一种基于四面体的空间特殊地质体的曲面建模方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于四面体的空间特殊地质体的曲面建模方法及系统，包括以下步骤：提取空间特殊地质体的地震原始数据点，根据地震原始数据点自动生成内部辅助点和外部辅助点；利用内部辅助点和外部辅助点，并通过四面体建模建立四面体结构的空间分布场；根据地震原始数据点的数值大小对四面体结构的空间分布场进行分层，并在每一层上构造等值线，根据等值线进一步生成等值面，得到带有等值面的空间分布场；在带有等值面的空间分布场中确定空间分界面，完成空间特殊地质体的曲面建模。本发明专利技术用于解决现有的建模方法在对空间特殊地质体的进行曲面建模时，得到的三维模型曲面效果不佳的技术问题，从而达到获得高质量三维模型曲面的目的。型曲面的目的。型曲面的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于四面体的空间特殊地质体的曲面建模方法及系统


[0001]本专利技术涉及曲面建模
，具体涉及一种基于四面体的空间特殊地质体的曲面建模方法及系统。

技术介绍

[0002]NURBS曲面建模技术：NURBS(Non
‑
Uniform Rational B
‑
Splines)曲线/曲面是一种用于表示复杂几何形状的数学工具，它可以描述非常复杂的曲面形状，并且能够通过控制点、节点序列和权值等参数进行精细调整。NURBS曲面建模技术主要应用于航空、汽车、工程和造型等领域。
[0003]B
é
zier曲面建模技术：B
é
zier曲面是一种由Bernstein多项式构成的曲面，它是NURBS曲面的一种简化形式。B
é
zier曲面建模技术简单易学，计算速度快，因此在工业设计和电影特效等领域中得到广泛应用。
[0004]Subdivision曲面建模技术：Subdivision曲面建模技术是一种基于递归分割的曲面建模方法，它可以在低分辨率下定义一个基本曲面，然后逐渐细分曲面，最终得到高精度的曲面。Subdivision曲面建模技术在电影特效、游戏设计和虚拟现实等领域中得到广泛应用。
[0005]以上的建模方法的主要问题如下：
[0006](1)NURBS曲面建模技术的主要问题是参数的调整较为困难，因为NURBS曲面的控制点、节点序列和权值等参数都需要进行精细的调整；此外，对于非光滑曲面的建模，NURBS曲面的效果可能会比较差；
[0007](2)B
é
zier曲面建模技术的主要问题是模型的连续性和光滑性不够理想，而且对于复杂曲面的建模比较困难；
[0008](3)Subdivision曲面建模技术的主要问题是在细分过程中可能会产生拓扑错误，而且在处理一些复杂的曲面形状时，Subdivision曲面的效果可能会不如其他技术。
[0009]综上所述，现有的建模方法由于存在参数调整困难、曲面的效果较差、连续性和光滑性不够理想以及存在拓扑错误等问题，而这些问题在空间特殊地质体的曲面建模中更加地突出，从而导致得到的三维模型曲面效果不佳。

