JPH0696163A - Blended curved surface generator - Google Patents

Blended curved surface generator

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Publication number
JPH0696163A
JPH0696163A JP4248074A JP24807492A JPH0696163A JP H0696163 A JPH0696163 A JP H0696163A JP 4248074 A JP4248074 A JP 4248074A JP 24807492 A JP24807492 A JP 24807492A JP H0696163 A JPH0696163 A JP H0696163A
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JP
Japan
Prior art keywords
curved surface
deformation
initial
blended
curved
Prior art date
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Pending
Application number
JP4248074A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Kimura
昌弘 木村
Mikio Shintani
幹夫 新谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP4248074A priority Critical patent/JPH0696163A/en
Publication of JPH0696163A publication Critical patent/JPH0696163A/en
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Abstract

PURPOSE:To generate a blended curved surface on which the global characteristic of the shape of an initial curved surface is reflected when the initial curved surface connecting two curved surfaces successively is designated and to give certain physical interpretation on deformation from the initial curved surface to the blended curved surface. CONSTITUTION:The generator is provided with a deformation group generating means 12 which generates the deformation group of the initial curved surface when the blended curved surface is generated by deforming the initial curved surface in the normal direction, a Laplacean calculation means 13 which calculates the Laplacean of the initial curved surface, and a minimum energy deformation retrieval means 14 which retrieves the deformation to minimize deformation energy according to the Laplacean out of the deformation group generated by the deformation group generating means 12 based on a result calculated by the Laplacean calculation means 13. The deformation in which the one to minimize the deformation energy E is applied to the initial curved surface is set as the desired blended curved surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、計算機を用いて曲面形
状の設計を行なう場合に用いられ、与えられた2曲面間
を滑らかに接続するブレンド曲面を生成するブレンド曲
面発生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a blended curved surface generator which is used when a curved surface is designed by using a computer and which generates a blended curved surface for smoothly connecting two given curved surfaces.

【0002】[0002]

【従来の技術】計算機を用いて曲面形状の設計を行なう
場合、複雑な形状の曲面は、いくつかのより単純な曲面
(要素曲面)を接続することによって構成される。この
ようにして曲面を設計する場合、一般に要素曲面は相互
に滑らかには交わらないので、滑らかに接続する必要が
ある場合には、ブレンド曲面が用いられる。このブレン
ド曲面は、与えられた2つの曲面間を滑らかに接続する
曲面のことである。
2. Description of the Related Art When designing a curved surface shape using a computer, a curved surface having a complicated shape is constructed by connecting several simpler curved surfaces (element curved surfaces). When designing curved surfaces in this way, element curved surfaces generally do not intersect smoothly with each other, and therefore blend curved surfaces are used when smooth connection is required. The blended curved surface is a curved surface that smoothly connects two given curved surfaces.

