基于约束优化的NURBS曲面形状修改

提出了一种修改NURBS曲面形状的新方法.利用约束优化方法,得到计算曲面新的控制顶点的显式公式,并给出例子以比较所提出的方法和Piegl方法的效果.     

基于外部能量约束的曲面形状修改

提出了一个基于外部能是约束的曲面形状修改ＮＵＲＢ曲面的开矿首先给出曲面内部变形能量的近似计算公式,然后将典面形状修改所需满足的约束条件转化为相应的外部能量约束荐项,并附加在曲面的内部能量项之上,最后通过求解一个使面面能量的变化量为最小的无约束优化问题,得到变形后的曲面,使曲面总能量近亿为最小,这种方法以统一的形式处理各种不同类型的约束条件,从而简化了约束条件下曲面形状修改的计算。     

基于NURBS的自由曲面体三维几何特性计算

阐述了非均匀有理B样条（NURBS:Non-Uniform Rational B-Spline）曲面造型的发展背景及三维物体的几何特性计算原理,结合Gauss定理及参数曲面积分方法,给出了基于NURBS曲面的自由曲面体的几何特性计算原理与方法,并进行了实际应用。     

基于约束优化的Bézier曲面形状修改

Bézier曲线和曲面广泛应用于CAGD(计算机辅助几何设计)和计算机图形学,对Bézier曲线或者曲面的设计和形状修改是一个重要的问题。研究了基于几何约束的Bézier曲面优化问题,对单点和多点约束的问题,提出了一种通过修改控制点的约束优化方法。用这种方法,通过修改原Bézier曲面的控制点来修改曲面的形状并满足给定的约束条件,同时给出了数值实例,其结果表明,用拉格朗日方法能有效地解决Bézier曲面的形状修改问题。     

NURBS曲面G~1光滑拼接算法

非均匀有理Ｂ样条（ＮＵＲＢＳ）曲线、曲面造型方法，是当前ＣＡＤ／ＣＡＭ领域研究热点之一，大量的基于ＮＵＲＢＳ的实用造型系统得到发展。对ＮＵＲＢＳ而言，虽然具有参数连续性，但为了实用需要，仍需构造具有一定光滑程度的合成曲面，满足局部设计和修改的目的。本文给出了实用的具有二次公共边界曲线的ＮＵＲＢＳ曲面片Ｇ１光滑拼接条件，得到了相应控制顶点、权系数的具体算法；对于一个已知ＮＵＲＢＳ曲面，构造另一个ＮＵＲＢＳ曲面，使其达到Ｇ１拼接是简单易行的。     

NURBS曲面形状修改的一种改进算法

提出一种修改NURBS曲面形状的新算法。该算法运用约束优化方法,通过改变控制顶点和权因子修改NURBS曲面的形状。实验证明,该算法可以获得令人满意的效果。     

改变B样条曲面与NURBS曲面的节点

通过改变k×h阶B样条曲面和NURBS(Non UniformRationalB spline)曲面的若干节点,分别产生一个B样条曲面族和NURBS曲面族,并指出:曲面族的包络是用相同控制顶点定义的(k -a)×(h -b)阶B样条曲面和NURBS曲面,其中a ,b分别是两个方向上所改变的节点的重数 对于B样条曲面来说,曲面族与其包络的任意阶相同偏微分之间只相差一个因子,文中所得结果可以作为计算机辅助设计系统中曲面造型和形状修改的理论参考     

C-C细分曲面的交互形状修改

为了增强细分曲面的造型功能,讨论了C-C细分曲面的交互形状修改算法。通过实时建立局部坐标系定义C-C细分曲面上点、法向量和局部等参数线等约束并将其转化为对控制顶点的约束,得到全局线性系统,从而可以在满足不同类型的几何约束时修改曲面的形状。基于最小二乘法和能量优化法给出两种修改算法,前者可以保持控制顶点扰动量的总和最小,运行速度快,适合于局部、精确调整;后者利用罚函数法给出了能量极小意义下的最优解,适合于保持光顺性要求的全局修改。两种方法都可以利用广义逆矩阵求得显式解,具有可逆性、可交换性、结合性等优点,提高了曲面形状修改的效率和可控性。     

