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B-样条曲面的保凸拼接
来源:微型机与应用2011年第23期
金席卷1,姚 杰2,方 逵2
(1.长沙大学 电子与通信工程系,湖南 长沙 410003; 2.湖南农业大学 信息科学技术学院,湖
摘要: 利用参数曲面局部凸的条件,导出了(准)均匀B-样条曲面局部凸的充分条件。证明了带有凸的平行四边形控制子网格的(准)均匀B-样条曲面片的凸的。给出了(准)均匀B-样条曲面保凸拼接的控制顶点算法,并给出了几个三次B-样条曲面保凸拼接实例。
Abstract:
Key words :

摘  要: 利用参数曲面局部凸的条件,导出了(准)均匀B-样条曲面局部凸的充分条件。证明了带有凸的平行四边形控制子网格的(准)均匀B-样条曲面片的凸的。给出了(准)均匀B-样条曲面保凸拼接的控制顶点算法,并给出了几个三次B-样条曲面保凸拼接实例。
关键词: B-样条曲面;平行四边形控制子网格;凸性;保凸拼接

 对于参数曲线曲面的凸性问题,国内外已有很多学者研究。参数Bezier曲线的凸性问题,Liu C和刘鼎元等已基本解决[1-2]。参数曲面的凸性研究一直是人们感兴趣的问题,常庚哲等得到了三角域上非参数Bezier曲面的凸性条件[3],Zhi L等导出了三角域上参数Bezier曲面的凸性条件[4]。KORAS G D和KAKLIS P D得到了一般矩形域上参数曲面凸的充要条件[5]。
 工业产品形状的数学描述重在解决曲面的数学描述。由于实际形状的复杂性,用单一曲面往往难以实现,很多时候都采用拼接曲面。由于B-样条曲面本身是组合曲面,构造一个k×l次拼接曲面只需增加一排k个或l个控制点,且拼接曲面能保持比次数低一阶的导数连续。根据B-样条曲面的局部性质,可以完成任意多张曲面片的保凸拼接,将一张小的曲面片扩张成较大的曲面。最后用几个实验实现了多张三次曲B-样条面片的保凸拼接,达到了较为理想的效果。




 


    本文重点讨论了B-样条的凸性和保凸拼接,但只研究均匀与准均匀B样条,而对于非均匀B样条以及非均匀有理B样条有待进一步深入探讨。
参考文献
[1] Liu C, TRASS C R, On convexity of planar curves and its application in CAGD[J]. CAGD, 1997,14(6):653-669.
[2] 刘鼎元.平面n次Bézier曲线的凸性定理[J].数学年刊,1982,3(1):45-55.
[3] 王国瑾,汪国昭,郑建民,等.计算机辅助几何设计[M].北京:高等教育出版社,2001.
[4] Liu Zhi, Tan Jieqing, Chen Xiaoyan, et al. The conditions of convexity for Bernstein- Bézier surfaces over triangles[J]. Computer Aided Geometric Design, 2010,27(6):421-427.
[5] KORAS G D, KAKLIS P D. Convex conditions for parametric tensor-product B-spline surfaces[J]. Advances in Computational Mathematics, 1999(10):291-309.
[6] WILHELM K. A course in differential geometry[M]. New York: Spring-Verlag, 1978.
[7] DAHMEN W, MICCHELLI C A. Convexity of multivariate Bernstein polynomial and Bos spline surface[J]. Studa Sci. Math. Hungar, 1998, 23:265-287.
[8] 梅向明,黄敬之.微分几何[M].北京:高等教育出版社, 1998.
[9] 苏步青.微分几何五讲[M].上海:上海科技出版社,1979.
[10] 方逵.计算机辅助几何设计中的保形插值理论及算法[M].长沙:湖南人民出版社,2003.

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