大规模三维地震数据的体绘制方法研究与软件研制

摘要

科学计算可视化是当前计算机图形学的重要研究方向。它的基本含义是指运用计算机图形技术，将科学实验和工程计算获得的大规模数据转换为图形图像，以直观的方式呈现在人们面前。科学计算可视化可以利用图形的方式，将科学数据中所蕴含的现象、规律表现出来，从而促进人们对数据的洞察和理解。体绘制作为科学计算可视化的重要分支，具有可以清晰的反映物体内部结构细节的优点。地震勘探是寻找油气矿藏的重要手段，将体绘制技术应用到地震勘探领域可以有效的提高勘探效率，这对于石油领域甚至经济、社会的发展都具有重大意义。然而地震数据的规模普遍巨大，所以如何即保证图像质量又提高绘制速度和交互速度，是当今地震数据可视化的研究热点。本文针对地震数据的特征，对二维纹理体绘制算法进行了改进，并实现了基于该算法的三维地震数据体绘制。本文的具体工作如下：
　　首先，文中对各种经典的体绘制算法进行了综述，分析它们的优缺点以及是否适用于三维地震数据的体绘制。根据对比，最终选择二维纹理体绘制算法进行深入研究。
　　其次，本文针对传统地震数据保存格式——SEG-Y格式在任意切面数据读取时存在的效率不均衡现象，提出了砖块格式思想代替传统的SEG-Y格式，有效的解决了这一问题。
　　再次，针对二维纹理体绘制算法中出现的纹理伪边界问题，本文提出了一种基于体平滑的纹理伪边界消除算法。该算法通过将采样过程中缺失的层位数据，按照一定颜色和不透明度反映到现有的纹理切片上，达到模糊甚至消除伪边界的目的。
　　最后，完成了三维地震可视化系统的设计与开发。该系采用二维纹理体绘制技术并融合了文中提出的伪边界消除算法作为体绘制模块的绘制算法。在显示过程中利用多线程后台更新技术提高系统的交互性。在砖块数据生成模块中，将SEG-Y数据转换为砖块数据，用以提高数据读取效率。

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第一章 引言

1.1可视化技术概述

1.2三维地震可视化技术

1.3研究现状与发展

1.4论文主要工作

第二章 直接体绘制的原理与方法

2.1光学模型

2.2体绘制的基本流程

2.3体绘制算法

2.4本章小结

第三章 二维纹理体绘制算法与砖块格式

3.1纹理映射技术

3.2二维纹理体绘制与三维纹理体绘制的比较

3.3二维纹理体绘制算法的基本流程

3.4砖块数据的介绍与实现方法

3.5后台更新方法

3.6本章小结

第四章 基于体平滑的纹理伪边界消除算法

4.1传统二维纹理体绘制中存在的问题

4.2纹理伪边界消除算法

4.3实验结果与小结

第五章 三维地震可视化系统设计

5.1系统总体设计目标

5.2开发环境及开发工具

5.3系统总体架构

5.4系统功能模块设计与实现

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文工作总结

6.2展望

致谢

参考文献

硕士研究生期间的研究成果