非均匀三次B样条曲线插值的Jacobi-PIA算法

为了求解非均匀三次B样条曲线插值问题,基于解线性方程组的Jacobi迭代方法提出一种渐进迭代插值算法——Jacobi-PIA算法.该算法以待插值点为初始控制多边形得到第0层的三次B样条曲线,递归地求得插值给定点集的三次B样条曲线;在每个迭代过程中,定义待插值点与第k层的三次B样条曲线上对应点的差向量乘以该点对应的B样条系数的倒数为偏移向量,第k层的控制顶点加上对应的偏移向量得到第k+1层的三次B样条曲线的控制顶点.由于Jacobi-PIA算法在更新控制顶点时减少了一个减法运算,因而运算量更少.理论分析表明该算法是收敛的.数值算例结果表明,Jacobi-PIA算法的收敛速度优于经典的渐进迭代插值算法,与最优权因子对应的带权渐进迭代插值算法基本相同.     

二次有理B样条G2连续插值

给出二次有理B样条G2连续拼接的条件,提出一种二次有理B样条G2连续插值曲线的构造方法。首先给定某段曲线的首端相对曲率和该段曲线的首端切矢量的方向角以及插值曲线的权因子,然后利用G2连续条件求出其余控制顶点,并给出了构造过渡曲线的方法,得到了G2连续的闭插值曲线。该方法可以通过简单地调整某段曲线的首端曲率或该段曲线的首端切矢量的方向角或该段曲线的权因子对曲线进行调节。最后给出了曲线插值的一些实例以检验方法的有效性。     

插值有理Bézier渐近四边形的有理Bézier曲面

为构造封闭的曲线为有理Bézier曲面的边界渐近线,给出封闭四边曲线为渐近四边形的条件,并提出插值该四边形的曲面构造方法.首先在给定角点数据的前提下构造优化的n次有理Bézier渐近四边形;然后利用该四边形和曲面在四边形上的切矢确定曲面沿边界的两排控制顶点和权;最后极小化曲面薄板能量函数确定剩余自由的控制顶点,进而构造出光滑的双5n–7次有理Bézier插值曲面.实例展示边界曲线为有理3,4,5次时曲面的构造结果,以及边界曲线含有直线或者拐点的情况,表明该方法是可行的.     

拟三次三角样条插值曲线与曲面

在构造插值曲线与曲面时,传统的方法多基于多项式函数空间,而基于三角函数空间也能构造插值曲线与曲面.首先基于函数空间Ω =span{1,sint,cost,sin2t,cos2t}构造了一种样条插值曲线与曲面,称之为拟三次三角样条插值曲线与曲面.该曲线与曲面不仅满足C2连续,而且直接插值于给定的控制顶点,避免了通过方程组反求控制顶点.进一步地,为了使所构造的拟三角样条插值曲线与曲面具有局部可调性,利用奇异混合技术在拟三次三角样条插值曲线与曲面中引入了局部形状参数,修改某些形状参数的取值可实现对插值曲线与曲面的局部调整,为样条插值曲线与曲面的构造提供了两种新方法.     

T-Bézier曲线能量法的光顺计算

针对T-Bézier曲线的光顺要求,提出了用能量法对T-Bézier曲线进行光顺。首先通过能量法对T-Bézier曲线修改一个控制顶点使之达到光顺,同时给出了扰动因子α对曲线的影响,由此得到欲移动T-Bézier曲线的一个控制顶点达到光顺,可先确定α,再确定新的控制顶点,就可得到光顺后的新的T-Bézier曲线。对整条曲线进行光顺时先确定扰动因子{α_i}_i=1ⁿ,然后求解一个系数矩阵为实对称三对角矩阵的方程组,再依次确定新的控制点列{P_i}_i=0ⁿ,最后由控制顶点确定光顺后的三次T-Bézier插值曲线,从而使T-Bézier曲线不仅达到整体光顺而且在数据点实现C²连续。最后,给出了3个实例,说明该算法是简单、实用和有效的。     

过测地线的B样条曲面优化设计

给定一组不相交B样条曲线或满足一定约束的相交B样条曲线,提出了插值已知B样条曲线且以这组曲线为等参测地线的B样条曲面构造方法.插值曲面上的控制顶点分2步确定:首先利用B样条乘积和升阶理论显式计算曲面上与插值条件相关的控制顶点,其次由极小化Dirichlet能量确定曲面上其他自由控制顶点.采用文中方法构造的插值测地线曲面具有次数低、形状易控制等优点,并通过计算实例验证了该方法的正确性和有效性.     

利用控制顶点插值的光滑B样条曲线构造方法

针对非均匀采样点拟合时的光滑B样条曲线构造问题,提出一种基于已知控制顶点和节点向量求解未知控制顶点来构造光滑B样条曲线的方法.首先对所有控制顶点进行基函数极值参数化,再将已知控制顶点作为型值点进行光滑样条曲线插值,并在此曲线上通过利用参数化结果求值得到未知控制顶点.该方法通过控制顶点所在曲线的光顺性提高最终生成曲线的连...     

