三次Hermite参数曲线与曲面的扩展

在给定插值条件时,标准三次Hermite参数曲线与曲面的形状无法调整。为克服标准三次Hermite参数曲线与曲面的不足,首先通过提高基函数次数的方法给出了一种带形状参数的四次Hermite基函数,然后生成了相应的带形状参数的四次Hermite参数曲线与曲面。所生成的曲线与曲面是标准三次Hermite参数曲线与曲面的扩展,不仅与标准三次Hermite曲线与曲面具有完全相同的性质,而且当插值条件给定时,其形状可通过修改形状参数的取值进行局部或整体调节,为插值曲线与曲面的构造提供了一种新方法。     

空间曲线的几何Hermitet插值问题

在给定的GC^2插值条件下,构造了一条空间四次Bezier曲线（空间曲线的几何Hermite插值问题）,结果表明了四次GC^2-Hermite插值问题是局部存在的,并且有一个自由度,文章还诗集了逼近阶,并证明了局部解具有六阶逼近精度。     

空间曲线的几何Hermite插值问题

在给定的 GC2 插值条件下 ,构造了一条空间四次 Bèzier曲线 (空间曲线的几何 Hermite插值问题 ) ,结果表明了四次 GC2 - Herm ite插值问题的解是局部存在的 ,并且有一个自由度 ;文章还讨论了逼近阶 ,并证明了局部解具有六阶逼近精度 .     

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。     

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．     

带参数的四次Hermite插值样条

为了克服标准三次Hermite插值样条的不足,给出了一种带参数的四次Hermite插值样条,具有标准三次Hermite插值样条完全相同的性质。在插值条件给定时,四次Hermite插值样条的形状可通过改变参数的取值进行调控。通过选择合适的参数,四次Hermite曲线能达到C2连续,而且其整体逼近效果要好于标准三次Hermite插值样条。所提出的新样条进一步丰富了Hermite插值样条理论,也为工程中插值曲线曲面的构造提供了一种新方法。     

逼近三次B 样条导矢曲线的四次Hermite 插值样条

给出了形状可调的四次Hermite 插值样条曲线的构造方法。四次样条曲线可提供额 外的自由度用于调整曲线具有合理形状。利用导矢逼近使得四次Hermite 样条曲线具有与三次B 样条曲线相似的形状。通过最小化曲线间的导矢误差给出了确定自由度的方法,提出了四次 Hermite 插值样条曲线的构造方法。该方法增加了自由度控制曲线形状能更好满足保形要求。最 后以实例对构造的四次Hermite 样条曲线和标准三次Hermite 插值样条曲线进行了比较。     

高阶连续的单位四元数插值曲线

给出了k阶连续的单位四元数插值曲线的一种构造算法．构造的曲线不仅插值给定的朝向序列,而且插值给定的角速度序列．单位四元数空间S^3与三维空间R^3之间的映射是该算法的基础：S^3与R^3之间的映射公式保证了曲线的插值朝向序列性质,S^3到R^3的指数映射导数公式保证了单位四元数曲线的插值角速度序列性质．     

一类五次PH曲线Hermite插值的几何方法

推导出了五次毕达哥拉斯速端(PythagoreanHodograph ,PH)曲线的B啨ｚｉｅｒ控制点之间的几何关系,给出了构造符合Hermite插值条件的五次PH曲线的几何方法最终的五次PH曲线以B啨ｚｉｅｒ曲线形式给出 在此基础上,利用B啨ｚｉｅｒ控制点对曲线形状性质的影响,分析了符合Hermite插值条件的4条五次PH曲线与相同插值条件下的普通三次B啨ｚｉｅｒ曲线的相似性,并给出了选择最接近于三次B啨ｚｉｅｒ曲线的方法     

三次PH曲线偶的C1 Hermite插值

对计算机图形中一类特殊的多项式曲线——Pythagorean hodograph(PH)曲线的C1Hermite插值问题进行研究.PH曲线具有诸如有精确的有理Offset、弧长函数可由多项式函数表示以及几何解释优美等一系列优良性质.基于复分析方法,避免了实分析讨论中出现的复杂表示及繁琐计算,构造了满足给定C1 Hermite插值条件且以C1拼接连续的三次PH曲线偶.该曲线偶可灵活处理拐点,从而克服了一般三次PH曲线因恒凸而无法处理拐点的缺陷.相应的两条Bézier曲线表示及其控制顶点的计算简单方便.所得4条插值曲线中,通常有1条曲线具有很好的几何形状特征.结果可直接应用于各工业产品设计及加工领域中.     

实用的可展曲面上的C~1曲线插值方法

曲面上的曲线插值是计算机辅助几何设计的重要课题之一.利用可展曲面可与平面贴合的性质,构造一个等距对应将可展曲面展成平面,从而将可展曲面上的曲线插值归结为通常的R2上插值曲线的构造,并证明所得的插值曲线为C1连续.最后以柱面、锥面以及切线曲面为例构造插值曲线,图例显示该算法具有满意的效果.     

