曲面上一种等距不变量的构造

提出一种基于曲面内蕴度量的等距变换不变量构造方法.通过不变几何基元构造不变核,再对不变核进行多重积分,得到曲面上的等距不变量.这种不变量完全基于曲面的内在属性,有直观的几何解释,并且不受数量约束.实验表明,它对于描述曲面的等距变换,如不同表情的同一人脸、不同姿态的同一人体运动等具有潜在应用意义.     

射线跟踪技术中物体外形精确建模算法

为了对复杂物体外形进行快速精确建模,利用多面体样条方法进行物体表面的设计及应用研究.通过对样条函数节点进行分类,给出空间中任意拓扑结构网格上样条函数组的具体构造方法.研究曲线曲面控制点与生成样条函数的节点的相互依赖关系,提出在无单位分解条件下构造具有几何不变性曲线曲面的合理化方法.通过构造控制点处多面体样条函数,生成了任意拓扑结构的连续多面体样条曲面.这样的多面体样条曲面在同样性质要求下曲面次数低,只有张量积NURBS曲面的一半;并且与细分曲面相比,所获取的物体外形表面具有坐标计算准确,中间数据较少等优点,可以用于精确构造电磁射线追踪中物体的外形.     

分片二元函数

随着计算机技术的飞速发展，许多工业产品设计过程使用了计算机构造曲面。例如：飞机外形、汽车外形、机器零部件表面、服装设计、产品包装等都涉及曲面设计。但是由于外形的复杂性，以及多项式曲面的“刚”性，一张多项式曲面往往很难满足设计要求。为提高设计精度往往是将多项式的次数升高，但随之带来不需要的波动，同时计算量会以指数速度递增。因此现代设计中采用的一种方法是整张曲面由若干个小曲面片，按照一定的光滑性要求拼接起来。如麦道机头就是用40张双三次多项式曲面来表示的。在划分过程中，曲率大的地方分的细些，而曲率小的…     

矩形域上的插值曲面及其协调性方程

在CAGD中,曲面片的光滑拼接是一个重要问题,而在多片(三片以上)曲面的光滑拼接过程中,将不可避免的要遇到光滑拼接条件的协调性(又称相容性)问题,[4]中系统地讨论了单形上超限多项式插值及相容性问题,本文主要讨论矩形域上多项式曲面片光滑拼接的协调性方程,并在此基础上讨论了矩形域上插值曲面的构造问题.     

等参函数及相关问题研究

著名的Yau 猜想断言单位球面中的紧致嵌入极小超曲面的Laplace 算子的第一特征值等于其维数. 近年来有许多几何学家致力于对Yau 猜想的研究, 但是到目前为止, 已有的结论只是一些关于第一特征值估计的不等式. 作为本文的一个主要结果, 本文证明了对于单位球面中的等参极小超曲面,Yau 猜想是正确的. 进一步地, 对于等参超曲面的焦流形(实际上是球面的极小子流形), 本文还证明了在一定维数条件下, 它的第一特征值也是其维数.
作为本文的第二个主要结果, 以著名的Schoen-Yau-Gromov-Lawson 的关于数量曲率的手术理论为出发点, 本文在一个Riemann 流形的嵌入超曲面处作手术, 构造了一个新的具有丰富几何性质的流形, 称为double 流形. 特别地, 本文在单位球面的极小等参超曲面处实行了这一手术, 发现得到的double 流形不仅有很复杂的拓扑(但其示性类有精确描述), 还存在数量曲率为正的度量, 更重要的是保持了等参叶状结构.
比Willmore 曲面更广泛的定义是Willmore 子流形, 即Willmore 泛函在球面中的的极值子流形.单位球面中的Willmore 子流形的例子在已有文献中是非常罕见的. 作为本文的另外两个主要结果, 通过深入挖掘单位球面上的OT-FKM- 型等参函数的焦流形的性质, 本文发现其极大值对应的焦流形是单位球面的一系列Willmore 子流形; 之后, 本文用几何办法统一证明了单位球面中具有4 个不同主曲率的等参超曲面的焦流形都是单位球面的Willmore 子流形. 这些新的Willmore 子流形是极小的,但一般不是Einstein 的.     

