圆弧标准型有理三次Bézier表示的内在性质研究

给出圆弧带参数的标准型有理三次Bézier表示的一种实用形式,讨论参数对内控制点、两内权因子及肩点的影响。详细分析该参数与圆弧非标准型二次Bézier表示下的权因子之间的内在关系,参数值的变化对应了一个有理线性参数变换。最后讨论了圆弧标准型有理三次Bézier表示的反算问题。     

一种基于G~1拼接技术的曲面造型新方法

C-B样条曲线不能精确表示半圆弧和半椭圆弧。本文讨论了C-B样条曲线和有理三次Bézier曲线的端点性质,在对C-B样条曲线和有理三次Bézier曲线端点特性分析的基础上,通过增加控制顶点使C-B样条曲线通过控制多边形的首末顶点并与首末边相切,给出了C-B样条曲线和有理三次Bzier曲线间G1拼接条件,利用有理三次Bézier曲线能够精确表示半圆弧的特点,与C-B样条曲线进行G1拼接,从而较好地解决了C-B样条曲面造型中圆弧和半圆弧的表示问题,有效地增强了C-B样条方法控制及表达曲线的能力。     

有理二次Bézier形式共轭双曲线段的几何计算

考虑有理二次Bézier形式的相互共轭的双曲线的控制顶点之间的关系,给定表示一段双曲线的标准型有理二次Bézier曲线,目标是求出它的共轭双曲线上相应段的控制顶点。首先给出共轭双曲线段的自然定义;接着通过参数变换,将有理二次Bézier形式和一般参数形式进行转换,并把这种转换对应到矩阵,以给出所求控制顶点的显式表达;最后,给出表达式的几何意义,即共轭双曲线段的控制顶点可由原双曲线的控制顶点通过两次线性插值得到。     

平面NURBS曲线及其Offset的双圆弧逼近

除直线、圆弧、速端曲线等少数几种曲线外,平面参数曲线的offset曲线通常不能表示成有 理参数形式,因此在实际应用中,为了方便造型系统中数据结构和几何算法的统一表示,offse t曲线通常用低次曲线逼近来表示.通过用双圆弧逼近表示NURBS(non-uniform rational B -spline)曲线及其offset,并利用双圆弧逼近的特有性质,把offset的双圆弧逼近转化为原 曲线的双圆弧逼近,简化了问题的求解.同时考虑了双圆弧逼近算法中分割点的选取、公切点 的确定以及误差估计等主要问题.具体算     

反求标准型有理二次Bezier曲线的参数与内权因子

给定不共线的三个控制顶点和位于这些项点的凸包内在二次曲线上的一点，可以决定一条标准型有理二次Ｂｅｚｉｅｒ曲线。本文提供了一些简单有效的方法，反求曲线上该点的参数和内权因子，避免了数值计算的不稳定性。     

三次有理双圆弧曲线与双圆弧直纹面

本文提出了由共面四点确定双圆弧曲线的方法，分析了它的几何性质，并建立了双圆弧曲线的三次有理参数形式的方程，它可在计算机上表示。作为应用，本文构造一类以双圆弧为横向截线的直纹曲面，包括其特殊情形双圆弧锥面与双圆弧柱面，这些算法对于计算机辅助形设计与数控技术是有益的。     

有理Bézier曲线的近似弦长参数化算法

只有圆弧、等轴双曲线、伯努利双纽线和帕斯卡蚶线等曲线是可弦长参数化曲线,一般形式的Bézier曲线不满足可弦长参数化条件.为了生成有理n次Bézier曲线的近似弦长参数化,提出一种基于数值优化的弦长参数优化算法.首先推导了有理2次、3次和4次Bézier曲线满足弦长参数化的条件;然后对一般形式的有理n次Bézier曲线作M?bius变换,根据可弦长参数化条件推导出曲线与标准弦长参数化的偏差公式;最后通过优化方法计算曲线的最优参数表示.多个数值实例结果表明,该算法是有效的.     

圆弧拱的面内非线性动力学分析

对圆弧拱面内自由振动的频率和非线性内共振现象进行了研究.通过假设满足位移边界条件的振型函数对圆弧拱的面内非线性方程进行Galerkin一阶模态截断,先对派生系统的线性频率进行求解,就不同参数对频率的影响进行分析;然后利用多尺度法对离散模型进行求解.结果表明:截面高度对径向振动频率有显著影响,但是对切向振动频率影响很小;另外,就本文方程而言,可能存在三种内共振形式,但内共振现象的产生与否还决定于圆弧拱的边界条件.     

加权有理三次样条的形状控制

利用带导数和不带导数的分母为三次的有理三次插值样条构造了一类加权有理三次插值样条函数,由于这种有理三次插值样条中含有参数、调节参数和权系数,因而给约束控制带来了方便。同时只要合适地选择调节参数,就可以使之变成分母为线性的和分母为二次的有理三次插值样条函数。对该样条曲线的区域控制问题进行了研究,给出了将其约束于给定的折线、二次曲线之上、之下或之间的充分条件。最后给出了数值例子。     

三次Pythagorean Bézier速端曲线

建立了三次PB曲线的显式表示方法，给出了其控制多边形各边之间的几何关系，得到了以有理五次Beder曲线精确表示的等距线和多项式形式的弧长表达式。     

带有给定切线多边形的曲率连续的有理二次样条曲线

本文论述了与给定切线多边形相切的有理二次Bézier曲线,构造曲线是曲率连续的,具有局部可调性,且对切线多边形是保形的;跟三次（四次）Bézier曲线或B样条曲线方法相比,具有切点的变动范围更大、曲线次数低、结构简单、计算量少、显示更快的特点。最后,通过实例加以说明。     

