多边形物体的精确B-样条自由变形*

在计算机动画与几何造型中,自由变形是一种重要的几何形状修改方法.该文从移位算子和函数复合的观点探讨一种方法,即当被变形物体用三角片表示、变形工具为B-样条参数体时,变形后的物体可以精确地表示为一组三角Bzier曲面片,其次数为B-样条参数体3个方向的次数之和.此方法的核心在于自由变形是作用在三角片上,而不是顶点上,所以解决了多边形物体B-样条自由变形的点采样问题.     

代数双曲B-样条的几何构造

样条曲线的升阶是CAD系统相互沟通必不可少的手段之一.由于双阶样条的升阶算法具有割角性质,因此具有鲜明的几何意义.以代数双曲B-样条为例,证明了样条曲线经过不断升阶之后,其控制多边形序列会像Bézier曲线一样收敛到初始的代数双曲B-样条曲线.利用文中得到的结果,就可以像Bézier曲线一样,通过几何割角法生成B-样条曲线﹑双曲线﹑悬链线等常用曲线.     

B-样条曲线升阶的几何收敛性

B-样条曲线的升阶算法是CAD系统相互沟通必不可少的手段之一。B-样条曲线的控制多边形经过不断升阶以后,和Bézier曲线一样都会收敛到初始B-样条曲线。根据双次数B-样条的升阶算法,得到了B-样条曲线升阶的收敛性证明。与以往升阶算法不同的是,双次数B-样条的升阶算法具有割角的性质,这就使B-样条曲线升阶有了鲜明的几何意义。得到的结论可以使B-样条曲线像Bézier曲线一样,通过几何割角法生成。     

嵌入参数空间的曲面控制自由变形方法

提出了一种新的通过控制参数曲面来实现物体的自由变形的方法，物体通过映射函数被嵌入到曲面的参数空间从而实现变形，同时映射函数的引入增加了变形的控制手段。实验表明该方法具有易于交互和控制的优点，适用于几何造型和计算机动画领域。     

基于B-样条网络的复杂主曲线建模

提出了一种基于B-样条网络的复杂主曲线建模的新方法，该方法结合学习主曲线的多边形算法和B-样条网络来建立主曲线模型，同时提出了用于寻找主曲线分叉点的迭代算法。实验结果表明所提出的方法是简便有效的。     

基于B-样条网络的主曲线建模

论文提出了一种基于B-样条网络的主曲线建模的新方法,该方法结合学习主曲线的多边形算法和B-样条网络来建立主曲线模型,实验结果表明所提出的方法是简便有效的。     

平面参数曲线变形的仿射映射B样条方法

提出一种新的参数曲线变形方法:采用一种特殊的B样条展开式作为伸缩函数,构造了具有明确几何意义的变换矩阵,用它作用于待变形的曲线,可使曲线发生变形。此方法数学模型简单而变形效果良好。展开式的系数作为变形的控制参数,每个参数具有局部可控性,变形效果较丰富。可分别定量地控制变形的发生区间、变形区间界点处的连续性与光滑性、变形方向和变形幅度等。实验表明,该方法通过交互改变控制参数,可获得预期的、丰富的形状修改和变形效果,适用于几何造型、计算机动画、CAD等领域。     

空间均匀有理张力样条参数曲线

引入了基于双曲样条函数的、具有张力参数的空间有理等距节点样条参数曲线，给出了这种曲线在每个样条子区间上为挠曲线段(即非平面曲线)的充分必要条件；分析了这种挠曲线段没有尖点、重结点和泛拐点的特性；因而在用于空间曲线几何造型时可避免奇异性．当张力参数趋于零或趋于无穷大时的极限曲线，分别是等距节点的有理三次B样条曲线和其控制多边形，故张力参数可用于调节曲线的光顺性．还给出了将权系数用于曲线插值的一种方法．     

B-样条曲线反算中的尖点构造

本文讨论了B-样条曲线反算中的尖点构造方法，成功地推导出构造公式。使得B-样条反算曲线可以作为表达基本图形的统一数学模型，对B-样条曲线的理论研究和图形处理程序的应用开发有积极的意义。     

三次均匀B样条与α-B样条的扩展

样条曲线曲面在CAD和计算机图形学领域起着重要作用. 本文提出了三次均匀B样条的几类扩展形式. 基于新的样条函数和奇异混合技术, 提出了插值 α-B样条的几类新扩展. 所提出的新样条曲线的优势是他们同时具有全局形状参数和局部形状参数. 最后进一步探讨了它们在数据点插值和多边形形状变形中的应用.     

