[发明专利]用于计算机图形中对约束曲线的自动化生成的方法和系统

说明书

用于对计算机图形的曲线的自动化生成的方法，包括：接收与二维平面中的第一位置相对应的第一控制点和与二维平面中的第二位置相对应的第二控制点；接收针对第一控制点和第二控制点中的至少一个的至少一个约束；以及生成第一组参数点，以使用多网格求解器、基于所述至少一个约束来生成将第一控制点连接到第二控制点的第一样条线，第一组参数点包括第一预定数量的参数点，在第一组参数点中的每个参数点与二维平面中的位置和一维曲率参数相对应。

技术领域

本公开总体上涉及计算机辅助设计和图形领域，并且更具体地，涉及用于基于计算机设计和图形应用中的约束对曲线的自动化生成的方法和系统。

背景技术

计算机图形和设计应用通常需要产生弯曲的形状，以用于物理对象的设计和用于艺术图示（illustration）两者。当然，现代计算机化的图示系统可以捕获来自人类用户的手绘曲线，但是在许多实例中，曲线必须遵循针对物理对象设计的特定约束。例如，许多道路包括直线性部分和遵循弧形状的弯曲部分（诸如圆的外圆周的一部分）。在另一个示例中，高速公路和铁路线的设计通常采用回旋曲线（clothoid），该回旋曲线在本领域也被称为“羊角螺线（Euler spiral）”或“考纽螺线（Cornu spiral）”，其沿着曲线的长度提供具有不断改变的曲率的曲线，该曲线例如在高速公路中的上坡道和下坡道中是有用的，这使得车辆在沿着高速公路从第一方向转向第二方向时能够经历平滑的过渡。

虽然各种类型的曲线对于本领域而言是众所周知的，但是在计算机化图形系统中，将各种曲线类型组合成复杂形状仍可能在计算图形系统中提出挑战。特别地，计算机化图形系统通常使用众所周知的构造（诸如样条线）来表示计算机图形中的曲线。然而，给定对于不同点配置在运行中切换曲线类型的需要，将直线、弧和回旋曲线组合成样条线提出挑战。因此，对能够以自动化方式生成复杂曲线的计算机图形系统的改进将是有益的。

发明内容

在一个实施例中，已经开发了一种用于对计算机图形的曲线的自动化生成的方法。所述方法包括：利用输入设备接收与二维平面中的第一位置相对应的第一控制点和与二维平面中的第二位置相对应的第二控制点，第一位置和第二位置是在二维平面中的曲线上的两个点。所述方法包括：利用输入设备接收针对第一控制点和第二控制点中的至少一个的至少一个约束；以及利用处理器来生成第一组参数点，以使用多网格求解器、基于所述至少一个约束来生成将第一控制点连接到第二控制点的第一样条线，第一组参数点包括第一预定数量的参数点，在第一组参数点中的每个参数点与二维平面中的位置和一维曲率参数相对应。

在另一个实施例中，已经开发了一种用于生成图形的系统。所述系统包括：输入设备；图形显示设备；存储器；以及处理器，其操作性地连接到输入设备、图形显示设备和存储器。处理器被配置成：利用输入设备接收与二维平面中的第一位置相对应的第一控制点和与二维平面中的第二位置相对应的第二控制点，第一位置和第二位置是在二维平面中的曲线上的两个点；利用输入设备接收针对第一控制点和第二控制点中的至少一个的至少一个约束；生成第一组参数点，以使用多网格求解器、基于所述至少一个约束来生成将第一控制点连接到第二控制点的第一样条线，第一组参数点包括第一预定数量的参数点，在第一组参数点中的每个参数点与二维平面中的位置和一维曲率参数相对应；以及响应于第一样条线满足所述至少一个约束，利用图形显示设备在二维平面中生成将第一控制点连接到第二控制点的第一样条线的图形呈现。

附图说明

图1是自动生成样条线和基于样条线的曲线的图形描绘的计算机化系统的示意图。

图2是用于对样条线和基于样条线的曲线的图形描绘的自动生成的过程的框图。

图3是描绘对具有不同一维曲率参数的样条线段的生成的图，该样条线段包括线性线段、弧线段和回旋曲线段。

图4是由样条线形成的曲线的两个图示的描绘，系统100使用图2的过程200生成该样条线来满足针对一组控制点的不同约束。