【0003】ブレンド曲面の発生方法としては、例え
ば、C.L.Bajaj:"Surface fitting using implicit alge
braic surface patches, Curve and Surface Modelin
g", SIAMPublications(1992), M.I.G.Bloor and M.J.Wi
lson:"Generating blend surfaces using partial diff
erential equations", Computer-Aided Design, 21(198
9), 165-171, D.J.Filip:"Blending parametric surfac
es",ACM Transactions onGraphics, 8(1989), 164-173
などに示されているように、接続対象の2曲面A,B間
を連続的に接続している初期曲面を考え、接続すべき曲
面の境界条件(境界曲線、境界上での法ベクトルまたは
クロス接ベクトルの方向)と、生成すべきブレンド曲面
の形状を大雑把に制御するパラメータ(制御点すなわち
ブレンド曲面がその近くを通過する点や、境界上でのク
ロス接ベクトルの大きさなど)を指定し、接続対象の2
曲面A,B間を滑らかに接続するように初期曲面Xを変
形することによって、ブレンド曲面を発生する方法があ
る。
As a method of generating a blended curved surface, for example, CLBajaj: "Surface fitting using implicit alge"
braic surface patches, Curve and Surface Modelin
g ", SIAMPublications (1992), MIGBloor and MJWi
lson: "Generating blend surfaces using partial diff
erential equations ", Computer-Aided Design, 21 (198
9), 165-171, DJFilip: "Blending parametric surfac
es ", ACM Transactions on Graphics, 8 (1989), 164-173
As shown in, etc., consider the initial curved surface that continuously connects the two curved surfaces A and B to be connected, and consider the boundary conditions (boundary curve, normal vector or cross on the boundary) of the curved surface to be connected. (Direction of tangent vector) and parameters that roughly control the shape of the blend surface to be generated (control points, that is, the point where the blend surface passes near it, the size of the cross tangent vector on the boundary, etc.) are specified. , Target of connection 2
There is a method of generating a blended curved surface by deforming the initial curved surface X so that the curved surfaces A and B are smoothly connected.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】初期曲面Xを変形して
ブレンド曲面を発生させる場合、従来の方法では、初期
曲面Xの大域的な幾何学的特徴をブレンド曲面に反映で
きず、また、初期曲面からブレンド曲面への変形に物理
的解釈がないためユーザに自然な印象を与えないという
問題点がある。
When the initial curved surface X is deformed to generate the blended curved surface, the conventional method cannot reflect the global geometric features of the initial curved surface X on the blended curved surface, and There is a problem that the user does not have a natural impression because the transformation from the curved surface to the blended curved surface has no physical interpretation.

【0005】本発明の目的は、2曲面間を連続的に接続
する初期曲面が指定されたときに、この初期曲面の形状
の大域的な特徴を反映したブレンド曲面を生成でき、か
つ初期曲面からブレンド曲面への変形にある物理的解釈
が伴うようなブレンド曲面発生装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is, when an initial curved surface that continuously connects two curved surfaces is designated, can generate a blended curved surface reflecting the global characteristics of the shape of this initial curved surface, and from the initial curved surface. It is an object of the present invention to provide a blended curved surface generator that involves a physical interpretation of the transformation to the blended curved surface.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のブレンド曲面発
生装置は、与えられた2つの曲面に対して前記与えられ
た2つの曲面間を連続的に接続する初期曲面が指定さ
れ、前記初期曲面を変形することにより、前記与えられ
た2つの曲面間を滑らかに接続するブレンド曲面を発生
するブレンド曲面発生装置において、前記初期曲面をそ
の法線方向に変形することによってブレンド曲面を生成
するときの前記初期曲面の変形族を生成する変形族生成
手段と、前記初期曲面のラプラシアンを算出するラプラ
シアン算出手段と、前記ラプラシアン算出手段で算出さ
れた結果に基づいて、前記変形族生成手段で生成した変
形族のうち、前記ラプラシアンに随伴する変形エネルギ
ーを最小にする変形を探索する最小エネルギー変形探索
手段と、前記最小エネルギー変形探索手段で探索された
変形を前記初期曲面に施すことによってブレンド曲面を
生成するブレンド曲面生成手段とを有する。
In the blended curved surface generating apparatus of the present invention, an initial curved surface for continuously connecting the given two curved surfaces is designated for the given two curved surfaces. In a blended curved surface generator that generates a blended curved surface that smoothly connects between the given two curved surfaces by transforming the initial curved surface in the normal direction to generate a blended curved surface. Deformation group generation means for generating the deformation group of the initial curved surface, Laplacian calculation means for calculating the Laplacian of the initial curved surface, and deformation generated by the deformation group generation means based on the result calculated by the Laplacian calculation means. A minimum energy deformation search means for searching a deformation that minimizes the deformation energy associated with the Laplacian in the family; And a blending surface generation means for generating a blended curved by applying the deformation which is searched by the Energy deformation searching means to the initial surface.

