面向复杂约束的大规模点云曲面重建研究与实现

摘要

基于点云的空间曲面重建技术，作为反求工程的一项研究热点，在近年来已经受到高度重视。在CAD建模与地质建模等各个领域都能看到它的身影。随着曲面重建技术在实际生活的应用领域越来越广，一大批针对各自不同应用领域的曲面重建算法被相继提出。在地质建模的领域，空间点的曲面重建，其本质是利用三维空间中的离散点按一定顺序连接成曲面的问题。在当前环境下，地质曲面重构主要面临的问题在于：1.地质结构复杂，存在多种复杂约束；2.对于某些大型工区(如四川盆地等盆地级别工区)，地质数据量过大，普通PC机内存受限，难以采用常规方法实现曲面重建。
　　本文对多种地质约束下大规模地质工区的点云曲面重建问题进行研究，实现了面向复杂约束的大规模点云曲面重建方法。本文具体工作如下：
　　1.提出了一种面向复杂约束的曲面重建方法。在基于边界约束的地质点云曲面重建方法的基础上，对倒转地形约束和地势走向约束等实际工程中出现的复杂约束加以研究，对倒转地质区域约束的构建、倒转区域与其他区域的拼接以及地势走向约束的添加进行了研究，并最终实现曲面重建。
　　2.提出了一种基于地形分块的针对大规模地震数据进行曲面重建的方法。采用地形分块的思想解决对大规模地震数据进行曲面重建的问题，将无法在单台计算机处理的大规模地震数据划分为地形块，并设定地形块的调度方法，实现了高效、流畅的进行大规模地震数据曲面重建的过程，并取得了比较理想的效果。
　　3.实现了大规模地震数据下进行三维地质曲面重建的系统。根据本文提出的相关方法，编程实现了大规模地震数据三维地质曲面重建系统的各个子模块，并对不同的工区数据进行测试，验证了系统效果的正确性以及系统的效率。
　　通过面向复杂约束的大规模点云曲面重建方法的研究以及相关系统的设计实现，证明了该方法可以适应多种复杂约束情况以及大规模的地质工区地震数据情况，为点云曲面重建的技术，以及三维地质建模技术提供了新的思路。

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第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.3 本文的主要工作与贡献

1.4 论文章节安排

第二章地质曲面重构基础

2.1 地质曲面重构理论基础

2.2 约束Delaunay三角网简介

2.3 大规模地震数据下曲面重建的理论基础

2.4 本章小结

第三章面向复杂约束的地质曲面重建

3.1 引言

3.2 倒转地质约束和地势走向约束介绍

3.3 倒转多边形获取

3.4 倒转地质区域的拼接问题

3.5 地势走向约束处理

3.6 本章小结

第四章 基于地形分块的大规模盆地级别地质曲面重建

4.1 引言

4.2 大规模地震数据的地形分块

4.3 大规模地震数据的多分辨率设置

4.4 大规模地震数据下的地形块调度

4.5 大规模地震数据下的地形块插值

4.6 本章小结

第五章大规模地震点云曲面重建系统实现

5.1 引言

5.2 系统需求分析

5.3 系统设计环境

5.4 系统模块介绍

5.5 系统运行结果

第六章总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果