基于4阶Bézier曲线的路径平滑方法研究

路径平滑技术旨在采用以曲代直的方法解决路径规划中存在的尖角问题,实现路径的平滑化,以满足外形设计和运动规划等工程应用需求。文中在深入探讨了Bézier曲线在路径平滑领域的应用优势及其在路径拟合中产生的较大偏差后,提出了一种基于内外比例因子的4阶Bézier曲线路径平滑新方法。通过严谨的理论分析,证明了该方法能够有效控制平滑误差,在不考虑路径节点坐标的情况下,误差上限为4.25,从而实现对原始路径的高精度平滑近似。在无人机路径平滑的仿真实验中,该方法耗时0.0061 s,证明了其在平滑处理速度方面的优越性。综合理论分析与实验结果,该方法不仅在平滑效果上表现出色,而且在处理速度上也具有明显优势。同时由于仅涉及内外比例因子两个自由参数,因此,操作简单,易于实现,具有较强的适用性和灵活性。

端点处保持C^(r,s)连续的Bézier曲线一次降多阶算法

提出了一种基于Legendre直交多项式,在端点保持非对称连续性、一次降多阶的Bézier曲线降阶算法。降阶后的控制顶点矢量可以表示为降阶转换矩阵与原曲线控制顶点乘积的形式。给出了这个降阶转换矩阵的推导和计算过程。

Bézier曲线降阶的迭代算法

为提高Bézier曲线降阶的稳定性,提出以基于L2范数的逼近误差为指导的一种迭代算法.该算法从一条初始Bézier曲线开始逐渐地对其控制顶点进行偏移,得到具有误差最小的逼近曲线;同时,应用线性搜索方法来优化控制顶点的偏移,使得在每次迭代后逼近误差可以达到局部最小.实例结果表明了该算法的快速收敛性.

基于遗传算法的C-Bézier曲线降阶

针对C-Bézier曲线的近似降阶问题,基于遗传算法,给出了一种用n次C-Bézier曲线最小平方逼近n+1次C-Bézier曲线的方法。该方法从最优化思想出发,把C-Bézier曲线的降阶问题转化为求解函数的优化问题,通过选择适应值函数,利用简单的循环执行复制、交叉、变异、选择求出该优化问题的最优值,从而实现了C-Bézier曲线在端点无约束和端点G0约束条件下的近似降阶逼近。实例结果表明,所提方法不仅可以获得较好的降阶效果,而且易于实现、精度高、误差计算简单,可以广泛地应用于计算机辅助设计中对曲线的近似降阶。

Bézier曲线约束降多阶算法的分析与比较

为了顺利进行产品外形数据的压缩与传递,分析和比较了L2范数下Bézier曲线带高阶端点插值条件的降多阶算法.基于工程的应用需要,对有代表性的4种算法,从理论机理、误差预测、表达形式、逼近精度、机时消耗5个方面作了系统的剖析与对比,并通过大量实例对算法效果进行了比较,找到了一种能够预报误差、显式表示、精度最高、机时最省的最佳算法.

基于遗传算法的Bzier曲线降阶

应用Bｚｉｅｒ曲线的几何性质和Ｂｚｉｅｒ曲线的升阶公式,基于遗传算法,给出了Bｚｉｅｒ曲线的降阶的新算法。与已有算法相比，该算法计算简单、精度高、几何直观性强。

区间q-Bézier曲线的降阶算法

基于一类广义Bernstein基函数定义了区间q-Bézier曲线,并研究了区间q-Bézier曲线的3种降阶逼近算法,即扰动法、基于Chebyshev多项式的最佳一致逼近法和约束最佳一致逼近法,得到3种降阶逼近方法的显式误差界,并通过实例分析了3种方法的优缺点.数值实例结果表明,与扰动法相比,最佳一致逼近法所得区间q-Bézier曲线的误差最小.

C-Bézier曲线显式降阶算法

基于C-Bézier曲线的约束降阶逼近问题至今仍未得到很好解决,运用分而治之的方法,根据端点约束条件先确定降阶曲线的约束控制顶点;再利用最小二乘法,给出未约束控制顶点.特别地,利用C-Bézier基函数的显式表达式,给出降阶曲线的显式表示.与已有算法比较,本算法具有精度最佳、一次降多阶、显式表示、端点高阶插值等优点.数值实验验证该算法的优质高效.

四次Bézier曲线降二阶的自适应算法

针对Bézier曲线,提出了一种基于分割点技术的四次Bézier曲线自适应降二阶的算法。通过分析降阶时误差的计算方法,在分割点出现不光顺的情况下采取了相应措施,并根据曲线的性质对算法进行了改进。该算法具有传统降阶算法的几何直观性强、计算简单、容易理解及稳定性好等特点,并取得了较好的逼近效果。

基于微粒群算法的有理Bzier曲线降阶

从最优化思想出发,把有理Bzier曲线的降阶问题转化为求解优化问题,并基于微粒群算法,给出有理Bzier曲线降阶的一种新方法。该方法可以实现多次降阶,且降阶后的有理Bzier曲线直接以显式给出。最后结合实例,与使用遗传算法进行有理Bzier曲线降阶的结果进行对比,实验结果表明了微粒群算法的有效性。

基于遗传算法的Bézier曲线降多阶逼近

为了减少曲线表示的存储量,实现高低阶曲线数据传递的有效性,应用Bézier曲线的基本性质,基于遗传算法,提出了Bézier曲线降阶算法,实现了Bézier曲线的一次降多阶,降阶后的曲线直接以显式给出,操作简单,直观性强。

有理Bézier曲线的降阶

从最优化思想出发,把有理Bzier曲线的降阶问题转化为求解优化问题,这样使得权因子和控制顶点能被分开考虑,从而保证了权因子的非负性.同时,结合智能计算中的仿生学方法和程序设计方法,给出有理Bzier曲线降阶的一种新方法.该方法首先计算简单,应用适应值函数和简单的循环执行复制、交叉、变异、选择求出最优值或次优值,其次实现了有理Bzier曲线的保端点插值的多次降阶,降阶后的有理Bzier曲线直接以显式给出.

