三角网格上的代数曲面重建

提出一种用分片代数曲面构造三角曲面片的方法,利用具有公共边的2个三角形区域的4个顶点的函数值以及公共边2个端点的外法向量来构造一个二次曲面V(g)和一个截面V(h),其交V(g,h)即为2个三角曲面片的公共边界曲线.对每个已确定了边界条件的三角片内部进一步划分成3部分,每部分各自定义一个三次代数曲面.这3个三次代数曲面不仅在其交线处光滑拼接,而且分别沿三角形的边界与V(g)光滑拼接,从而构成一个具有GC1连续性的分片代数曲面.对于只属于一个三角片的边界留有一个自由度,可对曲面形状加以控制.     

代数拼接曲面的参数调整

针对代数曲面拼接中存在直接通过符号计算方法得到的拼接曲面有时不能满足实际拼接需求的问题,提出2种对二次曲面的拼接曲面进行调整的方法:1)计算拼接曲面之前,在构造的方程中加入参数,然后利用结式能够对含有参数的代数方程进行消元的性质得到带有参数的过渡曲面,调整参数的值改变从一个曲面过渡到另一个曲面的速度使得曲面形状改变;2)在计算出结式后,通过增加补偿参数或函数使得曲面的形状改变.文中还从理论上分析并证明了这2种方法可以保持原来拼接曲面光滑连续性的阶数.实验结果表明,文中方法具有很强的通用性且易于实现.     

三角网格上五次组合形式的代数曲面重构

提出了三角网格上代数曲面重构的一种方法。构造三个与任意两条边界GC1光滑拼接,与另一条边界GC0拼接的四次代数曲面,将这三个四次代数曲面分别与相应截面相乘并作线性组合,即可得到与三条边界光滑拼接的一个具有组合形式的五次代数曲面。所构造代数曲面具有二次精度、较好局部性、计算复杂度低、较大灵活性等优点。     

基于结式方法的代数曲面拼接

以同伦连续映射理论为基础,构造代数曲面拼接应该满足的代数方程组。然后,利用结式方法消去相关变元得到拼接曲面方程。两代数曲面拼接时,方程组是两个关于单位区间变元的方程。利用Sylvester结式消去该变元即可得到曲面拼接方程。对于多代数曲面,拼接过程可以考虑为不同种的连续映射。由此得到三种不同的曲面拼接方法,即串接法、过渡法和提升法。串接法可得到较低次的拼接曲面,但适用于代数曲面两两拼接且过渡曲面不相交的情况;过渡法适用于所有情况,但得到拼接曲面比较复杂;提升法是一种较好的算法,拼接时逐个将代数曲面并入拼接曲面中。该算法既可得到最低次拼接方程又适用于一般情况。上述方法的优点是无需考虑代数曲面方程中的变元,仅考虑对新增单位区间变元的处理。因此,算法的计算量小,并且能够预先得到拼接曲面时的计算量。     

PDE造型方法在复杂曲面设计中的应用

研究了偏微分方程曲面造型方法在飞机外形设计中的应用.该飞机模型的机翼具有边条,因而给曲面造型带来一定的困难.本文应用周期PDE曲面片,构造出了机身与机翼之间G1光滑拼接的过渡面.同时,用PDE方法构造出机身与前小翼及尾翼间的过渡面.实践表明,PDE方法在光滑拼接过渡面的设计中简便实用.     

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.     

NURBS曲面G~1光滑拼接算法

非均匀有理Ｂ样条（ＮＵＲＢＳ）曲线、曲面造型方法，是当前ＣＡＤ／ＣＡＭ领域研究热点之一，大量的基于ＮＵＲＢＳ的实用造型系统得到发展。对ＮＵＲＢＳ而言，虽然具有参数连续性，但为了实用需要，仍需构造具有一定光滑程度的合成曲面，满足局部设计和修改的目的。本文给出了实用的具有二次公共边界曲线的ＮＵＲＢＳ曲面片Ｇ１光滑拼接条件，得到了相应控制顶点、权系数的具体算法；对于一个已知ＮＵＲＢＳ曲面，构造另一个ＮＵＲＢＳ曲面，使其达到Ｇ１拼接是简单易行的。     

CAGD中参数曲面的光滑拼接研究

参数曲面作为CAGD中形状数学描述的标准形式一直受到关注,而参数曲面的光滑拼接作为实现复杂客体几何造型的重要手段一直是该领域的一个热点和难点问题.以不同参数域的参数曲面为线索,对常用的矩形域和三角域参数曲面的GC1光滑拼接的条件进行了分析,同时对这些条件在实际应用中的一些问题进行了讨论,最后对曲面光滑拼接中一些令人关注问题进行了展望.     

