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NURBS(非均匀有理B样条)曲线是计算机图形学和CAD建模中的核心数学工具,它通过控制点、节点向量和权重系数来灵活描述复杂曲线。与普通B样条相比,NURBS引入了有理函数特性,能够精确表示圆锥曲线等二次曲面。
曲线拟合的核心在于控制点的选择与参数化。贝塞尔函数作为NURBS的特例(当所有权重相等且节点均匀分布时),采用伯恩斯坦基函数进行插值。而NURBS通过调整节点向量实现非均匀参数化,使得曲线在关键区域具有更高精度。
反算程序是指根据已知数据点反向求解控制点的过程。常用的算法包括最小二乘逼近和插值法,需处理参数化(如弦长参数化)、节点插入和权重优化等问题。工业软件中常结合约束条件(如切线方向)进行反算,以满足工程设计要求。
NURBS的优势在于局部修改性——调整单个控制点或权重仅影响局部曲线段,同时保持整体连续性。这种特性使其在汽车造型、船舶设计等领域具有不可替代性。