CE-Bézier曲面光滑拼接的研究与实现

针对CE-Bézier曲面造型中复杂曲面难以用单一曲面来表示的问题,通过分析CE-Bézier曲线的唯一性,提出了一种新的CE-Bézier曲面的光滑拼接技术。首先,在分析第1类CE-Bézier曲线基函数及其端点性质的基础上,对第1类CE-Bézier曲线的唯一性进行了研究,得出了对于同一条第1类CE-Bézier曲线可以有很多组不相同的控制顶点和形状参数与之对应的结论;其次,利用该结论进一步给出了两相邻第1类CE-Bézier曲面片间G1光滑拼接的一般几何条件,并通过合理地选取形状参数,进一步简化了该曲面的G1拼接条件;最后,给出了第1类CE-Bézier曲面光滑拼接的几何造型实例。实例结果表明,该方法简单、直观、易实现,有效地增强了CE-Bézier方法表达复杂曲线曲面的能力,可广泛地应用于工程复杂曲面的造型系统中。     

C-Bezier曲面分割、拼接及其应用

首先在介绍了C-Bezier曲面的几何模型的基础上，给出了C-Bezier曲面在u向和w向两个方向上的任意分割算法，并对曲面所具有的特性进行了分析；同时，研究了两片C-Bezier曲面在不同方向上G^1连续的拼接条件，并通过合理选取控制参数，简化了拼接条件。最后，利用分割和拼接技术，结合C-Bezier曲面能够精确表示二次曲面的特性，将C-Bezier曲面推广到常见的工程曲面上。     

参数Bezier三角曲面的GC^1设计

本文从三次Ｂｅｚｉｅｒ三角曲面片边界曲线构造入手，综合分析了计算几何中有关Ｂｅｚｉｅｒ三角曲面ＧＣ＾１拼接设计的理论和方法。针对３Ｄ离散数据曲面插值问题，全面讨论了Ｂｅｚｉｅｒ三角曲面片内部Ｂｅｚｉｅｒ顶点计算。提出了一种基于三次Ｂｅｚｉｅｒ三角曲面片内部Ｂｅｚｉｅｒ顶点ｄ１１１选取优化的整体ＧＣ＾１Ｂｅｚｉｅｒ三角曲面设计方法。     

区间Bezier曲线／曲面与Offset曲线／曲面之间的关系

本文证明了对任意已知的区间Ｂｅｚｉｅｒ曲线／曲面总存在两条／张Ｏｆｆｓｅｔ曲线／曲面分别包含与被包含此曲线／曲面，反之亦然。     

组合三角Bezier曲面任意截面线GC^1构造及其优化二次表示

截面曲线构造是曲面测量分析，数控加工质量分析等应用中的基本问题之一。针对组合三角Ｂｅｚｉｅｒ曲面／平面求交交点的分布特点，本文系统研究了组合ＧＣ＾１截面曲线构造及其数据精减优化二次表示，并将其转化成ＩＧＥＳ标准格式输出，为实现两类造型系统（拓扑三角曲面和拓扑矩形曲面）之间的数据交换奠定了良好的基础。     

参数Bezier三角曲面G1光滑拼接的相容性

本文对参数Ｂｅｚｉｅｒ三角曲面拼接的相容性问题进行了研究。给出拼接的相容性条件。实现了任意多片参数三角曲面片的一阶几何连续拼接，可对任意复杂形状进行造型。     

两种带形状参数的有理Coons曲面

给出了两组带形状参数λ的有理混合函数,并分析了这些函数的性质.基于这些含有参数的有理混合函数,定义了两种带形状参数的有理Coons曲面,称之为RBF_1-Coons双线性和RBF_2-Coons双三次曲面.这些曲面不仅具有Coons曲面的良好边界插值性质,还可以通过调整参数( 的值来改变曲面内部的形状,并讨论了参数λ_1, λ_2对曲面内部凹凸的影响.     

应用区域变换实现三角Bezier曲面分割

本文根据实际应用需要采用参数域变换方法对三角Ｂｅｚｉｅｒ曲面片进行分割，可简单地确定复杂分割模型下各子曲面片的控制顶点，避免了采用Ｃ－Ｔ分割带来的冗余计算和某些情况下的昨杂处理过程，并且使分割算法统一。     

基于光照调整和特征曲线的全景图拼接

图像拼接是生成全景图的关键技术之一。针对传统图像拼接方法只能处理光照一致图像的问题,笔者提出了一种对环境光照鲁棒的全景图拼接方法。该方法运用同态滤波、特征点自动提取、特征曲线匹配等技术,有效地解决了图像拼接中的光照差、区域精确匹配、噪声点及图像融合问题。实验表明对光照变化的图像采用该方法进行拼接可以获得满意的视觉效果。     

