基于bezier曲线的线框图案自动生成文献综述

 2023-03-19 11:45:42


一、文献综述

(一)国内外研究现状

随着计算机图形学的出现,限制在间隔[0,1]的伯恩斯坦多项式以Bezier曲线的形式变得重要。由于其结构简单、使用灵活,成为了计算机矢量图形学的基础,并在CAD/CAM技术中得到广泛的应用。

Bezier曲线是一种直观、易调整、高效率的曲线拟合方法,是计算机图形学中实现曲线拟合的关键工具。该曲线具有局部变化性,也就是说,改变其中的一个或者几个控制点,并不会影响曲线的整 体形态,由于通过它的控制点就可以得到曲线的方程,因此通过它的局部性。就可以得到各种非规则的曲线方程。在2002的西安电子科技大学学报中,马华教授的《Bezier曲线的计算机实现》一文中说明了用Bezier曲线进行曲线拟合的优越性。

Bezier曲线在计算机上有着相当多样的实现方式,任何一种带图像处理的编程语言都可以利用公式轻易的实现Bezier曲线的绘制。在1999年的中国图像图形学报中,伍祥生和王克宏两位教授就使用java.AWT和java 2D进行了二次Bezier曲线和三次Bezier曲线的绘制。同样的,c语言和python等编程语言都可以进行实现。

Bezier曲线在计算机中有着不同的实现算法。最简单理解的就是通过Bezier曲线的定义进行画图,即给定n 1个控制点能够唯一确定一条n次Bezier曲线。这种方式虽然有着较高的精确度能够实现高阶Bezier曲线的绘制,但因其计算量过大,只适合计算机辅助绘图。还有就是利用de Casteljau算法进行作图。de Casteljau算法是由Paulde Casteljau发现的一个Bezier曲线的特性,即任何的 Bezier曲线都能很容易地分成两个同样阶次的 Bezier曲线,因此得到一个Bezier曲线的递推计算公式。这一算法能够通过简单几何作图来实现,有着作图简单、易于理解的优点。但是如果要实现高阶Bezier曲线,该算法就会有些困难。

由于计算机的发展,简单的Bezier曲线已经无法满足人们解决图像的问题。由于传统 Beacute;zier 曲线不存在独立于控制顶点的形状调整自由度,因此有人开始对Bezier曲线进行各式各样的拓展。国外学者推广了一种带形状参数的广义Bezier曲线。从基础的二次、三次、四次再到n次曲线,所有的曲线的共同特点就是带一个形状参数通过改变形状参数的值,来生成Bezier曲线两侧的曲线,突破了一般Bezier曲线对多边形的逼近。但广义的Bezier曲线仍然是多项式曲线,有着基本Bezier曲线高次计算就会产生数值不稳定的现象。因此,胡钢在《n 次 lambda;-Beacute;zier 曲线光滑拼接的连续性条件》一文中,推导了该曲线光滑拼接时的连续条件。

总之,由于Bezier曲线在计算机图形学中的地位,国内外学者对其有着比较全面的研究。

(二)研究主要成果

自Bezier曲线由由法国工程师皮埃尔·贝塞尔提出以来,被广泛用于汽车、飞机等主体的设计。又因为其实现简单,改变灵活的优点,成为计算机图形学的基础,成为了研究矢量化图形图像的重要工具。

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