基于小波的准均匀B样条曲线曲面变分造型

变分造型是自由曲线曲面交互设计中常用的技术之一，在传统的变分造型技术中，一般将此类问题转化为对控制顶点的优化求解问题，但当基函数多进，B样条的局部性常会导致待求解系统的性态不好，求解效率降低，对此，文中应用小波方法解决准均匀B样条曲线曲面变分造型中的优化求解问题，由于小波基具有多分辨特性，该方法可以大大提高迭代速度。     

均匀B样条基与DP-NTP基之间的转换与应用

B样条基以其标准全正性和局部支柱性的长处,在曲线曲面构造中被广泛应用.而作为其特殊情况的均匀B样条,又因其操作简便等长处,对其的研究在工业造型设计方面也十分有意义.2003年,Delgado和Pe?a提出了另一类用标准全正基(DP-NTP基)构造的新曲线表示形式,这种曲线在求值运算中具有线性时间复杂度的明显优势,同时像B样条曲线那样具有模拟或保持控制多边形形状的保形性质,但没有形状局部可调性.为了使它们实现优势互补,并在不同的造型系统之间进行数据的交换和传递,给出了均匀B样条曲线与DP-NTP曲线的相互转换.实例表明,其结果可在CAD系统中,尤其在曲线曲面需要快速求值或形状局部可调的场合得到相当广泛的应用.     

B样条曲面方向投影问题的几何计算方法

B样条曲面方向投影问题可以通过求解方程组的方法来解决.由于方程组所有根中往往只有一个或甚至没有根与待求解的最近点对应,因而绝大多数的求根计算量是不必要的.为此讨论了B样条曲面的方向投影问题,提出一种简单且高效稳定的几何计算方法.该方法充分利用了B样条函数的凸包性,同时结合B样条函数稳定可靠的分裂算法给出了相应的几何剪枝方法.与传统的求解非线性方程组的计算方法相比,文中方法可以剪除绝大部分非线性方程组对应的根,且不需要Newton迭代,可以应用于平面/B样条曲面间的求交测试问题及B样条曲面包围盒的计算问题.实例结果表明,该方法具有比传统的相关方法更高的计算效率和更好的稳定性.     

准均匀B样条曲面的多分辨率表示及应用

在多分辨率曲线和曲面造型中，B样条小波已经得到了广泛应用。曲线和曲面的多分辨率造型成为一个研究热点。通过阐述准均匀B样条曲线曲面的基于小波分解的多分辨率表示的数学原理，给出了具体的曲线和曲面小波分解算法和实验结果，说明了准均匀B样条曲面多分辨表示的优点及其在工业上的应用。     

形状可调的5次组合样条及其参数选择

目的 为了克服3次参数B样条在形状调整与局部性方面的不足,提出带参数的5次多项式组合样条。方法 首先构造一组带参数的5次多项式基函数;然后采用与3次B样条曲线相同的组合方式定义带参数的5次多项式组合样条曲线,并讨论基于能量优化法的5次组合样条曲线参数最佳取值问题;最后定义相应的组合样条曲面,并研究利用粒子群算法求解曲面的最佳参数取值。结果 5次组合样条不仅继承了3次B样条的诸多性质,而且还比3次B样条具有更强的局部性及形状可调性。由于5次组合样条仍为多项式模型,因此方程结构相对较为简单,符合实际工程的需要。利用能量优化法可获得光顺的5次组合样条曲线与曲面。结论 所提出5次多项式组合样条克服了3次参数B样条在形状调整与局部性方面的不足,是一种实用的自由曲线曲面造型方法。     

An extension algorithm for B-splines by curve unclamping

This paper presents an algorithm for extending B-spline curves and surfaces. Based on the unclamping algorithm for B-spline curves, we propose a new algorithm for extending B-spline curves that extrapolates using the recurrence property of the de Boor algorithm. This algorithm provides a nice extension, with maximum continuity, to the original curve segment. Moreover, it can be applied to the extension of B-spline surfaces. Extension to both single and multiple target points/curves are considered in this paper.     

多形状参数的指数均匀B样条曲线曲面

论文构造了一类带多个形状参数的指数均匀B 样条曲线曲面,它保持了 指数均匀B 样条曲线曲面的主要性质（如连续性、凸包性等）。此类曲线在不改变控制顶点 的情况下,通过改变其形状参数的取值,可以生成多条逼近于控制多边形的曲线,进而实现 对曲线的整体或局部调控。此外,它还可以精确表示双曲线、悬链线等超越曲线。此类曲面 是通过张量积的方法生成的,所以具有与曲线类似的性质。论文结尾给出了大量数值实例。     

B-样条曲线的节点去除与光顺

研究了B-样条曲线节点的去除问题,简化了B-样条曲线内部节点精确去除的充要条件.基于约束优化方法,通过扰动B-样条曲线的控制顶点,给出了节点去除的一个新算法,并用于光顺B-样条曲线.     

正弦B样条类曲线及其在曲线参数化中的应用

从B样条基函数出发,导出了正弦B样条类SBSC（Sine Basic Spline Class）函数,定义了SBSC曲线,讨论了SBSC曲线和B样条曲线的关系,提供了B样条曲线重新参数化的一种有效方法。     

NURBS曲线和曲面的递推矩阵及其应用

本文运用Ｔｏｅｐｌｉｔｚ矩阵，导出了任意非均匀Ｂ样条的递推矩阵公式；提出了一个计算非均匀Ｂ样条基矩阵的新方法，该递推矩阵公式即可以用于ＮＵＲＢＳ曲线和曲面的分析计算，也可以用于Ｂｅｚｉｅｒ，均匀和非均匀Ｂ样条曲线及曲面的分析计算。     

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.     