技术实现思路

[0010]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于四面体的空间特殊地质体的曲面建模方法及系统，用于解决现有的建模方法在对空间特殊地质体的进行曲面建模时，得到的三维模型曲面效果不佳的技术问题，从而达到获得高质量三维模型曲面的目的。
[0011]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0012]一种基于四面体的空间特殊地质体的曲面建模方法，包括以下步骤：
[0013]提取所述空间特殊地质体的地震原始数据点，根据所述地震原始数据点自动生成内部辅助点和外部辅助点；
[0014]利用所述内部辅助点和所述外部辅助点，并通过四面体建模建立四面体结构的空间分布场；
[0015]根据所述地震原始数据点的数值大小对所述四面体结构的空间分布场进行分层，并在每一层上构造等值线，根据所述等值线进一步生成等值面，得到带有等值面的空间分布场；
[0016]在所述带有等值面的空间分布场中确定空间分界面，完成所述空间特殊地质体的曲面建模。
[0017]作为本专利技术优选的实施方式，在根据所述地震原始数据点自动生成内部辅助点和外部辅助点时，包括：
[0018]确定所述地震原始数据点的平面中心点；
[0019]获取所述地震原始数据点中最远数据点到所述平面中心点的第一半径；
[0020]根据所述第一半径确定到所述平面中心点的第二半径；
[0021]确定所述地震原始数据点的空间方向，根据所述第二半径从所述空间方向的上界到下界，生成桶状的数据点，并将所述桶状的数据点标记为0，将所述地震原始数据点标记为1；
[0022]在所述平面中心点的位置从所述空间方向的上界到下界，生成内部辅助点，并将所述内部辅助点标记为2；
[0023]其中，所述第二半径大于所述第一半径，所述桶状的数据点为所述外部辅助点。
[0024]作为本专利技术优选的实施方式，在通过四面体建模建立四面体结构的空间分布场时，包括：
[0025]根据所述地震原始数据点、所述外部辅助点以及所述内部辅助点的值和位置信息，构建四面体网格模型；
[0026]使用空间四面体剖分算法，根据所需的形状和大小，调整所述四面体网格模型的形状和大小以及所述四面体网格模型的顶点位置和边长，建立所述四面体结构的空间分布场；
[0027]其中，所述四面体结构的空间分布场中值为1或2的区域即为所述空间特殊地质体的分布区域。
[0028]作为本专利技术优选的实施方式，在使用空间四面体剖分算法建立所述四面体结构的空间分布场时，包括：
[0029]根据所述四面体网格模型确定一初始点集P，并将所述初始点集P转化为有序点集Q＝{Q1,Q2,...Qn}；
[0030]选取所述有序点集中任意四个不共面的点，以所述任意四个不共面的点作为顶点构建一四面体，并得到所述四面体的第一外接圆；
[0031]获取所述有序点集中每个点到所述第一外接圆的第一距离，并判断所述第一距离是否大于所述第一外接圆的半径，若是，则将对应的点加入到所述四面体中，若否，则将跳过对应的点；
[0032]将新加入的点和所述四面体中的三个顶点构建三个新的四面体，最终获得一四面体集合，执行有序点添加步骤，直至所述有序点集中的所有点都被加入到所述四面体集合中。
[0033]作为本专利技术优选的实施方式，所述有序点添加步骤，包括：
[0034]确定所述有序点集中每个点到所述四面体集合的第二距离；
[0035]根据所述第二距离找到距离所述四面体集合最远的点，确定所述最远的点到所述四面体集合中最近的四面体，并得到所述最近的四面体的第二外接圆；
[0036]判断所述第二距离是否大于所述第二外接圆的半径，若是，则将所述最远的点加入到所述四面体集合中，若否，则跳过所述最远的点，找寻下一个最远的点；
[0037]不断重复上述步骤，直至所述有序点集中的所有点都被加入到所述四面体集合中
[0038]作为本专利技术优选的实施方式，在每一层上构造等值线时，包括：
[0039]将所述地震原始数据点生成一个连续的数据流形；
[0040]将所述数据流形按照数值大小分成若干层次；
[0041]获取每个层次上所包含所述数据流形中的数据点，并将每个所述数据点作为一个网格顶点，以四个网格顶点为一组，通过查表生成第一等值线；
[0042]以八个网格顶点为一组，通过查表生成第二等值线；
[0043]其中，所述若干层次中的每个层次包含一组数值相等的数据点。
[0044]作为本专利技术优选的实施方式，在根据所述等值线进一步生成等值面，得到带有等值面的空间分布场时，包括：
[0045]以八个网格顶点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于四面体的空间特殊地质体的曲面建模方法，其特征在于，包括以下步骤：提取所述空间特殊地质体的地震原始数据点，根据所述地震原始数据点自动生成内部辅助点和外部辅助点；利用所述内部辅助点和所述外部辅助点，并通过四面体建模建立四面体结构的空间分布场；根据所述地震原始数据点的数值大小对所述四面体结构的空间分布场进行分层，并在每一层上构造等值线，根据所述等值线进一步生成等值面，得到带有等值面的空间分布场；在所述带有等值面的空间分布场中确定空间分界面，完成所述空间特殊地质体的曲面建模。2.根据权利要求1所述的基于四面体的空间特殊地质体的曲面建模方法，其特征在于，在根据所述地震原始数据点自动生成内部辅助点和外部辅助点时，包括：确定所述地震原始数据点的平面中心点；获取所述地震原始数据点中最远数据点到所述平面中心点的第一半径；根据所述第一半径确定到所述平面中心点的第二半径；确定所述地震原始数据点的空间方向，根据所述第二半径从所述空间方向的上界到下界，生成桶状的数据点，并将所述桶状的数据点标记为0，将所述地震原始数据点标记为1；在所述平面中心点的位置从所述空间方向的上界到下界，生成内部辅助点，并将所述内部辅助点标记为2；其中，所述第二半径大于所述第一半径，所述桶状的数据点为所述外部辅助点。3.根据权利要求1所述的基于四面体的空间特殊地质体的曲面建模方法，其特征在于，在通过四面体建模建立四面体结构的空间分布场时，包括：根据所述地震原始数据点、所述外部辅助点以及所述内部辅助点的值和位置信息，构建四面体网格模型；使用空间四面体剖分算法，根据所需的形状和大小，调整所述四面体网格模型的形状和大小以及所述四面体网格模型的顶点位置和边长，建立所述四面体结构的空间分布场；其中，所述四面体结构的空间分布场中值为1或2的区域即为所述空间特殊地质体的分布区域。4.根据权利要求3所述的基于四面体的空间特殊地质体的曲面建模方法，其特征在于，在使用空间四面体剖分算法建立所述四面体结构的空间分布场时，包括：根据所述四面体网格模型确定一初始点集P，并将所述初始点集P转化为有序点集Q＝{Q1,Q2,...Qn}；选取所述有序点集中任意四个不共面的点，以所述任意四个不共面的点作为顶点构建一四面体，并得到所述四面体的第一外接圆；获取所述有序点集中每个点到所述第一外接圆的第一距离，并判断所述第一距离是否大于所述第一外接圆的半径，若是，则将对应的点加入到所述四面体中，若否，则将跳过对应的点；将新加入的点和所述四面体中的三个顶点构建三个新的四面体，最终获得一四面体集合，执行有序点添加步骤，直至所述有序点集中的所有点都被加入到所述四面体集合中。5.根据权利要求4所述的基于四面体的空间特殊地质体的曲面建模方法，其特征在于，
所述有序点添加步骤，包括：确定所述有序点集中每个点到所述四面体集合的第二距离；根据所述第二距离找到距离所述四面体集合最远的点，确定所述最远的点到所述四面体集合中最近的四面体，并得到所述最近的四面体的第二外...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗忠琴，段建华，赵殿君，徐洋，林建东，周亚朋，刘冰，
申请(专利权)人：三河环波软件有限公司，
类型：发明
国别省市：