空间代数曲线的参数化逼近

提出一种用三次B样条曲线逼近空间代数曲线的方法.对非奇异的情况,先用随机微分方程方法采样,然后对采样点进行聚类排序,最后用三次B样条曲线逼近有序点列;而对包含奇异点的情况,则将空间曲线双有理映射成平面曲线,采用已有的含奇异点的平面代数曲线的采样及排序方法来实现对应空间曲线的采样及排序.两种情况都获得了优于其它方法的逼近效果.     

代数曲线的有理二次B样条逼近

基于代数曲线的合理分割,给出了曲线段的三角形凸包的描述.提出了以曲线段端点的两条切线确定控制多边形的方案.详细地讨论了代数曲线的分段有理二次B样条逼近算法.逼近曲线保持了原始曲线的一些重要几何性质,如单调性,凹凸性,G1连续性.数值实验表明,该算法提供了代数曲线近似参数化的一条有效途径.     

基于SOM网络的三次B样条曲线重建

使用散乱点集重建曲线曲面,在逆向工程和计算机视觉中有着广泛的应用。提出基于SOM网络的三次B样条曲线重建算法。给定某一曲线散乱点集和一初始神经网络,优化SOM网络中神经元位置,使网络逼近散乱点和映射散乱点空间特征。用特征点反求三次B样条曲线控制点,利用控制点重建三次B样条曲线。试验结果表明,算法取得的曲线重建效果良好。     

基于代数曲线段的G2连续的曲线造型方法

文中提出了一种用低次代数样条曲线来插值平面上有序数据点列或者构造用多种方法表示的两曲线段间过渡曲线的一种方法 .这里得到的曲线不是用通常的代数曲线方程来表示 ,而是用一种带参数的代数方程来表示 .首先给出了用二次曲线来插值两点、两切线和用四次代数曲线插值两点、两切线和两曲率的方法 ;其次 ,给出了利用四次代数样条曲线来插值平面上一个有序点列 ,无论是构造闭曲线还是开曲线 ,都能达到整体 G2 连续 .最后 ,讨论了代数曲线 /代数曲线、代数曲线 /参数曲线以及参数曲线 /参数曲线之间的过渡曲线造型方法     

特征点的B样条曲线逼近技术

为了构造逼近稠密有序点列的初始曲线,提出一种B样条曲线逼近的节点配置算法.以初始曲线的曲率极值点和点列的2个端点作为特征点的种子点,利用最小二乘法构造逼近种子点的B样条曲线,并根据B样条曲线段的复杂度进行特征点的细分和节点矢量的更新;重复这一过程,直到逼近的误差小于给定的阈值,实现B样条曲线的精确逼近.实例结果表明,在相同的给定阈值条件下,文中算法可比Park算法、Piegl算法和Li算法减少更多的控制顶点,逼近曲线的控制顶点数等于细分后的特征点数,且逼近曲线的节点分布合理.     

基于控制顶点扰动的平面二次曲线重构

基于控制顶点扰动的思想提出了一种新的曲线重构算法,用于构造一条分段二次B样条曲线来逼近平面上的散乱数据点．逐个输入数据点后,通过对控制顶点进行扰动来求取新的控制顶点．重构曲线的最终控制网格可通过求解一个非线性优化问题获得．一系列实验表明：该算法在经过少数几步迭代后很快就能收敛．该算法几何直观性强、操作简单,对平面上具有不同形状和不均匀采样误差的散乱数据都能得到很好的重构效果     

非均匀三次B样条曲线插值的Jacobi-PIA算法

为了求解非均匀三次B样条曲线插值问题,基于解线性方程组的Jacobi迭代方法提出一种渐进迭代插值算法——Jacobi-PIA算法.该算法以待插值点为初始控制多边形得到第0层的三次B样条曲线,递归地求得插值给定点集的三次B样条曲线;在每个迭代过程中,定义待插值点与第k层的三次B样条曲线上对应点的差向量乘以该点对应的B样条系数的倒数为偏移向量,第k层的控制顶点加上对应的偏移向量得到第k+1层的三次B样条曲线的控制顶点.由于Jacobi-PIA算法在更新控制顶点时减少了一个减法运算,因而运算量更少.理论分析表明该算法是收敛的.数值算例结果表明,Jacobi-PIA算法的收敛速度优于经典的渐进迭代插值算法,与最优权因子对应的带权渐进迭代插值算法基本相同.     

