一种基于概率计算的B样条曲线生成方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于概率计算的B样条曲线生成方法和系统。方法包括：对输入控制点组进行坐标变换的步骤、对控制点坐标组进行归一化处理的步骤、对映射值组和输入的节点组进行二值化处理，得到第一二进制串组和第二二进制串组的步骤、利用概率计算方法基于第二二进制串组对第一二进制串组进行多路选通以得到概率值组的步骤、对概率值组依次进行随机解码归一化逆运算的步骤。系统包括依次连接的坐标变换模块、归一化模块、二值化模块、概率计算模块和数据解码模块，坐标变换模块接收控制点组，二值化模块接收节点组。本发明专利技术较直接计算的方式生成B样条曲线，可以大幅减小系统复杂度，减少计算量，缩减计算时间。

A Method and System of B-Spline Curve Generation Based on Probability Computing

【技术实现步骤摘要】
一种基于概率计算的B样条曲线生成方法和系统
本专利技术涉及计算机图形绘制领域，尤其是一种利用概率计算方法生成B样条曲线的方法和系统。
技术介绍
B样条曲线曲面具有几何不变性、凸包性、保凸性、变差减小性、局部支撑性等许多优良性质，是计算机图形学中相当重要的参数曲线。B样条曲线的绘制效率，直接影响到计算机图像绘制效率。在已知n+1个控制点Pi(i＝1、2、3……n)以及节点t的情况下，n次B样条曲线的通用表达式如下：n为B样条曲线的次数，t为输入节点，Pk为控制点。若采用直接计算的方法生成，计算复杂度比较高，尤其在计算生成高阶B样条曲线时，复杂度太高，速度慢。目前直接计算的方法的关键路径由乘法器、加法器等组成。3次B样条曲线时间复杂度为O(t3)，4次B样条曲线时间复杂度为O(t4)，n次B样条曲线时间复杂度为O(tn)。可见，随着B样条曲线次数的不断增大，传统计算方法的时间复杂度呈O(tn)增长。概率计算[1]是一种数值表征和计算方法，在概率计算中，利用序列中含1的个数占整个序列长度的比例来表征值，通过构造简单的门级电路来完成乘、加等运算来实现。概率计算的方法近年来已经被应用于数字滤波器、FFT、Turbo译码器、多码率LDPC译码器[2－4]等研究领域。使用概率计算能大幅减小计算量。本专利技术涉及的参考文献如下：[1]W.QianandM.Riedel,“Thesynthesisofrobustpolynomialarithmeticwithstochasticlogic,”inDAC’08:Proceedingsofthe45thDesignAutomationConference,Anaheim,CA,USA,Jun.2008,pp.648–653.[2]吴思励，周焰，乐艳丽，李加庆.基于实测数据的雷达探测概率计算方法[J].微计算机信息，2008，7-3.[3]陈杰男，胡剑浩.基于概率计算的数字滤波器的实现[J].中国集成电路，2010，11.[4]胡剑浩，陈杰男.概率计算在通信信号处理系统实现中的应用[J].无线电通信技术，2015，41(2):01－06.
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种将概率计算运用到B样条曲线的绘制中的方法和系统。以利用概率计算的简单结构，通过低复杂度的结构和较小运算量，快速绘制出较为准确的B样条曲线。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于概率计算的B样条曲线生成方法，其特征在于，包括以下步骤：对输入的控制点组进行坐标变换，得到对应的控制点坐标组的步骤；对控制点坐标组进行归一化处理，得到对应的映射值组的步骤；对各所述映射值组和输入的节点组的值分别进行二值化处理，得到对应的第一二进制串组和第二二进制串组的步骤；基于第二二进制串组对第一二进制串组进行多路选通，以得到概率值组的步骤；对概率值组进行随机解码，并对解码结果进行归一化逆运算，得到对应的点坐标组的步骤。上述方案基于概率计算方法生成B样条曲线，计算过程仅涉及加法、比较和多路选通，属于复杂度随B样条曲线次数增加而呈线性增长的方法，较直接计算中，复杂处为O(t4)的方法，大幅减小了计算量，降低了计算复杂度，缩减了计算耗时，在生成高阶B样条曲线时，效果尤为突出。进一步的，上述二值化处理的过程为将待二值化处理的数据与预设长度伪随机码进行移位比较以得到比较结果的过程。进一步的，上述基于第二二进制串组对第一二进制串组进行多路选通具体为：以第二二进制串组对应位相加的结果作为多路选通控制端，以对第一二进制串组进行多路选通。进一步的，上述对控制点坐标组进行归一化处理中，归一化方法为：GPi＝(Ai-min(A0,A1,A2.....An))/(max(A0,A1,A2....An)-min(A0,A1,A2.....An)),(i＝0,1,2,...n)；其中，min(.)是求最小值函数，max(.)是求最大值函数，n为控制点组数量，A0,A1,A2.....An为控制点坐标组，GPi为归一化得到的映射值。一种基于概率计算的B样条曲线绘制系统，其包括依次连接的坐标变换模块、归一化模块、二值化模块、概率计算模块和数据解码模块；其中：坐标变换模块用于对输入的控制点组进行坐标变换，输出对应的控制点坐标组；归一化模块用于对接收的控制点坐标组进行归一化处理，输出对应的映射值组；二值化模块用于接收归一化模块输出的映射值组，还接收输入的节点组，二值化模块用于对接收的数据进行二值化处理，输出对应的二进制串，对于接收的概率值组，则对应输出第一二进制串组，对于接收的节点组，则对应输出第二二进制串；概率计算模块基于第二二进制串对第一二进制串进行多路选通，以输出概率值组；数据解码模块对接收的概率值组进行随机解码和归一化逆运算，得到绘制点的位置坐标。