一种应用参数曲面的动态自由变形方法

本文提出了一种动态自由变形方法，被变形物体首先附在两张参数曲面上，当参数曲面的形状发生变化时，物体会随之变形。这两张参数曲面分别被称为形状曲面和高度曲面，其中形状曲面用于控制变形物体的形状，高度曲面用于控制物体沿着形状曲面法向的高度。     

沿参数曲面的均匀变形方法

基于参数曲面控制的物体自由变形是一项实用的技术，在已有的方法中，待变形物体被直接主控制曲面的参数空间，由于映射的非线性，导致物体变形同扭曲现象，本提出了一种基于参数曲面控制的均匀变形方法，新方法中，变形控制曲面首先以等距或局部等怕方式展开为平面，然后经由平面的线性映射，将待为形物体嵌入控制曲面的参数空间中，从而产生符合控制曲面形状的局部均匀变形，实验结果表明，本方法所产生的结果是令人满意的。     

改进的多边形物体精确自由变形

针对已有精确变形方法中的物体剖分和共面判断，提出了一种改进的精确自由变形方法，实验结果表明，新方法具有鲁棒性和快速交互的特点，并且变形结果的表示形式与工业标准STEP一致，易于集成入已有的计算机动画和几何造型系统。     

Embedded Implicit Stand-Ins for Animated Meshes: A Case of Hybrid Modelling

In this paper, we address shape modelling problems, encountered in computer animation and computer games development that are difficult to solve just using polygonal meshes. Our approach is based on a hybrid-modelling concept that combines polygonal meshes with implicit surfaces. A hybrid model consists of an animated polygonal mesh and an approximation of this mesh by a convolution surface stand-in that is embedded within it or is attached to it. The motions of both objects are synchronised using a rigging skeleton. We model the interaction between an animated mesh object and a viscoelastic substance, which is normally represented in an implicit form. Our approach is aimed at achieving verisimilitude rather than physically based simulation. The adhesive behaviour of the viscous object is modelled using geometric blending operations on the corresponding implicit surfaces. Another application of this approach is the creation of metamorphosing implicit surface parts that are attached to an animated mesh. A prototype implementation of the proposed approach and several examples of modelling and animation with near real-time preview times are presented.     

平面参数曲线的自由变形

提出一种全新的参数曲线自由变形方法:基于平面矢量叠加原理构造出特殊的伸缩矢量函数去作用待变形曲线,从而使曲线发生形变,通过改变曲线上型值点的位置和个数以及每个型值点处的权因子可达到预期的变形效果.实验表明,该方法数学背景简单、易于控制,重复使用可获得丰富的变形效果,适用于几何造型和计算机动画等领域.     

椭圆型Offset曲线及其应用

针对Ｓｗｅｅｐ曲面中形变控制的需要,提出了一种椭圆型ｏｆｆｓｅｔ曲线,并讨论了它的性质,为了便于造型系统的一致性表示,给出了椭圆型ｏｆｆｓｅｔ曲线的ＮＵＲＢＳ逼近表示算法。最后给出了椭圆型曲线的了它的应用实例,并在自主开发的几何造型系统ＧＥＭＳ５．０中实现。     

基于伸缩因子的参数曲线自由变形

提出一种新的参数曲线自由变形方法：构造出特殊的伸缩因子函数，以此去作用（伸缩）待变形曲线方程，从而使曲线发生形变，通过交互改变控制参数，可达到预期的变形效果，实验表明，该方法数学背景简单，易于控制，重复使用可获得丰富的变形效果，适用于几何造型，计算机动画等领域。     

参数曲面多边形区域上变形的伸缩因子与实验

为了改进参数曲面自由变形方法,构造了凸多边形域上的伸缩因子函数,它具有已往文献所引入的伸缩因子的特性。可使用新的伸缩因子去作用待变形曲面的参数方程,从而使曲面发生形变。可通过交互改变控制参数来控制曲面的形状,使其能够更好地表示一些不规则实体的外型。实验表明,该方法的数学背景简单、易于控制、重复使用可以达到获得丰富变形效果的目的。可用于几何造型、计算机动画以及CAD/CAM等领域。