【0007】[0007]

【作用】滑らかに接続したい2曲面A,Bとこれら2曲
面A,Bを連続的に接続する初期曲面Xとが指定された
とき、本発明ではまずこれら各曲面のデータから、2曲
面A,B間のブレンド曲面となるような初期曲面Xの変
形族を求める。初期曲面Xをその法線方向に変形するこ
とによってブレンド曲面を得る場合、変形の仕方は一般
には一意には定まらない。ここでは、初期曲面の変形の
一群の族であってブレンド曲面を与える変形からなる族
を変形族ということにする。なお、以下の説明において
特に断らない限り、「変形」とは、具体的な変形動作を
表わすものではなく、数学的オペレータとしての変形を
表わすものとする。
When the two curved surfaces A and B which are desired to be smoothly connected and the initial curved surface X which continuously connects these two curved surfaces A and B are designated, the present invention first uses the data of these curved surfaces to calculate the two curved surfaces A and B. A deformation group of the initial curved surface X that becomes a blended curved surface between B is obtained. When a blended curved surface is obtained by deforming the initial curved surface X in the direction of its normal, the manner of deformation is generally not uniquely determined. Here, a group of deformations of the initial curved surface and a group of deformations that give a blended curved surface is referred to as a deformation group. In the following description, unless otherwise specified, “deformation” does not represent a specific deforming operation but represents a deformation as a mathematical operator.

【0008】初期曲面XのラプラシアンΔは、その初期
曲面Xの幾何学的形状から定まる微分作用素である。そ
して、このラプラシアンに随伴する変形エネルギーE
(φ)は、次式のように定義される。
The Laplacian Δ of the initial curved surface X is a differential operator determined from the geometric shape of the initial curved surface X. Then, the deformation energy E associated with this Laplacian
(φ) is defined by the following equation.

【0009】[0009]

【数1】 ここで、φは初期曲面Xのその外法線方向への変形、d
Aは初期曲面Xの面積要素である。この初期曲面Xのラ
プラシアンΔに随伴した変形エネルギーE(φ)は、以下
のような特徴を有している。 変形エネルギーE(φ)は、大雑把に、初期曲面Xの平
均曲率とこの初期曲面Xに変形φを施して得られた曲面
の平均曲率との、全体的差異を表わしている。 初期曲面Xを境界の固定された等質性弾性膜の平衡状
態の曲面とみなすと、変形エネルギーE(φ)は、大雑把
に、変形された膜の復元力の大きさを表わしている。
[Equation 1] Where φ is the deformation of the initial curved surface X in the direction of its outer normal, d
A is an area element of the initial curved surface X. The deformation energy E (φ) associated with the Laplacian Δ of the initial curved surface X has the following characteristics. The deformation energy E (φ) roughly represents the overall difference between the average curvature of the initial curved surface X and the average curvature of the curved surface obtained by subjecting the initial curved surface X to the deformation φ. When the initial curved surface X is regarded as a curved surface in the equilibrium state of a homogeneous elastic film having a fixed boundary, the deformation energy E (φ) roughly represents the magnitude of the restoring force of the deformed film.

【0010】本発明では、初期曲面Xの変形族のうち上
記の変形エネルギーE(φ)を最小にする変形を選び、こ
の変形を初期曲面Xに施してブレンド曲面を生成するの
で、得られるブレンド曲面には初期曲面の大域的な幾何
学的特徴が保持され、かつ初期曲面Xからブレンド曲面
への具体的な変形に物理的解釈が伴ってこの具体的変形
のイメージを容易につかむことが可能になる。
In the present invention, a deformation that minimizes the above-mentioned deformation energy E (φ) is selected from the deformation group of the initial curved surface X, and this deformation is applied to the initial curved surface X to generate a blended curved surface. The curved surface retains the global geometric characteristics of the initial curved surface, and the concrete deformation from the initial curved surface X to the blended curved surface has a physical interpretation, so that it is possible to easily grasp the image of this specific deformation. become.

【0011】[0011]

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。この実施例では、与えられた2曲面A,Bお
よび初期曲面Xとして、スプライン曲面の1種である双
3次NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)曲
面を用いているが、本発明は、3階までの偏微分が計算
されている任意のパラメトリック曲面に対して適用可能
である。図1は本発明の一実施例のブレンド曲面発生装
置の構成を示すブロック図、図2は初期曲面からブレン
ド曲面への変形例を説明する図である。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. In this embodiment, a bicubic NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline) surface, which is one kind of spline surface, is used as the given two surfaces A and B and the initial surface X. It is applicable to any parametric surface for which partial derivatives up to the third order have been calculated. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a blended curved surface generator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining a modified example from an initial curved surface to a blended curved surface.

