不规则曲线(已知所有坐标),如何求每个点的斜率啊?

dingkai198304121 2005-03-27 09:01:35
不规则曲线(已知所有坐标),如何求每个点的斜率啊?
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syy64 2005-03-28
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求每个点的斜率?说明白点啊
dingkai198304121 2005-03-28
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谢谢。已解决。。虽然有误差
m0_53562809 2021-07-13
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@dingkai198304121 你好。请问你是怎么解决的呀?我现在也在学习这一块,求赐教
chijingde 2005-03-28
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曲率还是斜率我都忘记了

要取该点(P1)相邻的一点(p2),做…………(忘记了:P)
然后当P1P1趋于0的时候求极限

只能记住这些了,具体的公式记不住了

你找本图形学的书看看吧,呵呵
计算机辅助几何设计 第1页,共52页。 计算机辅助几何设计(详细分析"曲线"共52张)全文共52页,当前为第1页。 CAD中由已知曲线或曲面的数学方程生成的曲线曲面称为规则曲线曲面,常用隐函数或二次方程的显函数表示。但在汽车、轮船、飞机、模具、艺术品等产品设计中,存在大量的不能用二次曲面描述的曲线曲面,这类曲线曲面称为自由曲线(Free Form Curves)和自由曲面(Free Form Surfaces),这是计算机辅助几何设计研究的主要几何形状。 第2页,共52页。 计算机辅助几何设计(详细分析"曲线"共52张)全文共52页,当前为第2页。 5.1 自由曲线 5.1.1 曲线曲面描述的基本原理 5.1.2 Hermite曲线 5.1.3 Bezier曲线 5.1.4 B样条曲线 5.1.5 非均匀有理B样条(NURBS)曲线 第3页,共52页。 计算机辅助几何设计(详细分析"曲线"共52张)全文共52页,当前为第3页。 5.1.1 曲线曲面描述的基本原理 自由曲线可以是由一系列的小曲线段连接而成,自由曲面可以是由无数个小的曲面片拼合而成。因此,曲线曲面的研究重曲线段或曲面片的描述及其连接拼合方法。 1. 几何设计的基本概念 在自由曲线和曲面描述中常用三种类型的: (1)特征(控制顶):用来确定曲线曲面的形状位置,但曲线或曲面不一定经过该。 (2) 型值:用于确定曲线或曲面的位置与形状并且经过该。 第4页,共52页。 计算机辅助几何设计(详细分析"曲线"共52张)全文共52页,当前为第4页。 在曲线曲面设计中,通常是用一组离散的型值或特征来定义和构造几何形状,并且所构造的曲线曲面应满足光顺的要。这种曲线曲面定义的主要方法是插值和逼近。 (1)插值:给定一组精确的数值,要构造一个函数,使之严格地依次通过全部型值,且满足光顺的要。 (2)逼近:对于一组给定的控制顶,要构造一个函数,使之在整体上最接近这些控制而不一定通过这些。 (3)光滑(smooth):从数学意义上讲,光滑是指曲线或曲面具有至少一阶连续导数。 (4)光顺(fair):至今仍是一个模糊的概念,尚无统一的标准。一方面有主观的因素,另一方面与应用背景相关。但仍有一些客观标准及处理方法。 第5页,共52页。 计算机辅助几何设计(详细分析"曲线"共52张)全文共52页,当前为第5页。 曲线曲面可以用隐函数、显函数或参数方程表示。用隐函数表示不直观,作图不方便(如ax+by+c=0);用显函数表示存在多值性(如x2+y2=r2)和斜率无穷大(如y=mx+b)等问题。此外,隐函数和显函数只适合表达简单、规则的曲线曲面。 自由曲线曲面多用参数方程表示,相应地称为参数曲线或参数曲面。 空间的一条曲线可以表示成随参数t变化的运动的轨迹,其矢量函数为: P(t)=P(x(t),y(t),z(t)) , t 的范围是 [0,1] 同理,空间中的一张曲面可用参数(u,v)表示为: P(u,v)=P( x(u,v),y(u,v),z(u,v)) , (u,v) 的范围是 [0,1]×[0,1] 2. 曲线曲面的数学描述方法 第6页,共52页。 计算机辅助几何设计(详细分析"曲线"共52张)全文共52页,当前为第6页。 用参数表示曲线曲面的优: (1)具有几何不变性。某些几何性质不随一定的坐标变换而变化的性质称为几何不变性。曲线形状本质上与坐标系的选取无关。 (2)可以处理无穷大的斜率。dy/dx=(dy/dt)/(dx/dt) (3) 参数方程将自变量和因变量完全分开,使得参数变化对各因变量的影响可以明显地表示出来。 (4)可以处理多值曲线。 (5)规格化参数变量,使其相应的几何分量是有界的。 由于参数限制在0到1的闭区间之内,因而所表示的曲线总是有界的,不需另设其他数据来定义其边界。 (6)对曲线曲面形状控制的自由度更大。如一条二维三次曲线的显式表示为: 第7页,共52页。 计算机辅助几何设计(详细分析"曲线"共52张)全文共52页,当前为第7页。 (7) 易于用矢量和矩阵表示几何量,从而简化了计算。 其中只有4个系数可控制曲线的形状,而对于其参数表示为: 其中有8个系数可用来控制曲线的形状。 第8页,共52页。 计算机辅助几何设计(详细分析"曲线"共52张)全文共52页,当前为第8页。 5.1.2 Hermite曲线 Hermite曲线是给定曲线段的两个端坐标以及两端处的切线矢量来描述曲线。空间一条三次参数曲线可以表示为: 该曲线的矢量表达式为: 应用端P0和P1,以及端切矢P0'和P1',可得: 第9页,共52页。 计算机辅助几何设计(详细分析"曲线"共52张)全文共52页,当前为第9页。 矩阵表达式为 : 于是, 第10页,共5
