——法向和曲率,利用点集的这些特征信息来确定拓扑重建的搜索空间,采用面片生长的方式重建曲面。该方法在快速获得正确拓扑连接的同时,直接生成了用较少的面片就能保持曲面特征的优化网格。     

Loop细分曲面的优化拟合算法

提出一种用于构造给定三维模型的拟合Loop细分曲面的迭代优化算法,使得拟合曲面与原始模型之间的逼近误差最小.算法中的逼近误差定义为原始模型各面元到拟合曲面最小距离的积分.与Loop细分小波分解算法的比较表明,该算法以适度的运行时间代价得到了更优的结果.此外,该算法还可以加以推广,作为一类从输入模型生成其近似表示的优化算法的基础.     

Study on Surface Plotting Methods in Parts Plotting简

According to the factors that confirm the shape of surface, it is classified into two categories： arc surface and curve surface The method to confirm the category of surfaces and the plotting methods are discussed in this paper, which provide guidance for parts plotting.     

特征驱动的曲面重建*

提出了基于散乱空间点集进行曲面重建的新方法,从点集的空间位置信息中提取待建曲面的内蕴特征量——法向和曲率,利用点集的这些特征信息来确定拓扑重建的搜索空间,采用面片生长的方式重建曲面。该方法在快速获得正确拓扑连接的同时,直接生成了用较少的面片就能保持曲面特征的优化网格。