函数的分段有理二次B样条插值

通过对函数进行合理分割,给出函数分段三角形凸包的概念。提出了以分段区间端点的两条切线确定控制多边形的方案。详细地讨论了函数的分段参数有理二次B样条插值算法。插值函数保持了原始函数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,算法提供了函数近似表示的一条有效途径。     

代数曲线的分段有理二次B样条插值

通过对代数曲线的合理分割,定义了曲线段的三角形凸包。给出了由三角形凸包确定控制多边形的方案。重点讨论了代数曲线参数化的分段有理二次B样条插值算法。插值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。数值实验验证了算法的有效性。     

二元切触有理插值公式

降低切触有理插值的次数和解决切触有理插值函数的存在性是有理插值的一个重要问题。利用牛顿插值承袭性的思想和分段组合方法,构造出一种二元切触有理插值算法并推广到向量值有理插值,既解决了有理插值的存在性问题,又降低了切触有理插值函数的次数。相比于其他方法,算法的可行性是无条件的,有理插值函数次数较低,算法具有承袭性、计算量低、便于实际应用的特点。     

具有承袭性的切触有理插值算法

有理插值是函数逼近的一个重要内容,而降低切触有理插值的次数和解决切触有理插值函数的存在性是有理插值的一个重要问题。切触有理插值函数的算法大都是基于连分式进行的,其算法可行性是有条件的,且计算量较大。利用牛顿多项式插值承袭性的思想和分段组合的方法,构造出了一种无极点的切触有理插值函数,并推广到向量值切触有理插值情形;既解决了此类切触有理插值函数存在性问题,又降低了切触有理插值函数的次数。给出误差估计,并通过数值实例说明该算法具有承袭性、计算量低、便于实际应用等特点。     

插值型三次样条及保形插值曲线曲面

为直接混合插值点,生成插值曲线和张量积型插值曲面,讨论了插值型样条函数.为生成保形插值曲线和曲面,分析了其不同于非插值曲线和曲面的凸包和保凸的具体含义.推导出三次C~1插值型样条函数公式,构造三次C~1插值样条曲线,给出了插值样条曲线的分段Bezier表示.所得三次插值曲线曲面具有几何不变性、凸包性质、局部可调性.讨论了插值曲线的保凸性质及关于插值数据点前后顺序的对称性.展示了具有和不具有保形性质插值曲线和张量积型插值曲面的实例.     

二元切触有理插值函数的构造方法

二元切触有理插值函数的构造方法大都是基于连分式进行的,其算法可行性是有条件的,且计算量较大,有理函数的次数较高。利用分段组合方法,构造出一种二元切触有理插值函数并将其推广到向量值切触有理插值情形,既解决了切触有理插值函数的存在性问题,又降低了切触有理插值函数的次数。相比于其他方法,其构造过程公式化,算法的可行性是无条件的,有理插值函数次数较低,且计算量较小,便于实际应用。     

EMD过程中数据拟合的算法改进与实现

分析研究了三次样条插值算法和分段幂函数插值算法的数学原理,结合两者的优势,利用端点延拓技术给出了一种更为精确的数据拟合函数构造方法。并通过Matlab软件编程实现,实验表明分段幂函数求解包络线的算法大大提高了EMD分解中数据拟合精度。     

具有多种优点的三角多项式曲线曲面

为了将形状可调性、高阶连续性、自动插值性,以及可以精确表示圆锥曲线曲面等性质融入到一种曲线曲面模型中,构造了一组带2个参数的5次三角多项式调配函数,分析了该调配函数的性质.基于该函数组,分别采用与3次B样条曲线、曲面相同的定义方式,定义了基于4点分段的曲线,并且基于16点分片的曲面,给出了曲线、曲面的性质.曲线、曲面的分段、分片组合结构决定了它们具有B样条方法的局部性.讨论了参数取值的改变对曲线形状的影响;证明了在取特殊参数时曲线可以达到G5或G7的高阶连续性,而且在具有G5连续性时仍然具有形状可调性;通过将2个参数中的一个取为特殊值,即可使曲线、曲面自动插值给定点列、网格点,这种方式不需要反求控制顶点,且插值曲线、曲面中依然存在调整形状的自由度;分别给出了曲线、曲面精确表示椭圆、椭球面的条件.数值实例结果显示了所给曲线曲面表示方法的正确性和有效性.     

