Bezier和B样条曲线

本文探讨了贝塞尔曲线的历史、性质及其实用性,特别是如何通过控制点创建平滑曲线,并介绍了B样条曲线的发展,包括其优点、控制点与节点的概念,以及Python中的相关函数。重点讲解了B样条曲线的灵活性和在Photoshop钢笔工具中的应用。

Bezier和B样条曲线


前置知识请参考: 插值与拟合

问题

已知若干点,如何得到通过这些点的一条光滑曲线?

古代工匠的解决方法:把富有弹性的细长木条用压铁固定在样点上,在其他地方让它自由弯曲,且在结点处具有连续的曲率,然后沿木条画下曲线,成为样条曲线

样条曲线的意义

普通的多项式插值法,如Lagrange插值,存在Runge现象,即当多项式次数较高时存在稳定性、大幅度震荡等问题。可以使用分段低阶多项式来替代,这就是样条的思想。

Bezier 曲线

1962年,由法国数学家Pierre Bézier提出

例:三个控制点确定的二次Bezier曲线

P x = ( 1 − t ) 2 P 0 + 2 t ( 1 − t ) P 1 + t 2 P 2 P_{x}=(1-t)^{2} P_{0}+2 t(1-t) P_{1}+t^{2} P_{2} Px=(1t)2P0+2t(1t)P1+t2P2

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