三次B样条插值曲面及其实现

目前在ＣＡＭ／ＣＡＭ的自由曲面构造方法中，较流行的有Ｂ样条曲面，Ｂｅｚｉｅｒ曲面、Ｂａｌｌ曲面等方法，但由这几种方法和成都是拟合曲面，而百插值曲面，常常不能满足一些工程实际中严格插值的要求，本文构造了一种自由插值曲面生成方法－Ｂ样条母线法，所生成曲面达到Ｃ＾２级光滑，适用机械，模具、汽车、造船等制造加工行业的复杂曲面设计。     

基于三次 B 样条插值曲面的图像放大方法*

为了实现低分辨率图像的高保真放大,利用原图像中相邻四个像素点的像素值及其在放大后的图像中的位置构造出了对应的三次B样条插值曲面,从而较好地估算出了放大后图像中出现的空白像素值。鉴于彩色图的像素点有R、G、B三个分量,分别构造R曲面、G曲面、B曲面对空白像素点的三个分量进行填充。由于采用构造曲面的高度值作为像素值,使得相邻像素点的像素值不存在较大差异,故而尽可能地避免了马赛克现象的产生,实现了图像的高保真放大。通过对比实验,验证了论文方法对图像放大具有非常好的效果。     

二次B样条曲面顶点及法向插值

顶点位置插值是自由曲面造型的基本方法,法向插值在一些CAD／CAM系统中也有重要应用,文中利用子分曲面理论研究双二次B样条曲面的性质,在此基础上利用Doo-Sabin分子模式构造插值顶点位置和法向的双二次B样条曲面控制网络,得到插值曲面的参数表示,为了提高效率,对规模较大的网络数据,先把它成若干片子网格,分别求出满足子网格相关的插值条件的控制网格,最后再反它们整合在一起形成完整的控制网格,使得相应的二次B样条曲面插值所有顶点及法向。     

B样条曲线的节点插入问题及两个新算法

Ｂｏｅｈｍ算法和Ｏｓｌｏ算法是Ｂ产条曲线的节点插入的经典算法，它们可以有效地将节眯插入到端点插值（Ｅｎｄｏｐｏｉｎｔ－ｉｎｔｅｒｏｌａｔｉｎｇ）Ｂ样条曲线，但是，对于其它的Ｂ样条曲线而言，当插入靠近节眯矢量两端附近的节点时，所有的经典算法都将出错，本文提出了两个节点插入新算法，它们可以解决节插入的经典算法中的问题，能够将任意节点插入到各种Ｂ样条曲线之中，它们的另一个重要用途是可以用于各种Ｂ样条曲线     

基于B样条曲面的图象变形技术

Ｍｏｒｐｈｉｎｇ（变形）为图象处理领域比较引人注目的方法之一。本文利用Ｂ样条曲面方法构造Ｍｏｒｐｈｉｎｇ中的映射关系，使得变形过程更容易控制，也更灵活。文中样述了Ｍｏｒｐｈｉｎｇ的一般原理，建立了基于Ｂ样条曲面的映射关系，给出了算法的具体过程，并讨论了实际工作中遇到的一些问题。     

基于B样条的平面轮廓重构闭合曲面算法

由一组平行轮廓线重构三维闭合表面是三维可视化研究的主要内容之一。文中通过对B样条插值算法的研究,提出了一种新的公共节点矢量确定方法,利用该方法首先对经过预处理的CT牙齿图片提取轮廓线获得三维数据点,之后对轮廓线数据点进行B样条曲线的拟合,在每条拟合曲线上根据所确定的节点矢量值重新采样,由重新采样的三维数据点利用B样条曲面插值算法构造闭合曲面．所构造的闭合曲面是对原始轮廓数据的拟合。通过实例验证可看出该方法可获得较好的拟合曲面,经过误差分析检测,满足拟合条件,因此该方法可以保证几何重建的准确性。     

C~1插值二次B样条曲线曲面

利用二次均匀B样条曲线的端点性质,导出了构造插值二次均匀B样条曲线曲面的一种新的基函数―BB基函数。由BB基函数构造了C1保形插值二次均匀B样条曲线,构造了C1双二次均匀B样条插值曲面。     

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.     

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     

细分蒙皮曲面

对细分曲面在曲面造型中的应用进行了研究,并着重于蒙皮曲面造型技术．所提方法在传统的蒙皮曲面构造过程中引入细分方法,有效地避免了因截面曲线的相容性处理而产生的数据量激增的问题;最后生成的蒙皮曲面能够精确插值预先设计的截面曲线,并且可以在指定的截面曲线处产生折痕效果．     

Corrigendum to “G2 B-spline interpolation to a closed mesh” [Comput Aided Des 43 (2011) 145–160]

A $G^2$ interpolation method to a closed mesh was proposed by Shi et al. in [1]. This note points out that their method has two theoretical defects, which may lead to the failure of $G^2$ continuity. We fix these defects and correct several formula mistakes.     

B样条曲线曲面的节点消去算法研究

在分析了Tiller给出的B样条曲线节点消去算法的基础上,提出了改进算法。改进算法充分地利用了B样条曲线的局部性质,无需考虑节点消去的顺序,一次消去多个节点。实验表明,与Tiller的算法相比较,改进后的算法效率有较大提高。     

A 4-point interpolatory subdivision scheme for curve design

A 4-point interpolatory subdivision scheme with a tension parameter is analysed. It is shown that for a certain range of the tension parameter the resulting curve is C¹. The role of the tension parameter is demonstrated by a few examples. The application to surfaces and some further potential generalizations are discussed.     

Interpolation by geometric algorithm

We present a novel geometric algorithm to construct a smooth surface that interpolates a triangular or a quadrilateral mesh of arbitrary topological type formed by n vertices. Although our method can be applied to B-spline surfaces and subdivision surfaces of all kinds, we illustrate our algorithm focusing on Loop subdivision surfaces as most of the meshes are in triangular form. We start our algorithm by assuming that the given triangular mesh is a control net of a Loop subdivision surface. The control points are iteratively updated globally by a simple local point-surface distance computation and an offsetting procedure without solving a linear system. The complexity of our algorithm is O(mn) where n is the number of vertices and m is the number of iterations. The number of iterations m depends on the fineness of the mesh and accuracy required.     

基于轮廓数据的B样条曲面重建

针对B样条曲面拟合中出现的问题和困难,提出了一种基于行组织的轮廓数据（截面数据）的曲面重建方法。该方法避免了数据点的参数化问题,使得逼近曲面拥有较好的形状和合理的控制顶点数量。该方法的基本思想是：首先构造易于控制的低阶曲面拟合数据点,此曲面称控制曲面,然后利用高次曲面逼近该曲面,此高次曲面称为逼近曲面,为所需要的重建曲面。在曲面重建中利用最佳平方逼近和光顺函数,减少了逼近曲面的控制顶点冗余,较有效地防止了逼近曲面的形状突变和曲面的扭曲,很大程度地提高了曲面的质量。