基于DXF文件格式的三次参数样条曲线的生成

基于DXF文件格式的三次参数样条曲线的生成 基于 DXF 文件格式的三次参数样条曲线的生成 1 1 2 3 3张 剑 英 许徽 陈娟 韦 文 思 夏 杰 ， ， ， ， 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 江 苏徐 州 ( 1. ， 221116 , 中 国矿业大学 科学与工程学院 江 苏徐 州 2 . ， 221116 , 焦 作河 南煤业化工集团焦煤公司计讯处 河 南 ， 3. 454002 ) 介 绍 了 三 次 参 数 样 条 曲 线 的 研 究 现 状 和 软 件 接 口 文 件 格 式 要 提 出 了 以 摘 , AutoCAD ， DXF 为 桥 梁 实 现 三 次 样 条 图 形 与 之 间 的 数 据 交 换 运 用 编 程 提 取 出 该 文 件 中 各 个 三 AutoCAD VC + + 。 VC + + 次 样 条 曲 线 的 起 始 端 点 和 终 止 端 点 切 向 型 值 点 总 数 和 各 型 值 点 坐 标 运 用 给 出 的 三 次 参 数 样 条 曲 线 、 ， 生 成 原 理 和 方 法 编 程 实 现 了 三 次 参 数 样 条 曲 线 的 参 数 化 绘 制 ， VC + + 。 关 键 词 三 次 参 数 样 条 曲 线 参 数 化 ,D XF , , 中 图 分 类 号 文 献 标 识 码 , TP391 , A Generating cubic parametric spline curve based on DXF file format 1 1 2 3 3ZHANG Jian Ying， XU Hui， CHEN Juan， WEI Wen Si， XIA Jie ( 1 . Scholo of Information and Electrical Engineering ， China U niversity of Mining and Technology ， Xuzhou 221116 ， China , 2 . Scholo of Material Science and En gineering ， China U niversity of Mining and T echnology ， Xuzhou 221116， Chi na , 3 . Jiaozu o Cool Compan，y H enan C ool and Chmiecal Industry Group Co， L td . ， Jiaozu o 45400 2， China ) Abstract , The paper in troduced present research statucubics o f p arametric spline curve and softwaire nte rfaces of AutoCAD， and p ut forward da at a -exchange between figucroens tai ning cubic spline curve drew by AutoCAD and VC ++ via DXF file format ， and then abstracted targinfeot rm ation ， which was t angential values of start opint and end opint ， nu mber ofif tt ing points and v alues of corresponding fitting points in the DXF file by VC ++ program ， an d achieved a rapmetric generation of cubic spline curve vi e applying generation principle of cubic parametric spline curve rpesented. Key words , D XF, cubic parametric spline curve, parametric [ 4 ] 样 条 函 数 自 提 出 以 来 以 其 构 造 简 单 易 于 计 算 条 曲 线 插 值 在 数 控 系 统 中 取 得 了 较 好 的 效 果 但 是 ， 、 、 ， 及 以 累 加 弦 长 为 参 数 的 三 次 参 数 样 条 曲 线 插 值 和 基 样 条 很 好 的 力 学 背 景 等 特 点 被 广 泛 用 于 科 学 计 算 工 程 设 、 的 函 数 插 值 在 各 分 段 曲 线 两 端 曲 率 的 符 号 相 同 的 情 计 和 计 算 机 辅 助 设 计 等 领 域 从 而 成 为 最 重 要 的 曲 线 ， 都 有 可 能 产 生 这 段 曲 线 上 的 拐 点 造 成 曲 线 不 光 况 下 ， 和 曲 顺 因。 [ 1 ] [ 5 ] 面 构 造 方 法 之 一 。