基于点云裁剪的空间曲面生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于点云裁剪的空间曲面生成方法，实现了在复杂逆断层条件下曲面的重构，利用数据分块的思路，把一个曲面上的数据分为约束条件内的数据和约束条件外的两部分数据，并分别进行三角网格化，很好地解决了数据量大的问题，提高了三角网格化的速度。本发明专利技术的积极效果是：支持各类断层，包括正断层、逆断层，具有很好的适应性；支持以复杂多边形为约束条件的各类应用，具有很好的通用性；解决了一些复杂多边形的裁剪问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
近年来点云技术在地质勘探，制造业方面有着重要的应用，而曲面重建是点云处理的核心内容，目前点云重构曲面技术主要的方法有如下几种；(I)基于曲面单元的重建算法基于曲面单元的重建算法是一种新的法矢检验算法，以类似推进波前的方式，沿着被测物体的表面逐步搜索局部最佳的法向直至所有点具有正确的方向；同时在每个点处生成局部球状的曲面单元，以曲面单元表达离散样点，该算法没有充分考虑到含有约束条件的曲面重构问题。(2)基于B样条或者NURBS曲面为基础的四边域曲面重构方法它先根据边界构造一个初始曲面，然后将型值点投影到该初始曲面上，根据投影位置算出其参数分布，根据这一型值点参数分配拟合出一张新的B样条曲面，最后，对型值点参数进行优化，使拟合曲面离给定型值点误差最小，然后再用NURBS方法拟合成最终重构曲面。该方法对数据有严格的要求一是要求数据以张量积形式分布；二是型值数据不能变化太剧烈。(3)以三角形Bezier曲面为基础的三边域曲面重构方法其原理是将待处理数据作为一个整体来进行操作，根据数据的局部面的生成和实体生成方面的功能完成曲面的重构，它不能解决含有复杂逆断层的地质地层重构问题。近年来，已经有多种生成空间曲面的方法被提出来，并且应用到各个领域，但是由于应用领域的千差万别，数据量大小不同，没有一种方法适合所有的场合。与本专利技术相关的现有技术包括目前在空间点云技术上使用最多的是点云三角网格化技术，它能解决含有简单约束条件的曲面重构问题。在现有的点云技术上主要的是基于网格的处理技术，它的突出特点是以网格为中介来表达离散点之间的相互连接关系，将点云组织成一个整体，恢复空间曲面。网格化，特征提取，曲面重建等均以网格节点或者网格边作为考虑问题的基本出发点，它的优点在于以网格显示表达物体的拓扑结构，表示方式简单，直观，能表现形状的任意复杂的物体，目前得到了广泛的应用，它在地质勘探中的一个主要的作用是实现对空间层位曲面的重构，但是现有的技术不能很好地解决含有复杂逆断层的层位重构问题。当前国内外针对点云技术重构空间曲面的方案有很多，也有相当多的成熟软件产品。但是就目前来说，这些方案对于国内石油地质勘探来说，有其局限性现有的点云重构曲面的方法大多针对没有断层的层位或者含有简单的断层；或者虽然考虑到了正断层，但是逆断层和多重断层的情况没有考虑。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点，本专利技术提供了一种，解决了含有复杂逆断层条件下三维层位曲面生成问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种，包括如下步骤步骤一、数据的导入；步骤二、利用约束多边形裁剪点云数据(I)计算断层多边形的Z值；(2)通过多边形裁剪算法获取新的多边形；(3)多边形裁剪点云数据；步骤三、点云数据分块处理( I)把所有的点投影到XY平面上；(2)找出包含所有点的最小矩形N;(3)对点云数据进行分块处理；步骤四、分别对多边形内数据、多边形外围数据进行三角网格化(I)对多边形外围数据进行三角网格化I)分区连三角形；2)所有的分区三角网格化完成后，分别对X，y方向上的区域进行合并；3)删除约束多边形内的三角形；( 2 )对多边形内数据进行三角网格化。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是本专利技术提出了一种，实现了在复杂逆断层条件下曲面的重构，具有如下优点(I)支持各类断层，包括正断层、逆断层，具有很好的适应性。(2)利用数据分块的思路，把一个曲面上的数据分为约束条件内的数据和约束条件外的两部分数据，并分别进行三角网格化，很好地解决了数据量大的问题，提高了三角网格化的速度。