B样条的p-nary细分

有关B样条曲线曲面的binary细分技巧及其应用的研究已经获得了许多成果,建立在B样条binary细分基础上的binary细分法收敛性连续性分析的生成多项式法就是其中之一。该文研究了B样条曲线的p-nary细分问题,给出并证明了B样条基函数的p尺度细分方程中细分系数的计算公式及其性质,讨论了用p-nary细分生成非有理及有理B样条曲线的细分规则。采用该文的方法可方便而快速地在计算机上绘制有理B样条曲线。文章的结果可用于对一般p-nary曲线细分法收敛性及连续性的分析。

一种n次均匀B样条曲线细分算法

利用n次均匀B样条细分的掩模与Pascal三角形关系,并借助控制多边形在每次加细过程中新旧控制顶点对应的几何位置关系,给出一种新的n次均匀B样条曲线细分算法,基于该算法构造出带有形状参数的局部插值约束的奇次均匀B样条细分曲线。通过理论和算例说明,该算法几何直观性强、新旧点对应明确、应用灵活且能保持良好的参数连续性。

具有任意自由度的B样条非均匀细分

为了便于工程实际应用,非均匀细分方法现在已经成为计算机图形学和几何建模中的热点问题。提出一种具有任意自由度的B样条非均匀细分算法,其实现与B样条均匀细分即Lane-Riesenfeld细分方法相似。该算法包含了非均匀d环结构生成的双重控制点,其中d环相似于d度均匀B样条曲线的Lane-Riesenfeld算法中均匀的d环结构。Lane-Riesenfeld算法是由B样条曲线基函数的连续卷积公式直接得出的,而本算法是blosso-ming方法的一个扩展。对于非均匀B样条曲线来说,该节点插入方法比之前的方法更简单有效。

一种任意次非均匀B样条的细分算法

类似于经典的、应用于任意次均匀B样条的Lane-Riesenfeld细分算法,提出了一种任意次非均匀B样条的细分算法,算法包含加细和光滑两个步骤,可生成任意次非均匀B样条曲线。算法是基于于开花方法提出的,不同于以均匀B样条基函数的卷积公式为基础的Lane-Riesenfeld细分算法。通过引入两个开花多项式,给出了算法正确性的详细证明。算法的时间复杂度优于经典的任意次均匀B样条细分算法,与已有的任意次非均匀B样条细分算法的计算量相当。

P-nary细分多层B样条算法及曲面拟合

多层B样条方法在曲面的拟合中提供了新的途径。在证明均匀B样条基函数P-nary细分方程基础上,给出了均匀B样条曲线的P-nary细分控制点之间的计算公式,进而讨论了B样条曲面的P-nary细分问题,并将其用于层次B样条曲面拟合。提出了基于P-nary细分多层B样条曲面拟合算法。该算法加快了层次B样条曲面拟合中网格加细后曲面控制点的计算,数值实例显示所给算法的有效性。

均匀B样条曲线的高效细分公式

主要研究在n次均匀B样条初始节点序列中每两个节点间一次性地均匀插入m-1个新节点的算法,导出了原始n次均匀B样条基函数与插入新节点后的基函数之间的明确关系式,进一步得到了原始B样条曲线的新旧控制顶点之间的明确关系式.该结果几何直观性强,新旧控制顶点对应明确,丰富了绘制均匀B样条曲线的方法.

细分生成B样条的几何作图法

研究均匀B样条曲线细分生成的几何作图问题,给出了采用p-nary细分法细分生成任意次均匀B样条曲线的递归细分算法。在此基础上,研究了任意次均匀B样条曲线p-nary细分生成的几何作图方法。利用这种几何作图法,可以直观地在计算机上通过编程来快速准确地绘制B样曲线,更重要的是,可以使基于几何方法的任意次B样曲线的手工绘制成为可能。

一种针对非均匀有理B样条曲面的碰撞检测算法

提出了一种针对非均匀有理B样条(NURBS)曲面的碰撞检测算法,它将节点反插技术引入到NURBS曲面细分中,通过控制点间距离测试进行精确碰撞检测.该算法首先插入几何意义较为清楚的控制顶点,反算出要插入的节点,再采用节点插入技术将曲面细分,然后为逐步细分的曲面控制点建立固定方向凸包(FDH)包围盒,以尽早排除不可能碰撞的情况.在到达一定细分层次后,进行曲面之间的距离测试,若距离小于某一阈值,则认为发生碰撞.通过虚拟环境中蝴蝶与玉米叶的碰撞实验表明,所提算法可以应用于由NURBS曲面表示的物体碰撞检测,在细分层次为5,阈值为0.000 6时,可以使本例碰撞检测具有良好的精确性和实时性.

非均匀有理B样条曲线在工业建模中的优势

从工业建模的需求出发,对主流建模手段多边形、NURBS与细分表面进行了对比。NURBS建模手段因在精确性、控制性和系统资源占用率的平衡性最优而确定为最终技术方案,以完成设计与建模任务。

Doo-Sabin细分算法在动态模式下的推广

提出一种基于均匀三角多项式B样条的动态保凸细分算法,它可以看作DooSabin细分算法在动态模式下的一个推广.其细分规则基于张量积曲面细分模式的几何意义,不仅可以生成旋转曲面等特殊曲面,而且可以根据参数来控制细分曲面的形状.最后运用传统的离散傅里叶技术和特征根方法证明了该细分算法的收敛性.

