基于三维纹理映射的地震数据可视化及立体显示方法的研究

摘要

科学计算可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术，将科学试验中的数据转换为图像，并在屏幕上显示出来，然后进行交互处理的理论、方法和技术。三维地震数据的可视化技术已成为当今油气勘探开发的主要技术，大大提高了石油开采的效率和准确性。 本文在论述了三维数据可视化原理的基础上，介绍了几种经典的直接体绘制算法，针对这些算法计算量大，绘制时间长的缺点，本文重点研究并实现了基于硬件的三维纹理映射的体绘制算法，该算法可以明显的提高体绘制的速度。在此基础上，实现了在虚拟现实环境下，可视化图像的立体显示。 对于三维纹理映射体绘制算法，本文首先采用了基于直方图的转换函数，将数据体转换为三维纹理；然后动态生成与视线方向垂直的一组采样多边形；接着进行纹理映射；最后利用硬件实现重采样运算和具有不透明度的图象合成。 本文在实现三维纹理映射算法的过程中，主要研究了两种算法：一种是基于RGBA的颜色模式；一种是基于颜色查找表模式。本文主要实现了第二种算法，并将两种算法的结果进行了对比分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1论文研究的背景及意义

1.2可视化技术的研究现状

1.3本文的主要工作和论文组织

2三维数据场可视化的基本原理

2.1 1本数据类型

2.2三维数据场可视化方法

2.3体绘制技术基础

2.3.1光学模型

2.3.2直接体绘制算法的分类

2.4经典光线投射算法

2.4.1光线投射算法的原理

2.4.2光线投射算法的步骤

3纹理映射的体绘制算法概述

3.1纹理映射技术

3.1.1纹理映射的含义及实现步骤

3.2二维纹理映射

3.2.1基于二维纹理映射的体绘制

3.3基于三维纹理映射体绘制

3.3.1三维纹理定义

3.3.2三维纹理映射体绘制的硬件实现

3.3.3三维纹理映射体绘制步骤

3.4 OpenGL技术

3.5对三维纹理快速加载的改进

3.5.1 OpenGL扩展

3.5.2颜色表的查找流程

4三维纹理映射体绘制算法的实现

4.1三维地震体数据

4.2数据的分类

4.3插值计算

4.4转换函数的设计

4.4.1转换函数的基本原理

4.4.2转换函数的实现结果

4.4.3调节转换函数

4.5空间变换

4.5.1空间变换的数学原理

4.5.2人机交互

4.6采样多边形的求取方法

4.6.1采样多边形顶点的求取方法

4.6.2交点的有序连接

4.6.3纹理坐标的确定

4.7实验结果与分析

4.7.1硬件环境和工具介绍

4.7.2实验的数据来源

4.7.3实验结果

5可视化图像的立体显示

5.1可视化图像立体显示的优越性

5.2可视化图像立体显示的背景和意义

5.3立体显示

5.3.1立体显示的原理

5.3.2立体显示的物理解释

5.3.4立体显示的流程

5.4实验结果及分析

5.4.1系统环境

5.4.2实验数据及结果

6总结

致 谢

参考文献