【0012】本実施例のブレンド曲面発生装置10は、
相互に滑らかに接続したい2つの曲面A,Bと、これら
2曲面A,B間を連続的に接続する初期曲面Xとが曲面
モデラー21によって入力されたとき、初期曲面Xをそ
の外法線方向に変形させて2曲面A,B間のブレンド曲
面を発生させ曲面表示装置22に出力するためのもので
ある。ブレンド曲面発生装置10は、曲面モデラー21
から入力するデータから各曲面A,B,Xのパラメトリッ
ク表現及びこれら曲面A,B,Xの単位外法ベクトル場の
パラメトリック表現を求めるパラメトリック表現生成手
段11、求めたパラメトリック表現にしたがって曲面
A,B間のブレンド曲面への初期曲面Xの変形族を生成
する変形族生成手段12、求めたパラメトリック表現に
したがって初期曲面XのラプラシアンΔおよび面積要素
dAを求めるラプラシアン算出手段13、変形族生成手
段12で生成された初期曲面Xの変形族の中から初期曲
面XのラプラシアンΔに随伴した変形エネルギーEを最
小にする変形を求める最小エネルギー変形探索手段1
4、最小エネルギー変形探索手段14で求めた変形を初
期曲面Xに施してブレンド曲面を生成し曲面表示装置2
2に出力するブレンド曲面生成手段15とによって構成
されている。なお本実施例においては、曲面モデラー2
1として双3次NURBS曲面をサポートしているもの
(例えば、文献:「CAD/CAM,CGのための3次
元形状モデリング」, PIXEL, No.90, 1990年3月, 98〜1
62頁を参照)を用いる。このような曲面モデラーでは、
マウスやキーボードによって、後述する制御点とその重
みやノットベクトルを指定することにより、曲面A,B
やこれら曲面A,Bを連続的に接続する初期曲面Xが構
成される。
The blend curved surface generator 10 of this embodiment is
When two curved surfaces A and B that are desired to be smoothly connected to each other and an initial curved surface X that continuously connects the two curved surfaces A and B are input by the curved surface modeler 21, the initial curved surface X is set to the outer normal direction thereof. This is for generating a blended curved surface between the two curved surfaces A and B by outputting it to the curved surface display device 22. The blended curved surface generator 10 includes a curved surface modeler 21.
Parametric expression generation means 11 for obtaining the parametric expression of each curved surface A, B, X and the parametric expression of the unit outside vector field of these curved surfaces A, B, X from the data input from, and the curved surfaces A, B according to the obtained parametric expression. A deformation group generation means 12 for generating a deformation group of the initial curved surface X into a blended curved surface between them, a Laplacian calculation means 13 for calculating a Laplacian Δ and an area element dA of the initial curved surface X according to the obtained parametric expression, and a deformation group generation means 12. A minimum energy deformation search means 1 for finding a deformation that minimizes the deformation energy E associated with the Laplacian Δ of the initial surface X from the generated deformation group of the initial surface X.
4. The initial curved surface X is subjected to the deformation obtained by the minimum energy deformation searching means 14 to generate a blended curved surface, and the curved surface display device 2
2 and the blended curved surface generating means 15 for outputting to 2. In the present embodiment, the curved surface modeler 2
One that supports a bicubic NURBS surface as 1 (for example, reference: "3D shape modeling for CAD / CAM, CG", PIXEL, No. 90, March 1990, 98-1).
See page 62). In such a surface modeler,
By specifying the control points, their weights, and knot vectors, which will be described later, with the mouse or keyboard, the curved surfaces A, B
An initial curved surface X that continuously connects the curved surfaces A and B is configured.

