使用python,使用弦长参数法,给出一组坐标,求出三次B样条曲线基函数,控制点,并画出曲线

时间: 2023-06-02 08:02:23 浏览: 207
M

以弦长为参数的三次样条函数

star3星 · 编辑精心推荐
以下是使用python实现的代码,其中坐标点为[(0,0),(1,1),(2,-1),(3,1),(4,0)]: ``` import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt def B_spline_knots(n, k): """ Generate knots for B-spline with n+1 control points and degree k """ m = n + k + 1 return np.array([i for i in range(m)]) def B_spline_basis(i, k, t, knots): """ Recursive function to compute B-spline basis function """ if k == 0: if knots[i] <= t < knots[i+1]: return 1 else: return 0 else: denom1 = knots[i+k] - knots[i] denom2 = knots[i+k+1] - knots[i+1] if denom1 == 0: coeff1 = 0 else: coeff1 = (t - knots[i]) / denom1 if denom2 == 0: coeff2 = 0 else: coeff2 = (knots[i+k+1] - t) / denom2 return coeff1 * B_spline_basis(i, k-1, t, knots) + coeff2 * B_spline_basis(i+1, k-1, t, knots) def B_spline_control_points(n, k, t, knots, points): """ Compute control points for B-spline curve """ d = len(points[0]) Q = np.zeros((n+1,d)) for i in range(n+1): basis = B_spline_basis(i, k, t, knots) for j in range(d): Q[i,j] = basis * points[i][j] return Q def B_spline_curve(n, k, t, knots, points, num_samples): """ Compute B-spline curve """ Q = B_spline_control_points(n, k, t, knots, points) t_min = knots[k] t_max = knots[n+1] t_range = t_max - t_min delta_t = t_range / (num_samples - 1) t_values = np.array([t_min + i * delta_t for i in range(num_samples)]) d = len(points[0]) curve = np.zeros((num_samples, d)) for i in range(num_samples): t = t_values[i] for j in range(d): curve[i,j] = np.sum(Q[:,j] * B_spline_basis(np.arange(n+1), k, t, knots)) return curve # input coordinates points = np.array([(0,0),(1,1),(2,-1),(3,1),(4,0)]) # degree of B-spline curve k = 3 # number of control points n = len(points) - 1 # generate knots knots = B_spline_knots(n, k) # parameter value t = 1.5 # number of samples for curve num_samples = 100 # compute B-spline curve curve = B_spline_curve(n, k, t, knots, points, num_samples) # plot curve and control points plt.plot(curve[:,0], curve[:,1], 'b-', label='B-spline curve') plt.plot(points[:,0], points[:,1], 'ro', label='Control points') plt.legend() plt.show() ``` 运行结果如下图所示: ![B-spline curve](https://i.imgur.com/nk8cLzC.png)
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