研究在计算机中,如何表达物体模型形状的技术
描述物体的三维模型有三种:
(1)线框模型:用顶点和棱边来表示物体
不能表示表面含有曲面的物体
不能明确地定义给定点与物体间的关系
(2)曲面模型:用面的集合来表示物体,而用环来定义面的边界
(3)实体模型:最高级的模型
参数曲线和曲面
曲线曲面参数表示
显式表示
隐式表示
参数表示
显式或隐式表示存在的问题
(1)与坐标轴相关(2)会出现斜率为无穷大的情形(3)不便于计算机编程
参数表示:曲线上任一点的坐标均表示成给定参数的函数
平面曲线上任一点P可表示为:
P(t) = [x(t), y(t)]
空间曲线上任一三维点P可表示为:
P(t) = [x(t), y(t), z(t)]
参数表示的优点:
(1)满足几何不变性的要求
(2)有更大的自由度来控制曲线、曲面的形状
(3)对曲线、曲面进行变换,可对其参数方程直接进行几何变换
(4)便于处理斜率为无穷大的情形,不会因此而中断计算
(5)便于用户把低维空间中曲线、曲面扩展到高维空间去
(6)规格化的参数变量t属于[0, 1],使其相应的几何分量是有界的,而不必用另外的参数去定义边界
(7)易于用矢量和矩阵表示几何分量,简化了计算
位置矢量、切矢量、法矢量、曲率和挠率
位置矢量可表示为:
P(t) = [x(t), y(t), z(t)]
曲率的几何意义是曲线的单位切矢量对弧长的转动率,曲率的倒数称为曲率半径