带形状参数的三次三角域Bézier曲面

为了能提升三次三角域Bézier曲面的形状控制能力,从局部形状参数和全局形状参数的角度出发,构造了带有2种参数的三次三角域Bernstein基函数。借由基函数定义了三次三角域λα-Bézier曲面,通过改变2种参数的取值达到不同的控制效果。将三角域λα-Bézier曲面与Bézier曲面进行了形状调节、时间复杂度和控制网格逼近程度3方面的比较,得出了三角域λα-Bézier曲面的优势。并给出了三次三角域λα-Bézier曲面片间满足C1、G1连续的条件及证明,相关实例也证实:三次三角域λα-Bézier曲面不仅继承了三次三角域Bézier曲面的优良性质,还可以通过变化参数取值来提高曲面的形状控制能力。在曲面拼接时,也可以通过改变参数来构造多种拼接造型。     

有理Bezier曲线参数化方法研究

研究了在曲线形状保持不变的条件下,有理n次Bézier曲线的权因子改变与曲线参数化的关系。同时,给出了有理n次Bézier曲线上点的参数与权因子之间的对应关系,导出了有理n次Bézer曲线的n-1个形状不变因子。得到了与权因子变换对参数化有同样影响的参数射影变换,两种变换都不改变曲线的形状和首末端点,仅仅改变了曲线上的点与定义域内点的对应关系。     

三次有理Bézier曲线的形状调整方法

给出了两类调整三次有理Bézier曲线形状的方法。一类方法是使曲线通过给定的插值点,从而实现曲线的形状调整。另一类方法是将曲线上的点作为控制多边形两边连线段上的分点,通过调整分线段的比例,实现对曲线的形状调整。针对不同情况,分别给出了权因子的计算公式。计算方法简单,使用方便,并使三次有理Bézier曲线的形状调整更加具体和明确。同时,由计算结果得到了任意三次有理Bézier曲线不相交的充分必要条件。     

Kernel modeling for molecular surfaces using a uniform solution

In this paper, a rational Bézier surface is proposed as a uniform approach to modeling all three types of molecular surfaces (MS): the van der Waals surface (vdWS), solvent accessible surface (SAS) and solvent excluded surface (SES). Each molecular surface can be divided into molecular patches, which can be defined by their boundary arcs. The solution consists of three steps: topology modeling, boundary modeling and surface modeling. Firstly, using a weighted α-shape, topology modeling creates two networks to describe the neighboring relationship of the molecular atoms. Secondly, boundary modeling derives all boundary arcs from the networks. Thirdly, surface modeling constructs all three types of molecular surfaces patch-by-patch, based on the networks and the boundary arcs. For an SES, the singularity is specially treated to avoid self-intersections. Instead of approximation, this proposed solution can produce precise shapes of molecular surfaces. Since rational Bézier representation is much simpler than a trimmed non-uniform rational B-spline surface (NURBS), computational load can be significantly saved when dealing with molecular surfaces. It is also possible to utilize the hardware acceleration for tessellation and rendering of a rational Bézier surface. CAGD kernel modelers typically use NURBSs as a uniform representation to handle different types of free-form surface. This research indicates that rational Bézier representation, more specifically, a bi-cubic or 2×4 rational Bézier surface, is sufficient for kernel modeling of molecular surfaces and related applications.     

Computer-aided geometric design and panel generation for hull forms based on rational cubic Bézier curves

For generation of hull forms, a method using rational cubic Bézier curves is chosen because of their superior segmentwise local-weighted behavior. A hull form is defined by two sets of grid lines—transverse grid lines arranged in length direction and longitudinal grid lines arranged in depth direction. Transverse lines are first defined, the points on the transverse lines with the same curve parameter values are then fitted to define longitudinal lines. Thereby, each curve is described by a rational cubic Bézier curve in space. The bilge, flat side and flat bottom can be defined precisely and more flexibilities are provided for defining bow and stern regions. By the way, a hull surface can be generated which is useful to produce desired data for hydrostatic or panel generations.     

The rational cubic Bézier representation of conics

The rational cubic Bézier curve is a very useful tool in CAGD. It incorporates both conic sections and parametric cubic curves as special cases, so its advantage is that one can deal with curves of these two kinds in one computer procedure. In this paper, the necessary and sufficient conditions for representing conics by the rational cubic Bézier form in proper parametrization are investigated; these conditions can be divided into two parts: one for weights and the other for Bézier vertices.     

一种 G2 连续组合曲线的表示

针对 Bézier 曲线以及现有众多含形状参数的扩展 Bézier 曲线的 G2 拼接条件均对控制顶点有严 格要求的问题,拟提出一种 G2 连续组合曲线,其能综合 Bézier 与 B 样条方法的优点,其基函数具有显式表达 式,既具有 B 样条方法的自动光滑性,又能轻松拥有 Bézier 曲线的端点几何特征。为此,构造了一组含 6 个 参数的基函数,按照 3 次 Bézier 曲线的定义方式由之构造了基于 4 个控制顶点的曲线段,根据曲线段的拼接条 件,按照 3 次 B 样条曲线的定义方式构造了基于 4 点分段的组合曲线。基函数具有全正性,其同时包含 3 次 Bernstein 基函数和所有由内部节点重复度均为 1 的节点向量所确定的 3 次 B 样条基函数作为特例。曲线段具 有保凸性、端点位置以及形状可调性,其同时包含 3 次 Bézier 曲线和 3 次 B 样条曲线段作为特例。组合曲线 的定义方式自动保证了其整体 G2 连续,将部分参数取特定值,即可使其端点插值、端边相切,此时其中依然 存在用于调整内部形状的独立参数。按一定规则选取组合曲线中的参数,即可重构 C2 连续的 3 次 B 样条曲线。