1-7 B样条曲线曲面I
- 格式:ppt
- 大小:2.16 MB
- 文档页数:30
四、B 样条曲线与曲面Bezier 曲线具有很多优越性,但有二点不足:1)特征多边形顶点数决定了它的阶次数,当n 较大时,不仅计算量增大,稳定性降低,且控制顶点对曲线的形状控制减弱;2)不具有局部性,即修改一控制点对曲线产生全局性影响。
1972年Gordon 等用B 样条基代替Bernstein 基函数,从而改进上述缺点。
B样条曲线的数学表达式为:∑=+⋅=nk n k ki n i u N Pu P 0,,)()(在上式中,0 ≤ u ≤ 1; i= 0, 1, 2, …, m 所以可以看出:B样条曲线是分段定义的。
如果给定 m+n+1 个顶点 Pi ( i=0, 1, 2,…, m+n),则可定义 m+1 段 n 次的参数曲线。
在以上表达式中:N k,n (u) 为 n 次B 样条基函数,也称B样条分段混合函数。
其表达式为:∑-=+--+⋅⋅-=kn j nj n j n k j k n u C n u N 01,)()1(!1)(式中:0 ≤ u ≤1k = 0, 1, 2, …, n1.均匀B 样条曲线1一次均匀B 样条曲线的矩阵表示空间n+1个顶点i P (i = 0,1,…,n )定义n 段一次(k =0,1,n=1)均匀B 样条曲线,即每相邻两个点可构造一曲线段P i (u ),其定义表达为:[]10 ;,...,1 0111 1)(1≤≤=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=-u n i u u P i i i P P=(1-u )P i -1 + u P i= N 0,1(u )P i -1 + N 1,1(u )P i第i 段曲线端点位置矢量:i i i i P P P P ==-)1(,)0(1,且一次均匀B 样条曲线就是控制多边形。
2 二次均匀B 样条曲线的空间n+1个顶点的位置矢量i P (i=0,1,…,n )定义n -1段二次(k =0,1,2, n=2)均匀B 样条曲线,每相邻三个点可构造一曲线段P i (u )(i=1,…,n -1),其定义表达为:[]10 ;1,...,1 011022121 121)(112≤≤-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=+-u n i u u u P i i i i P P P= !21(1 - 2 u + u 2)P i -1 + !21(1 + 2 u - 2u 2)P i + !21u 2 P i +1= N 0,2(u )P i -1 + N 1,2(u )P i + N 2,2(u )P i +1端点位置矢量:)(5.0)0(1i i i P P P +=-,)(5.0)1(1++=i i i P P P ,即曲线的起点和终点分别位于控制多边形P i-1P i 和P i P i+1的中点。
四、B 样条曲线与曲面Bezier 曲线具有很多优越性,但有二点不足:1)特征多边形顶点数决定了它的阶次数,当n 较大时,不仅计算量增大,稳定性降低,且控制顶点对曲线的形状控制减弱;2)不具有局部性,即修改一控制点对曲线产生全局性影响。
1972年Gordon 等用B 样条基代替Bernstein 基函数,从而改进上述缺点。
B样条曲线的数学表达式为:∑=+⋅=nk n k ki n i u N Pu P 0,,)()(在上式中,0 ≤ u ≤ 1; i= 0, 1, 2, …, m 所以可以看出:B样条曲线是分段定义的。
如果给定 m+n+1 个顶点 Pi ( i=0, 1, 2,…, m+n),则可定义 m+1 段 n 次的参数曲线。
在以上表达式中:N k,n (u) 为 n 次B 样条基函数,也称B样条分段混合函数。
其表达式为:∑-=+--+⋅⋅-=kn j nj n j n k j k n u C n u N 01,)()1(!1)(式中:0 ≤ u ≤1k = 0, 1, 2, …, n1.均匀B 样条曲线1一次均匀B 样条曲线的矩阵表示空间n+1个顶点i P (i = 0,1,…,n )定义n 段一次(k =0,1,n=1)均匀B 样条曲线,即每相邻两个点可构造一曲线段P i (u ),其定义表达为:[]10 ;,...,1 0111 1)(1≤≤=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=-u n i u u P i i i P P=(1-u )P i -1 + u P i= N 0,1(u )P i -1 + N 1,1(u )P i第i 段曲线端点位置矢量:i i i i P P P P ==-)1(,)0(1,且一次均匀B 样条曲线就是控制多边形。
2 二次均匀B 样条曲线的空间n+1个顶点的位置矢量i P (i=0,1,…,n )定义n -1段二次(k =0,1,2, n=2)均匀B 样条曲线,每相邻三个点可构造一曲线段P i (u )(i=1,…,n -1),其定义表达为:[]10 ;1,...,1 011022121 121)(112≤≤-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=+-u n i u u u P i i i i P P P= !21(1 - 2 u + u 2)P i -1 + !21(1 + 2 u - 2u 2)P i + !21u 2 P i +1= N 0,2(u )P i -1 + N 1,2(u )P i + N 2,2(u )P i +1端点位置矢量:)(5.0)0(1i i i P P P +=-,)(5.0)1(1++=i i i P P P ,即曲线的起点和终点分别位于控制多边形P i-1P i 和P i P i+1的中点。