一阶曲线相近性比较—关联度

本文就离散函数中的测度理论就一阶连续曲线族中的一条曲线和其它曲线形状的相似程度问题给出了一般性理论，阐明了一条加续曲线可以用一个离散函数来逼接，连续曲线的相近性问题就化为离散函数曲线的相近性问题，通过离散函数曲线的相似程序得出加续曲线形状的相近程度。     

一种 G2 连续组合曲线的表示

针对 Bézier 曲线以及现有众多含形状参数的扩展 Bézier 曲线的 G2 拼接条件均对控制顶点有严 格要求的问题,拟提出一种 G2 连续组合曲线,其能综合 Bézier 与 B 样条方法的优点,其基函数具有显式表达 式,既具有 B 样条方法的自动光滑性,又能轻松拥有 Bézier 曲线的端点几何特征。为此,构造了一组含 6 个 参数的基函数,按照 3 次 Bézier 曲线的定义方式由之构造了基于 4 个控制顶点的曲线段,根据曲线段的拼接条 件,按照 3 次 B 样条曲线的定义方式构造了基于 4 点分段的组合曲线。基函数具有全正性,其同时包含 3 次 Bernstein 基函数和所有由内部节点重复度均为 1 的节点向量所确定的 3 次 B 样条基函数作为特例。曲线段具 有保凸性、端点位置以及形状可调性,其同时包含 3 次 Bézier 曲线和 3 次 B 样条曲线段作为特例。组合曲线 的定义方式自动保证了其整体 G2 连续,将部分参数取特定值,即可使其端点插值、端边相切,此时其中依然 存在用于调整内部形状的独立参数。按一定规则选取组合曲线中的参数,即可重构 C2 连续的 3 次 B 样条曲线。     

一种新的平面开曲线形状距离的度量

平面曲线形状识别是最基本的模式识别问题，然而这个问题至今仍然未能很好地解决。其困难在于难以给出两条曲线的形状差别的定量描述。本文为基于曲率表示的两条平面开曲线的等形下了严格的数学定义，从而找到了一种新的形状距离度量，并且证明了这种形状距离的计算问题可以转化为一个泛函的极值问题，同时给出了求解形状距离的微分方程。由于解这个微分方程是困难的，实验中采用粗略的分段匹配法。本文还介绍了算法的程序实现，尤其是离散情况下的曲线的曲率表示，并且用基于动量守恒的高斯滤波解决了曲率法表示曲线的噪声敏感性问题。实验表明本文提出的形状距离度量方法是有效的。     

相似夹角定理及其在图形学上的应用

以平面图形经过欧氏变换后的不变性质定理——相似夹角定理为理论基础, 通过构造一个夹角波动方差函数可用来衡量两条边缘轮廓曲线的相似程度,进而形成了一种图形边缘相似度算法,从而为图形匹配、图形搜索、图形有效相似变换和聚类等提供了一种合理的方法。通过理论论证与实验表明,该方法确能有效反映曲线间的相似程度。     

一种新的曲线曲面

给出了由任意n(n≥3) 个函数构成的混合函数组,这些函数组具有非负性、规范 性、对称性,以及特殊的端点性质。由这些函数组定义的曲线具有凸包性、几何不变性、对称 性等基本性质。曲线的起点、终点分别为控制多边形首、末边的中点,曲线在起点处的一阶、 二阶导矢都平行于控制多边形的首边,在终点处的一阶、二阶导矢都平行于控制多边形的末边。 对于任意给定的m(m3)个控制顶点,可以由之定义一条曲线段,也可以由之定义由多条曲线 段构成的组合曲线,而各条曲线段可以由不同数量的控制顶点来定义,因此由同一组控制顶点 可以定义出多种不同的形状。另外,组合曲线在分段连接点处均G2 连续,可以满足工程实际中 大多数的需求。由函数组定义的张量积曲面具有类似于曲线的诸多良好性质。     

一种新的曲线曲面构造方法

为了使曲线易于实现光滑拼接,同时具有对应于相同控制顶点的不同形状,这里定义了具有凸包性、对称性等基本性质的新曲线.它具有形状可调性,插值于控制多边形首末边的中点,在拼按时,只要前一条曲线的末控制边与后一条曲线的首控制边重合,两者便G2连续.由曲线的拼接条件采用特殊方式定义的组合曲线在各连接点处自动G2连接.组合曲线的各曲线段可以由不同数量的控制点定义,可以取不同的形状参数,因此同一组控制点可以定义多种不同的形状.类似构造了G2局部形状可调的组合曲面.数值实例说明了所给方法的正确性和有效性.     

