准均匀B样条曲面的多分辨率表示及应用

在多分辨率曲线和曲面造型中，B样条小波已经得到了广泛应用。曲线和曲面的多分辨率造型成为一个研究热点。通过阐述准均匀B样条曲线曲面的基于小波分解的多分辨率表示的数学原理，给出了具体的曲线和曲面小波分解算法和实验结果，说明了准均匀B样条曲面多分辨表示的优点及其在工业上的应用。     

NURBS曲线曲面的多分辨率几何建模

针对均匀和准均匀B样条小波多分辨率建模表示能力和适应性的不足,基于离散内积和非均匀B样条节点插入算法建立了一种非均匀半正交B样条小波,并进一步论述了其在非均匀B样条曲线曲面中的多分辨率设计.最后通过实例对非均匀B样条曲线曲面中的多分辨率建模进行了说明和验证.     

基于小波的非均匀B样条曲线自动光顺算法

为了更好地对曲线进行自动光顺,针对一般的非均匀B样条曲线,提出一种基于非均匀B样条小波的曲线光顺算法.首先将曲线分解为尺度部分和细节部分,并把细节部分再次分解为小波尺度部分和小波细节部分;然后通过自动设定阈值对小波细节部分进行修复,并通过小波重构得到新的控制顶点;最后对新的控制顶点进行迭代计算,直至达到满意的光顺效果.通过设定光顺误差限,采用该算法可以在计算机上对曲线进行自动光顺操作.实例验证表明,文中算法比其他基于小波的曲线光顺方法具有更好的光顺效果.     

基于C—B样条的Catmull—Clark细分曲面

为了解决Catumull-Clark细分曲面在工程上难以推广的问题，给出了一种基于C－B样条的Catumull-Clark细分曲面的算法，C－B样条曲线是B样条曲线的拓广，但它们的形状依赖于参数α，由于新的曲面细分方法充分利用C－B样条能够精确表示圆，椭圆等规则形体的特性，因而使通过此方法生成的细分曲面，除了在奇异点处能保持二阶导数连续外，还能够像C－B样条曲线，曲面一样，精确地表示圆柱等常规曲面，统一工程曲面等的造型，同时它仍然保持细分曲面的造型特点，即能够解决NURBS曲面难以处理的任意拓扑结构的造型问题，另外，还可依赖控制参数α的调节作用来增加造型的自由度，而且当α→0时，它们就退化成Catmul-Clark细分曲面，在工程图形上的应用实例表明，这种算法简单，有效。     

基于小波的曲线任意放大

文章利用小波多分辨理论,提出了任意比例放大曲线的方法.该算法简单,放大后的曲线失真小且比较光滑.同时,在理论上讨论了适于放大缩小曲线的小波基应具有的特征.理论和实验结果均说明双正交B样条小波和半正交B样条小波具有较好的几何特征,适于本文算法.     

小波理论及其在图形图像处理中的应用

小波分析多尺度特征可以替代B样条基,将多尺度特性带入到曲面之中。这样就可以将分辨率较高的曲面分解成小波系数组和分辨率较低的曲面。运用离散内积和非均匀B样条节点插入算法,根据整体光顺度,从曲面对应的最坏节点进行局部光顺,选择最坏节点的光顺区域,运用约束方程,在光顺界面边界基本不变的条件下,对细节部分迭代进行分解,控制误差。在光顺时又可以保持曲面的连续性。     

小波理论及其在图形图像处理中的应用

小波分析多尺度特征可以替代B样条基,将多尺度特性带入到曲面之中。这样就可以将分辨率较高的曲面分解成小波系数组和分辨率较低的曲面。运用离散内积和非均匀B样条节点插入算法,根据整体光顺度,从曲面对应的最坏节点进行局部光顺,选择最坏节点的光顺区域,运用约束方程,在光顺界面边界基本不变的条件下,对细节部分迭代进行分解,控制误差。在光顺时又可以保持曲面的连续性。     

