总览

  • Bézier 曲线是一种用于计算机图形学的参数曲线。

  • 在本次作业中,你需要实现de Casteljau 算法来绘制由4 个控制点表示的Bézier 曲线(当你正确实现该算法时,你可以支持绘制由更多点来控制的Bézier 曲线)。

  • 你需要修改的函数在提供的main.cpp 文件中。

    • bezier:该函数实现绘制Bézier 曲线的功能。

      它使用一个控制点序列和一个OpenCV::Mat 对象作为输入,没有返回值。它会使t 在0 到1 的范围内进行迭代,并在每次迭代中使t 增加一个微小值。对于每个需要计算的t,将调用另一个函数recursive_bezier,然后该函数将返回在Bézier 曲线上t处的点。最后,将返回的点绘制在OpenCV ::Mat 对象上。
    • recursive_bezier:该函数使用一个控制点序列和一个浮点数t 作为输入,实现de Casteljau 算法来返回Bézier 曲线上对应点的坐标。

实现

  • naive_bezier

    • 数学公式

    • 代码

      void AActor_BezierCuve::naive_bezier()
      {
      FVector& p_0 = m_points[0];
      FVector& p_1 = m_points[1];
      FVector& p_2 = m_points[2];
      FVector& p_3 = m_points[3];
      FVector& p_4 = m_points[4];
      for (double t = 0.0; t <= 1.0; t += 0.001)
      {
      auto point = std::pow(1 - t, 4) * p_0 + 4 * t * std::pow(1 - t, 3) * p_1 +
      6 * std::pow(t, 2) * std::pow((1 - t), 2) * p_2 + 4 * std::pow(t, 3) * (1 - t) * p_3 + std::pow(t, 4) * p_4;
      DrawDebugPoint(GetWorld(), point, 2.0f, FColor::Green,true,5.0f);
      //UKismetSystemLibrary::PrintString(GetWorld(), point.ToString());
      } }
  • recursive_bezier

    • De Casteljau 算法说明如下:

      1. 考虑一个p0, p1, ... pn 为控制点序列的Bézier 曲线。首先,将相邻的点连接起来以形成线段。
      2. 用t : (1 − t) 的比例细分每个线段,并找到该分割点。
      3. 得到的分割点作为新的控制点序列,新序列的长度会减少一。
      4. 如果序列只包含一个点,则返回该点并终止。否则,使用新的控制点序列并转到步骤1。使用[0,1] 中的多个不同的t 来执行上述算法,你就能得到相应的Bézier 曲线。
    • 代码

      void AActor_BezierCuve::bezier()
      {
      for (double t = 0.0; t <= 1.0; t += 0.001)
      {
      FVector point = recursive_bezier(m_points, t);
      DrawDebugPoint(GetWorld(), point, 2.0f, FColor(10,214,255,255),true,5.0f);
      }
      } // De Casteljau 算法,递归
      FVector AActor_BezierCuve::recursive_bezier(TArray<FVector>& points, float t)
      {
      if (points.Num() < 3) {
      return (1 - t) * points[0] + t * points[1];
      } TArray<FVector> newPoint;
      for (int i = 0; i < points.Num() - 1; i++) {
      newPoint.Add((1 - t) * points[i] + t * points[i + 1]);
      }
      return recursive_bezier(newPoint, t);
      }
  • 最终效果

附录

所有代码

  • Actor_BezierCuve.h

    点击查看代码
      ```cpp
    UCLASS()
    class GAMES101_API AActor_BezierCuve : public AActor
    {
    GENERATED_BODY() public:
    // Sets default values for this actor's properties
    AActor_BezierCuve(); protected:
    // Called when the game starts or when spawned
    virtual void BeginPlay() override; public:
    // Called every frame
    virtual void Tick(float DeltaTime) override; UFUNCTION(BlueprintCallable)
    void naive_bezier(); UFUNCTION(BlueprintCallable)
    void bezier(); UFUNCTION(BlueprintCallable)
    FVector recursive_bezier(TArray<FVector>& points,float t); public:
    UPROPERTY(VisibleAnywhere)
    USceneComponent* root;
    UPROPERTY(VisibleAnywhere)
    UStaticMeshComponent* point0;
    UPROPERTY(VisibleAnywhere)
    UStaticMeshComponent* point1;
    UPROPERTY(VisibleAnywhere)
    UStaticMeshComponent* point2;
    UPROPERTY(VisibleAnywhere)
    UStaticMeshComponent* point3;
    UPROPERTY(VisibleAnywhere)
    UStaticMeshComponent* point4; UPROPERTY();
    TArray<FVector> m_points; UPROPERTY(EditAnywhere);
    bool m_bUseRecursiveBezier; };
    ```
  • AActor_BezierCuve.cpp

