用于实时可视化多卷数据集的方法及系统技术方案

用于可视化多个三维数据的卷的方法及系统。显卡用于三维像素(voxel)混合，像素混合以及图像混合，实时生成三维数据的最终结合的图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及多卷(multiple volume)数据集——也称为三维卷数据集的可视化。图像处理器(“GPU”)，有时也称为显卡，用于以交互率可视化(协同绘制)三维体数据集——意味着实时。
技术介绍
在应用科学中，学习的各种领域需要二维或三维卷数据集的分析，其中每个数据卷可具有多种表示不同物理性质的属性。属性，有时称为数据值，表示在确定的二维或三维空间内对象的一种特定的物理性质。数据值可能是例如包括256个可能值的8字节的数据字。属性的位置由&，7，数据值)或者(x，y，z，数据值)表示。如果该属性表示特定位置的压力，那么该属性位置可表示为&，7，2，压力)。在医学领域，计算计轴向断层扫描(CAT)扫描仪或磁共振成像(MRI)设备用于制作人体一些特定区域的图片或诊断图像，典型地表示坐标以及确定的属性。通常，在预先确定的位置内的每种属性必须单独成像且除开另外的属性。例如，表示预先确定的位置的温度的属性典型地与在同一位置表示压力的另一属性分离成像。因此，基于这些属性的特定条件的诊断受限于显示预先确定的地点的单一属性的能力。从最早的工具使用重力测量鉴定潜在含烃岩的19世纪末以来，地球物理学的方法已用于石油和天然气的寻找。在20世纪20年代，反射与地震折射数据最先用于勘探。地质学者或地球物理学者，以下简称地球学家或解释者的早期解释通过在地震记录胶片上以及后来的大纸“床单”上的手工记录做出。这个过程是冗长且耗时的。二维地震探测最初通过在大区域上铺设包含爆破点以及接收机的长线缆的网格状线产生，称之为探测。每个线缆代表一个“线”。爆破点发出声音(由炸药或其它形式的爆破产生)，地震波到达接收机时接收机或地音探听器记录地震波。声波的距离以及传播时间在每个地音探听器记录，并图形化表示为地震子波。起初，只有模拟数据可用，但是随着计算机时代的发展模拟数据被数字信息取代。对于二维地震解释，地球学家基于实线上子波的特性做出解释，并在线间区域插入信息。在20世纪70年代，技术进步允许三维地震的使用。地震探测设计为密集网格，且数据可表示为三维卷或立方体。20世纪80年代的计算机改进使在工作站上的三维地震解释成为可能。早期三维地震解释只允许地球学家观测并在垂直截面或者水平切面解释数据。在石油和天然气工业，三维地震数据集(3D地震数据)由有规律的间隔的数据样本的矩形体组成。数据在二维平面内显示为垂直地震截面或者水平地震切片。依次，垂直地震截面经常相连显示，平坦的平面形成一个穿过感兴趣的三维地质区域的联锁“围栏”。 解释者研究多个地震显示以解释位置、地质构造的性质、地层界线、以及很好地规划位置。缘于现代计算机加速的处理能力，密集的三维地震数据在石油勘探中的使用优于二维地震的使用。卷可视化也已成为主流解释应用中的基本特征。典型地，应用通过使用不同的卷描绘技术将地震卷表现为切片、围栏、壳结构立方体(shell cube)、以及半透明立方体。卷可视化的挑战主要是速度和大小。今天的标准计算机提供比以往的超级计算机更大的计算功率。64位计算机轻易地在存储器中加载几十亿字节的数据，并且计算机群扩展体大小更大。现今这样加速的计算功率使多个地震卷的可视化成为可能。可视化多个原始卷以及属性卷能够增进它们之间关系的理解并提高石油和天然气可能性的解释。多个卷结合的重要性是众所周知的。现今的工作站以及可视化技术使解释者在真正逼真的三维环境看到数据，更接近地类似实际的地球表面下的岩石。通过三维卷，在各个方向接近地采样地下地震波动域，导致更准确的结构化且地层学的解释。计算机允许地震卷显示为三维像素(voxel)或体元素，接着绘制为具有不同程度的不透明度，以及通过特定属性算法计算。收集并处理地震数据以制作包括“三维像素”或卷元素的三维卷数据集，凭此每个三维像素可通过它的八角之一或中心的X，y, Z坐标确认。每个三维像素也表示一个与一些量过的或计算而得的特定位置的物理特性有关的数字的数据值(属性)。地质地震数据值的例子包括振幅、相位、频率以及相似性。不同的数据值存储于不同的三维卷数据集，其中每个三维卷数据集表示不同的数据值。使用多个数据集时，对于同样的地理空间，每个数据集的数据值可表示不同的物理参数或特性。举例来说，多个数据集可能包括地震卷、温度卷、以及水饱和度卷。在地震卷中，三维像素可表示为(χ，ι, z，地震振幅)形式。在温度卷中，三维像素可表示为(χ，y，ζ, V )形式。