基于细分模式与能量优化的曲面混合方法

论述了用Catmull-Clark细分曲面及能量优化法对多张三次B样条曲面进行混合的方法。首先引入一种边界拓扑修改的细分规则，可生成逐段光滑的细分曲面，在此基础上构造多张三次B样条曲面的混合曲面，采用能量优化方法求解控制顶点。与现有方法相比，构造的混合曲面形状易于控制，能满足复杂的边界要求，且整个混合曲面除了在有限奇异点处为C^1连续外均达到C^2连续。     

基于参数样条插值的同坡曲面构造方法

传统的同坡曲面构造方法都是在导线方程为已知的前提下进行的。然而在实际工程中,导线方程往往是很难得到的,只能通过测量得知导线通过一列数据点。针对这一问题,给出了一种实际工程中同坡曲面的构造方法,该法首先根据测量数据点,利用三次参数样条曲线插值方法构造出同坡曲面的导线方程,然后再从同坡曲面的形成原理入手建立其参数方程,最后通过实例表明该方法是可行有效的。     

一种实用的自由曲面上曲线插值算法

直接在自由曲面上构造曲线是非常实用的造型技术,实现在曲面上曲线插值的主要思路是将其转化为一般的曲线插值问题求解。基于曲面及其参数之间的对应关系,提出了一种实用的算法,即根据给定的曲面上型值点,首先在参数域平面上构造插值曲线,再将该参数域内插值曲线映射到曲面上,获得曲面上曲线,从而实现曲面上曲线插值的目的。给出了具体的算法步骤,并对参数曲线不在参数域内部的特殊情况进行了处理。图例显示该法具有满意的效果。     

纤维缠绕中的十字型管曲面的几何造型方法

管形曲面是在不同柱面间进行光滑过渡而生成的各种复合曲面。十字型管是管道工业中重要的连接元件。纤维缠绕要求十字型管曲面形状尽可能简单以便易于制作,文章提出了以低次曲面作为过渡曲面的十字型通管的造型方法,该方法采用简单明了的数学表示来生成过渡曲面,而且可以直观地控制过渡曲面的形状。     

基于能量法的G2连续的曲面过渡

提出一种基于能量法的G2连续过渡面的构造方法,着重分析过渡曲面能量优化模型的建立,边界约束、法矢方向一致约束以及主曲率相等约束的表达和处理。将过渡曲面的能量优化模型转化为非线性等式约束的二次数学规划问题,并运用Lagrange乘子法求解过渡曲面的能量优化模型。最后给出了应用该方法生成G2连续过渡曲面的几个实例。     

复合三角Bezier曲面/平面的过渡和裁剪

由初始交点出发,利用拓扑关系跟踪计算复合三角Bezier曲面与平面的交线,对一系列交点进行点对应修正,曲面片间边界点计算、交线两端交点的跟踪、截面线构造、截面线离散,构造出与基曲面达到G′连续、结构相似的过渡曲面,交点作为型值点值入复合曲面的型值点集中、对三角网格局域三角化,以交线为界分离,重新构造拓扑关系生成两张新的曲面,实现裁剪的目的,测试显示,上述方法简单可靠。     

复合材料弯管曲面的整体造型设计

利用隐式几何造型方法的优点,建立了弯管过渡曲面的方程,改进了弯管现有的过渡方法,且保持其几何造型的特征,由于控制参数的调节作用,增加了过渡曲面造型的自由度。通过对弯管的应力分析得出：在圆环面与小圆柱面接合处、小圆柱面与过渡曲面的接合处、过渡曲面与大圆柱面的接合处这三处的应力突变都很小,表明该弯管的弯曲效应好,验证所建立的弯管过渡曲面是可行的。     

一类基于有理混合函数的插值曲面

从多项式混型合函数出必，通过数学变换，构造了一类混合函数－混合函数类，进一步研究了[n/n]型有理混合函数，在此基础上讨论了多种插值条件下曲面的生成方法，并且给出了可视化结果。     

基于物理的能量最小法构造融合过渡曲面

提出了用基于物理的能量最小法构造四边域或n边域融合过渡曲面的方法，特别是用于解决四边域管状封闭非周期性曲面和其他曲面间的过渡问题，和任意n边域曲面和其他曲面间的融合问题。所提出的方法，只需给出边界法矢，将要求通过的约束线作为位置约束，即可构造G^1连续的满足工程要求的融合过渡曲面。该融合过渡曲面的过渡区域较易控制，并且能满足一些工程约束。详细讨论了基于物理的能量最小法构造过渡曲面的原理及求解方法，并给出了飞行器的翼身融合过渡实例。