此 一 些 准 则 提 出 检 查 多 余 的 拐 点 ， 等 人 修 正 YE J 三 次 样 条 曲 线 在 使 用 中 存 在 局 限 性 且 示 方 法 ， 了折 方 面 消 除 了 三 次 参 数 样 条 曲 线 的 振 荡 和 回 章 虎 冬 [ 2 ] [ 7 ] 缺 乏 几 何 不 变 性 即 当 平 面 直 角 坐 标 系 中 的 型 值 点 。 [ 6 ] 。的 方 法 并 从 累 加 弦 长 参 数 化 和 光 顺 函 数 ， Kjellander 等 人 提 出 了 基 于 离 散 曲 率 的 三 次 参 数 样 条 曲 线 的 自 发 生 动 两 [ 8 ] 旋 转 等 几 何 变 形 时 其 曲 线 的 形 状 也 发 生 变 形 严 重 ， ， 光 顺 算 法 。 时本 文 以 三 次 样 条 曲 线 的 第 段 的 弦 长 为 参 数 实 i 的 条 件 为 了 解 决 这 些 问 … 。 ，一 些 学 者 运 x < x < < x 1 2 n 甚 至 不 能 保 证 满 足 的 条 件 对 表 现 曲 线 的x < x < … < x ， 1 2 n 现 该 段 的 三 次 样 条 曲 线 的 参 数 化 绘 制 。 用 向 心 参 数 法 在 周 期 性 三 次 样 条 曲 线 拟 合 控 制 多 边 几 何 形 状 极 为 不 便 , 在 使 用 中 命 令 绘 制 AutoCAD spline 接 口 和 文 件 信 息 提 取 形 1 AutoCAD DXF ， 开 始 ( Auto List Progressing ) ADS( AutoCAD Development Sys - ， ， ， tem C - based ) DCL ( Dialog Control Languag )e ARX ( Auto- 绘 制 图 形 ，，AutoCad CAD Runtime Extension C + + based ) VBA ( Visual Basic for 导 出 文 件DXF 和 来 实 现 与 其 Ap plications ) COM/ OLE / ActiveX AutoCAD 他 软 件 的 数 据 交 换 。 等 人 采 用 和 HAO J P AutoCAD [ 10 ] 的 可 靠 性 分 析 可 视 化 系 统 。 于 代 俊 等 人 在 VBA Auto- 编 程 打 开 文VC++DXF 件 提取第一行数据至 ，str 平 台 上 和 开 发 环 境 下 ， 利 用 开 发 CAD VC + + ObjectARX 工 具 包 完 成 了 基 于 三 次 参 数 样 条 曲 线 等 高 线 的 矢 量 [ 11] 绘 制 。 开 发 的 应 用 程 序 是 动 态 链 接 库 化 ObjectARX 是 否 为 样 str Y ，( DLL ) 样条曲线个数加 1条曲线组码? N 该 程 序 与 共 享 一 个 地 址 空 间 AutoCAD ， 并 可 直 接 调 用 是 否 为 型 值 点 个 数 组 码? Y 的 内 部 函 数 直 接 访 问 数 据 库 结 构 AutoCAD ， AutoCAD 、 存储型值点个数至 中 param 图 形 系 统 以 及 几 何 造 型 核 心 ， 实 现 快 速 、 稳 定 、 AutoCAD N 实 时 扩 展 的 功 能 。 本 文 以 图 形 交 换 文 件 AutoCAD ( DXF ) 是 否 为 起 始 端 点 切 向 组 码? 格 式 实 现 与 之 间 的 数 据 交 换 。AutoCAD VC + + Y 存储起始端点切向 N 是 领 域 的 一 种 标 准 数 据 交 换 格 式 ， 其 DXF AutoCAD 是 否 为 终 止 端 包 含 了 所 有 图 层 的 几 何 形 状 和 几 何 尺 寸 该 格 式 对 于 ， 点 切 向 组 码? 提 Y N 存储终止端点切向 取 文 件 的 几 何 信 息 提 供 了 强 有 力 的 支 持 。本 AutoCAD 是否为型值点组码? 文 将 绘 制 的 三 次 样 条 图 形 导 出 形 成 格 AutoCAD DXF 式 文 Y 存 储 个 型 值 点 坐 标 param 件 之 后 提 取 出 各 三 次 样 条 曲 线 的 起 始 端 点 切 向 终 ， 、 止N 端 点 切 向 型 值 点 数 及 相 应 的 型 值 点 的 坐 标 值 然 后 、 ， 取下一行数据至中构造三次参数样条插值曲线 str 利 用 提 取 出 的 数 据 绘 制 三 次 参 数 样 条 曲 线 。 编程绘制三次参数样条曲线 VC++ 图 所 示 为 运 用 高 级 软 件 编 程 提 取 文 1 VC + + DXF 三次参数样条曲线的生成 2 三 次 参 数 样 条 函 数 的 基 本 要 求 是 , 已 知 个 型 值 n 件 中 三 次 样 条 曲 线 的 数 据 和 参 数 绘 制 三 次 样 条 曲 线 结束点 ， ， … ， ， 且 相 邻 型 值 点 不 重 合 , 若 满 足 P ( i = 1 2 n ) P ( t ) i 的 图 提 取 文件中三次样条曲线数据流程图 1 DXF 下 列 条 件 ,型 值 点 在 函 数 上 ,在 整 个 ，(1) P P (t) (2)P (t) [ P i 流 程 图 。