基于遗传算法的NURBS模型群体生成方法

制作群体动画需要使用大量的个体模型.针对如何由一个制作好的模型快速生成多个模型,并且保证各模型之间的外观不完全相同,对NURBS建模方法进行研究,提出基于遗传算法的NURBS模型群体生成方法.该方法首先提取给定NURBS模型的结构线,根据给定的NURBS模型初始化一个种群,并将给定的NURBS模型作为最佳模型,然后利用选择、交叉、变异三种基本操作对种群中每个模型的每条结构线进行放大或缩小调整,对种群进行进化,生成形态各异的NURBS模型的群体,用于群体动画的制作.     

NURBS曲面G~1光滑拼接算法

非均匀有理Ｂ样条（ＮＵＲＢＳ）曲线、曲面造型方法，是当前ＣＡＤ／ＣＡＭ领域研究热点之一，大量的基于ＮＵＲＢＳ的实用造型系统得到发展。对ＮＵＲＢＳ而言，虽然具有参数连续性，但为了实用需要，仍需构造具有一定光滑程度的合成曲面，满足局部设计和修改的目的。本文给出了实用的具有二次公共边界曲线的ＮＵＲＢＳ曲面片Ｇ１光滑拼接条件，得到了相应控制顶点、权系数的具体算法；对于一个已知ＮＵＲＢＳ曲面，构造另一个ＮＵＲＢＳ曲面，使其达到Ｇ１拼接是简单易行的。     

一种参数化可调的NURBS曲面G~2光滑拼接算法

提出一种用于NURBS曲面G2光滑拼接算法。在创建拼接曲面时,采用"参数可调"的思想,用拼接函数和指重参数先统一两基曲面的参数,计算出拼接曲面上的插值点,并以这些插值点为参考点根据G2连续的几何性质对拼接曲面的内部控制点进行修正。此算法适用于各类曲面的拼接,通过调整平衡因子和指重参数可以得到在满足G2连续的前提下各种曲率的拼接曲面,简化曲面拼接的计算过程。     

基于NURBS的自由曲面体三维几何特性计算

阐述了非均匀有理B样条（NURBS:Non-Uniform Rational B-Spline）曲面造型的发展背景及三维物体的几何特性计算原理,结合Gauss定理及参数曲面积分方法,给出了基于NURBS曲面的自由曲面体的几何特性计算原理与方法,并进行了实际应用。     

一种基于快速拟合的NURBS曲面实体建模方法

为了解决实体对象建模时出现的失真性和控制点膨胀的问胚,提出了一种基于NURBS建模的快速拟合算法,算法结合所设计的应用型曲面实体数据结构,针对扫掠实体、直纹实体、蒙皮实体和旋转实体,分别采用整合法、双基面互导求均法、平均法和旋转因子法来计算形成实体所需的最少控制点和W方向节点矢量,将控制点的计算从三维抽象到二维.实验证明算法不仅有效解决了失真性和控制点膨胀的问题,而且还具有通过调节幂次来实现用户的不同需要和运算速度快等优点.     

基于八叉树空间分割的NURBS曲面重构方法

对三维模型和点云曲面重构方法进行深入研究,根据应用特点提出八叉树空间分割和N U RBS曲面重构方法。利用八叉树的快速收敛特性对三维实体的点云数据进行分割、精简,采用N U RBS方法对局部网格曲面进行重构;采用八叉树和四叉树相混合的数据结构,渐进地进行网格曲面的重构。存储结构采用扩展式八叉树结构,编码采用8进制前缀编码方法。利用O penG L设计一个实验模型系统验证了该算法的可行性和有效性。     

心血管三维表面的NURBS重建方法

针对心血管三维表面重建的问题,采用NURBS(非均匀有理B样条)重构三维血管表面,研究了NURBS曲面的拟合算法和利用"权值"修改NURBS曲面的方法,并运用OpenGL技术实现了三维血管的虚拟显示。利用临床冠状动脉造影图像进行心血管三维重建实验,结果表明该重建方法比传统方法在重建精度和光顺性上都有明显的改善。     

复杂船体曲面NURBS造型技术的研究与实现

根据采集到的数据点阵，对NURBS曲面模型反求中的若干问题进行了深入分析与研究，实现了复杂船体曲面的三维实体造型．获得了满意的效果。     

基于NURBS的散乱数据点自由曲面重构

针对散乱数据点,首先提出基于曲率测度的大规模散乱数据点自适应压缩方法。在此基础上,提出先压缩后重构的基于ＮＵＢＲＳ的曲面重构策略。该方法可在保持原数据点集基本特征的前提下,将散乱散数据点压缩到ＮＵＲＢＳ曲面重构要求的规模,从而实现了大规模散乱数据点的精确曲面重构。     