    点击查看代码
    #include "Actor_BezierCuve.h"
    #include "DrawDebugHelpers.h"
    #include <cmath>
    #include "Kismet/KismetSystemLibrary.h" // Sets default values
    AActor_BezierCuve::AActor_BezierCuve()
    {
    // Set this actor to call Tick() every frame. You can turn this off to improve performance if you don't need it.
    PrimaryActorTick.bCanEverTick = true;
    root = CreateDefaultSubobject<USceneComponent>(TEXT("root"));
    SetRootComponent(root); point0 = CreateDefaultSubobject<UStaticMeshComponent>(TEXT("point0"));
    point1 = CreateDefaultSubobject<UStaticMeshComponent>(TEXT("point1"));
    point2 = CreateDefaultSubobject<UStaticMeshComponent>(TEXT("point2"));
    point3 = CreateDefaultSubobject<UStaticMeshComponent>(TEXT("point3"));
    point4 = CreateDefaultSubobject<UStaticMeshComponent>(TEXT("point4")); point0->SetupAttachment(root);
    point1->SetupAttachment(root);
    point2->SetupAttachment(root);
    point3->SetupAttachment(root);
    point4->SetupAttachment(root);
    m_points.Init(FVector::ZeroVector, 5); m_bUseRecursiveBezier = false;
    } // Called when the game starts or when spawned
    void AActor_BezierCuve::BeginPlay()
    {
    Super::BeginPlay();
    m_points[0] = point0->GetComponentLocation();
    m_points[1] = point1->GetComponentLocation();
    m_points[2] = point2->GetComponentLocation();
    m_points[3] = point3->GetComponentLocation();
    m_points[4] = point4->GetComponentLocation(); if (!m_bUseRecursiveBezier)
    naive_bezier();
    else
    bezier();
    } // Called every frame
    void AActor_BezierCuve::Tick(float DeltaTime)
    {
    Super::Tick(DeltaTime); } // 多项式
    void AActor_BezierCuve::naive_bezier()
    {
    FVector& p_0 = m_points[0];
    FVector& p_1 = m_points[1];
    FVector& p_2 = m_points[2];
    FVector& p_3 = m_points[3];
    FVector& p_4 = m_points[4];
    for (double t = 0.0; t <= 1.0; t += 0.001)
    {
    auto point = std::pow(1 - t, 4) * p_0 + 4 * t * std::pow(1 - t, 3) * p_1 +
    6 * std::pow(t, 2) * std::pow((1 - t), 2) * p_2 + 4 * std::pow(t, 3) * (1 - t) * p_3 + std::pow(t, 4) * p_4;
    DrawDebugPoint(GetWorld(), point, 2.0f, FColor::Green,true,5.0f);
    //UKismetSystemLibrary::PrintString(GetWorld(), point.ToString());
    } } void AActor_BezierCuve::bezier()
    {
    for (double t = 0.0; t <= 1.0; t += 0.001)
    {
    FVector point = recursive_bezier(m_points, t);
    DrawDebugPoint(GetWorld(), point, 2.0f, FColor(10,214,255,255),true,5.0f);
    }
    } // De Casteljau 算法,递归
    FVector AActor_BezierCuve::recursive_bezier(TArray<FVector>& points, float t)
    {
    if (points.Num() < 3) {
    return (1 - t) * points[0] + t * points[1];
    } TArray<FVector> newPoint;
    for (int i = 0; i < points.Num() - 1; i++) {
    newPoint.Add((1 - t) * points[i] + t * points[i + 1]);
    }
    return recursive_bezier(newPoint, t);
    }

【UE4】GAMES101 图形学作业4:贝塞尔曲线的更多相关文章

  1. 【UE4】GAMES101 图形学作业2:光栅化和深度缓存

    总览 在上次作业中,虽然我们在屏幕上画出一个线框三角形,但这看起来并不是那么的有趣.所以这一次我们继续推进一步--在屏幕上画出一个实心三角形,换言之,栅格化一个三角形.上一次作业中,在视口变化之后,我 ...

  2. 【UE4】GAMES101 图形学作业5:光线与物体相交(球、三角面)

    总览 在这部分的课程中,我们将专注于使用光线追踪来渲染图像.在光线追踪中最重要的操作之一就是找到光线与物体的交点.一旦找到光线与物体的交点,就可以执行着色并返回像素颜色. 在这次作业中,我们要实现两个 ...

  3. 【UE4】GAMES101 图形学作业3:Blinn-Phong 模型与着色

    总览 在这次编程任务中,我们会进一步模拟现代图形技术.我们在代码中添加了Object Loader(用于加载三维模型), Vertex Shader 与Fragment Shader,并且支持了纹理映 ...

