B样条曲线曲面实用表示研究

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B样条方法由于采用了具有最小支撑性质的样条基函数,使得其不仅保持了用控制点定义曲线曲面等良好性质,而且解决了Bezier方法所固有的缺陷,如不具有局部修改性质以及在描述复杂曲线曲面形状时所带来的连续性拼接问题等等。此外,B样条方法还提供了一系列配套技术,使得该方法在自由曲线曲面的造型方面已经展示出强大的形状描述能力。但同时我们也看到,B样条方法也存在自身的缺陷,如只能通过移动控制点来调节曲线曲面形状等,调节手段过于单一。而由于形状参数的调整更为直观和灵活,因而也成为工程应用中用来调节曲线曲面形状的实用方法。  本文围绕B样条曲线曲面的实用表示从以下几个方面展开深入的研究:  首先,讨论了一类带形状参数的三次均匀B样条曲线曲面。引入带形状参数的均匀B样条基函数,分析了形状参数的几何意义,基于该组基函数分别定义了带形状参数的三次均匀B样条曲线曲面,讨论了曲线曲面的基本性质,先后分析了形状参数对曲线、曲面形状的调节功能,讨论了该曲线在形状设计方面的应用。  其次,探讨了一类准均匀三次B样条曲线的扩展,定义了带形状参数的基函数及样条曲线,重点讨论了在局部参数下样条曲线的矩阵表示,分析了形状参数对曲线形状的影响。给出了其在形状描述以及分形图形生成方面的应用。  最后,详细讨论了在不移动控制点位置的情况下如何通过调节形状参数的值来实现两样条曲线间的C1拼接,提出了具体的适合工程应用的调节方法,并给出了具体的应用实例。
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