基于代数张量积B样条的隐式曲面重构

提出一种以代数张量积B-样条曲面作为几何表示形式的方式,采用Sampson距离来度量数据点与曲面之间的误差,它不仅是几何距离的很好近似且具有齐性和刚体不变的良好性质.建立了近似几何误差和薄板能量极小化的最优化隐式曲面重构模型.同时结合最优化理论中的信赖域思想和拟牛顿法,给出自适应的选代求解算法及其实现.理论上由信赖域法的收敛性分析,迭代算法具有总体收敛性.最后基于散乱点数据集,给出曲面重构的实例,并作简单的讨论.     

隐式磨光曲面的保凸性研究

对隐式代数磨光曲面的保凸性进行了研究。证明了如果两个隐式代数曲面是凸的;则它们光滑拼接后;得到的磨光曲面在一定条件下仍然是凸的。以凸三面角为例;提出了利用代数样条磨光的方法并证明了利用这种磨光方法得到的磨光曲面具有保凸性。     

三角网格上的代数曲面重建

提出一种用分片代数曲面构造三角曲面片的方法,利用具有公共边的2个三角形区域的4个顶点的函数值以及公共边2个端点的外法向量来构造一个二次曲面V(g)和一个截面V(h),其交V(g,h)即为2个三角曲面片的公共边界曲线.对每个已确定了边界条件的三角片内部进一步划分成3部分,每部分各自定义一个三次代数曲面.这3个三次代数曲面不仅在其交线处光滑拼接,而且分别沿三角形的边界与V(g)光滑拼接,从而构成一个具有GC1连续性的分片代数曲面.对于只属于一个三角片的边界留有一个自由度,可对曲面形状加以控制.     

有理B样条曲面的区间隐式化

提出有理B样条曲面的区间隐式化方法,即对一个有理B样条曲面,寻求包含给定的曲面的区间隐式B样条曲面,使得区间隐式B样条曲面的"厚度"尽量小,同时尽量避免出现多余分支.该问题等价于求区间隐式B样条曲面的2个边界曲面.针对该问题建立一个最优化模型并求解.     

一类三次隐式代数曲面参数化研究

在CAGD中隐式曲面和参数曲面作为曲面的两种表示形式各有其内在的优点 ,多年来如何有效地实现二者的相互转换一直是CAGD的一个热点问题 对一类GC1拼接两个二次曲面的三次混合代数曲面进行了研究 ,提出一种基于同轴平面束与代数曲面相交的几何化参数化方法 与传统参数化方法相比 ,该方法结构直观且具有可使三次代数曲面位于 [0 ,1]× [0 ,1]参数区间内 ,以及曲面的边界位于等参数线上等特点 ,利用这种参数曲面可以方便地实现机器作图和各种操作 实验结果验证了方法的有效性     

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．     

用分片代数曲面构造管道曲面的过渡曲面

借助围绕一个顶点处代数曲面的光滑拼接条件,提出并研究了用分片代数曲面构造三通管道的过渡曲面问题。首先对空间区域进行适当的剖分以确定分片代数曲面的定义区域。然后,通过求解一个线性方程组来构造出光滑拼接的分片代数曲面,同时还了在代数曲面片的Ｂ－Ｂ表示下,Ｂｅｚｉｅｒ纵标对过渡曲面的形状的局部控制问题。结果表明,用分片代数曲面构造过渡曲面不仅可以降低曲面的次数,而且更有利于曲面形状的控制。     

基于结式方法的代数曲面拼接

以同伦连续映射理论为基础,构造代数曲面拼接应该满足的代数方程组。然后,利用结式方法消去相关变元得到拼接曲面方程。两代数曲面拼接时,方程组是两个关于单位区间变元的方程。利用Sylvester结式消去该变元即可得到曲面拼接方程。对于多代数曲面,拼接过程可以考虑为不同种的连续映射。由此得到三种不同的曲面拼接方法,即串接法、过渡法和提升法。串接法可得到较低次的拼接曲面,但适用于代数曲面两两拼接且过渡曲面不相交的情况;过渡法适用于所有情况,但得到拼接曲面比较复杂;提升法是一种较好的算法,拼接时逐个将代数曲面并入拼接曲面中。该算法既可得到最低次拼接方程又适用于一般情况。上述方法的优点是无需考虑代数曲面方程中的变元,仅考虑对新增单位区间变元的处理。因此,算法的计算量小,并且能够预先得到拼接曲面时的计算量。     

一类代数空间逼近样条

给定空间不共面的四个有序数据点,可以形成一个四面体。在四面体内,Bernstein-Bézier（B-B）形式定义两类正则实多项式代数曲面片,一类是二次的,一类是三次的。此两类曲面片在四面体内的交集为一条正则曲线段。先固定二次曲面片,并得到其参数形式,然后约简三次曲面片所对应的Bernstein系数,使之为带有三个形状调整的形状因子,其中两个分别代表曲线段端点处的曲率,另外一个作为形状的调整。利用二次曲面的参数形式,由三次曲面片可得到曲线的隐参数约束形式,从而得到曲线的参数形式。对给定的空间点列,利用两个形状因子较容易的拼接出G²-连续的逼近曲线,突破了现行代数曲线生成方法,即空间连续曲线均是通过三角形仿射变换,由B-B形式生成的平面弧拼接而成。     

代数拼接曲面的参数调整

针对代数曲面拼接中存在直接通过符号计算方法得到的拼接曲面有时不能满足实际拼接需求的问题,提出2种对二次曲面的拼接曲面进行调整的方法:1)计算拼接曲面之前,在构造的方程中加入参数,然后利用结式能够对含有参数的代数方程进行消元的性质得到带有参数的过渡曲面,调整参数的值改变从一个曲面过渡到另一个曲面的速度使得曲面形状改变;2)在计算出结式后,通过增加补偿参数或函数使得曲面的形状改变.文中还从理论上分析并证明了这2种方法可以保持原来拼接曲面光滑连续性的阶数.实验结果表明,文中方法具有很强的通用性且易于实现.     

