基于Qt和OpenGL的三维曲面可视化软件开发

摘要

可视化是与三维地质建模紧密联系在一起的，是人机交互的基础，三维地质可视化是三维可视化技术在地质领域的重要应用，在交互层组件库中提供了对鼠标球旋转的支持，同时也提供了节点平移、选择、移动、缩放、三维坐标获取，摄象机漫游等交互功能，为开发三维交互式应用程序奠定了基础。利用曲面插值方法将用户实际测绘出的地层离散控制点插值成光滑的曲面，进一步获得光滑连续的地质界面的三维地质模型，可以用于表达各种地质界面。三维地质块体由多个面片构成，每个面片有自己的边界曲线和控制点，其中边界曲线是面片与其它面片的交线，决定了面片的作用范围，而控制点决定了面片的几何外观。这些三维曲面片不具有规则的外观往往比较复杂，通常使用三角网来表示空间中这些复杂的曲面片，将连续的三维曲面片离散化成一系列的三角拼接而成的三角网，可以有效地表示曲面片的三维几何外观。如果要构造精细光滑的模型就必须把一个完整的封闭三角网分成几个曲面片，不同的曲面片使用一定的插值方法进行插值，然后利用插值函数加密和细分三角网构造精确光滑的模型。在三维空间中我们可以使用曲面来表示三维地质模型，整个三维地质体模型被地表曲面、地层曲面、断层曲面和模型边界面分割成多个三维地质块体，每一个三维地质块体由上述曲面的部分曲面片构成，每一个曲面被多个地质体共用。其次每个曲面在空间中基本呈现层面状，没有在空间中回折的现象，这是因为地层通过沉积形成基本保持层状结构造成的，因为曲面在空间中基本不存在回折现象，因而可以使用现有的曲面插值方法利用二维剖面上已知的曲线控制点进行曲面插值，这样就可以构造光滑的空间曲面，本文还介绍了几种适合中、小规模数据的常用插值方法，并对比其插值效果，然后介绍基于层次B样条插值方法，该方法可应用于大规模散乱数据插值中。软件基于Qt和OpenGL进行开发，已经在工程地质中得到很好的应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1论文研究的目的和意义

1.2国内外研究评述

第2章软件开发工具与环境

2.1开发工具

2.1.1 OpenGl

2.1.2 Qt

2.2环境

第3章 交互式三维图形组件库

3.1数学和OpenGL基础对象

3.2场景图和节点层

3.3交互层

第4章 三维可视化技术

4.1三维空间变换

4.1.1消隐处理

4.1.2光照处理

4.1.3纹理映射

第5章 曲面插值方法

5.1中小规模离散数据插值

5.1.1与距离成反比的加权法

5.1.2径向基函数插值法

5.1.3薄板样条插值

5.2大规模离散数据插值

5.2.1基于B样条的大规模捅值方法

5.2.2基于层次B样条的大规模离散数据插值

第6章 限定三角网剖分技术

6.1逐点插入算法

6.1.1格雷厄姆法计算凸壳

6.1.2凸壳三角化

6.1.3插点入网

6.1.4 LOP优化算法

6.2逐点插入算法的改进

6.2.1快速定位插入点

6.2.2快速判定外接圆包含关系

6.3限定三角网

6.3.1嵌入限定边

6.3.2删除限定域外的三角形

6.4加密三角网

第7章 基于曲面插值的剖面三维地质建模方法

7.1三维地质块体的定义

7.2基于曲面插值的剖面三维地质建模方法

结论

致谢

参考文献