  4. 【UE4】GAMES101 图形学作业1:mvp 模型、视图、投影变换

    总览 到目前为止,我们已经学习了如何使用矩阵变换来排列二维或三维空间中的对象.所以现在是时候通过实现一些简单的变换矩阵来获得一些实际经验了.在接下来的三次作业中,我们将要求你去模拟一个基于CPU 的光 ...

  5. 【UE4】GAMES101 图形学作业0:矩阵初识

    作业描述 给定一个点P=(2,1), 将该点绕原点先逆时针旋转45◦,再平移(1,2), 计算出变换后点的坐标(要求用齐次坐标进行计算). UE4 知识点 主要矩阵 FMatrix FBasisVec ...

  6. 计算机图形学:贝塞尔曲线(Bezier Curve)

    计算机图形学:贝塞尔曲线(Bezier Curve) 贝塞尔能由贝塞尔样条组合而成,也可产生更高维的贝塞尔曲面.

  7. Unity3d游戏中自定义贝塞尔曲线编辑器[转]

    关于贝塞尔曲线曲线我们再前面的文章提到过<Unity 教程之-在Unity3d中使用贝塞尔曲线>,那么本篇文章我们来深入学习下,并自定义实现贝塞尔曲线编辑器,贝塞尔曲线是最基本的曲线,一般 ...

  8. Android 自定义View高级特效,神奇的贝塞尔曲线

    效果图 效果图中我们实现了一个简单的随手指滑动的二阶贝塞尔曲线,还有一个复杂点的,穿越所有已知点的贝塞尔曲线.学会使用贝塞尔曲线后可以实现例如QQ红点滑动删除啦,360动态球啦,bulabulabul ...

  9. 贝塞尔曲线:原理、自定义贝塞尔曲线View、使用!!!

    一.原理 转自:http://www.2cto.com/kf/201401/275838.html Android动画学习Demo(3) 沿着贝塞尔曲线移动的Property Animation Pr ...

随机推荐

  1. 记一次线上问题 → 对 MySQL 的 ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP 的片面认知

    开心一刻 老婆痛经,躺在沙发上,两岁的女儿看着她问道 女儿:妈妈,你怎么了 老婆:妈妈肚子痛 女儿:哦,妈妈你头疼 老婆:不是头疼,妈妈是肚子疼 女儿用她的不锈钢饭碗砸向老婆的额头,说道:妈妈,你哪里 ...

  2. 动环监控系统中B接口的实现

    动环监控系统简述 1.术语介绍 1.1 省集中监控中心-Province Supervision Center(PSC) 面向多FSU管理的高级监控层次,即省集中监控中心,通过开放的数据协议,连接监控 ...

  3. Linux 网卡驱动sk_buff内核源码随笔

    这几天在调试有关网卡驱动的东西,有很多地方不清楚.有关网卡驱动部分主要有两个很重要的结构体:struct net_device 和struct sk_buff. 驱动大部分都是围绕这两个东西进行操作的 ...

  4. XML解析——Jsoup解析器

    一.Jsoup解析器快速入门案例 Docement对象,文本对象,包含着各个Dom树结构 1.引入Jsoup解析器的jar包放在lib文件夹下后,写java代码 其中, 二.Jsoup对象 1.Jso ...

  5. Python - 虚拟环境 venv

    什么是虚拟环境 这是 Python 3.3 的新特性:https://www.python.org/dev/peps/pep-0405/ 假设自己电脑主机的 Python 环境称为系统环境,而默认情况 ...

  6. element-ui 弹出组件的遮罩层在弹出层dialog模态框的上面

     造成的原因: 因为dialog的组件外层div设置了 position:absolute: 属性所以导致遮罩层会在最上面. 解决方法: 在属性内加上这段代码 :append-to-body=&quo ...

  7. MySQL日志管理、备份、恢复

    目录: 一.MySQL 日志管理 二.数据库备份的重要性与分类 三.常见的备份方法 四.MySQL完全备份 五.数据库完全备份分类 六.MySQL增量备份 七.MySQL数据库增量恢复 八.MySQL ...

  8. EL-ADMIN学习笔记

    一,支持接口限流,避免恶意请求导致服务层压力过大 常见的限流功能一般有两个关注点: 1.限流原则,即以什么样的条件对请求进行识别以及放行.常见的作法是给予每个调用API的系统不同的唯一编码,用于监控某 ...

  9. find命令查找某一个时间点以后创建或者修改的文件

    touch -t 201711211615.47 starttouch -t 201711211617.47 end find ./* -newer start |xargs ls -al-rw-r- ...

  10. PHP中的PDO操作学习(四)查询结构集

    关于 PDO 的最后一篇文章,我们就以查询结果集的操作为结束.在数据库的操作中,查询往往占的比例非常高.在日常的开发中,大部分的业务都是读多写少型的业务,所以掌握好查询相关的操作是我们学习的重要内容. ...