Judging or setting weight steady-state of rational Bézier curves and surfaces

Many works have investigated the problem of reparameterizing rational Bézier curves or surfaces via Mbius transformation to adjust their parametric distribution as well as weights, such that the maximal ratio of weights becomes smallerthat some algebraic and computational properties of the curves or surfaces can be improved in a way. However, it is an indication of veracity and optimization of the reparameterization to do prior to judge whether the maximal ratio of weights reaches minimum, and verify the new weights after Mbius transformation. What's more the users of computer aided design softwares may require some guidelines for designing rational Bézier curves or surfaces with the smallest ratio of weights. In this paper we present the necessary and sufficient conditions that the maximal ratio of weights of the curves or surfaces reaches minimum and also describe it by using weights succinctly and straightway.The weights being satisfied these conditions are called being in the stable state. Applying such conditions, any giving rational Bézier curve or surface can automatically be adjusted to come into the stable state by CAD system, that is, the curve or surface possesses its optimal parametric distribution. Finally, we give some numerical examples for demonstrating our results in important applications of judging the stable state of weights of the curves or surfaces and designing rational Bézier surfaces with compact derivative bounds.     

矩形域与三角域Bézier曲面间的PPGn变换

Geometric continuity is a very important issue in CAGD and has gained more attention. In this paper we present the new concept of polynomial preserving Gn continuity (PPGn) between rectangular and triangular Bézier surfaces. Necessary and sufficient conditions of PPGn are established explicitly. A simple and useful sufficient condition is also presented. The results can be used more effectively in connecting surfaces and composing rectangular and triangular patches.     

三角Bézier曲面和四边Bézier曲面之间的相互转化

Bézier曲面有两种不同的形式：三角Bézier曲面和四边Bézier曲面,它们有着不同的基底和不同的几何拓扑结构,但是它们也有很多共同的性质,因此三角Bézier曲面和四边Bézier曲面之间的相互转化就成为CAGD里一个重要研究课题．在本文中,我们用函数复合的方法实现两者之间的相互转化．被复合的两个函数,一个用Polar形式表示,另一个用常见的Bernstein基形式表示．     

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.     

点集Bézier曲线

提出了点集Bézier曲线的概念,给出了点集Bézier曲线的性质及细分算法.按照点集算术的定义,当点集是长方形闭域或圆盘时,点集Bézier曲线就是区间Bézier曲线或圆盘Bézier曲线,因此,点集Bézier曲线是对区间Bézier曲线和圆盘Bézier曲线的推广.     

CE-Bézier曲线与二次均匀B样条曲线的拼接

将B样条曲线转换为Bézier曲线,基于Bézier曲线间的光滑拼接的理论,研究了带多形状参数的Bézier曲线(CE-Bézier曲线)与均匀B样条曲线的拼接问题,得出均匀B样条曲线与CE-Bézier曲线的G0,G1,G2光滑拼接条件.在达到拼接条件的前提下,通过改变CE-Bézier曲线的形状参数的数值大小,可以灵活调整拼接曲线的形状.     

一类有理Bézier曲线及其求积求导的多项式逼近

用多项式曲线来逼近有理曲线在计算机辅助几何设计(CAGD)系统中可简化求积求导等繁琐的计算.然而,按现有的方法能检验一条已知的有理曲线是否具有收敛的多项式逼近曲线却不易选择适当的权因子来产生能用多项式曲线来加以逼近的有理曲线,即不易做到事先设计;同时,要减少求积、求导的逼近误差只能依靠提高多项式曲线的次数.文中给出一类有理Bézier曲线及其多项式逼近算法较好地克服了这两种缺陷,具有推广应用的价值.     

三次Bézier曲线的快速生成算法

本文给出了一种三次Ｂéｚｉｅｒ曲线的生成算法，在曲线的逐点生成过程中，只用到加减法，故效率极高．而且，此方法可推广到一般多项式或有理参数曲线     

指数平均Bézier曲线族

利用指数平均族与Béier曲线结合定义了指数平均Bézier曲线族.首先研究了指数平均族,阐述了指数平均族的单调性和正规性,其次由Bernstein函数定义得到n次s阶指数平均Bernstein函数,讨论了它与函数f之间的关系,最后,研究指数平均Bézier曲线族的性质,讨论了它的升阶,de casteljan算法,分割定理等.     

广义Bézier曲线的形状修改

根据广义Bézier曲线的性质,提出了通过调整参数α,β和端点的目标导矢D0,Dn及端点目标二阶导矢E0,En的方法,使曲线插值目标点和在端点具有已给切矢或二阶导矢.这种方法对于曲线的交互设计以及过渡曲线的设计具有重要的意义.     