曲面交线的B样条优化逼近

目前，在比较成熟的商业几何核心系统中，曲面的交线是一种基于位置算子的“精确”表示或称为“过程”表示．这样的交线如果用在几何建模操作中，必须输出为系统支持的曲线表示(如B样条表示)．现有的几何核心系统中曲面交线的B样条逼近算法存在控制点数目过多和连续性偏低(C^1)的缺点，导致下游操作结果太复杂且连续性低．基于此，提出了一种曲面交线的B样条逼近算法，使控制点数目减少为原来的三分之一，而连续阶上升为C^2．该算法已经在SolidWorks系统中得到应用，效果良好．     

NURBS曲线曲面的显式矩阵表示及其算法

从 B样条的差商定义出发 ,提出差商展开系数的概念 ,通过差商展开系数显式解析表示式的导出 ,得到任意次 NU RBS曲线曲面系数矩阵的显式解析表示式 ,并给出了求差商展开系数和 NURBS曲线曲面系数矩阵的数值算法 .文中给出的方法适用于一切 NU RBS曲线曲面 ,包括有理和非有理的 Bézier、均匀和非均匀的 B样条曲线曲面 .相应的数值算法计算简单 ,易于实现 .差商展开系数解析表示式为 NU RBS曲线曲面的表示、转换和节点插入、升阶等基本运算以及与差商相关的问题的研究提供了一个统一的构造性工具和应用方法 .     

Systolic architectures in curve generation

The use of B-spline polynomials for the generation and display of smooth curves and surfaces in computer graphics is widely accepted. However, the algorithms to generate such smooth curves and surfaces using B-spline polynomials are compute-intensive. In this paper we propose systolic architectures for B-spline generation and inversion. The systolic architecture for the generation of a degree m B-spline curve is a triangular array requiring m(m + 1)/2 processing cells. A linear array is used for inversion. These architectures have been realized on an experimental hardware using six Intel 8086 microprocessor boards, for cubic B-spline curves. The architectures are studied in detail and performance results are tabulated. It is observed that a speedup of nearly six can be obtained with six processors.     

基于隐式T样条的曲面重构算法

提出隐式T样条曲面，将T网格从二维推广到三维情形，同时利用八叉树及其细分过程，从无结构散乱点数据集构造T网格，利用曲面拟合模型将曲面重构问题转化为最优化问题；然后基于隐式T样条曲面将最优化问题通过矩阵形式表述，依据最优化原理将该问题转化成线性方程组，通过求解线性方程组解决曲面重构问题；最后结合计算实例进行讨论．该方法能较好地解决曲面重构问题，与传统张量B样条函数相比，能效地减少未知控制系数与计算量．     

Quadratic B-spline curve interpolation

Traditional approach in performing even-degree B-spline curve/surface interpolation would generate undesired results. In this paper, we show that the problem is with the selection of interpolation parameter values, not with even-degree B-spline curves and surfaces themselves. We prove this by providing a new approach to perform quadratic B-spline curve interpolation. This approach generates quadratic B-spline curves whose quality is comparable to that of cubic interpolating B-spline curves. This makes quadratic B-spline curves better choices than cubic B-spline curves in some applications in graphics and geometric modeling, since it is cheaper to render/subdivide a quadratic curve and it is easier to find the intersection of two quadratic curves.     

Multiresolution analysis as an approach for tool path planning in NC machining

Wavelets permit multiresolution analysis of curves and surfaces. A complex curve can be decomposed using wavelet theory into lower resolution curves. The low-resolution (coarse) curves are similar to rough-cuts and high-resolution (fine) curves to finish cuts in NC machining. In this paper, we investigate the applicability of multiresolution analysis using B-spline wavelets to NC machining of contoured 2D objects. High-resolution curves are used close to the object boundary similar to conventional offsetting while lower resolution curves are used farther away from the object boundary. Experimental results indicate that wavelet-based tool path planning improves machining efficiency. Tool path length is reduced, sharp corners are smoothed out thereby reducing uncut areas and larger tools can be selected for rough-cuts.     

均匀T-B样条旋转曲面造型研究

在介绍均匀T-B样条曲线理论的基础上,提出了均匀T-B样条曲线的n阶基函数表达式,并讨论了椭圆弧及圆弧的均 匀T-B样条表示及用均匀T-B样条构造旋转曲面的建模方法.构造了母线可以包含圆弧、椭圆弧等的旋转曲面实例.该方 法结构简单,造型速度快.同时由于均匀T-B样条和均匀B样条有相同的结构和类似的性质,该方法可以方便地应用于CAD/ CAM造型系统.     

构造任意参数曲线曲面的简捷方法

本文探讨了用控制参量形式表示各种参数三次曲线、曲面和二次Ｂｅｚｉｅｒ、二次Ｂ－ｓｐｌｉｎｅ曲线、曲面的基函数统一表达式。采用改变控制参数取值的方法构造所需的各种曲线、曲面，为曲线，曲面造型提供了一种简捷的数学方法，还讨论了参量的不同取值所对应的不同种类曲线、曲面的几何特性。     

误差可控的近似B样条曲面蒙皮算法

B样条曲面蒙皮是曲面造型中常用的一种造型方式,传统的蒙皮算法会导致最终的蒙皮曲面含有大量的控制点.在Piegl算法的基础上,提出一种更加高效且误差可控的近似蒙皮算法.对B样条基函数的最大值进行了更为精确的估计,并且充分利用B样条基函数的局部支撑性,尽可能多地删除相容性处理后B样条曲线的控制点,使得蒙皮算法更加有效.实验结果表明,在同样的误差范围内,文中算法可以比Piegl算法减少更多的控制点.