基于四次B样条的曲线逼近算法

考虑到插值算法增减节点困难,传统逼近算法精度不够等缺点,有文献提出一种基于三次B样条的曲线逼近算法。该算法通过迭代逼近,提高了计算速度与精度。在系统研究此算法的基础上,将该算法推广到四次B样条,使其具有三阶可导性,并给出该算法收敛性的理论证明。最后用该算法对常用函数进行逼近效果实验。结果表明,所提出的四次B样条的曲线逼近算法收敛速度更快,且能够满足更高精度的实际工业生产需要。     

基于三次B样条的曲线逼近算法及其收敛性

为了改进传统的插值样条曲线算法不易于后期处理和实时局部修改、B样条算法不能满足精度要求的缺点,提出了一种基于三次B样条的曲线逼近算法[1].该算法以三次B样条为基础对曲线的逼近领域进行了研究,通过大量的数值实验证明了该算法的可行性及高效性.该算法通过结合插值样条与B样条的各种优点,有效避免了传统算法的不足.同时,对该算法的收敛性进行了理论证明.数值实验表明了该算法具有收敛速度快、精度高且编程易实现等优点,为曲线研究提供了可供参考的有效算法.     

数据点加权最小二乘渐进迭代逼近及其B样条曲线拟合

为了使B样条拟合曲线插值部分数据点且逼近其余数据点,提出数据点加权的最小二乘渐进迭代逼近(DW-LSPIA)算法,证明了其收敛性并以它为基础提出一种B样条曲线拟合算法.首先赋初始权重于每个数据点,用DW-LSPIA算法生成初始拟合曲线;然后根据待插值点与拟合曲线上对应点的误差调整待插值点的权重,并重新运用DW-LSPIA算法生成新的拟合曲线;如此迭代,直至拟合曲线达到插值要求.实例结果表明,该拟合算法鲁棒、高效,也可使拟合曲线保形.     

基于双阶样条的代数双曲B样条升阶及割角算法

考虑代数双曲B样条曲线的升阶问题,从理论上证明了曲线的升阶可以理解为控制顶点的割角过程.为了实现代数双曲B样条曲线的升阶,文中构造了一组基函数——双阶代数双曲B样条基函数,这组基函数并不具有统一的阶数,而具有"双阶"性质.代数双曲B样条基函数与双阶样条基函数之间的变换公式可以导出曲线升阶的割角算法.     

A theory of self-calibration of a moving camera

There is a close connection between the calibration of a single camera and the epipolar transformation obtained when the camera undergoes a displacement. The epipolar transformation imposes two algebraic constraints on the camera calibration. If two epipolar transformations, arising from different camera displacements, are available then the compatible camera calibrations are parameterized by an algebraic curve of genus four. The curve can be represented either by a space curve of degree seven contained in the intersection of two cubic surfaces, or by a curve of degree six in the dual of the image plane. The curve in the dual plane has one singular point of order three and three singular points of order two.If three epipolar transformations are available, then two curves of degree six can be obtained in the dual plane such that one of the real intersections of the two yields the correct camera calibration. The two curves have a common singular point of order three.Experimental results are given to demonstrate the feasibility of camera calibration based on the epipolar transformation. The real intersections of the two dual curves are found by locating the zeros of a function defined on the interval [0, 2]. The intersection yielding the correct camera calibration is picked out by referring back to the three epipolar transformations.     

代数双曲B-样条的几何构造

样条曲线的升阶是CAD系统相互沟通必不可少的手段之一.由于双阶样条的升阶算法具有割角性质,因此具有鲜明的几何意义.以代数双曲B-样条为例,证明了样条曲线经过不断升阶之后,其控制多边形序列会像Bézier曲线一样收敛到初始的代数双曲B-样条曲线.利用文中得到的结果,就可以像Bézier曲线一样,通过几何割角法生成B-样条曲线﹑双曲线﹑悬链线等常用曲线.     