【0013】次に、本実施例の動作を説明する。まず、
本実施例における各曲面A,B,X相互の関係ならびに初
期曲面Xの変形について、図2を用いて説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described. First,
The relationship among the curved surfaces A, B, and X and the deformation of the initial curved surface X in this embodiment will be described with reference to FIG.

【0014】相互に接続したい2つの曲面A,Bはとも
に双3次NURBS曲面であり、初期曲面Xはこれら2
曲面A,Bを連続的に(ただし滑らかにではなく)接続
している。初期曲面Xも双3次NURBS曲面であり、
相互に接続したい2曲面A,Bに応じて適宜に指定され
る。ここでは曲面Aと初期曲面Xとの交線LAX、曲面B
と初期曲面Xとの交線LBXがともに開曲線となっている
が、本発明はこれら両交線がともに閉曲線である場合も
適用できるものである。初期曲面Xは、その外法線方向
(図示矢印方向)に適宜変形することにより、図示点線
で表わされるブレンド曲面とすることができる。
The two curved surfaces A and B to be connected to each other are both bicubic NURBS curved surfaces, and the initial curved surface X is these two curved surfaces.
The curved surfaces A and B are connected continuously (but not smoothly). The initial surface X is also a bicubic NURBS surface,
It is appropriately designated according to the two curved surfaces A and B that are desired to be connected to each other. Here, the intersection line L AX between the curved surface A and the initial curved surface X, the curved surface B
The intersection line L BX between the initial curved surface X and the initial curved surface X is an open curve, but the present invention can also be applied to the case where both intersection lines are closed curves. The initial curved surface X can be a blended curved surface represented by a dotted line in the drawing by appropriately deforming it in the direction of the outer normal (the direction of the arrow in the drawing).

【0015】曲面モデラー21は、双3次NURBS曲
面である各曲面A,B,Xについてのデータを、それぞれ
ノットベクトル(t0 (1), ...,tm+1 (1)),(t0 (2),
...,tn+1 (2))、制御点{Pi,j}とその重み
{wi,j},(0≦i≦m,0≦j≦n)としてブレン
ド曲面発生装置10に出力する。このとき一般に双3次
NURBS曲面Sは、次の写像の像として以下のように
パラメトリックに表現される。
The curved surface modeler 21 converts the data of the curved surfaces A, B and X, which are bicubic NURBS curved surfaces, into knot vectors (t 0 (1) , ..., T m + 1 (1) ), respectively. (T 0 (2) ,
..., tn +1 (2) ), the control points {P i, j } and their weights {w i, j }, (0 ≦ i ≦ m, 0 ≦ j ≦ n) in the blend surface generator 10. Output. At this time, generally, the bicubic NURBS surface S is parametrically expressed as an image of the next mapping as follows.

【0016】[0016]

【数2】 ここでMi,4,Nj,4はそれぞれノットベクトル
(t0 (1), ...,tm+1 (1)),(t 0 (2), ...,tn+1 (2)
に関する4階のB−スプライン関数である。
[Equation 2]Where Mi, 4, Nj, 4Are knot vectors
(T0 (1), ..., tm + 1 (1)), (T 0 (2), ..., tn+1 (2))
Is a B-spline function of the fourth order with respect to.

【0017】ブレンド曲面発生装置10において曲面モ
デラー21からの上記のデータが受け付けられると、パ
ラメトリック表現生成手段11は、入力したデータに対
するパラメータ変換を施し、各入力データをそれぞれ次
の写像の像として表現するようなパラメトリック表現を
与える。
When the blended curved surface generator 10 receives the above data from the curved surface modeler 21, the parametric expression generating means 11 performs parameter conversion on the input data and expresses each input data as an image of the next mapping. Gives a parametric expression that

【0018】[0018]

【数3】 ただし、[Equation 3] However,

【0019】[0019]

【数4】 である。さらにこのパラメトリック表現生成手段11
は、このパラメトリック表現から各曲面A,B,Xの単位
外法ベクトル場のパラメトリック表現
[Equation 4] Is. Further, this parametric expression generating means 11
Is the parametric representation of the unit exterior vector field of each surface A, B, X from this parametric representation.

