局部可调的四次Catmull-Rom样条曲面及其形状优化

当控制顶点保持不变时,无法对三次Catmull-Rom样条曲面的形状进行局部调整。为满足实际工程对插值曲面形状设计的要求,给出了一种含局部参数的四次Catmull-Rom样条曲面,并讨论了2种对四次Catmull-Rom样条曲面形状进行优化的方案。结果表明,四次Catmull-Rom样条曲面不仅继承了三次Catmull-Rom样条曲面的插值性与连续性,而且容易利用所含的参数对曲面形状进行局部或整体调整,通过计算所含参数的最优值获得尽可能光顺和尽可能保形的四次Catmull-Rom样条曲面,为插值曲面的构造提供了方法。

带形状因子的C^2连续五次Cardinal样条与Catmull-Rom样条

针对三次Cardinal样条与Catmull-Rom样条的不足,提出带形状因子的C^2连续五次Cardinal样条与Catmull-Rom样条.首先构造一组带2个形状因子的五次Cardinal样条基函数;然后基于该组基函数定义带形状因子的五次Cardinal样条曲线与曲面,并讨论五次Cardinal样条函数的保单调插值;最后研究对应的一元与二元五次Catmull-Rom样条插值函数,并给出最优一元与二元五次Catmull-Rom样条插值函数的确定方法.实例结果表明,五次Cardinal样条与Catmull-Rom样条无需任何条件即可达到C^2连续,且其形状还可通过自带的形状因子进行灵活地调整,利用最优五次Catmull-Rom样条插值函数可获得满意的插值效果.

基于Catmull-Rom样条曲线的弯曲车道线检测研究

车道线检测是智能辅助驾驶系统的关键技术之一。采用图像处理技术检测道路上的弯曲车道线,详细介绍了感兴趣区域的选取、背景减除和二值化提取车道线信息,结合Hough变换和Catmull-Rom样条曲线检测弯曲车道线。结果表明,基于Catmull-Rom样条曲线的算法可以有效地检测弯曲车道线。

应用CatMull-Rom样条曲线描述道路透视图中心线特征的方法研究

采用三次Bezier曲线、三次B样条曲线和Cat Mull-Rom样条曲线分别拟合道路透视图中心线,并进行对比研究,分析了各自描述道路透视图中心线时控制点确定和拟合产生残差的情况,结果显示,在描述道路透视图中心线特征方面,Cat Mull-Rom样条曲线更为高效和精准,可以适应绝大部分道路几何设计形成的透视图中心线特征描述的需要。将道路透视图划分为"近景"、"中景"和"远景"3个不同功能区域,提出视曲线长和视曲率概念和相应的计算方法,将视曲线长和视曲率作为描述透视图中心线特征的形状参数,并结合运行车速进行了相关性分析。研究表明形状参数和运行车速密切相关。

基于Canny边缘检测的Catmull-Rom图像放大

为了较好地保持图像的边缘信息,提出一种基于Canny边缘检测的Catmull-Rom图像插值放大算法。首先用Canny算子检测出原图像的边缘;然后,根据插值目标图像未知像素点时,目标图像与原图像的相似性,如果未知像素点为边缘点,则调整Catmull-Rom的切向和切向长度。实验结果表明,该算法比传统算法的边缘更加清晰,保持了边缘的尖锐特征,减少了锯齿,提高了图像的质量。

一种基于C^2连续Catmull-Rom样条的图像放大方法

针对图像高倍放大易出现block现象,文章构造了一类5次的Catmull-Rom样条用于图像放大,取得了较为满意的效果;与3次Catmull-Rom样条具有C1连续的性质相比,所构造的5次Catmull-Rom样条在不增加插值节点情况下达到C2连续;实验结果表明,该样条用于图像放大时运行速度快,能够在放大倍数很高的情况下不出现block现象,适用于对图像的快速与高倍放大处理。

基于改进Catmull-Rom样条的图像缩放算法

Catmull-Rom样条函数具有C1连续性质与快速插值能力,其每一个节点的导数值都是由其相邻的2个节点确定。文中通过相邻4个节点确定样条上各节点的导数值,由此重新构造了Catmull-Rom样条以进一步减少插值误差。实验结果表明,将这种改进的Catmull-Rom样条用于图像的缩放处理,插值误差明显减少,插值效率高,适用于对图像缩放的质量与速度都有较高要求的场合。