几种基于散乱数据拟合的局部插值方法

本文首先针对散乱数据拟合的Shepard方法,结合截断多项式、B样条基函数和指数函数来构造其权函数,使新的权函数具有更高的光滑度和更好的衰减性,并且其光滑性和衰减性可以根据实际需要自由调节,从而提高了曲面的拟合质量．同时还给出一种类似的局部插值方法．另外,本文还基于多重二次插值,结合多元样条的思想,给出了两个局部插值算法．该算法较好地继承了多重二次插值曲面的性质,从而保证了拟合曲面具有好地光顺性和拟合精度．曲面整体也具有较高的光滑性．     

n维Anti-de Sitter空间中类空超曲面的类时Gauss像的奇点

本文利用奇点理论研究了n维Anti-deSitter空间中的类空超曲面,介绍了类空超曲面的局部微分几何,定义了类时Anti-deSitterGauss像及Anti-deSitter高度函数,并进一步的利用Anti-deSitter高度函数族和流形间的切触理论研究了类时Anti-deSitterGauss像的几何意义及类空超曲面的通有性.最后研究了类空超曲面的AdS-Monge型.     

多片双三次Bézier曲面片的C2连续拼接探讨

文推导了两片双三次Bezier曲面片G2连续拼接的控制顶点之间的12个 约束条件.在进行多片双三次Bezier曲面片的C2连续拼接时,约束条件之间并不一定相 互独立.本文就一般场合下条件的相关性进行了探讨.     

Dirac-Witten算子特征值的下界估计

在某些条件下,我们获得了Lorentzian流形中紧致spin类空超曲面（无边或带边）的Dirac-Witten算子特征值的一个优化下界估计.该估计依赖于超曲面的数量曲率、平均曲率以及旋量诱导的能量动量张量.在极限情形下,我们发现类空超曲面或者是极大的且具有正数量曲率的Einstein流形,或者是具有非零常平均曲率的Ricci平坦流形.     

一种C~1连续的二元三次有理插值样条及其若干性质

<正>1引言曲线与曲面的构造方法及其数学描述是CAGD中的一个重要课题.已有许多方法[1-13]来研究这一问题,如多项式样条方法,Bezier样条方法及NURBS方法.然而大多数多项式方法都是插值方法,当插值数据给定时,局部插值曲面的形状无法进行修改.NURBS方法与Bezier方法是非插值方法,即所构建的曲线、曲面并不满足给定的插值数据,其中给定的点是控制顶点.因此,在构造CAGD中的插值函数时,需要考虑下面两种情形:1)     

Hermite subdivision on manifolds via parallel transport

We propose a new adaption of linear Hermite subdivision schemes to the manifold setting. Our construction is intrinsic, as it is based solely on geodesics and on the parallel transport operator of the manifold. The resulting nonlinear Hermite subdivision schemes are analyzed with respect to convergence and C ¹ smoothness. Similar to previous work on manifold-valued subdivision, this analysis is carried out by proving that a so-called proximity condition is fulfilled. This condition allows to conclude convergence and smoothness properties of the manifold-valued scheme from its linear counterpart, provided that the input data are dense enough. Therefore the main part of this paper is concerned with showing that our nonlinear Hermite scheme is “close enough”, i.e., in proximity, to the linear scheme it is derived from.     

Invariant smoothness measures for surfaces

Two novel smoothness measures for surfaces are presented in this paper. The second and third order smoothness are defined as the squared normal curvature and the squared variation in normal curvature integrated over all directions in the tangent plane. Both quantities are truly geometric in the sense that they are invariant with respect to the actual parametrization of the surface. All the same, all formulae are derived in terms of an arbitrary parametrization. In addition to providing a basis for variational surface construction, the second and third order smoothness can also be used for evaluation and assessment of the quality of an existing surface. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

三维数值流形方法的理论研究

在二维数值流形方法的基础上,对三维数值流形进行了理论研究．研究了三维覆盖位移函数,进行了三维数值流形的力学分析,给出了三维流形单元的刚度矩阵,详细推导了三维数值流形的Hammer积分及剖分规则,系统地研究三维数值流形的理论体系与数值实现方法．作为数值算例,给出了相应的悬臂梁的计算结果,计算结果表明算法的精度和计算效益较高．     

Computation of Smooth Manifolds Via Rigorous Multi-parameter Continuation in Infinite Dimensions

In this paper, we introduce a constructive rigorous numerical method to compute smooth manifolds implicitly defined by infinite-dimensional nonlinear operators. We compute a simplicial triangulation of the manifold using a multi-parameter continuation method on a finite-dimensional projection. The triangulation is then used to construct local charts and an atlas of the manifold in the infinite-dimensional domain of the operator. The idea behind the construction of the smooth charts is to use the radii polynomial approach to verify the hypotheses of the uniform contraction principle over a simplex. The construction of the manifold is globalized by proving smoothness along the edge of adjacent simplices. We apply the method to compute portions of a two-dimensional manifold of equilibria of the Cahn–Hilliard equation.     