Möbius变换下四次有理抛物-PH曲线的C2 Hermite插值

目的 曲线插值问题在机器人设计、机械工业、航天工业等诸多现代工业领域都有广泛的应用，而已知端点数据的Hermite插值是计算机辅助几何设计中一种常用的曲线构造方法，本文讨论了一种偶数次有理等距曲线，即四次抛物-PH曲线的C² Hermite插值问题。方法 基于M bius变换引入参数，利用复分析的方法构造了四次有理抛物-PH曲线的C² Hermite插值，给出了具体插值算法及相应的Bézier曲线表示和控制顶点的表达式。结果 通过给出"合理"的端点插值数据，以数值实例表明了该算法的有效性，所得12条插值曲线中，结合最小绝对旋转数和弹性弯曲能量最小化两种准则给出了判定满足插值条件最优曲线的选择方法，并以具体实例说明了与其他插值方法的对比分析结果。结论 本文构造了M bius变换下的四次有理抛物-PH曲线的C² Hermite插值，在保证曲线次数较低的情况下，达到了连续性更高的插值条件，计算更为简单，插值效果明显，较之传统奇数次PH曲线具有更加自然的几何形状，对偶数次PH曲线的相关研究具有一定意义。     

C~2 quartic spline surface interpolation

This paper discusses the problem of constructing C2 quartic spline surface interpolation. Decreasing the continuity of the quartic spline to C2 offers additional freedom degrees that can be used to adjust the precision and the shape of the interpolation surface. An approach to determining the freedom degrees is given, the continuity equations for constructing C2 quartic spline curve are discussed, and a new method for constructing C2 quartic spline surface is presented. The advantages of the new method are that the equations that the surface has to satisfy are strictly row diagonally dominant, and the discontinuous points of the surface are at the given data points. The constructed surface has the precision of quartic polynomial. The comparison of the interpolation precision of the new method with cubic and quartic spline methods is included.     

一类G1连续的空间五次PH拟合曲线

为了构造一种空间五次Pythagorean-hodograph G1连续拟合曲线以重建空间曲线,对已知空间采样点数据加入中间条件确定首末端点数据,对其进行G1 Hermite插值构造拟合PH曲线。根据空间PH曲线的充分必要条件,给出由四个二次多项式组成的四次导函数,比对其与空间五次Bézier曲线的导函数在Bernstein基下分别对应的向量型系数,形成向量等式,再根据Bézier曲线导函数的系数与其控制多边形顶点的关系,引入自由参数建立五次Bézier曲线导函数的系数与首末端点的等量关系,并与前述向量等式组成方程组。通过求解方程组可得一段由G1 Hermite插值构造出的满足由中间条件给出的首末端点数据且G1连续的PH拟合曲线,并给出了数值实例。此构造方法直观,有多个自由参数可对曲线进行拟合效果的形状控制,且通过数值实验拟合效果较好。     

Geometric Hermite interpolation for space curves

This paper considers the geometric Hermite interpolation for spacial curves by parametric quartic Bézier curve. In additon to position and tangent direction, the curvature vector is prescribed at each knot. We prove that under appropriate assumptions the interpolant exists locally with one degree of freedom. Moreover, we prove the interpolant is 6th order accurate.     

C<Superscript>2</Superscript> quartic spline surface interpolation

This paper discusses the problem of constructing C² quartic spline surface interpolation. Decreasing the continuity of the quartic spline to C² offers additional freedom degrees that can be used to adjust the precision and the shape of the interpolation surface. An approach to determining the freedom degrees is given, the continuity equations for constructing C² quartic spline curve are discussed, and a new method for constructing C² quartic spline surface is presented. The advantages of the new method are that the equations that the surface has to satisfy are strictly row diagonally dominant, and the discontinuous points of the surface are at the given data points. The constructed surface has the precision of quartic polynomial. The comparison of the interpolation precision of the new method with cubic and quartic spline methods is included.     

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.     

局部形状可调插值曲线曲面及其参数选取方案

以形状可调插值曲线曲面为研究主题的文献多数侧重于分析曲线曲面性质,少有文献介绍可调插值曲线曲面的构造方法,以及调节参数的选取方案。这里以3次Hermite插值曲线为基础,通过在导矢中引入参数来构造形状可调插值曲线,将曲线按照插值数据进行整理,即可得到含参数的插值基函数,进而由之构造张量积插值曲面。为了帮助设计者寻找合适的参数,提供了4种用于确定曲线中形状参数的准则,其中的3种还推广应用于曲面,每种准则都提供了可以直接使用的公式。所给可调插值曲线曲面的构造方法以及参数选取方案具有一般性,数值实例验证了方案的有效性。