散乱数据渐近正定径向基函数插值

结合一元B样条和已有径向基函数的优点,提出了一种渐近正定径向基函数,并将其应用于散乱数据插值,得到了一种新的插值方法.数值例子表明,这种插值方法具有良好的效果.最后将这种插值与其他散乱数据插值方法做了一些对比,讨论了其优缺点,并提出了进一步的研究方向.     

基于径向基函数与B样条的散乱数据拟合方法

针对散乱数据的曲面拟合问题,提出一种径向基函数与B样条插值结合使用的曲面拟合方法.通过分片径向基函数插值,三维散乱点,再从分片插值曲面上获取预先设定好的有序网格点的值,最后利用张量积B样条插值有序网格点,从而得到拟合曲面.该方法较好地解决散乱数据插值和拟合的计算不稳定性问题,最后给出算法实例.     

用参数样条插值挖补方法进行大规模散乱数据曲面造型

利用矩形域中带连续边界条件的多元散乱数据最优插值方法，结合张量积型参数样条插值，从挖补的思想得到启发，提出一种适合大规模散乱数据曲面造型的参数样条插值挖补方法．用该方法构造的参数曲面内部C^m，n连续，挖补的矩形边界分别为C^m-10.和C^0,n-1连续．最后就常见的m=n=2时的双三次样条给出一些数值例子，说明该算法简单易行，效果良好．     

空间曲线的拟插值重建

在一元Multiquadric拟插值算子的基础上,将一元基函数扩展到多元,并重新定义了空间点之间的距离,提出了一种新的多元拟插值算子,并分析了其任意阶多项式再生性及逼近性.数值实验表明,新的多元拟插值算子可直接使用空间点集的坐标实现曲线的高精度拟插值重建.     

三次有理插值样条曲线曲面

利用有理三次Bézier曲线的端点插值性质,导出了构造三次插值样条曲线曲面的一种新的基函数-RB基函数.由RB基函数构造了C1有理三次插值样条曲线和有理双三次插值样条曲面.     

C~1插值二次B样条曲线曲面

利用二次均匀B样条曲线的端点性质,导出了构造插值二次均匀B样条曲线曲面的一种新的基函数―BB基函数。由BB基函数构造了C1保形插值二次均匀B样条曲线,构造了C1双二次均匀B样条插值曲面。     

带形状因子的C~2连续五次Cardinal样条与Catmull-Rom样条

针对三次Cardinal样条与Catmull-Rom样条的不足,提出带形状因子的C~2连续五次Cardinal样条与Catmull-Rom样条.首先构造一组带2个形状因子的五次Cardinal样条基函数;然后基于该组基函数定义带形状因子的五次Cardinal样条曲线与曲面,并讨论五次Cardinal样条函数的保单调插值;最后研究对应的一元与二元五次Catmull-Rom样条插值函数,并给出最优一元与二元五次Catmull-Rom样条插值函数的确定方法.实例结果表明,五次Cardinal样条与Catmull-Rom样条无需任何条件即可达到C~2连续,且其形状还可通过自带的形状因子进行灵活地调整,利用最优五次Catmull-Rom样条插值函数可获得满意的插值效果.     

密集散乱测量数据点的B样条曲面拟合研究

回顾了密集散乱数量数据点面拟合研究发展情况,针对异形边界自由曲面密集散乱测量数据点,提出一种B样条曲面多步拟合算法,其中涉及边界插值B样条曲面生成、Hardy′s双二次局部插值、规则网格数据点B样条曲面最小二乘拟合等关键技术,通过一个工程实例,对文中提出的B样条曲面多步拟合算法进行了实验验证。     

一种新的均匀样条曲线曲面设计方法

本文根据均匀B样条基函数的de Boor-Cox递推公式提出了一种新的样条曲线曲面设计方法。该方法从满足正性、局部支柱性和权性的初始基函数出发，可构造出具有高阶低次或低次高阶的多项式样条基函数和多种函数类型的样条函数。给出了设计这种样条曲线曲面的几种方法和实例，并对基函数的连续可微性进行了证明。该样条基函数和样条曲线曲面具有和均匀B样条类似的几何性质，且均匀B样条是其特例，可用于曲线曲面的几何造型和样条插值。     

周期B样条基函数系数的并行算法

在现有周期B样条插值方法中,需要用迭代算法确定B样条基函数系数。针对现有方法的不足,建立B样条基函数系数的并行算法。首先构造周期区域的正交B样条基,得出正交B样条基函数系数的并行算法;进一步利用正交B样条基函数系数与B样条基函数系数的关系,得出B样条基函数系数的并行算法;最后推导二阶、三阶、四阶周期插值B样条基函数系数及插值点函数值的显式算式。实验证明了该方法在实现B样条基函数系数快速并行算法的同时保持了B样条基函数简单的函数关系。     

散乱数据(2m-1,2n-1)次多项式自然样条插值

考虑对窄间散乱数据(2m-1,2n-1)次多项式自然样条插值,使得插值函数对x的m次偏导数和对y的n次偏导数平方积分极小(带自然边界条件).用希尔伯特空间样条方法,得出其解的结构,解的系数能够用线性方程组确定,方程组系数矩阵对称,可用改进的平方根法解.例子表明方法简单,效果良好.     

