广义三阶Bézier曲线的几何构造

针对一类含有3个形状参数的广义三阶Bézier(GCB)曲线,推导出GCB曲线的基函数与四次Bernstein基函数的转换公式。利用升阶公式,建立了它与四次Bézier曲线的关系,给出了几何结构和矩阵表示形式。GCB曲线不仅具有三次Bézier曲线的特征,而且在控制多边形保持不变的条件下,具有形状可调性和对控制多边形更好的逼近性。实例表明:构造的GCB曲线为曲线曲面设计提供了有效的新方法。     

基于扩展Bézier曲线拼接的曲线造型新方法

提出了一种基于扩展Bézier曲线拼接的曲线造型新方法。该方法首先构造了一种具有优良形状可调性和更好逼近性的带3个形状参数α, β, γ的三次扩展Bézier曲线(CE-Bézier曲线);并针对CE-Bézier曲线无法精确表示圆弧和椭圆弧等二次曲线的缺点,利用CE-Bézier曲线与C-Bézier曲线间的拼接技术,解决了CE-Bézier曲线造型中圆弧和椭圆弧的表示问题。最后讨论了该方法在曲线曲面设计中的应用。造型实例表明,该方法在计算机辅助几何设计中具有一定的应用价值。     

基于约束优化的Bézier曲面形状修改

Bézier曲线和曲面广泛应用于CAGD(计算机辅助几何设计)和计算机图形学,对Bézier曲线或者曲面的设计和形状修改是一个重要的问题。研究了基于几何约束的Bézier曲面优化问题,对单点和多点约束的问题,提出了一种通过修改控制点的约束优化方法。用这种方法,通过修改原Bézier曲面的控制点来修改曲面的形状并满足给定的约束条件,同时给出了数值实例,其结果表明,用拉格朗日方法能有效地解决Bézier曲面的形状修改问题。     

The Geometric Continuity of Rational Bezler Triangular Surfaces

The problems of geometric continuity for rational Bezier surfaces are discussed.Concise conditions of first order and second order geometric continuity for rational triangular bezier surfaces are given.Meanwhile,a geometric condition for smoothness between adjacent rational bezier surfaces and the transformation formulae between rational triangular patches and rational rectangular patches are obtained.     

Self-intersections of rational Bézier curves

Rational Bézier curves provide a curve fitting tool and are widely used in Computer Aided Geometric Design, Computer Aided Design and Geometric Modeling. The injectivity (one-to-one property) of rational Bézier curve as a mapping function is equivalent to the curve without self-intersections. We present a geometric condition on the control polygon which is equivalent to the injectivity of rational Bézier curve with this control polygon for all possible choices of weights. The proof is based on the degree elevation and toric degeneration of rational Bézier curve.     

三角Bézier曲面的几何约束形变

利用三角Bézier曲面的矩阵表达形式,把几何约束下的形状调整算法从曲线和张量积曲面推广到三角Bézier曲面,使得三角Bézier曲面在形变后既能保持外形大致不变,又能满足一系列事先指定的几何约束(点约束和法向约束).利用Lagange乘子法,几何约束形变的条件极值问题被转化为线性方程组的求解问题,以便于快速计算.特别地,三角Bézier曲面在形变前后还可以满足边界曲线在角点处保持(Ca,Cb,Cc)连续.数值实例表明,该算法简单有效,便于CAD(计算机辅助设计)系统进行交互.     

Said-Bézier型广义Ball曲线显式降多阶

给出了计算Said-Bézier型广义Ball曲线(SBGB曲线)在L₂范数下保持端点约束的一种最佳降多阶算法.基于SBGB基函数、幂基函数和Jacobi基函数之间的相互转换关系,得到了SBGB基函数和Jacobi基函数之间的显式转换矩阵;进一步利用Jacobi基的正交性和上述转换矩阵的逆矩阵,导出了SBGB曲线在L₂范数下的显式约束降多阶算法.此算法蕴含了Said-Ball曲线、Bézier曲线以及位置介于这两类曲线之间的一大类参数曲线的相应降多阶算法.证明了这是一种可以预报最佳误差且满足端点高阶约束的一次性降多阶算法.最后用数值实例说明了算法的正确性和优越性.     

Subdivision algorithms for Bézier triangles

In an earlier paper the author studied subdivision algorithms for Bézier curves. These algorithms were generated by constructing degenerate Bézier triangles and tetrahedra and using their edges to subdivide the original curve. In this paper we take up the study of subdivision algorithms for the triangular Bézier surfaces first introduced by Sabin. It will be shown that such algorithms can be generated by constructing higher dimensional degenerate Bézier simplices and using their triangular subsimplices to subdivide the original triangular surface.     

一类带形状参数的类四次三角Bézier曲线

本文给出了带形状参数的类四次三角多项式Bézier曲线。由五个控制顶点生成的曲线不仅具有类似于四次Bézier曲线的诸多性质,而且其形状可由一个参数进行调节,使得该曲线具有更强的表现能力。参数有明确的几何意义:参数越大,曲线越逼近控制多边形,具有比四次Bézier曲线更好的逼近性。曲线无需有理形式即可精确表示圆、椭圆、抛物线等二次曲线弧。为便于自由曲线的设计,还讨论了两段曲线的拼接性,并给出了曲线G2和C3连续的拼接条件。应用实例表明,该曲线在计算机辅助几何设计中具有较高的应用价值。     

Curvature continuous curves and surfaces

The well-known construction of the Bézier points of a cubic spline curve or surface is generalized to curvature continuous curves and surfaces. Special examples of this kind of new splines are Nu-splines and Beta-splines.     