基于粒子滤波框架Catmull-Rom样条的多车道侦测及跟踪算法研究

车道线识别是智能交通系统(intelligent transport system,ITS)实现的重要组成部分。为了解决道路图像中光源干扰、阴影遮挡、车道线破损、标志线不连续等因素导致道路识别方法鲁棒性较差的问题,提出一种基于粒子滤波框架的Catmull-Rom样条的车道线侦测及跟踪算法,这种算法利用Catmull-Rom样条数学模型能够灵活且精确的标定车道线,且基于粒子滤波框架的滤波器保障了系统的稳定性及鲁棒性。实地测试结果显示在9种路况环境下算法侦测及跟踪性能准确稳定;该方法与近远景分割算法比较,路况侦测及跟踪边界更清晰;进行基于影像序列的量化稳定性评估,正确识别率接近98%。

自适应Catmull-Rom样条图像放大

针对Catmull-Rom样条图像插值放大不能保证图像内各物体之间边界清晰的问题,提出一种基于几何分类的自适应Catmull-Rom样条图像插值放大算法.通过对原图像的边缘进行几何分类,根据原图像的边缘几何类型插值目标图像中的未知像素点;若未知像素点为原图像中的边缘,则调整Catmull-Rom样条的切向方向和切向长度来计算未知像素值,得到边缘保持的目标图像.实验结果表明,应用该算法得到的目标图像边界清晰、细节模糊减少,忠实地反映了原图像的面貌.

基于Catmul-Rom几何样条的过渡曲面构造

给出了基面为（Ｇ１，Ｋ＝１）Ｃａｔｍｕｌ－Ｒｏｍ或（Ｇ２，Ｋ＝２）Ｃａｔｍｕｌ－Ｒｏｍ几何样条曲面的五次（Ｇ２连续）及三次（Ｇ１连续）超限插值过渡曲面的方法。

基于Centripetal Catmull-Rom曲线的经食道超声心动图左心室分割方法

针对2维超声心动图像噪声大且难于分割的特点,提出基于Centripetal Catmull-Rom曲线的多尺度活动形状模型的左心室分割方法。该算法在金字塔上层提取2维轮廓法线向量特征并采用马氏距离寻找新的特征点位置;在图像金字塔底层快速提取特征点周围的Log-Gabor特征并使用Gentle Ada Boost训练分类器,选择置信度水平最高的点作为新的特征点位置。实验证明,这种方法较之传统活动形状模型分割更为精确且分割结果交互方便,有利于对结果的再编辑。

基于Hough变换和Catmull-Rom样条曲线的钢轨检测算法

针对现有的钢轨检测算法中对于钢轨识别准确性不高的问题,提出一种基于Hough变换和Catmull-Rom样条曲线的钢轨检测算法。首先对图像进行降噪预处理,利用Canny边缘检测算法进行边缘检测,然后利用Hough变换检测直轨,根据直轨消失点确定轨道模型,最后针对弯轨利用等分窗口搜索弯轨特征点,对选取的特征点进行Catmull-Rom样条曲线拟合弯轨。实验表明,该算法不仅能够准确拟合钢轨曲线,而且具有较好的准确性和鲁棒性。

三次Catmull-Rom样条保广义凸插值的充要条件

对于任意给定的有序点列,利用三次Catmull-Rom样条基函数构造通过该点列的曲线,导出三次Catmull-Rom样条曲线保凸插值的充要条件;进而利用广义凸的概念,导出三次Catmull-Rom样条参数曲线保广义凸插值的充要条件.当所给点列满足保广义凸插值的充要条件时,三次Catmull-Rom样条参数曲线是自动保广义凸的且是G^(1)连续的.采用自行构造的实例佐证了方法的有效性和理论的正确性.

