曲线平滑算法:三次Hermite曲线生成

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目录

 1.三次Hermite曲线的参数方程

2. 三次Hermite曲线的绘制


         Hermite曲线是通过给定曲线的两个端点的位置矢量、以及两个端点处的切线矢量、来描述曲线的,如图1所示。这里先对Hermite曲线进行数学公式推导,然后讲述如何绘制Hermite曲线。(这里是算法代码)

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图1 Hermite曲线

 1.三次Hermite曲线的参数方程

        三维空间中的自由曲线用三次参数方程表示可以用以下的形式:

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或者:

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其中,参数t的取值范围是,这是归一化坐标,表示从端点1到端点2的的相对距离。

将以上参数方程改写为矩阵形式为:

若令

对参数t的一阶导数得:

        假定已知曲线的两个端点的位置矢量、以及两个端点处的切线矢量、,如图1所示。注意位置矢量和切线矢量都有x,y等分量。这四个量实际上对应于将t=0好t=1代入、得到的结果,即:

用矩阵方程表示为:

即为Hermite矩阵,为常数,为Hermite几何矢量。

于是曲线又可以表示为:

因为上面的和都是三维空间的矢量,有x,y,z三个分量:

于是将曲线Q展开成分量形式如下:

        显然,只要给定,就可以在的范围内求出,形成曲线上点的轨迹。称之为Hermite基函数。对基函数进行进一步展开,得到四个分量:

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于是曲线上的轨迹点,又可以通过以下公式表示:

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2. 三次Hermite曲线的绘制

       这里是代码下载链接:Hermite曲线绘制代码

        三次Hermite曲线的绘制,需要四个参数进行控制,分别是两个端点坐标和两个端点处的切线矢量,比如给定两个点的三维坐标P0(1,4,0)、P1(2,6,0),以及两个端点的切线矢量R0(1,-1,0)、R1(1,-1,0),其绘制的Hermite曲线如下:

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图2 两点三次Hermite曲线

         对于多点Hermite平滑,则是从头到尾,逐步取相邻的两个点,分别求出两点之间的Hermite曲线轨迹,比如,6个散点的Hermite曲线绘制的图像如下:文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-559686.html

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图3 6点三次Hermite曲线

到了这里,关于曲线平滑算法:三次Hermite曲线生成的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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