【0020】[0020]

【数5】 を生成する。[Equation 5] To generate.

【0021】パラメトリック表現生成手段11で求めら
れた各パラメトリック表現は、変形族生成手段12とラ
プラシアン算出手段13に出力される。変形族生成手段
12では、4以上の2整数m1,m2が与えられたとき
に、パラメトリック表現生成手段11によって得られた
曲面A,B,Xに関する各パラメトリック表現を使用し
て、初期曲面Xの曲面A,B間のブレンド曲面への変形
族を生成する。変形族は、上述したように、変形の族
(集合)として定義される。この変形族は、曲面A,B
と曲面Xとの各交線LAX,LBXがともに開いた曲線であ
る場合(場合O)と、閉じた曲線である場合(場合C)
とによって異なるが、いずれの場合にあっても、次の
Each parametric expression obtained by the parametric expression generation means 11 is output to the modified group generation means 12 and the Laplacian calculation means 13. When the two or more integers m 1 and m 2 of 4 or more are given, the transformation group generating means 12 uses each parametric expression regarding the curved surfaces A, B, and X obtained by the parametric expression generating means 11 to generate an initial curved surface. A family of transformations of X into a blended curved surface between curved surfaces A and B is generated. The transformation family is defined as a transformation family (set) as described above. This variant is a curved surface A, B
When the intersection lines L AX and L BX between the curved surface X and the curved surface X are both open curves (case O) and closed curves (case C)
It depends on the

【0022】[0022]

【外1】 への写像の像として得られる。[Outer 1] It is obtained as an image of the map to.

【0023】[0023]

【数6】 ここで各λijは任意の実数である。場合Oの場合には、[Equation 6] Here, each λ ij is an arbitrary real number. In case O,

【0024】[0024]

【数7】 であり、場合Cの場合には、[Equation 7] And in case C,

【0025】[0025]

【数8】 である。また、[Equation 8] Is. Also,

【0026】[0026]

【数9】 である。ただし、[Equation 9] Is. However,

【0027】[0027]

【数10】 ところで、μ=1,2と任意の整数i,jに対して、[Equation 10] By the way, for μ = 1,2 and arbitrary integers i, j,

【0028】[0028]

【数11】 ただし、[Equation 11] However,

【0029】[0029]

【数12】 であり、また、0≦j≦m2−1なる整数jとu2∈[a
2,b2]に対して、
[Equation 12] And an integer j and u 2 ε [a such that 0 ≦ j ≦ m 2 −1.
2 , b 2 ],

【0030】[0030]

【数13】 である。[Equation 13] Is.

【0031】このようにして得られた初期曲面Xの変形
族は、最小エネルギー探索手段14とブレンド曲面生成
手段15に出力される。
The deformation group of the initial curved surface X thus obtained is output to the minimum energy searching means 14 and the blend curved surface generating means 15.

【0032】一方、ラプラシアン算出手段13は、パラ
メトリック表現生成手段11で求められたパラメトリッ
ク表現を使用して、初期曲面XのラプラシアンΔと面積
要素dAを算出する。ラプラシアンΔは、[a1,b1
×[a2,b2]上の任意のC2関数φに対する次のような
微分作用素である。この関数φは、初期曲面Xの変形を
表わすものである。
On the other hand, the Laplacian calculating means 13 calculates the Laplacian Δ and the area element dA of the initial curved surface X using the parametric expression obtained by the parametric expression generating means 11. Laplacian Δ is [a 1 , b 1 ]
It is the following differential operator for an arbitrary C 2 function φ on × [a 2 , b 2 ]. This function φ represents the deformation of the initial curved surface X.

【0033】[0033]

【数14】 ここに1≦i,j≦2なる整数i,jに対して、[Equation 14] Here, for integers i, j such that 1 ≦ i, j ≦ 2,

【0034】[0034]

【数15】 である。ただし(gij)は{gij}を成分とする2×2
行列を表わし、gijは2×2行列(gij-1の第ij成
分を表わす。また、面積要素dAは以下の式で与えられ
る。
[Equation 15] Is. However, (g ij ) is 2 × 2 having {g ij } as a component
Represents a matrix, and g ij represents the ij-th component of a 2 × 2 matrix (g ij ) -1 . The area element dA is given by the following equation.