一种满足单调性质的S型函数插值法

介绍一种分段S型函数插值法。在实际问题中,一般的样条插值函数不满足单调递增性质。该文介绍的分段S型函数插值法可满足单调递增性质,又具有光滑性质。     

代数曲线分段逼近的误差分析

针对代数曲线分段逼近的误差函数,展开深入的理论分析,给出了由误差公式确定误差界的一般算法。定义了一种新型误差,它具有几何意义直观、计算比较简单的特征。结合数值实例,验证了新型误差的实用价值。     

A simple method for interpolating meshes of arbitrary topology by Catmull–Clark surfaces

Interpolating an arbitrary topology mesh by a smooth surface plays important role in geometric modeling and computer graphics. In this paper we present an efficient new algorithm for constructing Catmull–Clark surface that interpolates a given mesh. The control mesh of the interpolating surface is obtained by one Catmull–Clark subdivision of the given mesh with modified geometric rule. Two methods—push-back operation based method and normal-based method—are presented for the new geometric rule. The interpolation method has the following features: (1) Efficiency: we obtain a generalized cubic B-spline surface to interpolate any given mesh in a robust and simple manner. (2) Simplicity: we use only simple geometric rule to construct control mesh for the interpolating subdivision surface. (3) Locality: the perturbation of a given vertex only influences the surface shape near this vertex. (4) Freedom: for each edge and face, there is one degree of freedom to adjust the shape of the limit surface. These features make interpolation using Catmull–Clark surfaces very simple and thus make the method itself suitable for interactive free-form shape design.     

离散光滑插值在CATIA V5中的实现

利用CATIA V5的二次开发工具CAA,在CATIA中实现了基于离散光滑插值算法的网格变形功能。首先介绍了CAA中点云数据的体系结构,然后应用离散光滑插值算法,并且结合四种常用的几何约束形式,在CAITA V5中实现了新的三角网格变形功能,并给出了应用实例。     

Representing membership functions as points in high-dimensionalspaces for fuzzy interpolation and extrapolation

This paper introduces a new approach for fuzzy interpolation and extrapolation of sparse rule base comprising of membership functions with finite number of characteristic points. The approach calls for representing membership functions as points in high-dimensional Cartesian spaces using the locations of their characteristic points as coordinates. Hence, a fuzzy rule base can be viewed as a set of mappings between the antecedent and consequent spaces and the interpolation and extrapolation problem becomes searching for an image in the consequent space upon given an antecedent observation. The present approach divides observations into two groups: 1) observations within the antecedent spanning set contain the same geometric properties as the given antecedents; and 2) observations lying outside the antecedent spanning set contain new geometric properties beyond those of the given rules. Heuristic reasoning must therefore be applied. In this case, a two-step approach with certain flexibility to accommodate additional criteria and design objectives is formulated     

基于AIWCPSO算法的三次样条气动参数插值方法

针对飞行仿真建模过程中气动参数以矩阵的形式给出, 大都存在着非线性关系, 提出一种基于自适应惯性权重的混沌粒子群优化(AIWCPSO) 算法的三次样条气动参数插值方法. 首先建立粒子与三次样条插值函数中系数的映射关系; 然后利用AIWCPSO 算法对三次样条插值函数的系数进行寻优, 将获得的最优解近似看作三次样条插值函数的系数; 最后计算得到离散点的气动参数. 仿真实验结果表明, 所提出的方法能有效地解决飞行气动参数插值问题.     

基于能量优化G2连续插值三次样条曲线

给出了一种在能量优化意义下构造G²连续保形插值三次参数样条曲线的方法。具体步骤如下：（1）以曲线应变能最小为目标构造目标函数，通过解线性方程组，求出优化意义下的每个插值点处的最优切矢方向；（2）用文中给出的简易公式求出各插值点的曲率，进而计算出插值点处的切矢模长，使曲线满足G²连续、保形插值的条件；（3）用Hermite插值方法求出相邻两插值点间的曲线。实验结果显示了方法的有效性。     

CNC系统中曲面交线加工刀具轨迹直接插补

提出并实现了在CNC系统中完成曲面交线加工刀具轨迹直接插补的构想,可极大提高CNC系统的几何轨迹控制能力和使用性能.给出了一个适用于球头刀加工的插补算法及其加工误差估计,证明了算法的稳定性.理论分析和实践表明,该算法精度高、计算量小且稳定.     

三次三角域Bézier 曲面的同次扩展

为了在不提升基函数次数的前提下赋予三次三角域Bézier 曲面形状调整的能力, 构造了一组含一个参数的三次双变量基函数,由之定义了由10 个控制顶点确定的三角域曲面 片。新曲面具有角点插值性,在角点处的切平面为由角点和其所在的两条边上与之相邻的两个 顶点确定的平面。改变参数取值,可以调整曲面形状。为了方便应用,给出了曲面片之间的G1 光滑拼接条件及曲面的几何迭代算法,分析了算法的收敛性以及收敛速度与参数取值之间的关 系。图例显示了所给方法的正确性和有效性。     

曲率单调Bézier曲线G1插值算法及应用

基于曲率单调的 Bézier 曲线,提出了一种精确而高效的满足 G1 约束的样条曲线插值算法。给定首 尾插值数据点位置及方向角,利用曲率单调 Bézier 曲线的几何设计准则,求解非线性方程组,构造满足 G1 插值条 件的曲率单调 Bézier 曲线。与基于欧拉螺旋线的插值算法相比,本文方法构造简单、插值精确,与现有的 NURBS 方法兼容。基于分段拼接,该算法能够处理给定点列及首尾切线方向的插值问题,具有较强的适应性与通用性。