Catmull-Clark曲面细分深度估计

由于参数曲面(包括B样条和NURBS曲面)的控制多面体局限于规则网格，它们很难被用来造型复杂的三维形体，因而最近很多年，人们把研究兴趣转向了细分曲面，并取得了大量的研究成果，这使得细分曲面成为计算机图形学，CAGD，计算机动画和医学图像处理等领域最引人注目的造型技术。     

Catmull-Clark细分曲面的形状调整

提出一种调整细分曲面形状的算法．该算法用cosα(Ck)取代C-B样条的形状因子α,并将Ck的定义区间从[-1,1]扩大到[-1,∞);然后用这种扩展了的GB样条来构造catmull—clark细分曲面;使得生成细分曲面的形状不仅能够在C-B样条的范围内可调,而且还能在标准的catmull-clark细分曲面和初始的控制网格之间任意调整．该算法保留了C-B样条和catmull-clark细分曲面的主要特点,如精确表示圆柱体、处理任意拓扑结构的控制网格等。     

Catmull-Clark细分曲面的纹理映射技术

提出了一种在细分曲面的过程中应用纹理映射的方法,即在控制网格逐步加细的过程中,纹理图像由无损压缩变换矩阵M进行变换并映射到相应的细分曲面上.这种方法既有效的避免了纹理接缝问题,又保证了纹理图像的完整性.该技术已经在Catmull-Clark细分曲面上得以实现,也可以用于其他任何面分裂型的细分曲面.     

基于C-B样条的Catmull-Clark细分曲面造型系统的开发

论文针对工程应用,根据C-B样条和Catmull-Clark细分曲面的特点可调因子使得生成曲面形状可调和一次细分操作以后所有的网格面片都为四边域,构造合理的数据结构,采用有效的实时交互式的用户界面,开发了基于C-B样条的Catmull-Clark细分曲面的造型系统.为细分曲面的形状调整提供了简单、实时而且直观的人机交互方法.该系统能处理任意拓扑结构,能够精确地表示二次曲面,所生成的曲面光滑可调.可以以软件包或插件的形式加入到现有的CAD系统中.     

插值型Catmull-Clark曲面的实现

Catmull-Clark细分是一种逼近型细分方法,它的极限曲面并不插值初始点。通过对Catmull-Clark细分矩阵进行分析,给出了一种插值条件。通过求解插值条件,得到一个新的网格,对这个网格应用Catmull-Clark细分,其极限曲面插值初始网格的控制顶点。最后对极限曲面的形状进行了讨论。     

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 .     

基于Catmull-Clark细分的曲面布尔运算基础研究

基于Catmull-Clark细分,提出一种对平面四边型网格进行操作的基础布尔运算,包括曲面求交、裁剪和网格级基础布尔运算,首先将细分曲面的求交转换为对一定细分层次的细分控制网格求交,得到满足一定精度要求的交线;采用局部修改交点处的控制网格拓扑结构和控制网格顶点位置的方法,实现了对细分曲面的裁剪;最后提出一种对一定细分层次的四边形控制网格进行操作的布尔运算,称之为细分曲面网格级布尔运算,包括布尔交、布尔并和布尔差3种运算,并给出了运算的基本原则与应用实例.     

Catmull-Clark细分曲面的正则性

针对Catmull-Clark（C-C）细分曲面的正则性进行研究,得到简单易用的判别C-C细分曲面正则性的充分条件.首先给出网格点差分向量的3种定义:前向差分向量,中心差分向量和后向差分向量;然后推导出C-C细分曲面的差分向量的细分格式;进一步,通过特征分析建立了C-C细分极限曲面的切向量与初始控制网格差分向量之间的关系;最后得到判别C-C细分极限曲面正则性的一个充分条件.由于该判别条件表达为初始控制网格差分向量之间的几何关系,因此这个条件具有明显的几何意义.实验结果表明,文中的判别条件易于验证.     

曲面细分方法及其应用

细分曲面造型技术是一种基于样条可细化性质基础上的以网格细分为特征的离散造型方法,具有表示的任意拓扑性,光滑保证性,计算简单性等传统方法难以比拟的优点。本文介绍了常用几种细分方法的细分规则及其应用。如Loop细分法、蝴蝶改进法、Cat-mull Clark法和Doo-Sabin法。     

基于混合子分方法的曲面网格顶点与法向插值

顶点位置和法向插值是参数曲面造型的重要内容,文中基于混合子分方法生成三次B样条控制网格,使得相应的三次B样条曲面插值初始网格中指定的顶点,并通过引入插值模板的概念,把法向的插值转化为对模板的旋转变换,使得曲面在不改变2插值顶点的情况下插值法向,最后得到一张C^2连续的插值指定顶点和法向的曲面,与传统的逐片Bezier或Coons曲面片构造方法相比,此方法更为简洁且具有更高的连续阶,而且易于推广到高阶B样条和任意拓扑情形,具有较强的实用性。     

曲面细分方法及其应用

细分曲面造型技术是一种基于样条可细化性质基础上的以网格细分为特征的离散造型方法,具有表示的任意拓扑性,光滑保证性,计算简单性等传统方法难以比拟的优点.本文介绍了常用几种细分方法的细分规则及其应用.如Loop细分法、蝴蝶改进法、Catmull Clark法和Doo-Sabin法.     

Integration of generalized B-spline functions on Catmull–Clark surfaces at singularities

Subdivision surfaces are a common tool in geometric modelling, especially in computer graphics and computer animation. Nowadays, this concept has become established in engineering too. The focus here is on quadrilateral control grids and generalized B-spline surfaces of Catmull–Clark subdivision type. In the classical theory, a subdivision surface is defined as the limit of the repetitive application of subdivision rules to the control grid. Based on Stam’s idea, the labour-intensive process can be avoided by using a natural parameterization of the limit surface. However, the simplification is not free of defects. At singularities, the smoothness of the classically defined limit surface has been lost. This paper describes how to rescue the parameterization by using a subdivision basis function that is consistent with the classical definition, but is expensive to compute. Based on this, we introduce a characteristic subdivision finite element and use it to discretize integrals on subdivision surfaces. We show that in the integral representation the complicated parameterization reduces to a decisive factor. We compare the natural and the characteristic subdivision finite element approach solving PDEs on surfaces. As model problem we consider the mean curvature flow, whereby the computation is done on the step-by-step changing geometry.     

Interactive rendering of Catmull/Clark surfaces with crease edges

Published online: 23 July 2002     

等距面的构造新方法

本文提出了一种新的等距面构造方法。其核心思想是：根据给定的曲面，在空间点到该曲面的最小距离的数据场内，利用Marching Cube算法，抽取到该曲面的最小距离为等距距离d的等值面（三角面片的集合）。在构成等值面的三角面片的集合中，去掉到给定曲面最短距离为d且是在曲面边界取得最小距离的三角面片，剩下的三角面片的集合即为两个原曲面的用三角面片逼近的等距面。这种方法最大的优点是自动克服了构造等距面过程中出现的自相交现象。     

参数曲面网格生成的改进波前法

采用从曲面两条边界向曲面中心推进的方法．避免了常规波前法中由于曲面角点的不良形态导致网格规划的失败和生成低质量网格．提出了一种新的节点生成方法,直接在三维空间中生成节点,然后映射到参数平面,使得在平面上进行节点及单元的合法性检查成为可能．针对从两侧推进的波前法,给出一种新的判断网格收敛的疗法．算例表明．文中方法易于实施、稳定性好,生成的网格质量高．