三角Bezier曲线插值及其误差分析

Bezier曲线是计算机辅助几何设计中的一类重要曲线，以三次三角Bezier曲线为例，对三角Bezier曲线的性质进行了分析，并由此推出三次三角Bezier曲线比三次Bezier曲线更光滑。然后，由连续函数f在给定区间[a，b]上的分割△：a=t0〈t1〈…〈tn-1〈tn=b和函数值f（ti），导出了三次三角Bezier曲线插值算法，并对插值的整体误差和节点区间[ti，ti＋1]内的误差进行了分析估计；最后给出的应用实例验证了上述结论。     

代数曲线的"种子点"有理Bézier插值

基于代数曲线的合理分割,提出了曲线段的"种子点"有理Bézier插值方法.详细地讨论了代数曲线的分段有理二次、三次Bézier插值算法,同时给出了任意次数的Bézier插值曲线的计算方案.定义了一种便于计算的新型误差,在新型误差概念之下,结合数值实验说明了插值算法的逼近精度高于已有的逼近算法.同时,插值曲线保持了原始曲线的凹凸性和G1连续性等重要几何性质.     

代数三角混合Bézier型插值曲线

通过一类代数三角混合Bézier型基函数的定义,构造了一类C2连续的代数三角混合Bézier型插值曲线。该曲线继承了Bézier曲线的一些优良特性,并能充分克服Bézier型基函数不能精确表示二次曲线曲面以及某些超越曲线曲面的弱点。另外,利用形状控制参数可以灵活调节曲线形状,进一步增强了曲线曲面的表现能力。最后实例表明了新的插值曲线应用于几何造型的有效性。     

带形状参数的二次三角Bézier曲线

给出了二次三角多项式Bézier曲线,基函数由一组带形状参数的二次三角多项式组成.由四个控制顶点生成的曲线具有与三次Bézier曲线类似的性质,但具有比三次Bézier曲线更好的逼近性.形状参数有明确几何意义:参数越大,曲线越逼近控制多边形.曲线可精确表示椭圆弧,还给出了两段三角多项式曲线的G2和C3连续的拼接条件.     

基于几何特性的三次均匀B样条曲线构造描述

基于B样条曲线是分段的Bézier曲线段的集合这一数学特性,通过剖析三次均匀B样条曲线的数学表达及其几何意义,由曲线的几何特性给出了各曲线段Bézier点的几何表示。每段B样条曲线段(三次Bézier曲线段)对应的4个Bézier特征顶点,可以导出该曲线段的B样条基函数。依此为基础,描述了三次均匀B样条曲线构造的原理和过程,并给出了不同曲线段数情况下曲线特征构造和插值构造的相关公式。     

采用分割算法的Bézier曲线的S幂基降多阶逼近

提出了一种结合分割算法的Bézier曲线一次降多阶逼近.利用Sánchez-Reyes提出的基转换矩阵将Bézier曲线用S幂基函数表示,只要通过截断曲线中的高次项,就可以得到降多阶逼近曲线,但得到的降阶曲线通常误差很大.鉴于S幂基的保端点高阶插值的优良性质,结合分割算法考察了Bézier曲线的一次降多阶逼近,分割后的每段曲线均自动保端点高阶插值,无须添加额外的约束条件.该算法简单,有效,文末给出了数值实例、误差分析与比较.     

三次Bézier曲线的降阶逼近

降阶是升阶公式在数学上的逆运算,它在现实中的应用是非常广泛的,尤其在几何设计系统中.本文主要介绍了三次Bézier曲线[4]的定义和性质以及三次Bézier曲线的端点约束,端点无约束的降阶工作.同时,本文还通过举例来比较降阶前后Bézier曲线的变化.     

两种带形状参数的三角曲线

定义了带形状参数的三次三角多项式曲线和三次三角样条曲线。前者具有与二次Bézier曲线类似的端点性质,但逼近性比二次Bézier曲线更好,且在拼接时能达到更高阶的连续性。而后者与二次B样条曲线类似,其每一段由相继的三个控制顶点生成。对于等距节点,在一般情况下曲线C2连续,在特殊条件下可达C3连续。     

基于单位圆弧段逼近的Bézier曲线等距线生成算法

提出一种用四次Bézier曲线逼近单位圆弧段(Unit Circular Arcs)的方法及其详细误差函数分析.使用这种方法,给出一种使用同阶Bézier曲线逼近给定Bézier曲线等距线的算法.在Matlab7.0上实现了该算法,试验表明,新算法比Lee和Ahn所提出的算法有更高的精度和计算效率.由于B样条和NURBS曲线可以认为由多段Bézier曲线组成,因此,新算法为B样条和NURBS曲线等距线的求解提供了一种新的途径.     

