Bài viết này đề xuất một phương pháp mới nhằm tái tạo các mặt cong trên miền tham số tam giác có bậc thấp (cụ thể là các mặt Bézier, B-patch và B-spline) dựa trên phương pháp dịch chuyển hình học cục bộ và lược đồ tái hợp mảnh.
n để tái tạo B-spline không hai phút (a) (b) (c) (d) (e) (f) Hình Tái tạo mặt cong B-spline tam giác: (a) Lƣới khởi tạo, (b,c,d) mặt cong đạt đƣợc sau k=3,6,9 bƣớc dịch chuyển, (e) lƣới điều khiển B-spline kết bậc n=2, (f) miền tham số với đám mây nút B-spline kết Cuối cùng, để đánh giá độ xác mặt cong Bézier tam giác, B-patch B-spline tam giác đƣợc tái tạo so với mơ hình lƣới tam giác ban đầu, nhƣ tốc độ hội tụ giải thuật dịch chuyển hình học cục bƣớc lặp k, Hình minh họa ảnh hƣởng thông qua độ lệch trung bình avg độ hội tụ N Hình 7a cho thấy độ lệch trung bình avg ba mơ hình phụ thuộc mạnh mẽ vào số bƣớc dịch chuyển k, đặc biệt chúng giảm mạnh bốn bƣớc Các độ lệch tƣơng đối ổn đinh từ bƣớc thứ năm trở nằm khoảng từ 0.004 đến 0.005 (đối với B-patch, B-spline tam giác) từ 0.0007 đến 0.0009 (đối với Bézier tam giác) Điều cho thấy mặt cong tham số đạt đƣợc nhanh chóng hội tụ điểm liệu sau vài bƣớc dịch chuyển hình học Tƣơng tự, đồ thị Hình 7b cho thấy số bƣớc lặp tăng độ hội tụ N theo bƣớc dịch chuyển k cao Các giá trị N tăng nhanh bốn bƣớc đầu sau dần chạm ngƣỡng 92% (đối với B-spline tam giác), 95% (đối với B-patch) 100% (đối với Bézier tam giác) Sở dĩ việc tái tạo mặt cong Bézier tam giác cho kết cao so với hai dạng mặt cong cịn lại giải thích đƣợc miền tham số mặt cong Bézier đơn tam giác miền Trong B-patch B-spline, bên cạnh miền tham số tam giác cịn có đám mây nút Cấu hình đám mây nút ảnh hƣởng đến hình dáng mặt cong 314 MƠ HÌNH HĨA MẶT CONG THAM SỐ BẬC THẤP TỪ LƢỚI TAM GIÁC DỰA TRÊN PHƢƠNG PHÁP DỊCH CHUYỂN… (a) (b) Hình Ảnh hƣởng số bƣớc lặp k độ cính xác mặt cong đƣợc tái tạo theo: (a) lỗi trung bình avg (b) độ hội tụ N(%) VI KẾT LUẬN Trong báo này, dựa giải thuật dịch chuyển hình học cục với lƣợc đồ tái hợp mảnh, đề xuất giải pháp cho phép tái tạo mặt cong miền tham số tam giác có bậc thấp Phƣơng pháp đề xuất có số ƣu điểm sau: Tránh đƣợc nhƣợc điểm phƣơng pháp truyền thống phải giải hệ phƣơng trình tuyến tính giải vấn đề bình phƣơng tối thiểu, mặt cong kết qua hầu hết điểm liệu lƣới tam giác ban đầu Tận dụng ƣu điểm đơn giản, mềm dẻo trực quan phƣơng pháp xấp xỉ lặp lại gần Hơn nữa, cách sử dụng lƣợc đồ tái hợp mảnh nên mặt cong đƣợc tái tạo có bậc thấp nhiều so với việc sử dụng lƣới ban đầu nhƣ lƣới điều kiển Mặt khác, cách điều chỉnh cục lƣới dịch chuyển nhƣ điểm điều khiển nên mặt cong dịch chuyển nhanh chóng hội tụ đến lƣới ban đầu sau vài bƣớc dịch chuyển Phƣơng pháp áp dụng cho lƣới tam giác, tận dụng đƣợc ƣu điểm lƣới tam giác hay lƣới không cấu trúc Hơn nữa, mặt cong tái tạo đƣợc mặt cong miền tham số tam giác, nên cho phép biểu diễn bề mặt đối tƣợng thực cách mềm dẻo điều chỉnh cục hình dáng mặt cong thông qua điểm điều khiển Đặc biệt, B-spline tam giác bậc n đạt liên tục Cn-1 tái tạo đƣợc, cho phép biểu diễn bề mặt trơn mềm toàn cục với hình dáng mà khơng cần phải thực ghép nối Hầu hết mặt cong thƣờng dùng thiết kế hình học mặt cong tham số bậc thấp, kết có ý nghĩa thực tiễn hứa hẹn nhiều lĩnh vực nhƣ: hỗ trợ thiết kế, tái tạo ngƣợc thực ảo Ngồi ra, cịn ứng dụng nén liệu 3D, trao đổi liệu môi trƣờng mạng không giây băng thông hẹp thiết bị di động TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] C Deng, H Lin, “Progressive and iterative approximation for least squares B-spline curve and surface fitting”, ComputerAided Design, vol.47, pp.32–44, 2014 [2] C Deng, W.Ma, “Weighted progressive interpolation of Loop subdivision surfaces”, Computer-Aided Design, vol.44, pp.424– 31, 2012 [3] C Loop, “Smooth Subdivision Surfaces Based on Triangles”, M S Mathematics thesis, 1987 [4] Christopher K, Ingram, “A Geometric B-Spline Over the Triangular Domain”, M S Mathematics thesis, 2003 [5] Denis Zorin, Peter Schroder, “Subdivision for Modeling and Animation”, SIGGRAPH Course Notes, 2000 [6] Dian Pratiwi, “The Implementation of Univariate and Bivariate B-Spline Interpolation Method in Continuous”, IJCSI International Journal of Computer Science Issues, vol.10, Issue 2, No 2, March 2013 [7] F Cheng, F Fan, S Lai, C Huang, J