带形状参数的Wang-Ball型曲线曲面的研究

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Ball以及Bézier曲线曲面是曲线曲面造型设计中的重要工具,然而,当给定控制多边形时,Ball曲线和Bézier曲线的位置都是唯一确定的,若需要调整曲线的形状,则往往需要调整控制多边形,使得它们在实际应用中不够灵活。本文运用了在曲线基函数中引入两个参数的方法,实现了两类Ball曲线和Bézier曲线的统一表示形式,并通过改变形状参数的值可以调节曲线的形状。本文首先构造了带有两个形状参数α、β的Wang-Ball型基函数,它是四次Wang-Ball基函数的扩展,分析了该基函数的性质;然后基于这组基函数构造了带双参数的Wang-Ball型曲线和张量积曲面,对相应的曲线性质进行分析,分析表明这类曲线不仅具有四次Ball曲线的特性,还能够实现四次Wang-Ball曲线到Said-Ball曲线的过渡以及四次Said-Ball到Bézier曲线的过渡,且包含了Wang-Ball曲线与Bézier曲线之间的若干曲线;并研究了形状参数对曲线形状调节的几何意义,随着参数α、β的不同取值能够产生不同程度的逼近控制多边形的曲线,使得曲线形状能进行局部或整体的调整;接着讨论了两段Wang-Ball型曲线的G0、G1、G2的连续拼接条件;最后,通过带双参数的Wang-Ball型曲线生成花瓣和花瓶的实例表明新构造的曲线曲面为曲线曲面设计提供了一种有效的方法。
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