【0035】[0035]

【数16】 このようにして求められたラプラシアンΔと面積要素d
Aは、最小エネルギー変形探索手段14に出力される。
[Equation 16] The Laplacian Δ and the area element d thus obtained
A is output to the minimum energy deformation search means 14.

【0036】続いて、最小エネルギー変形探索手段14
は、変形族生成手段12で生成した変形族の中で変形エ
ネルギーEを最小とする変形を探索する。本実施例での
初期曲面Xの変形は、初期曲面Xをその外法線方向に変
形させる、
Subsequently, the minimum energy deformation search means 14
Searches for a deformation that minimizes the deformation energy E among the deformation groups generated by the deformation group generation means 12. The deformation of the initial curved surface X in the present embodiment deforms the initial curved surface X in the outer normal direction,

【0037】[0037]

【数17】 で与えられる型の変形である(ただし各λijは実数)。
このように表わされる変形族のうち、変形エネルギーE
を最小にする変形が求めるブレンド曲面であるが、最小
エネルギー変形探索手段14は、この変形エネルギーE
を最小にする変形を与える実数の組{λij}を算出する
ことにより、変形エネルギーEを最小にする変形を決定
する。この組{λij}は、
[Equation 17] Is a variation of the type given by (where each λ ij is a real number).
Of the deformation groups represented in this way, the deformation energy E
Although the blended curved surface is obtained by the deformation that minimizes, the minimum energy deformation search means 14 uses the deformation energy E
The deformation that minimizes the deformation energy E is determined by calculating the set of real numbers {λ ij } that gives the deformation that minimizes. This set {λ ij } is

【0038】[0038]

【数18】 によって与えられる。ここで、[Equation 18] Given by. here,

【0039】[0039]

【数19】 である。この求められた実数の組{λij}は、ブレンド
曲面生成手段15に伝達される。
[Formula 19] Is. The obtained set of real numbers {λ ij } is transmitted to the blend curved surface generating means 15.

【0040】最後に、ブレンド曲面生成手段15によっ
て、求めるブレンド曲面が生成され、このブレンド曲面
発生装置10に接続された曲面表示装置22に生成され
たブレンド曲面が出力される。上述のように最小変形エ
ネルギー探索手段14は、変形エネルギーEを最小にす
る変形に関する実数の組{λij}を出力するから、この
実数の組{λij}と変形族生成手段で生成した変形族と
から、ブレンド曲面生成手段15は、求めるブレンド曲
面を
Finally, the blended curved surface generating means 15 generates the blended curved surface to be obtained, and the generated blended curved surface is output to the curved surface display device 22 connected to the blended curved surface generating device 10. As described above, the minimum deformation energy searching means 14 outputs a set of real numbers {λ ij } related to the deformation that minimizes the deformation energy E. Therefore, the deformations generated by the set of real numbers {λ ij } and the deformation family generation means. From the group, the blended curved surface generating means 15 determines the blended curved surface to be obtained.

【0041】[0041]

【外2】 への写像[Outside 2] Mapping to

【0042】[0042]

【数20】 の像として生成する。[Equation 20] Generated as an image of.