进一步的，上述二值化模块用于对接收的数据基于伪随机码进行二值化处理。进一步的，上述二值化模块包括一伪随机码生成单元和一比较器；所述伪随机码生成单元用于生成预设长度的伪随机码，所述伪随机码生成单元的输出端连接所述比较器的第一输入端，所述比较器的第二输入端用于接收归一化模块的输出值，比较器的输出端输出对应于其第二输入端所接收的数据的二进制串。即当比较器的第二输入端输入为映射值组时，其输出端输出第一二进制串，当比较器的第二输入端输入为节点组是，其输出端输出第二二进制串。进一步的，上述概率计算模块基于第二二进制串组对第一二进制串组进行多路选通具体为：概率计算模块基于第二二进制串组对应位相加的结果对第一二进制串组进行多路选通。进一步的，上述概率计算模块包括一加法器和一多路选通器，加法器输入端用于接收第二二进制串组，加法器输出端连接多路选通器的控制端，多路选通器的系数输入端用于接收第一二进制串组，多路选通器的输出端输出概率值组。进一步的，上述归一化模块的归一化方法为：GPi＝(Ai-min(A0,A1,A2.....An))/(max(A0,A1,A2....An)-min(A0,A1,A2.....An)),(i＝0,1,2,...n)；其中，min(.)是求最小值函数，max(.)是求最大值函数，n为控制点组数量，A0,A1,A2.....An为控制点坐标组，GPi为归一化得到的映射值。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：现有方案采用直接计算的方式，其计算的关键路径主要由乘法构成，对于n次B样条曲线，其绘图的复杂度为O(tn)，可见，其呈O(tn)增长，计算量较大，计算耗时长。而本专利技术采用概率计算的方式绘制B样条曲线，其计算的关键路径由加法、比较和多路选通组成，对于n次B样条曲线，需要进行2n次比较、1次n位加法和1次n+1选一的多路选通，显然，绘图的计算量随着B样条曲线次数的不断增加，计算(或系统结构)的复杂度呈线性增加，较直接计算的方式，大幅降低了计算复杂度，计算量小，计算速度快(尤其对于高阶B样条曲线的绘制)，便于在FPGA等硬件上的实现。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是基于概率计算的B样条曲线生成方法流程的一个实施例。图2是基于概率计算的B样条曲线绘制方法的结构图。图3是二值化模块结构的一个实施例。图4是概率计算模块结构的一个实施例。图5是通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于概率计算的B样条曲线生成方法，其特征在于，包括以下步骤：对输入的控制点组进行坐标变换，得到对应的控制点坐标组的步骤；对控制点坐标组进行归一化处理，得到对应的映射值组的步骤；对所述映射值组和输入的节点组分别进行二值化处理，得到对应的第一二进制串组和第二二进制串组的步骤；基于第二二进制串组对第一二进制串组进行多路选通，以得到概率值组的步骤；对概率值组进行随机解码，并对解码结果进行归一化逆运算，得到对应的点坐标组的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种基于概率计算的B样条曲线生成方法，其特征在于，包括以下步骤：对输入的控制点组进行坐标变换，得到对应的控制点坐标组的步骤；对控制点坐标组进行归一化处理，得到对应的映射值组的步骤；对所述映射值组和输入的节点组分别进行二值化处理，得到对应的第一二进制串组和第二二进制串组的步骤；基于第二二进制串组对第一二进制串组进行多路选通，以得到概率值组的步骤；对概率值组进行随机解码，并对解码结果进行归一化逆运算，得到对应的点坐标组的步骤。2.如权利要求1所述的基于概率计算的B样条曲线生成方法，其特征在于，所述二值化处理的过程为将待二值化处理的数据与预设长度伪随机码进行移位比较以得到比较结果的过程。3.如权利要求2所述的基于概率计算的B样条曲线生成方法，其特征在于，所述基于第二二进制串组对第一二进制串组进行多路选通具体为：以第二二进制串组对应位相加的结果作为多路选通控制端，以对第一二进制串组进行多路选通。4.如权利要求1-3之一所述的基于概率计算的B样条曲线生成方法，其特征在于，所述对控制点坐标组进行归一化处理中，归一化方法为：GPi＝(Ai-min(A0,A1,A2.....An))/(max(A0,A1,A2....An)-min(A0,A1,A2.....An)),(i＝0,1,2,...n)；其中，min(.)是求最小值函数，max(.)是求最大值函数，n为控制点组数量，A0,A1,A2.....An为控制点坐标组，GPi为归一化得到的映射值。5.一种基于概率计算的B样条曲线绘制系统，其特征在于，其包括依次连接的坐标变换模块、归一化模块、二值化模块、概率计算模块和数据解码模块；其中：坐标变换模块用于对输入的控制点组进行坐标变换，输出对应的控制点坐标组；归一化模块用于对接收的控制点坐标组进行归一化处理，输出对应的映射值组；二值化模块用于接收归一化模块输出的映射值组，还接收输入的节点组，二值化模块用于对接收的数据进行二值...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱佳琪，王海峰，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45