两条Bézier样条的光滑连接

研究了用一条样条曲线把两条不相连接的样条曲线光滑连接起来的问题,给出了连接两条一元n次参数样条曲线为一条新的一元n次参数样条曲线的条件,适用于参数样条曲线添加控制顶点的情形,进一步得到了两条一次、二次、三次Bézier样条曲线在几何连续性下实现自然光滑连接的条件.     

有理Bézier曲线hybrid逼近收敛性

hybrid逼近算法是一种用多项式逼近有理多项式的有效方法,但是这种算法逼近有时会发散.这样讨论它的收敛性条件就变得弥足重要.在前人工作的基础上研究了重新参数化对有理Bézier曲线hybrid逼近收敛性的影响,在权系数的某些假定下,得到了重新参数化后hybrid逼近收敛的充分条件.     

由控制多边形内部两点确定的三次有理Bézier曲线

１．引言主要应用于自由曲线设计的有理Ｂｅｚｉｅｒ曲线在ＣＡＧＤ中起了重要作用．有理Ｂｅｚｉｅｒ曲线的几何形状不仅受其控制多边形而且受其权因子的控制,有关这方面的研究正受到越来越多的关注,例如［１－７］．当控制多边形给定时,权因子为有理Ｂｅｚｉｅｒ曲线的形状控制提供了自由度．权因子的性质及其与有理Ｂｅｚｉｅｒ曲线形状的关系较为复杂,目前尚未得到全面研究·文［４,５］给出了当修改有理Ｂｅｚｉｅｒ曲线上的一点时,权因子的计算公式,但该公式不能用于同时修改曲线上两点的情况,从而限制了修改曲线的灵活性．文…     

函数分段有理二次Bézier插值与逼近

依据几何特征对函数进行合理分段,定义了函数的分段三角形凸包,给出了控制多边形的确定方案,详细地讨论了函数的分段有理二次Bézier插值算法.定义了一种便于计算的新型误差,在此误差意义之下,插值算法的精度高于已有的逼近算法.数值实验结果表明了算法的可行性和有效性.     

圆弧曲线的有理五次Bézier表示

给出了有理五次Bézier曲线精确表示0<2θ<2π(θ为圆心角)的圆弧及整圆的充要条件,加以了证明并给出了图例..     

双三次Bézier曲面片的光滑拼接

本文根据曲面的总曲率和平均曲率推导出双三次Bézier曲面片拼接的C2连续条件.     

带两个形状参数的四次Bézier曲线的扩展

给出了一组含有两个形状参数α,β的四次多项式基函数,是四次Bernstein基函数的扩展,分析了这组基的性质;基于这组基定义了带两个形状参数的多项式曲线,所定义的曲线不仅保留了四次Bézier曲线一些实用的几何特征,而且具有形状的可调性,在控制多边形不变的情况下,改变参数α,β的取值,可以生成不同的逼近控制多边形的曲线;通过分析该曲线与四次Bézier曲线之间的关系,给出了α和β的几何意义,并利用Bézier曲线递归分割算法给出了这种曲线的几何作图法,同时还讨论了曲线间的拼接问题.     

带两个形状参数的五次Bézier曲线的扩展

给出了一组含有两个形状参数α,β的六次多项式基函数,是五次Bernstein基函数的扩展,分析了这组基的性质;基于这组基定义了带两个形状参数的多项式曲线,所定义的曲线具有五次Bézier曲线的性质,改变参数α,β的取值,曲线具有更灵活的形状可调性,而且能向上或从两侧逼近控制多边形.另外,经典的五次Bézier曲线和有关文献中带一个形状参数的曲线均是该文所定义曲线的特例.实例表明,定义的曲线为曲线/曲面的设计提供了一种有效的方法.     

带一个形状参数的有理三次三角Bézier曲线

构造了带一个形状参数的有理三次三角Bézier曲线,它不但具有传统三次有理Bézier曲线的几何性质,而且比传统有理Bézier曲线具有更灵活的形状调整能力.讨论了两段有理三次三角Bézier曲线的G~1和C~2拼接条件,并给出了这类曲线的应用.     

5×5片双三次Bézier曲面片的一类C2光滑拼接方案

文章提出的5×5片双三次Bézier样条插值曲面的反算算法是受颅骨补缺仿生支架的三维数学建模的激发而产生的.针对于中间有一大片空缺而只有四个边角上可以给出插值条件的需要用很多双三次Bézier曲面片通过拼接来拟合的这样一类曲面,在解决曲面片的反算和连续光滑拼接的四个问题的基础上,本文设计出5×5片双三次Bézier曲面片的一种C~2光滑拼接的方案,并分析了控制顶点解的存在唯一性,还给出了应用实例.最后把方案进行拓展,在理论上设计分析了(5 4n_1)×(5 4n_2)片双三次Bézier曲面片的光滑拼接.