G1连续几何偏微分方程Bézier曲面的构造

基于三角形和四边形网格上Laplace-Beltrami算子、高斯曲率和平均曲率的离散及其收敛性分析,提出了一种使用四阶几何流构造几何偏微分方程Bézier曲面的方法.使用该方法构造出的Bézier曲面既具有几何偏微分方程曲面的最优性质,同时又满足G1连续性.算法收敛性的数值实验表明该方法是有效的.     

G1连续的细分几何偏微分方程曲面设计

几何偏微分方程方法是一项构造高质量曲面的强大技术.曲面细分自出现以来由于其对拓扑结构的灵活性就一直活跃在CAD领域.文中将这2种不同的方法结合在一个统一的框架下,高效而令人满意地设计了带有G1边界条件的几何偏微分方程细分曲面.所考虑的3个四阶几何偏微分方程为曲面扩散流、拟曲面扩散流和Willmore流,这些方程采用混合...     

基于结点调整B-spline曲面G1/G2的光滑拼接

文中提出了一种构造具有简单结点的B样条曲面G1/G2光滑拼接的方法。本方法根据B样条曲面达到拼接的条件,经过对原曲面和待拼接曲面的偏导曲线进行离散化处理和结点调整,将其转化为Bézier的表示方式。根据Bézier的拼接条件,获得B样条曲面间控制点的关系。最终实现B样条曲面G1/G2的光滑拼接。     

插值曲率线与特征线的B样条曲面构造

插值三维线框模型的曲面构造是几何建模中的一个重要研究问题.对于给定的三维线框模型,利用B样条乘积理论、微分几何的基础知识以及薄板样条能量,提出一种构造插值三维线框模型的B样条曲面的算法.首先将线框模型中的曲线分为曲率线(曲面以该线为曲率线)、特征线(曲面在该线处为G0连续)及光滑拼接线(曲面在该线处为G1连续),并对于曲率线及光滑拼接线推导了B样条曲面控制顶点所满足的条件;然后利用薄板样条能量求解出满足约束条件的光顺B样条曲面.上述算法能够构造出更光顺的曲面,被广泛地应用于B样条曲面构造领域.通过对若干模型进行测试,结果验证了文中算法的正确性与有效性.     

几何偏微分方程和离散曲面设计

使用若干个几何本质的曲率驱动的偏微分方程来构造符合指定C0或C1边界条件的三边曲面片和四边曲面片,这些方程的数值解由所涉及的微分几何算子的离散化来得到,微分几何算子的离散化则源于参数逼近.所构造的曲面片满足某些特定的几何偏微分方程,故具有理想的形状,将这些曲面片组装起来便构造出复杂的几何模型.通过反复的子分和演化,得到几何模型的多尺度表示.     

基于四阶偏微分方程的光滑曲面重构方法

常用的基于散点的曲面重构方法如克里金插值法、样条曲面拟合法等存在计算量大、重构曲面不光滑或无法插值已知散点等问题。为此,提出一种基于四阶偏微分方程的曲面重构方法。该方法首先选择一个四阶偏微分方程,并对其构建差分格式,进而分析该差分格式的稳定性和收敛性。在稳定性和收敛性条件下,采用演化的思想,通过有限差分法迭代求解偏微分方程的数值解,并将其稳态解作为原始曲面的逼近。以地质勘探中实际测井数据为例,采用偏微分方程曲面造型方法重构地质曲面,结果表明,该方法计算简便,构造的曲面具有自然光顺性且可以插值于已知散点。     

常平均曲率细分曲面的构造

常平均曲率曲面经常作为界面出现在许多物理问题当中,是物理膜泡的一种数学抽象,而细分曲面的灵活性及其高质量的特性使得它成为一种强有力的曲面设计工具.通过给定边界,使用由一个二阶能量范函导出的四阶几何偏微分方程和一个二阶几何偏微分方程来构造常平均曲率细分曲面,这2个方程采用有限元方法求解;由于扩展的Loop细分规则能处理带...     

光滑曲面上的G1插值曲线

在计算机图形学和计算机辅助几何设计中,限制在光滑曲面上保持几何连续的曲线插值技术显现出越来越重要的作用.文中用直纹面投影的思想研究了这一问题,给出了一种在光滑曲面上保持G1连续的样条曲线插值技术.首先构造一条插值曲面上已知点列的空间3次Bézier样条曲线,然后通过一张直纹面将这条空间插值曲线投影到已知曲面上,即可得到限制在已知光滑曲面上的G1插值曲线.理论推导和实例显示表明,该技术具有推广应用的广阔前景.     

基于动态偏微分方程构造过渡面

为了实现交互式的偏微分方程曲面造型,针对传统静态偏微分方程构造过渡面存在的不足,提出了基于动态偏微分方程构造C1连续的过渡面,并引入迭代有限差分法求解偏微分方程的数值解,在此基础上构造了光滑过渡曲面.讨论了形状控制因子、密度、阻尼系数等物理参数的变化对曲面形状的影响,其中形状控制因子对生成曲面的形状影响最为明显.造型实例表明,利用动态偏微分方程构造过渡面具有更高的灵活性,大大提高了工业几何设计的交互性,在CAD/CAM中具有重要的应用价值.     

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.