【0043】以上の動作により、与えられた2曲面A,
Bと初期曲面Xとから、2曲面A,Bを滑らかに接続す
るブレンド曲面が生成され、出力されることになる。こ
のブレンド曲面は、初期曲面Xを変形して得られるブレ
ンド曲面のうち、初期曲面Xのラプラシアンに随伴する
変形エネルギーEが最小であるものであるので、初期曲
面Xの形状の大域的な特徴を保持し、かつ、初期曲面X
を等質的弾性膜とみなしたときの変形に相当することに
なる。
By the above operation, given two curved surfaces A,
From B and the initial curved surface X, a blended curved surface that smoothly connects the two curved surfaces A and B is generated and output. Since this blended curved surface has the smallest deformation energy E associated with the Laplacian of the initial curved surface X among the blended curved surfaces obtained by deforming the initial curved surface X, the global characteristic of the shape of the initial curved surface X is determined. Hold and the initial curved surface X
This corresponds to the deformation when the is regarded as a homogeneous elastic film.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、初期曲面
の変形族を生成する変形族生成手段と、初期曲面のラプ
ラシアンを算出するラプラシアン算出手段と、ラプラシ
アン算出手段で算出された結果に基づいて、生成した変
形族のうちラプラシアンに随伴する変形エネルギーを最
小にする変形を探索する最小エネルギー変形探索手段と
を設けることにより、生成するブレンド曲面が初期曲面
の形状のある大域的特徴を保持し、かつ変形に物理的解
釈が伴って直観的理解が容易に行えるようになるという
効果がある。
As described above, the present invention is based on the deformation group generating means for generating the deformation group of the initial curved surface, the Laplacian calculating means for calculating the Laplacian of the initial curved surface, and the result calculated by the Laplacian calculating means. By providing a minimum energy deformation search means for searching for a deformation that minimizes the deformation energy associated with Laplacian in the generated deformation family, the generated blended curved surface retains the global features having the shape of the initial curved surface. In addition, there is an effect that an intuitive understanding can be easily performed because the deformation is accompanied by a physical interpretation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のブレンド曲面発生装置の構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a blended curved surface generator according to an embodiment of the present invention.

【図2】初期曲面からブレンド曲面への変形例を説明す
る図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a modified example from an initial curved surface to a blended curved surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ブレンド曲面発生装置 11 パラメトリック表現生成手段 12 変形族生成手段 13 ラプラシアン算出手段 14 最小エネルギー変形探索手段 15 ブレンド曲面生成手段 21 曲面モデラー 22 曲面表示装置 A,B 曲面 LAX,LBX 交線 X 初期曲面10 Blended Curved Surface Generator 11 Parametric Expression Generator 12 Modified Group Generator 13 Laplacian Calculator 14 Minimum Energy Deformation Searcher 15 Blended Curve Generator 21 Curved Modeler 22 Curved Surface Display A, B Curved L AX , L BX Intersection X Initial curved surface

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 与えられた2つの曲面に対して前記与え
られた2つの曲面間を連続的に接続する初期曲面が指定
され、前記初期曲面を変形することにより、前記与えら
れた2つの曲面間を滑らかに接続するブレンド曲面を発
生するブレンド曲面発生装置において、 前記初期曲面をその法線方向に変形することによってブ
レンド曲面を生成するときの前記初期曲面の変形族を生
成する変形族生成手段と、 前記初期曲面のラプラシアンを算出するラプラシアン算
出手段と、 前記ラプラシアン算出手段で算出された結果に基づい
て、前記変形族生成手段で生成した変形族のうち、前記
ラプラシアンに随伴する変形エネルギーを最小にする変
形を探索する最小エネルギー変形探索手段と、 前記最小エネルギー変形探索手段で探索された変形を前
記初期曲面に施すことによってブレンド曲面を生成する
ブレンド曲面生成手段とを有することを特徴とするブレ
ンド曲面発生装置。
1. An initial curved surface for continuously connecting between the given two curved surfaces is specified for the given two curved surfaces, and the given two curved surfaces are deformed by deforming the initial curved surfaces. In a blended curved surface generator that generates a blended curved surface that smoothly connects between the two, a deformation group generation unit that generates a deformation group of the initial curved surface when the blended curved surface is generated by deforming the initial curved surface in the normal direction thereof. A Laplacian calculation unit that calculates the Laplacian of the initial curved surface; and a deformation energy that accompanies the Laplacian among the deformation groups generated by the deformation group generation unit based on the result calculated by the Laplacian calculation unit. And a minimum energy deformation search means for searching for a deformation, and the deformation searched by the minimum energy deformation search means for the first time. Blend curved generating apparatus characterized by having a blended surface generation means for generating a blended curved by applying a curved surface.
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