基于C-C细分的四边形网格上插值光滑Bézier曲面的生成

在任意拓扑的四边形网格上构造光滑的曲面是计算机辅助几何设计中的一个重要问题.基于C-C细分,提出一种从四边形网格上生成插值网格顶点的光滑Bézier曲面片的算法.将输入四边形网格作为C-C细分的初始控制网格,在四边形网格的每张面上对应得到一张Bézier曲面,使Bézier曲面片逼近C-C细分极限曲面.曲面片在与奇异顶点相连的边界上G1连续,其他地方C2连续.为解决C-C细分的收缩问题,给出了基于误差控制的迭代扩张初始控制网格的方法,使从扩张后网格上生成的曲面插值于初始控制网格的顶点.实验结果表明,该算法效率高,生成的曲面具有较好的连续性,适用于对四边化后的网格模型上重建光滑的曲面.     

G1端点约束的Bézier曲线曲面的Ribs和Fans

为了得到Bézier曲线曲面的更加适用于网络传输的分解和重构算法,研究了带1阶端点(角点)约束的Bézier曲线曲面的Ribs和Fans,并且得到了相应的曲线曲面的光滑部分和细节部分.反过来,给定Bézier曲线的光滑部分和细节部分,给出了重构原曲线的算法.另外,还把Ribs和Fans的概念与算法推广到三角Bézier曲面.1张n次的三角Bézier曲面能够分解为1张n-1次的Rib、1张n-3次的Fan和3条n-4次Bézier曲线(Fans).数值例子表明对曲线曲面的光滑部分和细节部分的分解是更优与更有效的.     

曲率单调的组合二次 Phillips q-Bézier 曲线

Phillips q-Bézier 曲线是一类包含 q-整数的广义 Bézier 曲线。针对二次 Phillips q-Bézier 曲线的曲率单调条件,从代数和几何两方面进行了研究,构造出曲率单调的二次 Phillips q-Bézier 曲线及曲率单调递减的组合二次 Phillips q-Bézier 曲线。首先,通过曲线曲率的坐标表示,探究代数形式的曲率单调条件,定义曲率单调包围圆,给出二次 Phillips q-Bézier 曲线具有单调曲率的几何充要条件。当形状参数 q=1 时,Phillips q-Bézier曲线退化为经典的 Bézier曲线,因此上述曲率单调条件包含经典二次 Bézier曲线的结果。其次,讨论二次 Phillipsq-Bézier 曲线间的 G 2 光滑拼接条件及条件中的各个参数对拼接曲线的影响。再次,对于给定首末控制顶点的曲线,选择合适的中间控制顶点,求得使其具有单调曲率时形状参数的取值范围,构造出曲率单调的单条二次Phillips q-Bézier 曲线。进而,构造出同时满足 G 2 拼接与曲率单调递减的组合二次 Phillips q-Bézier 曲线。最后,利用曲率单调递减的组合二次 Phillips q-Bézier 曲线,构造出具有包含关系的两圆之间的缓和曲线。数值实例显示了组合二次 Phillips q-Bézier 曲线的造型优势和灵活性。     

两相邻Bézier曲线的近似合并

利用Bézier曲线细分后的矩阵表示,将所定义的原Bézier曲线与合并Bézier曲线间的距离函数取最小值,给出一种把两相邻Bézier曲线合并成一条Bézier曲线的方法.在合并过程中,分别考虑了合并Bézier曲线在左右端点处与原Bézier曲线达到高阶插值的合并以及合并Bézier曲线插值于原Bézier曲线上的某些点的合并.指出提高合并Bézier曲线的次数可减小合并误差,改善合并效果.最后给出数值例子.     

有理h-Bézier曲线及其圆锥曲线表示

h-Bézier曲线是具有形状参数的广义Bézier曲线.为了拓展h-Bézier曲线表示能力,通过增加正实数权因子构造有理h-Bézier曲线,可精确表示圆锥曲线.首先定义有理h-Bézier曲线,分析曲线的基本性质;然后推导曲线的升阶公式、deCasteljau算法,以及二次有理h-Bézier曲线与二次有理Bézier曲线的互化;分别从代数和几何的角度,讨论了二次有理h-Bézier曲线表示圆锥曲线的分类情况.另外,还给出喷泉和拱门的造型实例.结合文中的数值实例,显示了有理h-Bézier曲线相比h-Bézier曲线和经典有理Bézier曲线的造型优势和灵活性.     