A generalization of the Bernstein-Bézier method

A representation for parametric curves and surfaces is presented which generalizes the scheme of the nonrational Bézier curve and surface by introducing appropriate parameters into the parametric forms. A brief discussion of the continuity conditions and a comparison with the rational Bézier curve and surface are included.     

Bézier三角曲面片生成显示与求交算法

本文在证明了Bézier三角曲面片的中点部分网格收敛性质的基础上,通过中点剖分算法给出了Bézier三角曲面片的生成显示算法与求交算法。     

Bézier curves and surfaces with shape parameters

Bézier curves with n shape parameters and triangular Bézier surfaces with 3n(n+1)/2 shape parameters are presented in this paper. The geometric significance of the shape parameters and the geometric properties of these curves and surfaces are discussed. The shapes of the curves and the surfaces can be modified intuitively, foreseeably and precisely by changing the values of the shape parameters.     

Bézier样条曲线改进的近似弧长参数化方法

提出了Bézier样条曲线利用分割技术近似弧长参数化的一种方法,并给出了相应的算法。通过求出曲线上所谓的‘最坏点’并在相应点处进行分割,可得到两条Bézier样条曲线。让这两条Bézier样条曲线具有与它们的近似弧长成比例的权,并对所得到的新的Bézier样条曲线进行同样的工作最终可得到一条由多条Bézier样条曲线所构成的新曲线。将这多条Bézier样条曲线合并成为一条Bézier样条曲线并通过节点插入技术将所得Bézier样条曲线转化为B-样条曲线的形式可得到全局参数域,其中各条Bézier曲线在全局参数域中所占子区间的长度与它们的权成比例,这样便得到了一条近似弧长参数化曲线。     

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 .     

三次Bézier曲线的新扩展及其应用

给出了两组分别含有2个和3个形状控制参数的三次和四次多项式基函数,它们都是三次Bernstein基函数的扩展;分析了这两组基函数的性质,基于此两组基定义了两种分别带形状参数α,γ和α,β,γ的多项式曲线,它们都以三次Bézier曲线为特殊情形。两种新曲线不仅具有三次Bézier曲线的特性,而且具有灵活的形状可调性和更好的逼近性。最后讨论了两种扩展曲线的拼接条件及它们在曲线曲面造型中的应用,并给出了两个扩展曲面的定义。实例表明,定义的两种新扩展曲线为曲线/曲面的设计提供了两种有效的新方法。     

复合三角Bézier曲面求交和裁剪的实现

该文利用三角Bézier曲面片的可分割性,解决了迭代收敛、初始交点计算等问题;通过近曲面点、边界点跨越等过程,实现了由一个初始交点将跨越许多曲面片的整条交线跟踪出来的设想.将各交点作为型值点插入曲面中,对三角网格进行三角再划分,以交线为界进行三角网格和型值点的分离,最后重新生成两张复合曲面,实现了裁剪的目的.测试结果显示,此方法简单、可靠,能够满足曲面造型的要求.     

Isometric Piecewise Polynomial Curves

The main preoccupations of research in computer-aided geometric design have been on shape-specification techniques for polynomial curves and surfaces, and on the continuity between segments or patches. When modelling with such techniques, curves and surfaces can be compressed or expanded arbitrarily. There has been relatively little work on interacting with direct spatial properties of curves and surfaces, such as their arc length or surface area. As a first step, we derive families of parametric piecewise polynomial curves that satisfy various positional and tangential constraints together with arc-length constraints. We call these curves isometric curves. A space curve is defined as a sequence of polynomial curve segments, each of which is defined by the familiar Hermite or Bézier constraints for cubic polynomials; as well, each segment is constrained to have a specified arc length. We demonstrate that this class of curves is attractive and stable. We also describe the numerical techniques used that are sufficient for achieving real time interaction with these curves on low-end workstations.     

带两个参数的三角多项式曲线曲面构造

目的 为了使扩展的曲线曲面保留传统Bézier方法以及B样条方法良好性质的同时,具备保形性、形状可调性、高阶连续性以及广泛的应用性,本文在拟扩展切比雪夫空间利用开花的性质构造了一组最优规范全正基,并利用该基进行曲线曲面构造。方法 首先构造一组最优规范全正基,并给出该基生成的拟三次TC-Bézier曲线的割角算法;接着利用最优规范全正基的线性组合构造拟三次均匀TC-B样条基,根据曲线的性质假设拟三次均匀B样条基函数具有规范性和C²连续性,进而得到其表达式;然后证明拟三次均匀TC-B样条基具有全正性和高阶连续性;最后定义拟三次均匀TC-B样条曲线曲面,并证明曲线曲面的性质,给出曲线表示整圆和旋转曲面的表示方法,设计出球面和旋转曲面的直接生成方法。结果 实验表明,本文在拟扩展切比雪夫空间构造的具有全正性曲线曲面,不仅能够灵活地进行形状调整,而且具有高阶连续性、保形性。结论 本文在三角函数空间利用两个形状参数进行曲线曲面构造,大量的分析以及案例说明本文构造的曲线曲面不仅保留了传统的Bézier方法以及B样条方法的良好性质,而且具备保形性、形状可调性、高阶连续性以及广泛的应用性,适合用于曲线曲面设计。