户外交通标志检测和形状识别

提出了一种新的识别户外不同交通标志形状的算法。为了减少数字噪声的影响和分离提取独立的交通标志形状,基于颜色分割输出的外边缘可通过离散曲线演变进行简化和分解。正切空间中弧线的相似程度决定离散曲线演变的程度。形状的识别是通过模板匹配来实现的,待识别形状与模板之间的最小几何差异决定形状的类别。实验结果表明本算法是平移、旋转和尺度恒定的,能够在复杂的交通场景中进行可靠的形状识别。     

一种区间型数据的离散化方法

随着数据挖掘和知识发现等技术的迅速发展,出现了很多数据离散的算法,但是,已有的离散化方法大多是针对固定点上的连续属性值的情况,实际应用中大量存在着连续区间属性值的情况。针对这一问题,提出了一种连续区间属性值离散化的新方法。通过区间数的相似度来描述对象间的相似关系,定义相似度阈度确定离散关系,来实现对区间数据的离散化,经过分析相似度在算法中的作用,提出了一种新的变量——关联度,改进了算法。采用多组数据对此算法的性能进行了检验,与其他算法做了对比试验,试验结果表明此算法是有效的。     

一种三维模型形状检索描述符

为了解决基于关键字的搜索方式不能准确查找三维模型的问题,对三角网格形式的三维模型提出一种基于内容的模型搜索算法.首先将模型中的三角网格再次划分,增加形状函数的维度,定义了一种新的三维模型形状函数,以提高形状函数的准确性;然后确定三维模型的极轴,将三维模型绕任意轴的旋转转换为绕极轴旋转,增强了球面调和方法提取的形状描述符旋转不变性;最后根据形状描述符之间的欧氏距离来度量三维模型的相似程度.实验结果表明,该算法适用于基于内容的三维模型搜索,并且在准确性和时效性方面都令人满意.     

形状可调插值曲线曲面的参数选择

目的 因大多数插值基函数中的参数都是全局参数,从而导致插值曲线曲面的形状无法进行局部调整。另外,当插值曲线曲面形状可调时,也存在如何选择参数才能获得形状较为理想的曲线曲面的问题,为此给出一种无需反求控制顶点、包含局部形状调整参数、具有显式表达式、能重构部分二次曲线曲面的插值曲线曲面构造方法,同时给出易于使用的形状参数确定方案。方法 基于经典3次Hermite插值曲线的Bernstein基函数表达形式,将其中的Bernstein基换成已证明具有全正性的一组三角基函数,根据三角基的端点性质调整曲线表达式以保证其插值性,然后设定插值数据点处的导向量,在其中引入参数,并保证相邻曲线段之间的连续性,得到了一种新的三角基插值曲线。结果 新曲线可以整理成以待插值数据点为控制顶点与一组插值基函数的线性组合形式,插值基表达式简单,插值曲线含一组局部形状调整参数,一个参数的改变只影响一条曲线段的形状,相邻曲线段之间G¹连续,曲线可以重构椭圆。根据不同目标给出了3种用于确定曲线中形状参数的准则,每种准则都提供了可以直接使用的公式。相应的插值曲面具有与插值曲线类似的性质。结论 形状参数选取准则的给出使含参数插值曲线曲面的设计由随意变为确定,这使得采用本文方法更易于得到满意的结果。本文所给插值基函数的构造方法具有一般性,可以采用相同的思路构造其他函数空间上性质类似的插值基。     

插齿刀切削刃数值模拟的分析与计算

一、引言 获得高精度的机械加工表面直接与形成表面的方法相关。零件表面的解析描述不是通用的,所以必须根据具体情况采用专门的解析模型。对于非圆曲线轮廓零件,要根据零件图上已列出坐标绘出轮廓,这就要求用数值的方法来表示零件形状。在用刃口刀具连续切削时采用表面离散概念的方法,在数值计算方面已表现出很大的优越性。为了从离散表面的概念过渡到连续的概念,样条函数表面数值模拟是有效的方法。其表面应当是用参数样条描述的两族等值线,即曲面上一条剖线的等距线,按弦     

基于场表示的平面无序点集曲线重建算法

由无序离散点集重建出曲线曲面模型，在反求工程与计算机视觉中都有着广泛的应用。针对平面无序带噪声的曲线重建问题，通过模拟带电粒子在空间中形成场分布的现象，构造了一个反映平面点集形状与分布稠密程度的场函数，以场函数曲面的脊线在平面上的投影作为平面无序点集的重建曲线。为求得重建曲线，可先在平面上选取一条适当初始曲线，由初始曲线沿着场函数的梯度方向运动，其极限位置便为重建曲线。大量实例证明，这种方法简单可行，可获得满意的重建曲线；同时，对于带插值约束条件以及分布不均匀的点集，也可以获得满意的结果。     