基于CatMull-Rom曲线的道路透视车道线控制点规律分析

驾驶人直观地从道路透视图中获取线形信息,采用CatMull-Rom样条曲线表征驾驶人通过视觉获得的车道线形,确定控制点位,从中提取特征点表征车道控制点分布。通过对两侧车道线特征点位置分析,分别得到不同平曲率和纵坡条件下,车道线特征点横、纵向分布规律。研究成果可川于道路平纵线形与透视车道线之间的定量关系分析,进而也可为从驾驶人视觉角度评价线形设计质量提供参考。

基于Catmull-Rom算法的样条曲线在测绘CAD制图软件中的应用研究

传统测绘制图中对于不规则地物要素的绘制需要采集较多地形特征点,内外业工作量普遍较大,为解决该问题,研究了基于Catmull-Rom算法的样条曲线的地物绘制方法。首先对Catmull-Rom样条曲线的数学基础进行了分析,然后利用VB.NET基于AutoCAD开发了闭合面和非闭合面的样条曲线生成功能。实验结果表明,在不规则地物测绘与等高线绘制方面,Catmull-Rom样条曲线与其它种类的曲线相比平滑度较高且与实际情况非常吻合,在绘制非规则图形方面十分适用,能够显著提高测绘工作效率。

Planar Cardinal Spline Curves with Minimum Strain Energy

In this paper, we focus on how to use strain energy minimization to obtain the optimal value of the fl＇ee parameter of the planar Cardinal spline curves. The unique solution can be easily obtained by minimizing an appropriate approximation of the strain energy. An example is presented to illustrate the effectiveness of our method.

基于Catmull-Rom样条的道路检测算法研究

为了解决城市半结构化道路识别过程中由于道路特征不明显,外界环境中各种干扰(光照、阴影、道路边线不连续)等因素的影响而导致道路识别鲁棒性差的问题,研究了基于Catmull-Rom样条曲线的城市半结构化道路检测算法。首先对摄像机采集的环境图像信息进行变换处理,然后根据图像处理结果和车辆当前状态设置自适应核心区域。通过引入Catmull-Rom样条曲线,构造半结构化城市道路检测模型,并使用最小二乘法求解Catmull-Rom样条曲线的最优控制点,从而完成对城市半结构化道路的检测。实验结果表明,该算法利用Catmull-Rom样条曲线模型在城市半结构化道路环境中能灵活且精确地提取车道标识线,采用自适应混合各向异性高斯滤波器保障了系统的稳定性及鲁棒性,对典型道路干扰因素均具有较好的检测效果。

一种基于梯度域的三维军标绘制方法

为提高三维战场环境仿真中军标的标绘速度,提出一种基于梯度域的三维动态军标快速绘制方法。本方法首先提取军标覆盖区域的地形数据,通过梯度域计算获取对地形形状影响最大的若干特征点;通过特征合并对特征点进行进一步精简;通过对特征点进行样条插值,实现三维军标控制曲线的平滑过渡。实验证明,通过本绘制方法可以实现军标的快速绘制,并能使军标在动态运动过程中保持地形匹配,可显著提高军标绘制效率。

基于视觉感知偏差的公路几何平纵协调性分析技术

用视觉平面分量指数表示驾驶员视觉感知平面信息和实际供给之间的偏差,以此为基础研究了一种公路平纵协调性新的分析技术.首先建立基于CatMull-Rom样条曲线的公路几何线形视觉模型,根据透视映射原理,完成了从视觉感知中心线到平面分量中心线的变换,然后在计算透视图形状参数的基础上,计算视觉平面分量指数并采用区间估计方法确定分析平纵协调性的分类阈值,最后结合以往进行过的公路平纵协调性评价的实例说明了具体的分析方法.该研究成果可以为有关公路几何线形平纵组合设计提供技术支持.

中空挤出吹塑型坯壁厚设计与优化技术研究

中空挤出吹塑型坯壁厚尺寸直接影响塑料容器的制造成本。提出了基于Catmull-Rom样条的型坯壁厚设计方法,该方法考虑Catmull-Rom样条的几何连续性,采用基于型值点和形状参数两种自由度的修改操作。根据型坯壁厚控制的连续性和快速响应的要求,设计了基于曲率的壁厚曲线自适应数据采样算法。基于弹性有限元方法模拟了型坯吹胀过程,实现了型坯壁厚形状的优化设计。仿真实验结果表明,壁厚数据编辑操作的方便性和灵活性得到改善,壁厚数据质量和壁厚控制精度得到提高。开发了型坯壁厚控制人机界面软件,并进行了应用验证,取得了良好的效果。