上 二 次 连 续 可 导 , 在 每 个 子 区 间 ， 上 P ] ( 3 ) [ P P ] ( i = n i i + 1 2 ， ，1 2 P ( t ) ′= B + 2B t + 3B t i 2 3 4 都 是 参 数 的 三 次 多 项 式 以 相而 参 数 … ， n - 1 ) ， P ( t ) t ， t i P ( t ) ″= 2B + 6B t i 3 4 邻 型 值 点 之 间 的 弦 长 为 取 值 变 化 范 围 。则 称 是 过 P ( t ) 当 时 第 段 子 曲 线 对 应 于 端 点 则t = 0 ， i P ， i 型 值 点 的 三 次 参 数 样 条 曲 线 。 P ( 0 ) = P = B i i 1 t tx tttt i t t x ( t ) tt 当 时 段 子 曲 线 对 应 于 端 点 第 则tt， ， t = L i P i i + 1 t ttty ， ty ( t ) t P = tP ( t ) = t t ti t t i tt2 3 t tP ( L ) = P = B + B L + B L + B L ttt tz ( t ) zi i i + 1 1 2 i 3 i 4 ii t tt t设 第 段 子 曲 线 在 型 值 点 处 的 二 阶 导 数 向 量 i P 分 量 如 果 取 消 了 这 些 向 量 中 的 就 变 成 了 二 维 z ， i 曲为 线 。 则 有 ， ,M 2 . 1 三 次 参 数 样 条 曲 线 的 生 成 原 理 及 方 法 i P ′( 0 ) = M = 2B i i 3 由 于 本 文 绘 制 二 维 的 三 次 参 数 样 条 曲 所 以 第 i P ′( L ) = M = 2B + 6B L i i i + 1 3 4 i 线 段 的 三 次 参 数 样 条 曲 线 的 表 达 式 为 ，, 由 上 述 式 可 求 得 各 系 数 向 量 为 4 ,2 3 P ( t ) = B + B t + B t + B t ， t ?[ 0 ， L ] i 1 2 3 4 i B = P 1 i 为 第 段 的 弦 长 且 有 L i ， , i M M 1 i + 1i2 2 2 B = ( P - P ) - L ( + ) 2 i + 1 i i L = ( x x ) + ( y y ) + ( z z )---L 3 6 姨ii i + 1 i i + 1 i i + 1 i 根 据 定 义 中 给 出 的 已 知 条 件 确 定 其 各 待 定 系 ， M iB = 数 。3 2 对 次 求 导 有 P ( t ) 2 , i 57 欢 迎 网 上 投 稿 www . pcachina . com年 第 期微 型 机 与 应 用 《 》2010 3 1 B = ( M - M )4 i + 1 i 6L i 因 此 可 得 第 段 型 值 点 处 的 二 阶 导 数 向 量 ， 该 段 i 三 次 参 数 样 条 函 数 为 , M M 1 ii + 1( P P ) L ( + ) --P ( t ) = P +t + i + 1 i i i i 3 6 L i 图 绘 制 的 三2 AutoCAD 3 M 2 1 i ( M - M ) t次 样 条 曲 线 t + i + 1 i 2 6L i 利 用 函 数 的 一 阶 导 数 连 续 求 解 各 型 值 点 处 P ( t ) 的 二 阶 导 数 向 量 。M i 又 P ′( L ) = P ′( 0 ) i - 1 i - 1 i L i - 1令 ， μ= 1 - λλ= i ii + L Li - 1 i P - P P - P 6 i + 1 i i i - 1D= ( - ) i L+ L L L i - 1 i i i - 1 则 有 ， ， … ， λM + 2M + μM = Di = 2 3 n - 1 i i - 1 i i i + 1 i 在 中 ， 用 命 令 绘 制 三 次 样 条 曲 线 AutoCAD spne li 时 采 用 边 界 约 束 为 夹 持 端 所 以， ， ， μ= 1 λ= 1图 绘制的三次参数样条曲线 3 VC + + 1 n P -P P -P 6 6 2 1n n - 1， D= (- P ) D= ( P -) ′′1 1 n n L L L L 1 1 n - 1 n - 1 nn nndx / dl cos α n n n n nn nn nnnn端 点 切 向 量 P ′= dy / dl = cos β nn nn nn nnn n n n nnnn dz / dl cos γ 此 时 各 型 值 点 的 二 阶 导 数 向 量 可 用 矩 阵 表 示 M i 如 下 ,n n nn nn nM n nDnn n2 μ 1 1 1n nnn n n nn n n n nn n nn nn M D 2 μλ nn nn nn 2 2 22 nn nnn n nn n n n n n n nnn MDnλ2 μn nnn n 3 3 3 3n nnnn n n= n nn n n… n nn… n n M D …n nnn4 4 n nn n n n n nn n n n λnnnn n2 n - 1 μn DM nn - 1 图 绘 制 的绘 制 的 三 次图 5 4 AutoCAD 5 VC + + n nn5 n n n n nnn nn n n n三 次 样 条 曲 线 样 条 曲 线 n n n n n nnn2 λ M D n n 6 6n n n n n nn [ 12 ] 用 三 对 角 矩 阵 的 追 赶 法 求 得 二 阶 导 数 向 量 M n i 文 件 格 式 并 用 编 程 提 取 出 来 的 文成 DXF ， VC + + DXF n的 值 ， 从 而 写 出 第 段 弦 长 为 参 数 的 三 次 参 数 样 条 曲 线 i 件 信 息 绘 制 的 三 次 参 数 样 条 曲 线 图 。