广义三次DP曲线

给出一组带有两个形状参数的三次多项式基函数,它是三次DP基函数的扩展;分析该基函数的性质;基于该组函数定义了广义三次DP曲线,它不仅具有与DP曲线类似的性质,还可通过改变参数几或产使其具有形状可调性。当这两段曲线相拼接时,在满足一定的条件下,曲线可达到G^2或C^2连续,从而为自由曲线设计提供了一种有效的方法。     

一种基于离散Morse理论的优化模型及其应用

根据Forman 的离散Morse 理论的特点, 提出一种基于离散Morse 理论的优化模型. 该模型在3 维及以上空间点构建离散Morse 函数进行最优化, 得到了问题的最优解或近似最优解. 同时, 证明了所构建的函数确实是复形上的离散Morse 函数. 利用4 个典型的测试函数进行仿真实验, 结果表明了该模型的有效性, 且该模型尤其适用于解决大数据量的优化问题. 从聚类的过程即目标函数的优化过程这一角度考虑, 尝试将优化模型应用于聚类分析. 仿真实验结果表明, 所提出的算法能较好地划分数据点重叠区域的聚类形状, 验证了所提出算法的可行性和有效性.     

三次均匀B样条曲线的扩展

给出四次多项式调配函数，它是三次B样条函数的扩展．基于给出的调配函数，建立一种带形状参数的分段多项式曲线的生成方法．通过改变形状参数的取值，可以调整曲线接近其控制多边形的程度；可以调整曲线从三次均匀B样条曲线的两侧逼近三次均匀B样条曲线．选取不同的形状参数值，可以得到不同位置的C^2连续的曲线，且所给曲线与三次均匀B样条曲线有相同的端点性质．最后给出了曲线设计的计算实例．     

一种有理三次样条的约束插值

将插值曲线约束于给定的区域之内是曲线形状控制中的重要问题。构造了一种仅依赖于函数值的分母为二次的有理三次插值样条,是[C1]连续的,使用起来较方便,并含有参数,具有较好的可约束控制性质。研究了该样条曲线的区域控制问题,讨论了该插值曲线约束于给定折线二次曲线上（下）方或之间的条件,并给出了数值算例。所给约束条件容易满足,便于使用。     

三次B啨zier曲线间的几何延拓算法

在保持几何连续及光顺的条件下,将一条已知的三次B啨zier曲线延拓到另一条与其不相邻接的三次B啨zier曲线,其中间媒介同样是三次B啨zier曲线,可以是一条,也可以是2条,而且其形状可以由用户加以调整·同时利用几何拼接的条件构造出形状可调的延拓曲线,进而对近似于曲线弧长、曲线能量、曲率变化率的几类目标函数分别极小化,以生成各种光顺的曲线·     

广义三次Bézier曲线及其应用

给出一组含有3个参数的四次多项式基函数,它是三次Bernstein基函数的扩展;基于该纽基定义了带形状参数的多项式曲线,称之为广义三次Bézier(GCB)曲线.GCB曲线不仅具有三次Bézier曲线的特征,而且在控制多边形保持不变的条件下,具有形状可调性和对控制多边形更好的逼近性.讨论了两条GCB曲线C2拼接的条件,并构造了C2形状可调的GCB样条曲线.图形实例表明:构造的GCB曲线为曲线曲面设计提供了有效的新方法.     

三次Bézier曲线间的几何延拓算法

在保持几何连续及光顺的条件下,将一条已知的三次Bézier曲线延拓到另一条与其不相邻接的三次Bézier曲线,其中间媒介同样是三次Bézier曲线,可以是一条,也可以是2条,而且其形状可以由用户加以调整.同时利用几何拼接的条件构造出形状可调的延拓曲线,进而对近似于曲线弧长、曲线能量、曲率变化率的几类目标函数分别极小化,以生成各种光顺的曲线.     

有理分形插值曲线的约束和单调保持

传统的多项式分形插值中,分形曲线曲面的局部形状约束和调整是一项困难的工作.为了使分形曲线能够在很好地逼近不规则数据的同时具有形状可调性,提出一种有理样条分形插值方法.首先基于经典的有理三次样条构造了1C连续的有理样条分形插值函数,这种有理分形插值函数的构造允许嵌入形状参数,以至于分形曲线的形状能够通过对尺度因子和形状参数的约束进行调整;然后研究了该插值函数的一些分析性质,包括一致收敛性和稳定性;最后基于构造的有理分形插值函数,通过对迭代函数系统参数的约束,分别给出了约束和单调曲线插值系统.实例结果表明,利用该方法可以将传统非递归形状可调插值分形一般化;形状参数的嵌入使得分形插值函数具有良好的拟局部性,为分形曲线的形状调整提供了有效的工具.