区间Bézier曲线的边界

本文证明了ｎ次区间Ｂéｚｉｅｒ曲线的边界必由分段ｎ次Ｂéｚｉｅｒ曲线与平行于坐标轴的直线段构成，并具体给出了２次和３次区间Ｂéｚｉｅｒ曲线的边界表示．

有理曲线的区间Bzier曲线的逼近

论文利用曲线摄动的思想给出了用区间Bzier曲线逼近有理曲线的一种方法 .由于采用恰当的范数 ,该方法可以对摄动曲线赋予较多的限制 .实例表明 ,论文中的方法要优于传统的Hermite插值方法及文献 [3]中提出的杂交曲线逼近算法 .

有理Bézier曲线的区间近似合并

为压缩几何信息的数据量,将区间曲线分解成中心曲线和误差曲线的形式,从而得到能够包含2条相邻有理Bézier曲线的区间近似合并曲线.该算法利用摄动误差最小化,通过求解一个线性方程组得到作为中心曲线的近似合并曲线;再利用中间结果直接得到区间宽度相等的误差曲线,或者通过二次规划得到逼近效果更佳但是等区间宽度不等的误差曲线;如果令端点处的区间宽度为0,还能得到端点插值的区间近似合并曲线;最后通过实例验证了文中算法的有效性.

球域Bézier曲线的边界

针对几何造型和产品测量中的有效误差分析和误差控制,提出了球域Bézier曲线.借助于微分几何中空间曲面族的包络算法和变量替换方法,求得球域Bézier曲线的精确边界表示;进一步利用函数逼近论中Legendre多项式的最佳一致平方逼近方法,把球域Bézier曲线的边界曲面近似地表示为一张Bézier曲面或分片Bézier曲面的组合.利用球面族的隐式方程,得到球域Bézier曲线的边界曲面的隐式方程,进而把边界曲面参数化为显式方程.理论推导和实例运算结果表明,球域Bézier曲线是一种表达方式简洁、存储空间节省、运算速度较快的误差分析和误差控制工具.

区间Bézier曲线和曲面的升阶

把Bézier曲线、曲面的升阶公式推广到区间Bézier曲线、曲面,证明了在不断升阶的过程中,区间控制顶点的并集收敛到原区间Bézier曲线、曲面.这里的升阶公式可用于将低次的区间Bézier曲线、曲面转换成高次形式,并且升阶可以增加控制顶点的数目,便于更加灵活地对这些区间曲线、曲面作形状控制.由升阶公式和升阶的收敛性可得到一种简洁有效的区间Bézier曲线、曲面的几何作图方法.

区间Bézier曲线的离散

把Bézier曲线的离散公式推广到区间Bézier曲线,并提出区间控制多边形的概念,证明了离散不断进行时,区间控制多边形收敛到原区间Bézier曲线.这里的离散公式可以增加控制顶点的数目,便于更加灵活地对这些区间曲线作形状控制.由离散公式和离散的收敛性可得到一种简洁有效的区间Bézier曲线的几何作图方法.

区间有理Bézier曲线的降多阶逼近

通过分析有理多项式的约束不等式,把区间有理Bézier曲线的降阶转化为多项式的保上界降阶逼近问题,得到两种降阶算法:拟线性规划法和拟最优逼近法。前者可一次降多阶,后者可一次降一阶或降二阶且具有显式的计算公式。给出了两种算法降一阶时的误差上界估计。数值实例验证了两种算法的有效性。

一种基于区间Bézier曲线的Offset逼近曲线

Offset曲线结构比较复杂,给其在工业应用中的有效处理带来比较大的困难。具有带状区域的区间Bézier曲线,其边界结构相对简单。为此,提出了一种基于区间Bézier曲线的等距逼近曲线算法,将区间Bézier曲线控制顶点的布置由矩形改为正多边形,并逐渐逼近圆,使整个包络区域边界更加逼近Offset曲线。通过实例验证了算法的可行性。

Bézier曲线合并的区间逼近

从区域逼近的全新角度来研究几何逼近的核心问题之一:曲线的近似合并.给出了将两条或多条平面Bézier曲线合并为一条尽量细窄的区间Bézier曲线的两种方法:一是基于求已知Bézier样条曲线的上下边界直接得到区间控制顶点的值,从而诱导出一条区间合并Bézier曲线;二是基于最小二乘法求出原多段Bézier曲线合并结果的最佳一致逼近曲线作为区间Bézier曲线的中心曲线,再取区间Bézier点为常值域或变值域来得出两种误差曲线.给出大量实例来展示上述算法的逼近效果,并进行分析与比较.结果表明,算法在实现外形信息的几何逼近及数据转换方面有明显的应用前景,并可推广于空间Bézier曲线、圆域Bézier曲线、有理Bézier曲线的合并.