Bivariate interpolation based on univariate subdivision schemes

The paper presents a bivariate subdivision scheme interpolating data consisting of univariate functions along equidistant parallel lines by repeated refinements. This method can be applied to the construction of a surface passing through a given set of parametric curves. Following the methodology of polysplines and tension surfaces, we define a local interpolator of four consecutive univariate functions, from which we sample a univariate function at the mid-point. This refinement step is the basis to an extension of the 4-point subdivision scheme to our setting. The bivariate subdivision scheme can be reduced to a countable number of univariate, interpolatory, non-stationary subdivision schemes. Properties of the generated interpolant are derived, such as continuity, smoothness and approximation order.     

半参数线性混合效应模型的联合变量选择

多数基于线性混合效应模型的变量选择方法分阶段对固定效应和随机效应进行选择,方法繁琐、易产生模型偏差,且大部分非参数和半参数的线性混合效应模型只涉及非参数部分的光滑度或者固定效应的选择,并未涉及非参变量或随机效应的选择。本文用B样条函数逼近非参数函数部分,从而把半参数线性混合效应模型转化为带逼近误差的线性混合效应模型。对随机效应的协方差矩阵采用改进的乔里斯基分解并重新参数化线性混合效应模型,接着对该模型的极大似然函数施加集群ALASSO惩罚和ALASSO惩罚两类惩罚,该法能实现非参数变量、固定效应和随机效应的联合变量选择,基于该法得出的估计量也满足相合性、稀疏性和Oracle性质。文章最后做了个数值模拟,模拟结果表明,本文提出的估计方法在变量选择的准确性、参数估计的精度两个方面均表现较好。     

Parallel displacements on the surface of a projective space

This paper is devoted to studies of parallel displacements of directions and planes in linear and nonlinear (in the narrow sense) connections along lines on a surface of a projective space considered as the point manifold and the manifold of tangential planes. Parallel displacements are described by means of covariant differentials of quasitensors in the case of nonlinear connections and projective-covariant differentials in linear connections. This work concerns researches in the area of differential geometry. The research is based on an application of G. F. Laptev’s method of defining a connection in a principal fiber bundle and his method of continuations and scopes, which generalizes the moving frame method and Cartan’s method of exterior forms; the research depends on calculation of exterior differential forms.     

New exact solutions of (3 + 1)-dimensional generalized Kadomtsev-Petviashvili equation using a combination of lie symmetry and singular manifold methods

A new combination of Lie symmetry and Singular Manifold methods has been employed to study (3 + 1)-dimensional generalized Kadomtsev-Petviashvili (KP). Infinite-dimensional space of Lie vectors has been established. Single and dual linear combinations of Lie vectors are used after appropriate calculations of the arbitrary functions to reduce the equation to an ordinary differential equation (ODE). The resulting ODE is then analytically solved through the singular manifold method which resulted in a Bäcklund truncated series with seminal analysis leading to a Schwarzian differential equation in the Eigenfunction φ (η). Solving this differential equation leads to new analytical solutions.     

计算机辅助几何设计中极小曲面造型的研究进展

极小曲面在工程领域有着广泛应用,因此将其引入计算机辅助几何设计领域具有重要意义.详细概述了近年来计算机辅助几何设计领域中极小曲面造型的研究工作,按照造型方法的不同,可将现有工作分为精确造型方法和逼近造型方法两类.精确造型方法主要包括两个部分:某些特殊极小曲面的控制网格表示与构造;等温参数多项式极小曲面的挖掘与性质.逼近造型方法主要包括3个部分t基于数值计算的逼近方法;基于线性偏微分方程的逼近方法;基于能量函数最优化的逼近方法.最后对这些方法进行了分析比较,并讨论了极小曲面造型中有待进一步解决的问题.     

Kahler流形上的Lagrange向量场*

本文中。我们讨论K?hler流形上的Lagrange向量场,并用它来描述和解决Khler流形上的Newton力学和Lagrange力学中的一些问题。