函 数 表 达 式 。 本 文 介 绍 了 三 次 参 数 样 条 曲 线 的 研 究 现 状 和 Auto 三 次 参 数 样 条 曲 线 的 显 示 2 . 2 软 件 接 口 提 出 了 以 文 件 格 式 为 桥 梁 实 ， ， CAD DXF 本 文 用 编 程 从 将 绘 有 三 次 样 条 曲 线VC + + AutoCAD 现 图 形 与 之 间 的 数 据 交 换 AutoCAD VC + + ， 并 运 用 高 级 语 图 形 导 出 格 式 文 件 并 从 该 格 式 文 件 中 提 DXF ， DXF 言 编 程 从 文 件 中 提 取 出 各 三 次 样 条 曲 线 VC + + DXF 取 的 所 有 三 次 样 条 曲 线 的 起 始 端 点 切 向 终 止 端 点 切 向 、 、 起 始 端 点 切 向 终 止 端 点 切 向 型 值 点 数 及 相 应 型 值 、 、 拟 合 点 数 与 拟 合 点 的 坐 标 值 编 程 求 出 所 有 三 次 样 条 。 点 坐 标 同 时 提 出 了 三 次 参 数 样 条 曲 线 的 生 成 原 理 。 ， ， 曲 线 各 段 三 次 参 数 样 条 曲 线 函 数 表 达 式 最 后 用 所 求 ， 并 应 的 表 达 用 该 原 理 编 程 实 现 了 三 次 参 数 样 条 曲 线 的 绘 VC + + 式 将 各 三 次 样 条 曲 线 绘 制 出 来 。如 图 除 外 面 边 框 制 2 ( 。 外 、图 除 外 面 边 框 和 中 心 的 两 圆 外 所 示 的 图 形 都 从 曲 线 生 成 原 理 及 最 后 结 果 可 以 看 出 该 方 法 有 效 地 ) 4 ( ) ， 解 决 了 三 次 样 条 曲 线 的 参 数 化 绘 制 准 确 地 再 现 了 真 是 用 的 命 令 绘 制 的 三 次 样 条 曲 线 。 图 ， AutoCAD spline 实 的 图 形 、 图 。 3 5 图像 传统直方图均衡图 像 均衡化图像直方图 LINA 传统的直方图均衡算法基础上加入了加权因子 并 且m ， 给 出 了改进后的灰度变换映射关系 使得均衡后的图像 ， 分 布 更 加 均 匀 在提高对比度的同时 有 效 地 保 持 了 图 ， ， 像的局部细节信息 使均衡后的图像层次感更强 具 有 ， ， 更加自然的视觉效果 。 参 考 文 献 改进算法的直方图 改进算法的均衡化 冈 萨 雷 斯 数 字 图 像 处 理 第 版 阮 秋 琦 译 北 [ 1 ] . ( 2 ) [ M ] . . 均 衡 图 像 图 像 直 方 图 图 像 LINA 京 , 电子工业出版社 ， 2007 . [ 2 ] PIZER S. Adaptive histogram equalization and its variations [J]. Computer Vision Graphics & Image Processing 198 7，39 (3):355-368. [ 3 ] CASELLES V. Shape preserving local contrast enhancement [A]. Proceedings of the 1997 International Conference on 处 理 结 果 图 图 1 Image Processing (ICI P’97) [C]. Washington IEEE Computer Societ， y1997. 由 图 可 见 1 ， 采 用 传 统 的 直方图均衡化处理后 图 ， KIM J Y， KIM L S， HWANG S H. An advanced contrast [ 4 ] 像 变 得 清 晰 了 但是均衡化处理的图像只是近似均匀 分 ， enhancement using partially overlapped su b-block histogram 布 其本质是减少了量化级别 扩大了量化间隔 因 此 使 ， ， 。 equalization [J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems 得图像不同灰度级的 像素经变换后被吞噬的现象比较 for Video Technolog，y 2001，11(4):475-484. 明 显 而且处理后的图像对比度过 度 增 局 部 细 节 消 失 ， ， 唐 志 文 林 亚 平 彭 胜 标 等 改变位权值的直方图均衡 ， ， ， . [ 5 ] 强 。 