NURBS边界曲面直接生成法

由于非均匀有理B样条(NURBS)曲面的复杂性,传统NURBS边界曲面的生成是先构造孔斯曲面,再由孔斯曲面向NURBS曲面转换得到,其操作过程比较烦琐。针对此问题,提出了NURBS边界曲面直接生成算法,该算法根据给定的四条NURBS边界曲线,结合孔斯曲面生成方法直接插值生成NURBS曲面,从而避免了通过孔斯曲面向NURBS曲面转换所带来的计算代价,因此同传统方法相比,具有较低的计算代价。实验结果表明:该算法简化了曲面生成步骤,减少了曲面转换过程的计算量,生成的曲面边界信息明确,且连续性好。     

基于NURBS方法的气动外形优化设计

采用NURBS曲线曲面,对钝锥弹头和钝双锥弹体建立参数化曲面模型,取NURBS曲线控制点作为设计参数,应用高超声速面元法求解气动力特性,在给定设计约束下,采用遗传算法进行气动外形优化设计,并对优化结果进行了比较分析。结果表明,采用NURBS方法构造参数化外形,并结合优化技术可方便快速地获得所需最优外形;与应用二次曲线构造参数化外形相比,该方法对弹体形状控制更加灵活,并可局部修改弹头曲线形状。因此,基于NURBS方法发展整套的系统优化设计算法很有现实意义和应用价值。     

整椭圆的三次NURBS表示及其应用

利用普劳茨算法对整椭圆的一种二次NURBS表示方案进行升阶,得到其三次NURBS表示。讨论了整椭圆的无限多种三次NURBS表示问题,并给出了适合工程应用的现成可用的结果,同时指出,同一椭圆不同的三次NURBS表示与有理线性参数变换相对应,即不同NURBS表示之间的差异主要在于曲线上点的参数值发生了变化。给出了具体的应用实例。     

一种参数化可调的NURBS曲面G~2光滑拼接算法

提出一种用于NURBS曲面G2光滑拼接算法。在创建拼接曲面时,采用"参数可调"的思想,用拼接函数和指重参数先统一两基曲面的参数,计算出拼接曲面上的插值点,并以这些插值点为参考点根据G2连续的几何性质对拼接曲面的内部控制点进行修正。此算法适用于各类曲面的拼接,通过调整平衡因子和指重参数可以得到在满足G2连续的前提下各种曲率的拼接曲面,简化曲面拼接的计算过程。     

女性束裤舒适性的凸肚体数字化修正

以女性凸肚体为研究对象,在保证人体穿着舒适度的前提下,采用NURBS曲线变形算法对腹部体型进行个性化数字修正。将修正后曲线用Hausdorff距离的误差评判方法与标准人体曲线对比,选出最优的束裤修正曲线。研究表明,该方法不仅能满足人体穿着舒适度,而且能更准确真实地再现凸肚体试穿束裤后的体型修正曲线,达到既舒适又美观的效果,从而为虚拟试衣决策提供重要的参考依据。     

一个运行于微机上的NURBS曲面造型系统

本文介绍了作者研制的一个运行微机上的ＮＵＲＢＳ（非均匀有理Ｂ样条）曲面造型系统，内容包括所采用的算法系统功能及界面设计，消隐与汉化的实现方法。     

改进的NURBS曲线预估校正插补方法

现行的NURBS曲线参数预估校正插补方法不能预估最开始的两个参数,而且不能控制预估参数迭代修正的次数。提出改进的NURBS预估校正插补方法,该方法预估插补点参数,根据最大进给步长约束、轮廓误差约束以及法向加速度约束,判定预估参数与实际参数的误差,当误差在允许范围内,则对参数步长增量进行调整,否则进行迭代修正。仿真实验结果表明,新方法通过对参数步长增量的调整,使得预估参数更加接近实际参数,较现有方法有效减少了参数迭代修正的次数,利于实时插补的实现。     

Dynamic highlight line generation for locally deforming NURBS surfaces

The highlight line model is a powerful tool in assessing the quality of a surface. Efficient highlight line generation is especially important for an interactive design environment. In this paper, a method for dynamic generation of highlight lines on a locally deforming NURBS surface is presented. The method generates frames of the deforming surface and the corresponding highlight lines by directly modifying the current highlight lines using a Taylor expansion technique, instead of going through a tracing process. The highlight lines computation process adopted here enables a unified distance surface to generate all highlight lines in the highlight line family. The computation process is facilitated by looking up pre-calculated information of the tessellation mesh and an indexing technique for the distance surface. The indexing technique is presented to determine when the highlight line model should be re-generated and, to facilitate the highlight line re-generation process. The new technique is suitable for interactive design environments and animation applications as the updating process takes only one subtraction and one vector inner product to get the new parameters for each new node.