三次Bézier曲线与圆弧有重合点时的Hausdorff距离

Hausdorff距离常用来度量两条曲线的匹配程度,因此,它可以用来度量三次Bézier曲线与圆弧之间的逼近程度。论文给出了三次Bézier曲线与圆弧在中点重合时,它们之间的Hausdorff距离表达式;以及三次Bézier曲线与圆弧在一般情况重合(除端点外)时的Hausdorff距离表达式。通过这些表达式可以直接得出三次Bézier曲线与圆弧之间的Hausdorff距离。     

带两个形状参数的Bézier曲线

首先将二次Bézier曲线的基函数进行扩展,定义了带两个形状参数的三次多项式基函数,它以二次Bernstein基函数和三次 - 基为特例.再利用德卡斯特里奥算法进行递推,得到了一般次Bézier曲线基函数的扩展,它由个带有形状参数的次多项式组成.基于这组基函数定义了带有两个形状参数的多项式曲线,它以一般次Bézier曲线和次 -Bézier曲线为特例.分析了这组基函数以及由其定义的曲线的性质,给出了形状参数的几何意义和曲线的几何作图法.由于带有两个形状参数,这种曲线具有更加灵活的形状控制能力.     

三次Bézier曲线的扩展

给出了一组含有参数λ的四次多项式基函数,是三次Bernstein基函数的扩展;分析了此组基的性质,基于该组基定义了带形状参数的多项式曲线。曲线不仅具有三次Bézier曲线的特性,而且具有形状的可调性和更好的逼近性。参数λ有明确的几何意义:λ越大,曲线越逼近控制多边形,当λ=0时,曲线退化为三次Bézier曲线。还讨论了两段曲线G2拼接条件。     

基于Bézier曲线的两平行线间缓和曲线构造

利用五次 Bézier 曲线,构造了一条含形状参数的两平行线间满足 G2连续的缓和曲线。这条曲线在 t=1/2含有唯一的曲率极值点。利用形状参数可以方便地控制曲率极值的大小和调节曲线的形状。     

二次插值样条函数的积分性质

已知区间[a,b]的一个分划△:a=x_0相似文献   

一种将一般有理参数曲线转化为有理Bézier曲线的方法

讨论了一般有理参数曲线到有理Bézier曲线的转化问题。一个n次有理参数曲线一般不能转化为权值都不为0的n次有理Bézier曲线。作者对转化得到的n次有理Bézier曲线进行升阶。求出了n次一般有理参数曲线对应的有理Bézier曲线,保证了得到的有理Bézier曲线的权值非零,并且次数最低。该方法也可得到权值大于0的有理Bézier曲线,拓宽了适用范围。最后给出了n(n=2,3,4)次一般有理参数曲线到有理Bézier曲线的转化结果。更高次曲线的转化结果可依法得到。     

一类双参数三次Bézier曲线的形状分析

为了分析清楚形状参数对一类双参数三次Bézier曲线形态的影响及实现其对该曲线形状的调控,利用包络理论与拓扑映射的方法对一类双参数三次Bézier曲线进行了形状分析,明确了形状参数对曲线的影响,画出了曲线的形状特征分布图,得出了曲线上有奇点、拐点和曲线为局部凸或全局凸的充分必要条件,这些条件完全由控制多边形的相对位置表示,并进一步讨论了形状参数对曲线形状的影响。     

一类带两个形状参数的类四次三角Bézier曲线

给出了带两个形状参数λ1,λ2的类四次三角多项式Bézier曲线。该曲线不仅具有与四次Bézier曲线类似的性质,而且无需有理形式即可精确表示圆、椭圆、抛物线等二次曲线弧以及高精度近似表示圆柱螺线等超越曲线。利用两个参数的不同取值能够局部或整体调控曲线的形状,并且可以从两侧逼近控制多边形。讨论了两段曲线G2和C4连续的拼接条件。实例表明,该曲线在造型设计方面具有较高的应用价值。     

以给定的三次Bézier曲线为边界测地线的双三次Bézier曲面构造

曲面上的测地线是曲面上一类重要的曲线.测地线在计算机可视化、图像处理、服装设计等领域均有广泛应用.该文利用一条曲线为所在曲面的测地线当且仅当它的从切面与该曲面在这条曲线上的切平面重合这一论断,做了以下工作：对给定的三次Bézier曲线,构造双三次Bézier曲面,使该曲面以给定的曲线为其边界测地线;讨论了具有给定测地线的组合双三次Bézier曲面的连续性拼接问题;为了说明所给方法的有效性,给出了几个数值实例.     

代数曲线的“种子点”有理Bézier插值

基于代数曲线的合理分割,提出了曲线段的“种子点”有理Bézier插值方法。详细地讨论了代数曲线的分段有理二次、三次Bézier插值算法,同时给出了任意次数的Bézier插值曲线的计算方案。定义了一种便于计算的新型误差,在新型误差概念之下,结合数值实验说明了插值算法的逼近精度高于已有的逼近算法。同时,插值曲线保持了原始曲线的凹凸性和G1连续性等重要几何性质。     

带多形状参数的双曲Bézier曲线

给出了一组带有3个形状参数的双曲Bézier基函数,并相应定义了H-Bézier曲线.通过参数变化可以很方便地调控曲线的形状,随着参数的增大曲线能够很好地逼近控制多边形.另外,曲线可以精确表示直线段、双曲线及悬链线.最后给出了曲线在C1连续下的拼接及在实物造型中的应用.