本 文中使用改进后的直方图均衡算法 ， 设 置 权 值 m 方 法 研 究 和 应 用 湖 南 大 学 学 报 自 然 科 学 版 ( ) ， [ J ] . 的 大 小 为 适当减小了不同灰度级像素总 数 的 差 距 ， ，0 . 5 2001 ， 28 ( 1 ) : 103 - 106 . 使 图 像中的小概率灰度得以保留 均衡后图像的灰度分 ， 收 稿 日 期 ( , 2009 09 03 ) -- 布 更 加 合 理 在提高图像对比度的同时 均 匀 局 部 细 节 、 。 ， 信 息 得到了更好地保护 增强后的图像具有更加自然的 ， 作 者 简 介 , 视 觉 效 果 。 樊 春 玲 女 年 生 副 教 授 博 士 硕 士 研 究 生 ， ， 1975 ， ， ， 文本提出了一种改进的直方图 均 衡 算 法 该 算 法 在， 导 师 主 要 研 究 方 向 智 能 信 息 处 理 智 能 仪 器 虚 拟 仪 器 ， , 、 、 。 上 接 第 页 陕西邮电学院学报 ( 58 ) ， 2006 ， 11 ( 3 ) 116 - 118 , [ 9 ] MANSOUR N ， MOHAMMAD J， DREES I, Cost estimation 参 考 文 献 of structural skeleton using an interactive automation -alg o张 彩 明 高精度三次参数样条曲线的构造 计 算 机 学[ 1 ] , [ J ] , 报 rithm, A conceptual approach [J, Automation]in Constru-ctio n， ， ， , 2002 25 ( 3 ) 262 - 268 , 魏 海 涛 计 算 机 图 形 学 北 京 电子工业出版社 2007，16,797-805, [ 2 ] , [ M ] , : ， HAO J P， YU Y L， XUE Q, A maintainability analysis[ 10 ] [ 3 ] 2001 ,MISCHAEL S， Floate ,r On the deviation of a visualization system and its development under the Auto- parametric cubic spline interpolant from its date polygon [J], Computer Aided Geometric Desig， n2008，25,148-156, CAD environment[J], Journal of Materials Processing Tec- h谈 勇 王 治 森 闫 晓 婧 基于累加弦长的三次 参 数 样 条 [ 4 ] ， ， , nology， 2002，129,277-282, 曲线的插补控制 合肥工业大学 学 报 自 然 科 学 版 [ J ] , ( ) ， [ 11 ] 余 代 俊 三次参数样条曲线 在 等 高 线 矢 量 化 耿 留 勇 中， , 2004 ， 27 ( 6 ) , 619 622 ,-的 化 中 的 应 用 测 绘 与 空 间 地 球 信 息 [ J ] , ， 2007 ， 60 ( 6 ) , 苏 步 青 关于三次参数样条曲线的一些注记 应 用 数 [ 5 ] , [ J ] , 153 - 155 , 学 学 报 关 治 数 值 分 析 北 京 清华大学出版社 ， 1976 ( 1 ) , 49 - 58 , [ 12 ] ， , [ M ] , : 2006 , KJELLANDER J A P, Smoothing of cubic parametric[ 6 ] 收 稿 日 期 , ( 2009 - 09 - 03 ) ， ，,splines[J, ]Compute Aided Des198315175-179,作 者 简 介 , [ 7 ] ， YE JQU R, Fairing of parametric cubic splines[J, ]Mathe-张 剑 英 女 年 生 教 授 主 要 研 究 方 向 信 号 ， ， 1963 ， ， , ， ，,matical and Computer Modelin g199930121-131,处 理 模 式 识 别 等 、 。 章 虎 冬 三 次 参 数 样 条 曲 线的自动光顺 算 法 蒋 大 为 [ 8 ] ， , [ J ] ,61 微 型 机 与 应 用 年 第 期《 》2010 3 欢 迎 网 上 投 稿 www . pcachina . com file:///D|/我的资料/Desktop/新建文本文 档.txt Appliance Error (configuration_error) Your request could not be processed because of a configuration error: "Could not connect to LDAP server." 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