满足数据点切向约束的二次B样条插值曲线

给出一种二次B样条曲线插值方法.利用数据点的参数化和节点向量的自由度,构造在各数据点满足切向约束的二次B样条插值曲线,直观地控制插值曲线达到预期形状.用文中方法构造插值曲线是一个递推过程,不必预先确定数据点参数值和节点向量、不必解线性方程组,而是在插值过程中根据数据点及其切向的约束条件递推地确定数据点的参数值、节点和控制顶点.该文方法允许插值曲线各段的连接点与数据点不一致,以使得二次B样条插值曲线的形状更自然.而且在满足数据点切向约束的条件下,还可利用节点进一步调控插值曲线的形状.另外,用文中方法构造的二次B样条插值曲线对于数据点的改变具有较好的局部性质.文中最后给出一些例子将该文方法与其它一些插值方法进行比较,实验结果表明,该文方法是有效的.     

C2连续的三次NURBS保形插值曲线

本文给出了一种不需要反算控制顶点的三次ＮＵＲＢＳ插值曲线方法,此方法得到的插值曲线在曲线段连接点处是Ｃ２连续的,并且曲线是保形的,并具有局部修改性质。该算法简洁、易于编程实现。最后,本文给出了两个实例     

可展曲面上G^2连续的曲线插值方法

根据微分几何理论,给出一种可展曲面上G2连续的曲线插值算法.构造一等距对应将可展曲面展成平面,从而将原问题转化为通常的平面上的曲线插值问题.在R2上利用二次三角B样条曲线插值型值点列,无需反算控制顶点,证明了所得的可展曲面上的插值曲线是G2连续的.理论推导和实例均表明,该算法具有推广应用的广阔前景.     

NURBS曲线拟合的最小二乘渐进迭代逼近优化算法

为了使NURBS曲线更精确地拟合散乱数据点,提出了一种基于最小二乘渐进迭代逼近(least square progressive and iterative approximation,LSPIA)的NURBS曲线拟合优化算法.首先,确定一条初始NURBS曲线,利用LSPIA算法优化控制顶点;然后,分别优化数据点参数,拟合曲线的节点和权因子,每优化好一个变量,重新优化控制顶点;最后,经多次优化迭代得到高精度的NURBS拟合曲线.在优化每类变量时,为了避免被其他变量影响,保持其他变量不变.基于LSPIA的NURBS曲线拟合优化算法充分利用了LSPIA算法的优点,在迭代过程中,可以重复使用前一迭代步骤得到的控制顶点等数据,从而节省了运算时间.算法实例表明,该算法能获得一定保形效果.     

Parametric circles and spheres

Formulations for parametric circles and spheres in terms of rational Gaussian (RaG) curves and surfaces are introduced. With the proposed formulations, a full circle is generated by interpolating a closed RaG curve to the vertices of an equilateral triangle, and a full sphere is generated by interpolating a closed RaG surface to the vertices of an octahedron with equilateral triangular faces. Generation of circles and spheres in this manner is very intuitive and easy to remember as the weights are all 1 and the nodes are all unique and uniformly spaced.     

二次NURBS 曲线的退化曲线

NURBS 曲线是几何造型中广泛使用的曲线拟合工具。当某一权因子趋向于无穷 时,NURBS 曲线趋于相应的控制顶点,当所有权因子趋向于无穷时,其极限曲线的几何性质 目前还没有结论。利用NURBS 曲线的节点插入算法,将NURBS 曲线转化为分段有理Bézier 曲线,结合有理Bézier 曲线的退化理论,得到当所有权因子趋向于无穷时其退化曲线的几何 结构。     

基于遗传算法的NURBS曲线降阶

采用遗传算法实现NURBS曲线直接降多阶。提出并证明了NURBS曲线保端点降阶的必要条件,在此基础上将NURBS曲线的节点序列、控制顶点和权用浮点数编码为基因个体,运用遗传算法,通过循环执行选择、交叉、变异求解得到最优解或者次优解。实例说明了采用该方法实现NURBS曲线降阶有较高的精确度。     

NURBS曲线插值的实现方法与探讨

综合目前NURBS插值与拟合技术，给出了完整的NURBS曲线生成方法，将权因子优化与反求控制点有机地结合起来，并且对权因子的选取与边界条件的确定进行了有益的讨论。利用此方法生成的NURBS曲线可控性强，灵活简便，同时为NURBS曲面的生成奠定了坚实基础。     

CNC系统中NURBS曲线插补及相关算法研究

为提高计算机数字控制（CNC）系统的轮廓控制精度,需解决系统控制软件样条直接输出的问题。基于Taylor公式得到了非均匀有理B样条（NURBS）曲线上两个相邻插补点参数间的递推关系。对于NURBS曲线插补过程中需要频繁计算的B样条基函数及其任意阶导数提出了一种分块矩阵连乘积形式的统一计算方法。应用数值计算方法解决了插补过程中曲线长度等的相关计算问题。实例运算表明所提出的方法可以应用到实际CNC系统中。     

Representing Conics using NURBS of Degree Two*

In this paper, a new method is presented for representing conics precisely using NURBS of degree two. The method requires only four control vertices to represent a full circle using the full circumscribing square-based representation, which is less than the number required with the other methods using the square control vertex configuration.9, 10, 13 The paper also derives a new condition for NURBS to represent conics precisely and shows the sufficient and necessary conditions for representation of a circular arc, and gives the definition and the knot vector formulae of a periodic NURBS curve.     

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。     

平面三次NURBS曲线的自动光顺算法

针对平面三次NURBS曲线的光顺问题，基于节点插入，节点消法和重新确定权因子等技术，给出了平面三次NURBS曲线的一种同算法，算法根据给定的光顺准则，自动选择需要光顺的节点，局部修改控制顶点和权因子。