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形状可调3次三角域Bézier曲面及其几何迭代

2021-01-23徐梦豪严兰兰

江西科学 2020年6期

徐梦豪,严兰兰

(东华理工大学理学院,330013,南昌)

0 引言

Bernstein多项式具有很多独特的性质,正因为如此,以Bernstein多项式作为基函数的Bézier方法拥有许多良好的特性。这使得Bézier方法自产生开始,便受到了来自工业界和计算机辅助几何设计(CAGD)学术界的广泛青睐[1]。虽然优点众多,但任何造型方法都不可能十全十美。Bézier方法的不足主要体现在2个方面:首先,Bézier曲线曲面的形状由其控制顶点唯一确定,当需要对形状进行修改的时候,唯一的办法是调整控制顶点,重新计算曲线曲面上的点。这种方式不仅操作起来不方便,而且如果控制顶点是来自实物的精确测量点,那么修改控制顶点本身就是勉为其难。另外,虽然Bézier方法可以表示灵活多变的自由曲线曲面,但却无法精确表示部分常见的初等解析曲面,只能采用近似表达,带来的后果是会引起设计误差,使原本简单的问题变得异常复杂。

对于Bézier方法的上述2个不足,有理Bézier方法在一定程度上能够克服,但有理方法自身又有其不足。例如:微分、积分等运算比较复杂,不恰当的权因子可能会破坏参数化。为了扬长避短,在保留Bézier方法优点的同时,避开上述这些不足,构造新的造型方法成为CAGD中的热点研究主题之一。

Bézier方法包括Bézier曲线、四边域张量积Bézier曲面、三角域Bernstein-Bézier曲面,这三者都面临着上述对于固定控制顶点形状无法调整的不便,以及无法给出除抛物线(面)以外的二次曲线(面)的精确表达的不足。

相对于曲面而言,曲线的结构比较简单,因此讨论更方便。……

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