全局正定径向基函数在图像分割中的应用

将全局正定径向基函数和图像分割中基于偏微分方程水平集方法的发展方程相结合,提出了一种基于全局正定径向基函数的图像分割算法。用全局正定径向基函数插值发展方程中的水平集函数,得到的插值函数具有较高的精度和光滑性,克服了传统水平集方法中复杂费时的重新初始化过程和水平集对初始轮廓位置敏感等缺点,非线性发展方程最终被转化成常微分方程组并用Euler法求解。实验结果表明该算法不需要重新初始化过程,并且在没有初始轮廓时也能够快速正确地分割图像。     

基于径向基函数的虚拟人脸合成方法

提出一种基于径向基函数的虚拟人脸合成方法.该方法根据正侧面图像获取人脸特征点的三维数据;利用基于径向基函数的散乱数据插值方法对通用人脸模型进行整体变形得到特定的人脸模型,并对模型进行Bezier磨光;将合成的人脸无缝拼接纹理图映射到特定的人脸模型.实验结果表明,合成的虚拟人脸具有较强的真实感.     

具有函数尺度因子的有理分形曲线

带有常数尺度因子的分形插值,是描述具有明显自相似事物的一个有效工具,然而,它却难以精确地刻画自相似较弱的不规则数据.为此,提出一种具有函数尺度因子的有理样条分形插值方法.首先,在迭代函数系统中引入函数尺度因子,构造了一种仅仅基于函数值的带有形状参数的有理分形插值曲线;然后讨论了分形曲线的分析性质,包括分形曲线在尺度因子满足适当条件下的光滑性、分形曲线对插值数据扰动的稳定性以及分形插值函数的收敛性;最后,研究了分形曲线的计盒维数,给出了计盒维数的上下界.数值算例验证了该分形曲线造型的可控性和对噪声的鲁棒性;对海岸线数据插值时,该方法相比B样条、Bézier曲线和三次样条能更好地还原海岸线的粗糙程度;处理股票时序数据时,相比ARIMA和SVM方法,在RMSE等多项指标下更优.     

残缺网格模型的快速B样条曲面重建

针对残缺的三角网格模型,提出一种将网格模型的散乱数据点转化为有序阵列点再进行B样条曲面快速重建的算法.首先确定最小二乘平面上的一个矩形参数域,再构造出一个平面阵列点列,并部分映射到三维网格上;然后利用空间阵列点的邻域信息估计4个角点的空间坐标,并构造径向基函数曲面,用于补充空间阵列点列中残缺的数据;最后利用有序点列拟合的高效性构造B样条曲面.实验结果表明:该算法速度快、拟合精度高、鲁棒性强,重建的曲面具有良好的光顺性和可延伸性,适用于逆向工程中对经过数据分割后的网格模型的自由曲面重建.     

图像插值的多结点样条技术

为了获得质量更好的插值图像,提出了用具有紧支集的多结点样条基函数来进行图像插值的新技术,并首先将1维的多结点样条插值算法推广到2维,建立了用于图像数据的插值公式;然后分析了多结点样条插值方法的逼近精度、正则性、插值核函数的频域特性.对逼近精度、正则性、插值核函数频域特性的比较表明,该插值方法优于传统的三次卷积插值方法,实验结果也证实了用多结点样条插值算法重建的图像具有更高的质量.     

任意阶正交B样条插值新方法

插值样条的一般解法是利用内点条件和边界条件得出一个样条系数的Ⅳ方程组,然后采用解线性代数方程组的方法求解.由于各插值基互不正交,插值系数相互耦合,计算步骤烦琐.新方法利用三角函数的正交性,构造了插值区域新的正交B样条插值基函数,并给出任意阶正交B样条插值基函数插值系数的通用计算公式.通过构造正交基,新方法解除了插值基以及插值系数之间的耦合,将样条插值问题从求解N×N矩阵简化为使用N个公式直接同时求解,实现了插值系数的并行计算.     

基于微种群遗传算法和RBF神经网络的散乱数据重建方法

利用微种群遗传算法,结合性能优越的径向基函数神经网络,建立了适用于散乱数据曲面重建的径向基函数网络模型.采用微种群遗传算法完成对神经网络的权值优化,可避免早熟收敛,且有较快的收敛速度.实验结果表明,用这种方法解决散乱数据点的重建问题,具有较高的精度.     

对流-扩散方程数值解的四次 B 样条方法

基于四次 B 样条函数,提出一种求解一类对流-扩散方程的四次 B 样条方法。首 先利用光滑余因子协调法,得到有界闭区间上具有均匀节点的一元四次 B 样条基函数表达式。 接着计算在有界闭区间两端点处具有重节点的几种不同情况下的 B 样条基函数表达式,这些样 条基函数具有非负性、单位分解性等良好的性质。然后将一元四次 B 样条函数应用于求解一类 一维对流-扩散方程,其中对于对流-扩散方程的离散过程,对于时间变量的离散采用向前有限 差分,而对于空间变量的离散,引入参数 δ,建立四次样条逼近格式。之后利用四次 B 样条函 数去求解该对流-扩散方程。最后通过具体算例,将四次样条逼近方法与有限差分方法进行比较, 且给出直观的数值误差对比,由此说明样条逼近方法更加简便实用。     

使用局部支撑径向基函数的隐式曲线曲面几何迭代算法

由散乱数据稳定重构曲线曲面,在变分拟插值方法的基础之上,提出了使用局部支撑径向基函数的隐式几何迭代算法.首先,根据给定数据点的法向构造隐式函数的非零约束,构造计算隐函数系数的迭代格式,并讨论其收敛性;然后,在此基础上引入加速因子,对隐式迭代算法进行加速,同时讨论了加速算法的收敛性;最后,为了降低迭代过程空间和时间的复杂度,给出了一种加速算法的改进版本.数值实验表明,使用局部支撑径向基函数的隐式几何迭代算法对曲线曲面重构是有效的,并对部分信息缺失、非均匀分布、带噪声采样数据的重构也达到了较好的效果,且实现简单,易于并行.