自由曲线曲面的任意次非均匀细分

提出一种有效的建模自由曲线曲面的非均匀细分算法。首先在节点插入技术基础上推导出任意次自由曲线的非均匀细分规则,然后把它推广到张量积曲面得到任意次自由曲面的非均匀细分规则,最后对奇异点附近曲面采用类Doo-Sabin和Catmull-Clark的细分规则,从而使该算法可以实现建模任意次具有任意拓扑基网格的非均匀细分曲面。此外,该方法也实现了对传统细分格式的统一,例如,当次数为2并采用均匀节点矢量便转化为Doo-Sabin细分,当次数为3并采用均匀节点矢量便转化为Catmull-Clark细分。

T样条曲面在B样条曲面局部拼接中的应用

为解决相邻B样条曲面在局部拼接时由于曲面细分而加入冗余控制点的问题,利用T样条曲面良好的局部细分性,提出一种更有效的T样条曲面局部拼接法。将相邻B样条曲面精确转换为两张全行列T样条曲面;利用T样条曲面的局部均匀细分算法得到局部拼接边界上的一致性,在曲面上加入局部控制点;将局部细分后的曲面连续拼接为一张控制点更少的T样条组合曲面。与B样条曲面的细分拼接法相比,该方法在曲面细分时不加入任何冗余控制点,在局部拼接后能够得到一张更精简的组合曲面。

B样条曲面的T样条裁剪法

针对B样条曲面裁剪法中的裁剪曲面定义与裁剪边界修改问题,提出一种T样条曲面裁剪法,并用于多边矩形域上的曲面裁剪。先将B样条曲面转换为一张全行列T样条曲面,然后再利用T样条曲面的局部均匀细分和控制点移除,得到一张T样条裁剪曲面。裁剪后的T样条曲面建立在一个多边T网格上,具有完整的曲面定义,并且可以局部修改其裁剪边界。最后通过实例验证了T样条裁剪曲面在曲面定义和边界修改上都优于B样条裁剪曲面。

圆弧的二次NURBS细分曲线表示

系统地研究了圆及任意圆弧的二次NURBS细分曲线表示问题,并给出表示圆弧的二次NURBS细分曲线造型实例.

组合NURBS曲面转化Catmull-Clark曲面的多分辨率算法

为了将多分辨率造型技术应用于NURBS形体,基于小波重构技术给出了组合NURBS曲面转化为Catmull-Clark曲面的多分辨率算法,可以实现NURBS形体的小波分解与重构等多分辨率操作。首先利用Catmull-Clark曲面求值公式计算出初始控制网格,通过计算拟合误差,利用局部插值算法计算小波系数,在此基础上,利用提升B样条小波重构公式构造出Catmull-Clark曲面,提出一种自适应算法,加快了曲面重构速度,运行实例验证了算法的有效性。

MAYA细分建模——特点、方法与实践

建模是整个三维动画制作工程的起点，传统的三维建模方法主要有两种：Nurbs（曲线曲面非均匀有理B样条）建模和Polygon（多边形）建模。Nurbs适合制作外表光滑流畅的工业模型，模型复杂度较低（对于计算机而言），但对于细节很多的物体则有些力不从心，在处理接缝和面面连接处时需要相当的技巧，导致其高端模型的建模过程非常复杂；

非均匀B样条曲面顶点及法向插值

本文以非均匀Catmull-Clark细分模式下的轮廓删除法为基础,通过在细分网格中定义模板并调整细分网格的顶点位置,为非均匀B样条曲面顶点及法向插值给出了一个有效的方法．该细分网格由待插顶点形成的网格细分少数几次而获得．细分网格的顶点被分为模板内的顶点和自由顶点．各个模板内的顶点通过构造优化模型并求解进行调整,自由顶点用能量优化法确定．这一方法不仅避免了求解线性方程组得到控制顶点的过程,而且在调整顶点的同时也兼顾了曲面的光顺性．

多分辨率几何造型系统设计与实现

将小波分析、细分造型、网格化简等多分辨率造型技术与基于NURBS的造型技术相结合,独立开发了多分辨率几何造型系统。给出了改进的辐射边拓扑数据结构,统一表示线性网格曲面和参数曲面以及流形和非流形形体。依据STEP标准定义了几何元素类型,基于UML描述了类结构定义。最后介绍了系统功能模块并给出了运行实例。

基于曲面建模在三维动画中的应用

随着三维动画成为世界文化产业的经济热点,在三维动画技术应用领域里曲面建模的应用越来越广泛。对NURBS曲面建模和细分曲面建模特征清晰的分析,有助于曲面建模在三维动画技术中更好的得到应用。本文综合了非均匀有理B样条(NURBS)曲面建模、细分曲面建模技术等理论,提出自己的看法,为三维动画制作提供解决方案。