构造代数Blending曲面的Grobner基方法

利用代数几何中关于理想的Groebner基的理论,结合CAGD中的研究方法,对代数Blending曲面做了较为细致的研究,给出了用Groebner基构造代数Blending曲面的新方法,该方法能够求出所有满足要求的代数Blending曲面,并能给出其中次数最低的曲面,文中还讨论了如何利用代数曲面插值,最小平方逼近的方法来选取合适的自由参数,以达到对代数Blending曲面进行形状控制的目的,最后给出了一个茶壶表面造型示例,以说明方法的有效性。     

构造代数Blending曲面的Gr bner基方法

利用代数几何中关于理想的 Gr bner基的理论 ,结合 CAGD中的研究方法 ,对代数 Blending曲面做了较为细致的研究 ,给出了用 Gr bner基构造代数 Blending曲面的新方法 .该方法能够求出所有满足要求的代数Blending曲面 ,并能给出其中次数最低的曲面 .文中还讨论了如何利用代数曲面插值、最小平方逼近的方法来选取合适的自由参数 ,以达到对代数 Blending曲面进行形状控制的目的 .最后给出了一个茶壶表面造型示例 ,以说明方法的有效性     

Implicit Blending Revisited

Blending is both the strength and the weakness of functionally based implicit surfaces (such as F‐reps or soft‐objects). While it gives them the unique ability to smoothly merge into a single, arbitrary shape, it makes implicit modelling hard to control since implicit surfaces blend at a distance, in a way that heavily depends on the slope of the field functions that define them. This paper presents a novel, generic solution to blending of functionally‐based implicit surfaces: the insight is that to be intuitive and easy to control, blends should be located where two objects overlap, while enabling other parts of the objects to come as close to each other as desired without being deformed. Our solution relies on automatically defined blending regions around the intersection curves between two objects. Outside of these volumes, a clean union of the objects is computed thanks to a new operator that guarantees the smoothness of the resulting field function; meanwhile, a smooth blend is generated inside the blending regions. Parameters can automatically be tuned in order to prevent small objects from blurring out when blended into larger ones, and to generate a progressive blend when two animated objects come in contact.     

Construction of Blending Surfaces

Surface blending is very important in geometric modeling and is widely used in product design and manufacturig. This paper has a comprehensive discussion in surface blending with constant/variable radil, including the generation of rolling-ball blending between a curve and a surface, rolling-ball blending between two surfaces at a given contact curve, sliding-circle blending between two surfaces, etc. All those algorithms developed have been put into the commercial CAD/CAE/CAM software system-CAXA-ME and greatly enhanced its modeling ability     

法向约束的隐式曲面多边形化

提出一种隐式曲面多边形化的方法,将隐式曲面的多边形化分为2个阶段:首先根据法向约束对隐式曲面进行采样,得到稳定的采样粒子表示;然后在每个采样粒子处沿法线正负方向分别在隐式曲面内部和外部延伸一段距离,得到2个曲面法向附加点.将法向附加点和采样顶点进行四面体化,删除法向顶点及其相关联的边,最终得到隐式曲面的三角形网格模型.最后用实例表明了该方法的有效性.     

Interactive Visualization of Implicit Surfaces with Singularities

This paper presents work on two methods for interactive visualization of implicit surfaces: physically-based sampling using particle systems and polygonization followed by physically-based mesh improvement which explicitly makes use of the surface-defining equation. While most previous work applied to bounded manifolds without singularities and without boundary (topological spheres) we broaden the scope of the methods to include surfaces with such features, in particular cusp points and surface self-intersections. These aspects are not (yet) essential for computer graphics modelling with implicit surfaces but they naturally occur in simulations of interest in mathematical visualization. In this paper we use the Kummer family of algebraic surfaces as an example.     

用有理双三次Bezier曲面片混合二次曲面

提出一种二次曲面混合方法，混合曲面由2张有理双三次B6zier曲面片构成，它们之间保持G^2连续，混合曲面与二次曲面间保持G^1连续．给出了混合曲面片控制顶点的显式表示，通过修改2类混合参数可以直观地调节混合方向及混合曲面的形状．另外，混合5个圆锥曲面的例子表明，该方法为多个二次曲面的混合问题提供了有效途径．     

隐式曲面快速多边形化

隐式曲面多边形化是隐式曲面绘制的常用算法。该文提出了一个隐式曲面快速多边形化算法。首先用Bloo-menthal的多边形化算法生成一个粗糙的初始网格,再进行网格优化提高网格规则性,最后用多边形细分策略细分优化后的网格。实验结果表明,该算法在网格生成速度和网格规则性上都胜于Bloomenthal的多边形化算法。     

Recognising Algebraic Surfaces from Two Outlines

Photographic outlines of 3 dimensional solids are robust and rich in information useful for surface reconstruction. This paper studies algebraic surfaces viewed from 2 cameras with known intrinsic and extrinsic parameters. It has been known for some time that for a degree d=2 (quadric) algebraic surface there is a 1-parameter family of surfaces that reproduce the outlines. When the algebraic surface has degree d>2, we prove a new result: that with known camera geometry it is possible to completely reconstruct an algebraic surface from 2 outlines i.e. the coefficients of its defining polynomial can be determined in a known coordinate frame. The proof exploits the existence of frontier points, which are calculable from the outlines. Examples and experiments are presented to demonstrate the theory and possible applications.