计算机辅助几何设计
计算机辅助几何设计
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更新日期:2026/05/18
开课平台爱课程(中国大学MOOC)
开课高校西北工业大学
开课教师周敏
学科专业理学数学类
开课时间2024/09/09 - 2024/11/04
课程周期8 周
开课状态已结课
每周学时-
课程简介

计算机辅助几何设计是涉及数学、计算机科学及工业设计与制造的一门新兴的交叉学科,是信息与计算科学类、应用数学类、计算机类、机械制造类、工业设计类等专业的一门重要专业基础课。它研究的内容是在计算机图形系统的环境中曲线曲面的表示和逼近,它主要侧重于计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)的数学理论和几何体的构造方面。随着计算机辅助几何设计理论和应用的不断发展,从飞机、船舶、汽车设计,到工程器件模具设计,到生物医学图像处理等都能看到其广泛的应用。本课程主要讲授曲线和曲面的基本理论,插值与逼近方法,参数连续性与几何连续性问题,参数样条曲线曲面、Bézier曲线曲面、B样条曲线曲面、NURBS曲线曲面等造型方法。通过本课程教学,使学生掌握本课程的基本知识,并对学科的当前主要研究方向和应用领域有一定的了解。

课程大纲

1 绪论

1.1CAGD发展简史

1.2 CAGD的研究内容

1.3曲线的参数方程和矢量方程

1.4重心组合与仿射变换

1.5曲线的表示

第1次作业题

第1次测试题

2 曲线曲面的基本理论

2.1 曲线论基本公式

2.2曲面论的基本知识Ⅰ

2.3曲面论的基本知识Ⅱ

2.4参数多项式插值与逼近的基本概念

第2次测验题

第2次作业题

3 参数多项式插值和逼近

3.1 参数多项式插值曲线与逼近曲线Ⅰ

3.2参数多项式插值曲线与逼近曲线Ⅱ

3.3张量积曲面

3.4参数双三次曲面片

第3次作业题

第3次测验题

4 Bézier曲线曲面

4.1Bézier曲线的定义

4.2Bezier曲线的性质

4.3Bezier曲线的德卡斯特里奥(de Casteljau)算法

4.4Bezier曲线的导矢

4.5Bezier曲线的分割

第4次作业题

第4次单元测验

5 张量积Bezier曲面

5.1Bezier曲线的升阶与降阶

5.2Bezier曲线的几何特性

5.3张量积Bezier曲面的方程及性质

5.4张量积Bezier曲面的deCasteljau算法

5.5张量积Bezier曲面的偏导矢和法矢

5.6张量积Bezier曲面的分割和升阶

第5次作业题

第5次测试题

6 参数三次样条曲线和样条曲面

6.1 C1 分段三次Hermite插值曲线

6.2 参数三次样条曲线

6.3 Ferguson样条曲面

6.4 孔斯(Coons)曲面

6.5 参数双三次样条曲面

第6次测试题

7 参数曲面的连续性

7.1 组合Bezier曲线的参数连续条件

7.2 C1二次与C2三次样条曲线

7.3 几何连续性的概念

7.4几何连续的组合Bezier曲线

7.5 参数曲面的连续性

第7次作业题

第7次测试题

8 B样条曲线的概念

B样条曲线的基本概念

第8次测试题

第8次作业题

9 非均匀B样条

非均匀B样条

第9次作业题

第9次测试题

10 有理B样条

有理B样条

第10次作业题

第10次测试题

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