带边界约束的4片相邻三角Bézier曲面的近似合并

基于Jacobi基的性质以及条件极值问题的求解,对4片相邻三角Bézier曲面进行了近似合并.首先利用Jacobi基的正交性及其与Bézier基之间的基转换矩阵,得到合并前后三角Bézier曲面距离函数的L2范数;为了保证合并前后三角Bézier曲面在边界C0连续以及角点处高阶连续,控制顶点必须满足一系列线性约束.为得到与原曲面距离最小的近似合并曲面,只需要利用Lagrange乘子法解决带线性约束的条件极值即可.合并三角Bézier曲面的控制顶点可用矩阵显式表达,且合并的逼近误差可由合并前后曲面距离函数的L2范数形式精确给出.通过提高合并三角Bézier曲面的次数,可减小合并误差、改善合并效果.数值实例表明,该方法计算简单、直接,适用性强,逼近效果佳.

(4,5)次可展Bézier曲面

目的 为生成一(4,5)次可展B啨zier曲面,并构造出G1合成可展曲面。方法 按照G.Au mann构造可展B啨zier曲面的方法,在两个平行平面(即设计平面)上分别选取4次和5次B啨zier曲线作为设计曲线生成一可展曲面。结果 得到了两条设计曲线的控制多边形应满足的几何位置关系,并详细讨论了此可展曲面上平行于设计平面的截曲线对于设计曲线的保凸性、保形性及奇异性(尖点)的条件;在两个设计平面上分别指定了型值点列后,可构造出G1合成可展B啨zier曲面,它的两条边界曲线插值指定的型值点列。结论 通过边界曲线的设计和适当选取匹配系数,可设计出所需形状的可展曲面,满足诸如凸性、弯曲、角点线或尖点线等要求。

基于偏微分方程方法的Bézier曲面设计

提出了一种Bézier曲面设计方法,该方法通过给定2条边界曲线及对应一阶切矢和二阶切矢基于偏微分方程构造Bézier曲面。该曲面具有PDE曲面的优点,可通过调整边界条件来调整曲面形状。该方法易于实现,可适用于自由曲面的设计以及过渡面的构造。

基于结构引导边界增长的大孔洞深度补全算法

使用消费级深度相机采集深度信息时,受到设备、环境和物体材质等因素的影响,采集的深度信息往往存在缺失和孔洞,使得深度图像在后续的视觉任务中应用受限。现有的深度补全算法在解决大面积深度缺失时存在补全效果不佳和物体边界保持较差的问题。针对这2个问题,提出了基于结构引导边界增长的大孔洞深度补全算法。首先,结合RGB图像提供的边界信息,利用结构引导的边界增长策略补全物体边界处的深度缺失;最后,利用大孔洞切分填充与均值滤波相结合的方法,补全物体内部的大孔洞。实验结果表明,该算法能够在具有大面积缺失以及跨越物体缺失情况下有效地保持物体边界,同时能够补全大面积缺失的深度信息,并在多个数据集上的定量以及定性结果证明了该方法的有效性。

几何区间裁剪算法收敛性分析和比较

为了寻求简单、快速、稳定的求交算法来加速光线跟踪渲染三维场景,对一种快速计算2条平面曲线交点的方法——几何区间裁剪(GeoClip)算法进行了深入研究.严格证明了GeoClip算法在计算多项式的根以及计算2条平面曲线的交点中都具有三阶收敛性,该结果从理论上保证了GeoClip算法优于经典的曲线求交算法——Bézier Clipping算法;最后对GeoClip与二次裁剪(QuadClip)算法进行了比较,结果表明,虽然都是三阶收敛,但是GeoClip算法比QuadClip算法快30%左右.