CAD中由已知曲线或曲面的数学方程生成的曲线曲面称为规则曲线曲面,常用隐函数或二次方程的显函数表示。但在汽车、轮船、飞机、模具、艺术品等产品设计中,存在大量的不能用二次曲面描述的曲线曲面,这类曲线曲面称为自由曲线(Free Form Curves)和自由曲面(Free Form Surfaces),这是计算机辅助几何设计研究的主要几何形状。 5.1 自由曲线 5.1.1 曲线曲面描述的基本原理 5.1.2 Hermite曲线 5.1.3 Bezier曲线 5.1.4 B样条曲线 5.1.5 非均匀有理B样条(NURBS)曲线 5.1.1 曲线曲面描述的基本原理 自由曲线可以是由一系列的小曲线段连接而成,自由曲面可以是由无数个小的曲面片拼合而成。因此,曲线曲面的研究重曲线段或曲面片的描述及其连接拼合方法。 1. 几何设计的基本概念 在自由曲线和曲面描述中常用三种类型的: (1)特征(控制顶):用来确定曲线曲面的形状位置,但曲线或曲面不一定经过该。 (2) 型值:用于确定曲线或曲面的位置与形状并且经过该。 在曲线曲面设计中,通常是用一组离散的型值或特征来定义和构造几何形状,并且所构造的曲线曲面应满足光顺的要。这种曲线曲面定义的主要方法是插值和逼近。 (1)插值:给定一组精确的数值,要构造一个函数,使之严格地依次通过全部型值,且满足光顺的要。 (2)逼近:对于一组给定的控制顶,要构造一个函数,使之在整体上最接近这些控制而不一定通过这些。 (3)光滑(smooth):从数学意义上讲,光滑是指曲线或曲面具有至少一阶连续导数。 (4)光顺(fair):至今仍是一个模糊的概念,尚无统一的标准。一方面有主观的因素,另一方面与应用背景相关。但仍有一些客观标准及处理方法。 曲线曲面可以用隐函数、显函数或参数方程表示。用隐函数表示不直观,作图不方便(如ax+by+c=0);用显函数表示存在多值性(如x2+y2=r2)和斜率无穷大(如y=mx+b)等问题。此外,隐函数和显函数只适合表达简单、规则的曲线曲面。 自由曲线曲面多用参数方程表示,相应地称为参数曲线或参数曲面。 空间的一条曲线可以表示成随参数t变化的运动的轨迹,其矢量函数为: P(t)=P(x(t),y(t),z(t)) , t 的范围是 [0,1] 同理,空间中的一张曲面可用参数(u,v)表示为: P(u,v)=P( x(u,v),y(u,v),z(u,v)) , (u,v) 的范围是 [0,1]×[0,1] 2. 曲线曲面的数学描述方法 用参数表示曲线曲面的优: (1)具有几何不变性。某些几何性质不随一定的坐标变换而变化的性质称为几何不变性。曲线形状本质上与坐标系的选取无关。 (2)可以处理无穷大的斜率。dy/dx=(dy/dt)/(dx/dt) (3) 参数方程将自变量和因变量完全分开,使得参数变化对各因变量的影响可以明显地表示出来。 (4)可以处理多值曲线。 (5)规格化参数变量,使其相应的几何分量是有界的。 由于参数限制在0到1的闭区间之内,因而所表示的曲线总是有界的,不需另设其他数据来定义其边界。 (6)对曲线曲面形状控制的自由度更大。如一条二维三次曲线的显式表示为: (7) 易于用矢量和矩阵表示几何量,从而简化了计算。 其中只有4个系数可控制曲线的形状,而对于其参数表示为: 其中有8个系数可用来控制曲线的形状。 5.1.2 Hermite曲线 Hermite曲线是给定曲线段的两个端坐标以及两端处的切线矢量来描述曲线。空间一条三次参数曲线可以表示为: 该曲线的矢量表达式为: 应用端P0和P1,以及端切矢P0'和P1',可得: 矩阵表达式为 : 于是, 5.1.3 Bezier曲线 1962年,Bezier提出了一种自由曲线曲面的设计方法,称为Bezier方法。其具体设计过程是: 从模型或手绘草图上取得数据后,用绘图工具绘出曲线图,然后从这张图上大致定出Bezier特征多边形各控制顶坐标值,并输入计算机进行交互的几何设计,调整特征多边形顶的位置,直到得出满意的结果为止;最后用绘图机绘出曲线样图。 1. Bezier曲线定义 在空间给定n+1个控制顶Pi(I=0,1,…,n),称下列 参数曲线为n次Bezier曲线。 称为伯恩斯坦基函数(Bernstein Basis)。 一般称折线 为P(t)的控制多边形;称 各为P(t)的控制顶。 (1)三次Bezier曲线 常用 的三次Bezier曲线,由4个控制顶确定。容易算出,与其对应的4个Bernstein基函数为: 相应的Bezier 曲线为 (2)二次Bezier曲线 二次Bezier曲线由三个控制顶确定,此时,相应的曲线表达式为 对应于一条抛物线。 (3)一次Bezie

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