带参数Coons插值曲面的图像插值方法

提出一种根据图像边缘特征调整插值曲面形状的图像插值方法．首先把数字图像构造为分片双三次Coons曲面;然后引入曲面形状控制参数,调整曲面的形状以符合图像的边缘特征;最后对插值曲面进行重采样．实验结果表明,该方法可以大大改善传统图像插值方法的平滑作用,保持插值图像边缘清晰、光滑。     

基于B样条的平面轮廓重构闭合曲面算法

由一组平行轮廓线重构三维闭合表面是三维可视化研究的主要内容之一。文中通过对B样条插值算法的研究,提出了一种新的公共节点矢量确定方法,利用该方法首先对经过预处理的CT牙齿图片提取轮廓线获得三维数据点,之后对轮廓线数据点进行B样条曲线的拟合,在每条拟合曲线上根据所确定的节点矢量值重新采样,由重新采样的三维数据点利用B样条曲面插值算法构造闭合曲面．所构造的闭合曲面是对原始轮廓数据的拟合。通过实例验证可看出该方法可获得较好的拟合曲面,经过误差分析检测,满足拟合条件,因此该方法可以保证几何重建的准确性。     

基于曲率特征的轮廓匹配方法

首先对轮廓曲线进行多边形近似,然后通过Hermite插值曲线求出多边形各顶点的曲率作为特征,最后以Hausdorff距离为准则进行轮廓线匹配。算法充分利用了轮廓线的几何信息,匹配速度快,准确度高,具有一定的旋转不变性。     

基于B样条的平面轮廓重构闭合曲面算法

由一组平行轮廓线重构三维闭合表面是三维可视化研究的主要内容之一.文中通过对B样条插值算法的研究,提出了一种新的公共节点矢量确定方法,利用该方法首先对经过预处理的CT牙齿图片提取轮廓线获得三维数据点,之后对轮廓线数据点进行B样条曲线的拟合,在每条拟合曲线上根据所确定的节点矢量值重新采样,由重新采样的三维数据点利用B样条曲面插值算法构造闭合曲面,所构造的闭合曲面是对原始轮廓数据的拟合.通过实例验证可看出该方法可获得较好的拟合曲面,经过误差分析检测,满足拟合条件,因此该方法可以保证几何重建的准确性.     

细分蒙皮曲面

对细分曲面在曲面造型中的应用进行了研究，并着重于蒙皮曲面造型技术．所提方法在传统的蒙皮曲面构造过程中引入细分方法，有效地避免了因截面曲线的相容性处理而产生的数据量激增的问题；最后生成的蒙皮曲面能够精确插值预先设计的截面曲线，并且可以在指定的截面曲线处产生折痕效果．     

基于CAD模型的鞋底喷胶轨迹生成方法

针对数字化制鞋生产的需要,提出一种自动生成鞋底喷胶轨迹的方法．该方法首先从三维鞋楦CAD模型中提取鞋底轮廓线,计算其在鞋底曲面的偏置曲线作为轨迹曲线,采用等参数方法对轨迹曲线进行采样得到机器人喷胶轨迹上的目标点并计算出其方向．最后通过机器人喷胶试验验证了该方法的可行性和有效性．     

NURBS曲面上积分曲率线的B样条表示

对NURBS曲面的曲率线的积分进行了系统的公式推导,并利用NURBS曲面的离散法向量有效地简化了曲面第二基本量的计算,加速了Euler法迭代求解曲率线微分方程的过程;在求得曲率线上的离散点集以后,应用奇异混合插值技术,在可控精度内把曲率线用显式直接表示为位于NURBS曲面上的B样条曲线．文中的思想与算法有助于曲率线技术在计算机辅助几何设计及曲面造型中的使用与推广．     

基于曲率图小波分解的平面曲线光顺方法

针对在逆向工程的实践中常见的轮廓线的光顺问题，给出了一种先对曲率图进行小波分解，提取其低频部分作为新的曲率图，并利用几何Hermite插值方法，生成G^2连续的分段三次有理Bezier曲线，从而重建出光顺的产品轮廓曲线的新方法。该方法具有可直接处理含噪声的点云数据，插值给定曲率，容易实现局部光顺和整体光顺等优点。算例证明该光顺方法比起现有软件中的方法不仅光顺效果更好，而且执行效率更高。     

