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空间曲线旋转最小标架研究与应用

作 者: 李军
导 师: 徐海银
学 校: 华中科技大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: 适应型旋转最小标架 指向型旋转最小标架 基向量 隐式曲线 泰勒逼近 龙格-库塔
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 23次
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内容摘要


空间曲线的旋转最小标架在计算机图形学、计算机动画等领域受到广泛的关注。旋转最小标架在扫曲面建模、三维漫游、运动插值等方面有着重要的应用。由于空间曲线的旋转最小标架的轴向量没有明确的计算公式,因此,在给定曲线上求其旋转最小标架便成为一个必须解决的问题。目前,国内外学者针对参数曲线的适应型旋转最小标架和指向型旋转最小标架的计算问题提出了多种高效的几何算法。隐式曲线作为另一种曲线表示方式,在实际中也具有重要的应用价值。在前人工作的基础上,从三维空间中运动向量的角速度和线速度的关系出发,研究了适应型旋转最小标架和指向型旋转最小标架的计算。首先,推导出适应型旋转最小标架轴向量所满足的微分方程。进一步,推导出适应型旋转最小标架轴向量对隐式曲线弧长参数的一阶导数和二阶导数,然后提出了基于泰勒逼近的计算隐式曲线适应型旋转最小标架的二阶迭代算法。另一方面,由于现有的参数曲线指向型旋转最小标架计算方法存在局限性,推导出指向型旋转最小标架的轴向量所满足的微分方程,并利用四阶龙格-库塔方法求解该微分方程。实验结果表明新的算法具有较高的精度。同时,指向型旋转最小标架的计算方法克服了现有算法的不足。进一步,新算法还被用在了扫曲面建模、摄像机控制等实际应用中,并取得了满意的结果。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题的研究目的及意义  8-9
  1.2 国内外研究概况  9-13
  1.3 课题主要研究工作  13-15
2 空间曲线的旋转最小标架  15-25
  2.1 空间曲线的运动标架  15-17
  2.2 适应型旋转最小标架  17-19
  2.3 指向型旋转最小标架  19-20
  2.4 标架角速度  20-24
  2.5 本章小结  24-25
3 隐式曲线适应型旋转最小标架  25-34
  3.1 适应型旋转最小标架基向量的计算  25-28
  3.2 标架原点及基向量校正  28-29
  3.3 算法描述及实验  29-33
  3.4 本章小结  33-34
4 参数曲线指向型旋转最小标架  34-42
  4.1 指向型旋转最小标架基向量的计算  34-36
  4.2 基向量校正  36-37
  4.3 算法描述及实验  37-41
  4.4 本章小结  41-42
5 曲线旋转最小标架的应用  42-48
  5.1 扫曲面建模  42-44
  5.2 摄像机控制  44-47
  5.3 本章小结  47-48
6 总结与展望  48-50
  6.1 研究总结  48-49
  6.2 研究展望  49-50
致谢  50-51
参考文献  51-54

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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