L_∞范数下使用基本曲线和修正曲线的带约束Bézier曲线降阶

为避免直接求解基于L∞距离的带约束逼近的非线性最优解引起的复杂性,提出了一种把降阶逼近曲线分解为基本曲线和修正曲线的降阶方法.基本曲线利用约束Legendre多项式可得到显式解,且保证降阶后曲线满足要求的边界插值条件;修正曲线的控制顶点由降阶逼近曲线和原曲线的差定义,能够在L∞范数意义下极小化降阶逼近曲线与原曲线的误差.文中方法以简单稳定的方式实现保端点插值的一次降多阶,并达到L∞范数意义下对原曲线的近似最佳逼近.最后通过实例说明了文中方法的有效性.

三次Bézier曲线的自适应降阶

提出了一种基于选择分割点的三次B啨ｚｉｅｒ曲线的自适应降阶方法 ,并讨论了降阶后的误差计算方法 该方法的特色为依照拐点、曲率极大点的优先次序选择分割点 实验结果表明 ,该方法除了具有传统方法的端点插值和GC1连续的特点外 。

H-Bézier曲线的降多阶逼近

国内外对参数曲线降阶,尤其是对Bézier曲线降阶的研究已渐趋成熟,但尚缺少对超越曲线降阶的研究.为此以能精确表示指数曲线、悬链线等超越曲线的H-Bézier曲线为载体,运用H-Bézier曲线的升阶公式,结合广义逆矩阵理论给出了H-Bézier曲线一次降多阶的逼近方法;同时估计了降阶的误差界,并建立了与Bézier曲线降阶的关系.实验结果表明,采用该方法可取得较好的逼近效果,有效地丰富了H-Bézier曲线的理论体系.

一种端点插值的Bézier曲线降阶的方法

提出了一种端点插值的B啨ｚｉｅｒ曲线降阶的新方法 .利用B啨ｚｉｅｒ曲线升阶公式产生端点插值降阶的约束条件 .新的B啨ｚｉｅｒ曲线通过极小化降阶前和降阶后两曲线的一阶导矢之差的平方的积分产生 ,从而把新旧控制点之间应满足的关系归结为一个导致线性方程组的目标函数 ,通过求解线性方程组求出降阶曲线的控制点 ,实现了一次降多阶逼近 .本文还通过实例对新方法和已有方法的逼近精度进行了比较 .

带G^1连续约束的Bézier曲线显式最佳降多阶

为了克服已有Bézier曲线降阶算法在保G1连续约束条件下仅给出数值解的缺陷,提出一种Bézier曲线在端点处保G1连续的最佳显式降阶算法.在求解以逼近误差为目标函数的最小化问题过程中,首先给出了Bernstein多项式在两端点保高阶几何连续条件下降阶的最佳显式解;其次给出了Bézier曲线在两端点处保G1连续条件下降阶的最佳显式解;最后给出了降阶曲线的控制顶点和逼近误差的2个显式矩阵表示.数值实例结果表明,文中算法比其他算法的精度高、效率高.

Bézier曲线降阶的矩阵方法

本文根据升阶的逆过程并结合矩阵代数知识,给出了Bézier曲线降阶的矩阵向量表达式,并且通过分析得到降阶矩阵实际上是升阶矩阵的广义逆矩阵,同时给出了降阶曲线的误差分析。在某些情形下,我们得到降阶曲线更好的误差估计。

基于广义逆矩阵的有理Bézier曲线降多阶逼近

文章利用有理Bézier曲线的齐次坐标表示,参考基于广义逆矩阵的多项式的降多阶逼近方法,给出了基于广义逆矩阵的有理Bézier曲线的降多阶逼近方法。在降阶过程中,分别考虑了不保端点插值和具有端点高阶插值条件的情形,并分别得到了降多阶后的有理Bézier曲线的控制顶点齐次坐标的计算公式。最后,给出数值实例,以显示所给方法的有效性。

在端点处保持非对称阶参数连续性的Bézier曲线降阶

提出了一种基于受限Jacobi多项式(Constrained Jacobi Polynomial)的Bézier曲线降阶算法,使用该算法获得的降阶曲线具有与原曲线在端点处保持Cr,s参数连续性(r表示在起点位置具有r阶参数连续性,s表示在终点具有s阶参数连续性),它是对2003年由Ahn提出的在端点处保持Ck,k参数连续性的Bézier曲线降阶算法在一般情况下的推广。通过分析在L∞范数误差下误差函数曲线取极值的情况,得出了利用受限Jacobi多项式实现在端点处保持非对称参数连续性的有关性质并给出了试验数据,另外,还讨论了当误差值大于系统给定容差时的细分曲线的计算公式。