在水饱和度卷中，三维像素可表示为(χ，y, ζ, %饱和度)。由这些卷每一个中的三维像素确定的物理或地理空间是一样的。尽管如此，对于任何特殊的空间位置( ，y0, ，地震振幅包含在地震卷内，温度在温度卷内，以及水饱和度在水饱和度卷内。为了分析一定的地表下面的地质结构，有时称为“特征”或“事件”，来自不同三维卷数据集的信息可单独成像以分析特征或时间。地球学家检查地震数据以确认通常表示岩层(horizons)的连续反射，以及表示断层或能够捕获烃类的其他结构成分的间断的反射。如“亮点”这样的岩层中的异常经常表明石油或天然气的存在。软件技术允许解释者使用多种工业标准算法计算地震卷上的属性。目的是提取关于可确认烃类的地震岩层(horizon)的信息。例如，属性可包含地震数据的时间、振幅、 频率、以及衰减信息。地球学家选择算法以及计算地震数据以揭示那些不然仍然会模糊不清的感兴趣的区域。一些普通的属性计算测量频率、相位、方位角、倾斜方位角、以及边缘检测。带通滤波只允许被选择的频率通过计算窗口。近来，算法也测量地震数据的谱分解。在可视化中多个卷的使用是烃类探测以及生产运作的主导趋势之一。可视化能够合并来自多个三维探测以及时移四维地震探测的信息为单一的显示。关于可视化多个三维卷数据集有若干方式。最简单的方式是分开显示来自每个数据集的相应显示，用耦合的光标连接视角。另一种方式是结合多个数据集为单一的显示。同样地，相干性以及振幅卷能够通过凹凸映射结合，其中，每个像素的色度由反射振幅控制，明暗(凸点效果)由相干值控制。数据动画可显示四维时移序列；这种技术对于油藏仿真(reservoir simulation)特别有效，导致随时比较地震数据、油藏流体、以及测井曲线中的变化。习惯地，软件在分开的窗口显示每个卷。这种方式使得分析相干性以及卷间关系困难。利用卷的叠加以及结合使解释数据更简单。有关怎样利用基于卷的技术计算、控制、以及解释卷属性的方法在有本领域是已知的，对于油藏允许解释以定量估算岩石以及流体性质。对石油和天然气数据可视化结合多个卷，以及利用可视化过程中多个属性和学科帮助地球学家根据地质以及岩石物理信息的经验关联分类油藏。现代软件应用允许多地震卷的同步使用。例如，解释者可以看标准时间域地震卷的同时观察间断卷内的同样的数据。多个卷解释的概念使地球学家迅速地以更大的准确性和速度解释大的数据域。二维绘画程序中的“模板”示例结合多个卷先前已存在。包括RGBA颜色、不透明度、以及亮度的三种可能的方式已用于定义传递函数。每个卷可与传递函数的这三种形式中的一种有关，且图层在片级(fragment level)结合。每个图层的传递函数独立地预先集成，是复合的。除石油与天然气勘探之外，其他领域，特本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于将多个三维卷数据集成像为最终图像的方法，其包括：选择表示不同的属性卷的多个三维卷数据集；通过数据混合处理每个属性卷，以形成第一结合属性卷或第一多个相应属性卷；利用显卡对所述第一结合属性卷或所述第一多个相应属性卷进行采样或插值；利用显卡通过三维像素混合来处理所述第一结合属性卷或所述第一多个相应属性卷，以形成第二结合属性卷或第二多个相应属性卷；利用显卡对所述第二结合属性卷或所述第二多个相应属性卷进行颜色映射和过滤；利用显卡通过像素混合来处理所述第二结合属性卷或所述第二多个相应属性卷，以形成第三结合属性卷或第三多个相应属性卷；及利用显卡通过图像混合来处理所述第三结合属性卷或所述第三多个相应属性卷，以形成所述最终图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2007.01.05 US 60/883,7221.一种用于将多个三维卷数据集成像为最终图像的方法，其包括 选择表示不同的属性卷的多个三维卷数据集；通过数据混合处理每个属性卷，以形成第一结合属性卷或第一多个相应属性卷； 利用显卡对所述第一结合属性卷或所述第一多个相应属性卷进行采样或插值； 利用显卡通过三维像素混合来处理所述第一结合属性卷或所述第一多个相应属性卷， 以形成第二结合属性卷或第二多个相应属性卷；利用显卡对所述第二结合属性卷或所述第二多个相应属性卷进行颜色映射和过滤； 利用显卡通过像素混合来处理所述第二结合属性卷或所述第二多个相应属性卷，以形成第三结合属性卷或第三多个相应属性卷；及利用显卡通过图像混合来处理所述第三结合属性卷或所述第三多个相应属性...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉姆·庆荣·林，
申请(专利权)人：兰德马克绘图国际公司，哈里伯顿公司，
类型：发明
国别省市：US