多层次轮廓约束的图像放大算法

为解决图像放大过程中有效地保证边缘锐化的图像插值难题,提出多层次轮廓约束的图像放大算法.首先利用检测算子对图像进行预处理,将图像分为边缘区域、平坦区域;其次,针对图像边缘区域进行自适应梯度扩散获取适当的边缘轮廓层作为图像放大约束;最后对轮廓层直接进行曲线插值重采样,不额外增加边缘层数,以保证放大后的图像在视觉上的边缘清晰.对于非轮廓层的平坦区域,构建双三次Coons插值曲面并进行重采样,保持了平坦区域的平滑性.测试图像为自然图像和医学图像,自然图像的来源是set5和set14测试集,实验对比方法主要从客观效果、视觉效果、时间复杂度3个方面进行比较.实验结果表明,采用该算法得到的放大图像不仅可以保持轮廓清晰,且PSNR及SSIM指标超过了大多数经典的插值算法以及目前流行的基于机器学习的算法.     

基于轮廓线的三维人脸识别的改进算法

对已有的基于轮廓线的人脸识别方法进行了改进,在人脸的任意位置利用PCA自动确定人脸纵方向,采用网格配准方法提取对称面和对称轮廓线。通过计算对称轮廓线上的曲率,提取其他3条横向轮廓线。对提取的4条轮廓线进行重采样和归一化,截取轮廓线的有价值部分作为ICP算法的输入,进行人脸识别。试验证明,该算法将人脸识别率从原来的86.5%提高到了94%,降低了误识率。     

Curvature continuous path generation for autonomous vehicle using B-spline curves

In this paper we introduce a roadmap algorithm for generating collision-free paths in terms of cubic B-spline curves for unmanned vehicles used in mining operations. The algorithm automatically generates collision-free paths that are curvature continuous with an upper bounded curvature and a small slope discontinuity of curvature at knots, when we are given the locations of the obstacles, the boundary geometry of the working area, positions and directions of the vehicle at the start, loading, and the goal points. Our algorithm also allows us to find a switch back point where the vehicle reverses its direction to enter the loading area. Examples are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed algorithms.     

基于改进Voronoi区域面积的Mark Meyer曲率估算方法

以微分几何曲率计算公式为理论基础,对常用的Mark Meyer离散点云曲率估算方法进行改进,提出基于Voronoi区域面积的改进Mark Meyer算法。针对Mark Meyer算法中Voronoi区域面积的计算进行改进,对于Voronoi区域中存在钝角的情形进行详细论述并且改进钝角三角形的计算公式,同时给出更为准确的面积计算方法。将该算法应用于球面、柱面、抛物面、马鞍面,计算结果表明该算法提高了离散点云曲率估算的精度和稳定性。     

复杂曲面五轴加工局部干涉处理技术研究

针对复杂曲面环形刀五轴数控加工中的局部干涉问题,提出了一种基于曲 率匹配及网格点的干涉处理技术。首先,利用曲率匹配原则选出合理的刀具半径,以保证在 切触点处沿任何方向上刀具与被加工曲面之间不会发生干涉,然后在各个切触点处通过比较 刀具曲面最小主曲率与加工曲面最大主曲率确定出刀具的初始倾角。为了判断切触点邻近区 域是否存在干涉问题,采用了网格点来快速自动生成检测区域及初始检测点。文中对有效检 测点的筛选以及干涉的判断和处理技术分别进行了详细论述。最后,以非均匀有理B 样条 曲面为加工实例,对上述算法进行了测试和验证。     

