B-spline - Définition

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En mathématiques, une B-spline est une combinaison linéaire de splines non-négatives à support compact minimal. Les splines sont la généralisation des courbes de Bézier, elles peuvent être à leur tour généralisées par les NURBS.

Définition

Étant donné m+1 nœuds ti dans [0,1] avec

t_0 < t_1 < \ldots < t_m

une courbe spline de degré n est une courbe paramétrique

\mathbf{S}:[0,1] \to \mathbb{R}^2

composée de fonctions B-splines de degré n

\mathbf{S}(t)= \sum_{i=0}^{m-1} \mathbf{P}_{i} b_{i,n}(t) \mbox{ , } t \in [0,1] .

Les Pi sont appelés points de contrôle.

Les m+1 fonctions B-splines de degré n sont définies par récurrence

b_{j,0}(t) := \left\{\begin{matrix}  1 & \mathrm{si} \quad t_j \leqslant t < t_{j+1} \\ 0 & \mathrm{sinon}  \end{matrix} \right.
b_{j,n}(t) := \frac{t - t_j}{t_{j+n} - t_j} b_{j,n-1}(t) + \frac{t_{j+n+1} - t}{t_{j+n+1} - t_{j+1}} b_{j+1,n-1}(t).

Quand les nœuds sont équidistants, les B-splines sont dites uniformes.

Propriétés

La forme des fonctions de base est déterminée par la position des nœuds.

La courbe est à l'intérieur de l'enveloppe convexe des points de contrôle.

Une B-spline de degré n

bi,n(t)

est non nulle dans l'intervalle [ti, ti+n+1] :

b_{i,n}(t) = \left\{\begin{matrix}   width= 0 & \mathrm{si} \quad t_{i} \leqslant t < t_{i+n+1} \\ 0 & \mathrm{sinon} \end{matrix} \right." >

En d'autres termes, déplacer un point de contrôle ne modifie que localement l'allure de la courbe.

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