一种B样条曲线局部修改算法

针对B样条曲线局部修改的问题,提出一种双正交非均匀B样条小波与外部能量约束相结合的算法。与传统能量约束法相比,该算法使曲线除局部修改外整体形变较小,具有一定的保形效果。     

基于C-B样条的Catmull-Clark细分曲面

为了解决 Catum ull- Clark细分曲面在工程上难以推广的问题 ,给出了一种基于 C- B样条的 Catumull-Clark细分曲面的算法 .C- B样条曲线是 B样条曲线的拓广 ,但它们的形状依赖于参数 α.由于新的曲面细分方法充分利用 C- B样条能够精确表示圆、椭圆等规则形体的特性 ,因而使通过此方法生成的细分曲面 ,除了在奇异点处能保持二阶导数连续外 ,还能够像 C- B样条曲线、曲面一样 ,精确地表示圆柱等常规曲面、统一工程曲面等的造型 ;同时它仍然保持细分曲面的造型特点 ,即能够解决 NU RBS曲面难以处理的任意拓扑结构的造型问题 ,另外 ,还可依赖控制参数 α的调节作用来增加造型的自由度 ,而且当 α→ 0时 ,它们就退化成 Catm ul- Clark细分曲面 .在工程图形上的应用实例表明 ,这种算法简单、有效 .     

第二类均匀CB样条曲线

当α→0时,均匀CB样条曲线逼近相应阶的均匀B样条曲线,改变α的取值时,生成的均匀CB样条曲线逼近控制多边形的极限位置是相应阶的均匀B样条曲线.为了突破这种逼近极限,构造一种新的均匀CB样条曲线.先构造一种三次均匀CB样条基,再运用积分递归定义出任意阶的均匀CB样条基.由这些基构造的均匀CB样条曲线与原CB样条曲线具有类似的性质:凸包性、几何不变性、局部性、对称性等,但随着α取值的不同生成相应阶的均匀B样条两侧曲线,能够更好的逼近控制多边形.最后给出了用新的均匀CB样条曲线精确表示椭圆,圆,抛物线,螺旋线等.定义的新均匀CB样条拓展了均匀CB样条曲线曲面的造型能力.     

Multiresolution for Closed Curves and Surfaces Using Wavelets

Multiresolution modeling is becoming a powerful tool for fast display, and geometric data compression and transmission of complex shapes. Most of the existing literatures investigating the multiresolution for B-spline curves and surfaces are concentrated on open ones. In this paper, we focus on the multiresolution representations and editing of closed B-spline curves and surfaces using wavelets. A repetition approach is adopted for the multiresolution analysis of closed B-spline curves and surfaces. Since the closed curve or surface itself is periodic, it can overcome the drawback brought by the repetition method, i.e. introducing the discontinuities at the boundaries. Based on the models at different multiresolution levels, the multiresolution editing methods of closed curves and surfaces are introduced. Users can edit the overall shape of a closed one while preserving its details, or change its details without affecting its overall shape.     

带两个参数的非均匀三次三角B样条曲线

为了使构造的三次三角非均匀 B-样条曲线在具备形状可调性、高阶连续性、精确 表示椭圆等性质的同时还具有变差缩减性,构造了一类具有全正性的带 2 个参数的非均匀三次 三角 B-样条基函数,进而进行曲线构造。首先假设待构造的非均匀三次三角 B-样条基在每一个 节点处具有 C2连续且具有单位性,进而确定基函数的表达式;然后给出了基函数具有全正性等 重要性质;最后给出了非均匀三次三角 B-样条曲线的定义,并证明了其具有变差缩减性等重要 性质,还证明了曲线在取特殊参数值时具有 C(2n–1)阶连续。实例表明,本文构造的曲线有效解 决了传统方法存在的问题,适合于几何设计。     

