2). 曲面造型 曲面造型是CAD和计算机图形学中最活跃、最关键的学科分支之一。这是因为三维形体的几何表示处处都要用到它,从飞机、汽车、船舶、叶轮的流体动力学分析,家用电器、轻工产品的工业造型设计、服装、皮鞋的三维打样和款式设计,山脉、水浪、云彩的自然景物模拟,地形、地貌、矿藏、石油分布的地理资源描述,人体外貌和内部器官的CT扫描数据三维重构,科学计算中的应力、应变、温度场、速度场的直观显示等等,无不需要强有力的曲面造型工具。在CAD领域中目前应用最广的是张量积参数曲面,这是在拓扑矩形的边界网格上利用混合(调配)函数在纵向和横向两对边界曲线间构造光滑过渡的曲面。STEP产品数据表达和交换的国际标准选用了NURBS作为几何描述的主要方法,因为NURBS曲面不但可以表示标准的解析曲面,如圆锥曲面、一般二次曲面和旋转曲面等,而且可以表示复杂的自由曲面。通过调整控制顶点和权因子,可以灵活地改变曲面的形状。个别控制顶点和权因子的调整只影响曲面形状的局部修改。B样条基函数具有计算稳定、快速的优点。NURBS曲面包含在由它的控制顶点构成的凸包内,并且可以方便地等价转换成对应的贝齐埃曲面,因此拥有贝齐埃曲面的一切优异特性。但是其他的曲面表示方法,象圆锥曲面的解析表达式等,由于应用的历史久,算法简单、成熟,同样应该充分发挥作用。三角曲面片可以适应不规则分布点的插值需要,在人体和自然景物造型、三维数据场可视化等领域的应用中占有重要地位。曲面造型在CAD/CAM中,主要研究曲面的参数化表示,曲面求交、修改、裁剪、拼接、过渡和光顺等内容。有兴趣者可参阅[1][2]。 |