集多种特性的三次三角伪B样条

目的 为了同时解决传统多项式B样条曲线在形状调控、精确表示常见工程曲线以及构造插值曲线时的不足,提出了一类集多种特性的三次三角伪B样条。方法 首先构造了一组带两个参数的三次三角伪B样条基函数,然后在此基础上定义了相应的参数伪B样条曲线,并讨论了该曲线的特性及光顺性问题,最后研究了相应的代数伪B样条,并给出了最优代数伪B样条的确定方法。结果 参数伪B样条曲线不仅满足C²连续,而且无需求解方程系统即可自动插值于给定的型值点。当型值点保持不变时,插值曲线的形状还可通过自带的两个参数进行调控。在适当条件下,该参数伪B样条曲线可精确表示圆弧、椭圆弧、星形线等常见的工程曲线。相应的代数伪B样条具有参数伪B样条曲线类似的性质,利用最优代数伪B样条可获得满意的插值效果。结论 所提出的伪B样条同时解决了传统多项式B样条曲线在形状调控、精确表示常见工程曲线以及构造插值曲线时的不足,是一种实用的曲线造型方法。     

B样条曲线的降阶公式及近似降阶方法

已有的B样条曲线降阶方法，由于无降阶公式可循，对于可降阶曲线常要通过解一系列线性方程组来实现降阶．该文给出了B样条曲线的降阶公式，使得可直接用降阶公式对可降阶曲线进行降阶．利用降阶公式和约束优化方法，文中进一步给出了B样条曲线的一种近似降阶方法和相应的算法，使得在用约束优化方法求出可降阶的近似曲线后，就可直接用降阶公式求出降阶曲线，简化了降阶过程．该方法应用范围广且简单实用．     

Symbolic parametrization of curves

If algebraic varieties like curves or surfaces are to be manipulated by computers, it is essential to be able to represent these geometric objects in an appropriate way. For some applications an implicit representation by algebraic equations is desirable, whereas for others an explicit or parametric representation is more suitable. Therefore, transformation algorithms from one representation to the other are of utmost importance.We investigate the transformation of an implicit representation of a plane algebraic curve into a parametric representation. Various methods for computing a rational parametrization, if one exists, are described. As a new idea we introduce the concept of working with classes of conjugate (singular or simple) points on curves. All the necessary operations, like determining the multiplicity and the character of the singular points or passing a linear system of curves through these points, can be applied to such classes of conjugate points. Using this idea one can parametrize a curve if one knows only one simple point on it. We do not propose any new method for finding such a simple point. By classical methods a rational point on a rational curve can be computed, if such a point exists. Otherwise, one can express the coordinates of such a point in an algebraic extension of degree 2 over the ground field.     

Multiresolution for Algebraic Curves and Surfaces using Wavelets

This paper describes a multiresolution method for implicit curves and surfaces. The method is based on wavelets, and is able to simplify the topology. The implicit curves and surfaces are defined as the zero-valued piece-wise algebraic isosurface of a tensor-product uniform cubic B-spline. A wavelet multiresolution method that deals with uniform cubic B-splines on bounded domains is proposed. In order to handle arbitrary domains the proposed algorithm dynamically adds appropriate control points and deletes them in the synthesis phase.     

Low-degree approximation of high-degree B-spline surfaces

In this paper, a method for approximate conversion of high degree Bezier and B-spline surfaces to lower degree representations is presented to facilitate the exchange of surface geometry between different geometric modeling systems. Building on previous work on curve approximation, the method uses adaptive sampling to compute approximation error and lofting of isoparametric curves to produce the approximating surface. In addition, a bound for the approximation accuracy is computed using convex hulls.     

空间曲线基于内在几何量的高质量采样和B样条拟合

为解决均匀参数采样在许多情况下得到质量不高的采样点,进而生成不理想的B样条拟合曲线,提出空间曲线基于内在几何量的均匀采样方法,以获得给定总数且具有代表性的采样点.首先定义基于弧长、曲率和挠率加权组合的特征函数,通过调整组合参数更好匹配不同的曲线形状;然后提出空间曲线基于内在几何量的自适应采样方法,迭代生成满足给定距离阈值的采样点.采用最大绝对误差和均方根误差作为评价指标,与均匀弧长采样方法和基于弧长和曲率平均的均匀采样方法进行对比,并通过实例进行验证.结果表明,文中方法在采样质量和B样条拟合结果上获得明显改善.