基于双正交非均匀B样条小波的曲线逼近方法

针对B样条曲线逼近有序数据点在应用最小二乘法时出现的计算量较大问题,提出一种基于双正交非均匀B样条小波的曲线逼近方法。其基本思想是：先用最小二乘法生成初始B样条逼近曲线,再用细节曲线逼近误差向量,接着将细节曲线叠加于原逼近曲线得到新的B样条曲线,这个过程是迭代的。细节曲线的基函数是双正交非均匀B样条小波。与传统最小二乘法相比,该方法仅需计算新增线性系统,避免重复计算原系统,降低了计算量,提高了运算效率;此外,给出了B样条逼近曲线的一种多分辨率表示形式。     

B样条曲线的多分辨编辑新算法

概述小波分析与重构的基本理论,将小波分解的理论应用于B样条曲线的多分辨编辑中,提出一种小波分析和重构的新算法。该算法利用方程组的增广矩阵为类带状矩阵或者稀疏矩阵这一特点,运用简单的矩阵的行初等变换,将类带状矩阵或者稀疏矩阵化成容易接受的行简化矩阵,解方程组,使小波分解与重构的过程快速准确,使从事相关工作的技术人员更容易理解和接受。     

Single-knot wavelets for non-uniform B-splines

We propose a flexible and efficient wavelet construction for non-uniform B-spline curves and surfaces. The method allows to remove knots in arbitrary order minimizing the displacement of control points when a knot is re-inserted. Geometric detail subtracted from a shape by knot removal is represented by an associated wavelet coefficient replacing one of the control points at a coarser level of detail. From the hierarchy of wavelet coefficients, perfect reconstruction of the original shape is obtained. Both knot removal and insertion have local impact. Wavelet synthesis and analysis are both computed in linear time, based on the lifting scheme for biorthogonal wavelets. The method is perfectly suited for multiresolution surface editing, progressive transmission, and compression of spline curves and surfaces.     

一种任意次非均匀B 样条的细分算法

类似于经典的、应用于任意次均匀B 样条的Lane-Riesenfeld 细分算法, 提出了一种任意次非均匀B 样条的细分算法,算法包含加细和光滑两个步骤,可生成任意 次非均匀B 样条曲线。算法是基于于开花方法提出的,不同于以均匀B 样条基函数的卷积 公式为基础的Lane-Riesenfeld 细分算法。通过引入两个开花多项式,给出了算法正确性的 详细证明。算法的时间复杂度优于经典的任意次均匀B 样条细分算法,与已有的任意次非 均匀B 样条细分算法的计算量相当。     

基于多分辨率模型的三角曲面特征线辨识技术

由于特征线在反求工程 CAD建模中具有非常重要的作用 ,因此利用图形图象处理中的多分辨率模型概念 ,通过研究三角曲面模型的特征线 ,提出了一种三角曲面特征线的计算方法 .将计算得到的初始特征线通过编辑、修改等手段进行处理 ,得到清晰的特征线 ,并将其作为进一步划分重构 B样条曲面边界的依据和参考 ,从而为实现基于三角曲面模型的 B样条曲面重构奠定了基础 .实验结果证明 ,该算法能够在三角曲面上提取出令人满意的特征线 ,并据此重构出拓扑划分合理的 B样条曲面 .     

A B-spline curve extension algorithmB 样条曲线延伸算法

B-spline curve extension is an important operation in computer aided design systems. In this paper, we present a new extension algorithm for B-spline curves. The algorithm uses curve unclamping to generate a uniform B-spline curve segment from the original curve and gradually extends the segment to pass through every target point. Algorithms of uniform B-spline curves are used such that our algorithm has a low time cost and can easily handle arbitrary-order derivative constraints at the target points. Generalization for non-uniform rational B-spline curve extension is also discussed, and examples show the efficiency of our method.     

基于曲率单调变化的空间非均匀三次B样条曲线的构造方法

B样条曲线在目前CAD系统中得到广泛应用,针对B样条曲线的光顺问题,给出并证明了具有曲率单调变化的非均匀三次B样条曲线的构造方法.首先通过给定非均匀三次B样条曲线的中间控制边矢量及相关初始条件,然后计算初始和结尾控制边矢量,由此得到的非均匀三次B样条曲线具有单调变化的曲率.实验在Windows系统下基于VC++语言实现,相关实例验证了该构造方法的有效性及实用性.