NURBS边界曲面直接生成法

由于非均匀有理B样条(NURBS)曲面的复杂性,传统NURBS边界曲面的生成是先构造孔斯曲面,再由孔斯曲面向NURBS曲面转换得到,其操作过程比较烦琐。针对此问题,提出了NURBS边界曲面直接生成算法,该算法根据给定的四条NURBS边界曲线,结合孔斯曲面生成方法直接插值生成NURBS曲面,从而避免了通过孔斯曲面向NURBS曲面转换所带来的计算代价,因此同传统方法相比,具有较低的计算代价。实验结果表明:该算法简化了曲面生成步骤,减少了曲面转换过程的计算量,生成的曲面边界信息明确,且连续性好。     

基于能量优化的NURBS曲面几何特征修改

NURBS作为曲面造型技术中的重要方法之一,在计算机辅助几何设计和计算机图形学领域中有着广泛的应用。针对NURBS曲面的几何特征修改,提出了基于能量优化的修改方法。通过对NURBS曲面的控制顶点进行扰动,以曲面的应力能改变为目标函数并使之最小化,实现了NURBS曲面上给定多个点处的位置、一阶偏导矢、二阶偏导矢和法矢等几何特征的修改。数值实例表明该方法用于微调时,可实现对曲面局部形状的多种修改效果,便于交互设计。     

整椭圆的三次NURBS表示及其应用

利用普劳茨算法对整椭圆的一种二次NURBS表示方案进行升阶,得到其三次NURBS表示。讨论了整椭圆的无限多种三次NURBS表示问题,并给出了适合工程应用的现成可用的结果,同时指出,同一椭圆不同的三次NURBS表示与有理线性参数变换相对应,即不同NURBS表示之间的差异主要在于曲线上点的参数值发生了变化。给出了具体的应用实例。     

等弧长原则的NURBS曲线离散算法

NURBS曲线广泛应用于工业产品复杂曲线曲面设计中,但在实际应用中常遇到曲线离散的几何处理问题。针对NURBS曲线离散问题,提出了一种按等弧长原则对NURBS曲线进行离散的方法。该方法引入步长函数控制离散曲线段的弧长,采用积分法和迭代法调整步长函数以控制曲线的离散精度,通过误差检验方法校验曲线离散的逼近精度。通过实际算例,验证了NURBS曲线等弧长离散算法的合理性和有效性。     

NURBS曲面形状修改的一种改进算法

提出一种修改NURBS曲面形状的新算法。该算法运用约束优化方法,通过改变控制顶点和权因子修改NURBS曲面的形状。实验证明,该算法可以获得令人满意的效果。     

用遗传算法生成NURBS曲线的等距线

提出一种生成NURBS曲线等距线的新方法,即从原始NURBS曲线求得一组精确NURBS等距点后,采用遗传算法对参数进行优化,提高等距线的逼近精度,优化目标函数为各精确等距点至逼近曲线的距离平方和取极小值,结果表明,遗传算法具有一定的优越性。     

基于遗传算法的NURBS曲线降阶

采用遗传算法实现NURBS曲线直接降多阶。提出并证明了NURBS曲线保端点降阶的必要条件,在此基础上将NURBS曲线的节点序列、控制顶点和权用浮点数编码为基因个体,运用遗传算法,通过循环执行选择、交叉、变异求解得到最优解或者次优解。实例说明了采用该方法实现NURBS曲线降阶有较高的精确度。     

一种改进的NURBS曲线插补算法

针对NURBS曲线曲率变化过快或出现曲率不连续点会导致插补进给速率变化过快,超出机床的加减速能力。提出一种利用NURBS曲线曲率特征的改进插补算法。该算法根据NURBS曲线曲率的变化情况将曲线分成曲率平缓段和曲率突变段,在前瞻过程中扫描出曲率突变段,获得该段的起始点、终止点及最低速率点等信息,采用梯形加减速方法对该段进行速度规划,以满足机床动态特性,实现在曲率平缓段以指令速度插补,在曲率突变段以规划速度平滑插补。仿真实验结果表明,在保证加工精度的前提下,该增强算法以较高效率实现了曲率突变段的平滑插补。     

CNC系统中NURBS曲线插补及相关算法研究

为提高计算机数字控制（CNC）系统的轮廓控制精度,需解决系统控制软件样条直接输出的问题。基于Taylor公式得到了非均匀有理B样条（NURBS）曲线上两个相邻插补点参数间的递推关系。对于NURBS曲线插补过程中需要频繁计算的B样条基函数及其任意阶导数提出了一种分块矩阵连乘积形式的统一计算方法。应用数值计算方法解决了插补过程中曲线长度等的相关计算问题。实例运算表明所提出的方法可以应用到实际CNC系统中。