二次双曲Bézier曲线曲面

为了简化构造组合曲线时,相邻曲线的控制顶点间应满足的光滑拼接条件,构造了一种结构类似于二次Bézier曲线的含参数的双曲型曲线,称之为H-Bézier曲线。该曲线具有Bézier曲线的许多基本性质,如凸包性、对称性、几何不变性、端点插值和端边相切性。另外,该曲线具备形状可调性,可以精确表示双曲线。此外,若取特殊的参数,则当相邻H-Bézier曲线的控制顶点间满足普通Bézier曲线的G1光滑拼接条件时,曲线在公共连接点处可以达到G3光滑拼接。另外,给出了构造与给定多边形相切的H-Bézier曲线的方法,该方法简单有效,而且整条曲线对给定的切线多边形是保形的。运用张量积方法,将H-Bézier曲线推广后得到的曲面同样具有很多良好的性质。     

Bézier曲面的广义细分

将矩形和三角形Bézier 曲面的基于直线的细分推广到基于曲线的细分.运用多项式曲线细分矩形和三角形Bézier曲面,并以参数变换和多项式开花为工具, 计算出细分后每个子曲面片的Bézier控制顶点.曲线细分使细分方式的选择更灵活, 细分后的子曲面片及其边界的形状更丰富多彩,而且该方法能推广到有理情况.     

二阶几何连续的闭合全凸曲线的构建EI北大核心CSCD

针对现有保凸曲线插值算法不能解决过平面凸包点集构建闭合全凸光滑曲线的实际应用问题,提出一种二阶几何连续的闭合全凸曲线的插值算法.该算法以一个平面凸包点集为插值点,以相邻的2个凸包点作为1条3次Bézier曲线的第1个与第4个控制点,根据相邻3次Bézier曲线间的二阶几何连续性条件求解每条3次Bézier曲线的第2个与第3个控制点;然后从理论上证明了曲线的闭合性、全凸性及二阶几何连续性,并提出一种简易有效的曲线构建算法.实验结果表明,该插值曲线具备明确的物理学意义上的解释;将该算法应用于模拟卷尺测量轨迹以提取树干直径的实际场景中,进一步验证了其精确性与实用性.     

二阶几何连续的闭合全凸曲线的构建

针对现有保凸曲线插值算法不能解决过平面凸包点集构建闭合全凸光滑曲线的实际应用问题,提出一种二阶几何连续的闭合全凸曲线的插值算法.该算法以一个平面凸包点集为插值点,以相邻的2个凸包点作为1条3次Bézier曲线的第1个与第4个控制点,根据相邻3次Bézier曲线间的二阶几何连续性条件求解每条3次Bézier曲线的第2个与第3个控制点;然后从理论上证明了曲线的闭合性、全凸性及二阶几何连续性,并提出一种简易有效的曲线构建算法.实验结果表明,该插值曲线具备明确的物理学意义上的解释;将该算法应用于模拟卷尺测量轨迹以提取树干直径的实际场景中,进一步验证了其精确性与实用性.     

Lupaşq-Bézier曲线的几何求值算法及其应用

Lupaş q-Bézier 曲线是一种以 q-整数作为形状参数的广义 Bézier 曲线。本文构造了 Lupaş q-Bézier 曲线的一种新型几何求值算法,该算法倒数第二层 2 个节点的仿射组合与曲线相切。利用算法的相切性质得到 Lupaş q-Bézier 曲线导矢的一种新表示,并实现了 Lupaş q-Bézier 曲线的细分。特别地,二次 Lupaş q-Bézier 曲线 分割得到的 2 条子曲线的形状参数的乘积等于原曲线的形状参数。进一步,得到了加权 Lupaş q-Bézier 曲线的一 种新型几何求值算法,该算法具有显式矩阵表示。