带参数Coons插值曲面的图像插值方法

提出一种根据图像边缘特征调整插值曲面形状的图像插值方法．首先把数字图像构造为分片双三次Coons曲面；然后引入曲面形状控制参数，调整曲面的形状以符合图像的边缘特征；最后对插值曲面进行重采样．实验结果表明，该方法可以大大改善传统图像插值方法的平滑作用，保持插值图像边缘清晰、光滑。     

基于流形的光滑曲面构造

将传统参数曲面的规则定义域推广到一般的二维流形上,并基于定义域微分流形提出了一种新的光滑曲面构造方法.该方法运用最短距离构造基函数,从整体上直接构造出任意拓扑结构的光滑流形曲面,无须分片生成后再进行拼接.而且该算法所生成的流形曲面具有很好的局部性和可控性,NURBS曲面上的很多方法在此曲面上仍然适用.实验结果表明,该构造方法可以构造出非常复杂的曲面.     

细分蒙皮曲面

对细分曲面在曲面造型中的应用进行了研究，并着重于蒙皮曲面造型技术．所提方法在传统的蒙皮曲面构造过程中引入细分方法，有效地避免了因截面曲线的相容性处理而产生的数据量激增的问题；最后生成的蒙皮曲面能够精确插值预先设计的截面曲线，并且可以在指定的截面曲线处产生折痕效果．     

有理曲面的区间隐式化

利用一个低阶多项式区间隐式曲面来包围所给的参数式有理曲面,并构造了一些关于区间隐式曲面厚度和微分张量的目标函数.在最小化这些目标函数的条件下,该区间隐式曲面的中心曲面可以近似地逼近有理曲面,其逼近的误差可以利用区间隐式曲面的区间宽度进行估计.最后提供了具体的算法和一些实例.     

隐式曲面重新多边形化

首先用Bloomenthal的多边形化算法生成一个粗糙的初始网格；然后在初始网格上分布若干个新顶点，新顶点可以均匀分布，也可以按曲率分布；再把初始网格上的老顶点和新顶点连接起来，生成一个中间网格，从中间网格上删除初始网格上的老顶点，得到重新多边形化的网格；最后细分这个网格．实验结果表明：该算法可以生成近似等边的、大小由曲率指导的三角网格．     

Sweep曲面自相交的快速检测和消除

借鉴offset曲线去除自相交的方法提出了一种去除sweep曲面自相交的方法.首先根据sweep曲面上的点到脊线的距离来判断是否产生自相交;然后确定自相交候选区间集,并去除自相交点集.该方法可以推广到一般曲面与sweep曲面的求交,也可以推广到sweep曲面的offset操作中.在北京大学自主开发的几何造型系统PUM2.0中,通过大量的实例验证了该方法的稳定性和有效性.     

Blending Parametric Patches with Subdivision Surfaces

In this paper the problem of blending parametric surfaces using subdivision patches is discussed. A new approach, named removing-boundary, is presented to generate piecewise-smooth subdivision surfaces through discarding the outmost quadrilaterals of the open meshes derived by each subdivision step. Then the approach is employed both to blend parametric bicubic B-spline surfaces and to fill n-sided holes. It is easy to produce piecewise-smooth subdivision surfaces with both convex and concave corners on the boundary, and limit surfaces are guaranteed to be C2 continuous on the boundaries except for a few singular points by the removing-boundary approach. Thus the blending method is very efficient and the blend-ing surface generated is of good effect.     

有理B样条曲面的区间隐式化

提出有理B样条曲面的区间隐式化方法,即对一个有理B样条曲面,寻求包含给定的曲面的区间隐式B样条曲面,使得区间隐式B样条曲面的"厚度"尽量小,同时尽量避免出现多余分支.该问题等价于求区间隐式B样条曲面的2个边界曲面.针对该问题建立一个最优化模型并求解.     

曲面三参数四点造型

文章是对经典的四点细分格式进行推广,提出了可通过对形状参数的适当选择来实现对极限曲线形状调整和控制的四参数四点细分曲线造型方法,并把该方法扩展到曲面上;对其收敛性进行了分析,同时给出了曲线曲面C0到C2连续的充分条件。     

基于拓扑信息的多张裁剪曲面缝合算法

曲面缝合是曲面造型过程中常用到的处理技术,即把由多张裁剪曲面表示的模型转换成一个“不漏水”的模型。曲面缝合主要采用先离散后缝合的方法,但离散精度难以控制．提出一种多张裁剪曲面缝合算法,根据被缝合曲面的几何信息建立与其相缝合的邻接曲面信息,利用邻接曲面信息寻找其邻接边界;然后由邻接边界计算边界曲线的匹配参数,建立曲面的拓扑信息;最后根据曲面之间的拓扑信息对曲面进行缝合处理．通过实例对文中算法进行验证,结果显示该算法缝合效果良好。     

Metro: Measuring Error on Simplified Surfaces

This paper presents a new tool, Metro, designed to compensate for a deficiency in many simplification methods proposed in literature. Metro allows one to compare the difference between a pair of surfaces (e.g. a triangulated mesh and its simplified representation) by adopting a surface sampling approach. It has been designed as a highly general tool, and it does no assumption on the particular approach used to build the simplified representation. It returns both numerical results (meshes areas and volumes, maximum and mean error, etc.) and visual results, by coloring the input surface according to the approximation error.