Optimal surface parameterization using inverse curvature map

Mesh parameterization is a fundamental technique in computer graphics. Our paper focuses on solving the problem of finding the best discrete conformal mapping that also minimizes area distortion. Firstly, we deduce an exact analytical differential formula to represent area distortion by curvature change in the discrete conformal mapping, giving a dynamic Poisson equation. Our result shows the curvature map is invertible. Furthermore, we give the explicit Jacobi matrix of the inverse curvature map. Secondly, we formulate the task of computing conformal parameterizations with least area distortions as a constrained nonlinear optimization problem in curvature space. We deduce explicit conditions for the optima. Thirdly, we give an energy form to measure the area distortions, and show it has a unique global minimum. We use this to design an efficient algorithm, called free boundary curvature diffusion, which is guaranteed to converge to the global minimum. This result proves the common belief that optimal parameterization with least area distortion has a unique solution and can be achieved by free boundary conformal mapping. Major theoretical results and practical algorithms are presented for optimal parameterization based on the inverse curvature map. Comparisons are conducted with existing methods and using different energies. Novel parameterization applications are also introduced.     

基于叶脉骨架结构的股骨柄设计方法

为提高股骨柄假体与股骨髓腔的匹配程度,通过股骨关键横切面获取股骨髓腔形态参数,选取粗隆区域为感兴趣区域并构建其叶脉骨架结构,基于叶脉骨架结构的股骨柄假体设计方法构建股骨柄模型.该方法考虑股骨柄局部感兴趣区域的二次编辑修改性,操作简单、灵活、高效,并可以解决假体模型后期修改困难的问题.有限元分析结果表明,构建的股骨柄假体具有良好的力学性能.     

基于曲率的角点检测及目标区域提取法

针对图像检索系统提出了基于自适应阈值曲率增强的角点检测法, 以及基于角点曲率的目标区域提取法. 该算法将曲率作为角点重要程度的判断标准, 通过自适应阈值判断图像的真伪角点, 并增强真实角点的曲率信息, 利用具有较大曲率的角点确定图像的重心, 以重心为形心定位图像的目标区域. 实验结果表明, 本文算法不仅提高了图像角点检测的可靠性, 而且有效地确定了其目标区域, 最终达到了提高图像检索准确率以及算法运算效率的目的. 为检索背景复杂的图像提供了新的思路和方法.     

Sign of Gaussian curvature from curve orientation in photometricspace

We compute the sign of Gaussian curvature using a purely geometric definition. Consider a point p on a smooth surface S and a closed curve γ on S which encloses p. The image of γ on the unit normal Gaussian sphere is a new curve β. The Gaussian curvature at p is defined as the ratio of the area enclosed by γ over the area enclosed by β as γ contracts to p. The sign of Gaussian curvature at p is determined by the relative orientations of the closed curves γ and β. We directly compute the relative orientation of two such curves from intensity data. We employ three unknown illumination conditions to create a photometric scatter plot. This plot is in one-to-one correspondence with the subset of the unit Gaussian sphere containing the mutually illuminated surface normal. This permits direct computation of the sign of Gaussian curvature without the recovery of surface normals. Our method is albedo invariant. We assume diffuse reflectance, but the nature of the diffuse reflectance can be general and unknown. Error analysis on simulated images shows the accuracy of our technique. We also demonstrate the performance of this methodology on empirical data     

Detection of Salient Curvature Features on Polygonal Surfaces

We develop an approach for stable detection of perceptually salient curvature features on surfaces approximated by dense triangle meshes. The approach explores an "area degenerating" effect of the focal surface near its singularities and combines together a new approximations of the mean and Gaussian curvatures, nonlinear averaging of curvature maps, histogram-based curvature extrema filtering, and an image processing skeletonization procedure adapted for triangular meshes. Finally we use perceptually significant curvature extrema triangles to enhance the Garland-Heckbert mesh decimation method.     

最大比率圆弧逼近轮廓的匹配方法

提出了一种新的圆孤逼近轮廓曲线进行目标匹配的方法-最大比率法。曲线上两点之间的圆弧和曲线夹成的面积与对应扇形的比值随曲线上点的曲率的变化而变化。通过设置一个阈值算法可以检测曲率的较大的特征点用于圆弧逼近匹配。     

最大比率圆弧逼近轮廓的匹配方法

本文提出了一种新的圆孤逼近轮廓曲线进行目标匹配的方法—最大比率法。曲线上两点之间的圆弧和曲线夹成的面积与对应扇形的比值随曲线上点的曲率的变化而变化。通过设置一个阈值,算法可以检测曲率较大的特征点,用于圆弧逼近匹配。