Wang, J Yong, “Loop subdivision surface based progressive interpolation”, Journal of Computer Science and Technology, vol.24, pp.39–46, 2009 [8] G Farin, “Curves and Surfaces for Computer Aided Geometric Design: A Practical Guide”, 5th edn, Morgan Kaufmann, San Mateo, 2002 [9] G Greiner, “Geometric modeling”, Lecture in Winter Term, 2010 [10] Jie Chen, Guo-Jin Wang, “Progressive iterative approximation for triangular Bézier surfaces”, Computer-Aided Design, vol.43, pp.889–895, 2011 [11] L Lu, “Weighted progressive iteration approximation and convergence analysis”, Computer Aided Geometric Design, 27(2), pp.129–37, 2010 Lê Thị Thu Nga, Nguyễn Tấn Khôi, Nguyễn Thanh Thủy 315 [12] M Eck, H Hoppe, “Automatic reconstruction of B-spline surfaces of arbitrary topological type”, In Proceedings of SIGGRAPH96, ACM Press, pp.325–334, 1996 [13] M Botsch, M Pauly, C Rossl, S Bischoff and L Kobbelt, “Geometric Modeling Based on Triangle Meshes”, EuroGraphics, 2006 [14] M Halstead, M Kass, T Derose, “Efficient, fair interpolation using Catmull-Clark surfaces”, In Proceedings of ACM SIGGRAPH 93, pp 35–44, 1993 [15] Neamtu M, “Bivariate simplex B-splines: a new paradigm”, In Proceedings of the 17th spring conference on computer graphics, pp.71–78, 2001 [16] Seidel HP, “Symmetric recursive algorithms for surfaces: b-patches and the de Boor algorithm for polynomials over triangles”, Constructive Approximation, 7, 257–279, 1991 [17] T Maekawa, Y Matsumoto, K Namiki, “Interpolation by geometric algorithm”, Computer-Aided Design, vol.39, pp.313–323, 2007 [18] W Dahmen, C A Micchelli, and H P Seidel, “Blossoming begets B-spline bases built better by B-patches”, Mathematics of Computation, 59(199), pp 97-115, 1992 [19] Y Kineri, M Wang, H Lin, T Maekawa, “B-spline surface fitting by iterative geometric interpolation/ approximation algorithms”, Computer-Aided Design, vol.44(7), pp.697–708, 2012 [20] Y Nishiyama, M Morioka, T Maekawa, “Loop subdivision surface fitting by geometric algorithms”, Poster proceedings of pacific graphics, 2008 [21] Y Xiong, G Li, A Mao, “Convergence analysis for B-spline geometric interpolation”, Computers & Graphics, vol.36, pp.884–891, 2012 [22] Yu Zhao, Hongwei Lin, “The PIA property of low degree non-uniform triangular B-B patches”, In Proceedings of the 12th International Conference on CAD and CG, pp.239-243, 2011 MODELING LOW DEGREE PARAMETRIC SURFACES FROM TRIANGULAR MESHES BASED ON LOCAL GEOMETRIC FITTING METHOD Nga Le Thi Thu, Khoi Nguyen Tan, Thuy Nguyen Thanh ABSTRACT— Reconstruction of parametric surface from triangular mesh, especially for the surfaces with low degree, has practical significance and is promising in areas such as reverse engineering, virtual reality and CAGD This paper introduces a novel approach to reconstruct low degree parametric surfaces over the triangular domain, particularly triangular Bezier, B-patch, triangular B-spline, based on inverse subdivision scheme and local geometric fitting method By using a simplified initial triangular mesh as a control polyhedron of the parametric surface and adjusting the control points iteratively, the obtained surface crosses through most data points of the given mesh without solving any linear system All control points of the fitting surface, as well as knotclouds of its parametric domain, are iteratively adjusted locally to increase the accuracy of the reconstructed surface The experimental results show that proposed method is simple, flexible and can be successfully applied to triangular meshes with arbitrary topology Keywords — Parametric surface, triangular mesh, geometric fitting, inverse subdivision, surface reconstruction ...314 MƠ HÌNH HĨA MẶT CONG THAM SỐ BẬC THẤP TỪ LƢỚI TAM GIÁC DỰA TRÊN PHƢƠNG PHÁP DỊCH CHUYỂN… (a) (b) Hình Ảnh hƣởng số bƣớc lặp k độ cính xác mặt cong đƣợc tái tạo theo: (a)... Trong báo này, dựa giải thuật dịch chuyển hình học cục với lƣợc đồ tái hợp mảnh, đề xuất giải pháp cho phép tái tạo mặt cong miền tham số tam giác có bậc thấp Phƣơng pháp đề xuất có số ƣu điểm sau:... dịch chuyển nhƣ điểm điều khiển nên mặt cong dịch chuyển nhanh chóng hội tụ đến lƣới ban đầu sau vài bƣớc dịch chuyển Phƣơng pháp áp dụng cho lƣới tam giác, tận dụng đƣợc ƣu điểm lƣới tam giác