(3)支持以复杂多边形为约束条件的各类应用，具有很好的通用性。(4)解决了一些复杂多边形的裁剪问题。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中图I是本专利技术方法的约束多边形裁剪点云数据流程图；图2是多边形相交情况下层位数据的划分示意图；图3是多边形相互包含情况下层位数据的划分示意图；图4是区域之间连接三角形的示意图。具体实施例方式先对一些基本的地质结构和方案用语进行定义(I)层位是指在地层层序中的某一特定位置，地层的层位可以是地层单位的界线，也可以是属于某一特定时代的标志层等。(2)断层地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造。(3)数据分块利用特定的规则把大量的数据分成若干数据块的技术。(4)曲面重构利用空间上的点生成空间曲面的过程。(5)上盘点断层与上盘层位的所有交点。(6)下盘点断层与下盘层位的所有交点。(7) Delaunay三角剖分算法给定二维平面上的节点集合P= {PO, Pl, ···, Pnj ,其中n>3，假设这些点不全共线。若用dist(Pi，Pj)表示Pi与Pj的欧氏距离且区域V(Pi) = {x I dist (x, Pi) <dist (x, Pj), X e R2, j关i}中包含的点到Pi的距离比到节点集合P中其他任意点Pj的距离都近，则称区域V(Pi)为点Pi的Voronoi图，Pi为V(Pi)的内核，其中R2为实数域。将节点集合P的所有相邻Voronoi多边形的内核相连，形成节点集合P的三角剖分DT，称这样的剖分结果为节点集合P的De Iaunay三角剖分，称DT中的三角形为De Iaunay三角形。从地质上来说，断层是岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生显著位移的断裂构造，所以断层表现在地震解释系统中一般是比较陡峭的曲面结构，上盘相对上升的叫逆断层。断层多边形的形成对于实际的地质构造，层位与断层是严格相交的，在地震解释系统中，由于解释数据的精度问题，这个条件往往并不能满足。在本专利技术中，我们用给定层位与断层交线(称之为断层线)的方法，来达到层位与断层相交的目的。断层线分为上盘线和下盘线，上、下盘线组成一个三维空间中的多边形，称之为断层多边形。在含有复杂逆断层的情况下，逆断层的种类主要分为以下两种情况(I)层位完全断完的情况下形成的逆断层，即上、下盘层位完全断开；(2)层位没有断完的情况下形成的逆断层，即上、下盘层位没有完全断开；一种，包括如下步骤步骤一、数据的导入主要解决的是地质勘探中空间层位曲面的生成问题，因此输入的数据必须为剖面点云数据。假设SpacePoint为空间点集，Pointi为空间的某个点，它的坐标分别为x, y, z。index为每个点的标号数据,类型为double类型,faultageFlag为断层属性,值为I说明此点在断层上，值为O说明此点在层位上，IayerFlag表示点处于层位的第几层，它们的关系用集合表示如下SpacePoint= (Point1, Point2. . . Pointi. . . }Pointi= {x, y, z, index, faultageFlag, layerFlag}步骤二、利用约束多边形裁剪点云数据( I)计算断层多边形的Z值通过上、下盘线得到断层多边形，通过层位数据和断层数据之间的关系，分别计算断层多边形的Z值。(2)通过多边形裁剪算法获取新的多边形在含有多重逆断层的情况下，形成了多个断层多边形，将这些断层多边形投影到xy平面后，它们的关系主要分为两种情况情况一两个断层多边形相交；情况二 一个断层多边形包含另一个断层多边形。我们定义本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于点云裁剪的空间曲面生成方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、数据的导入；步骤二、利用约束多边形裁剪点云数据：（1）计算断层多边形的Z值；（2）通过多边形裁剪算法获取新的多边形；（3）多边形裁剪点云数据；步骤三、点云数据分块处理：（1）把所有的点投影到XY平面上；（2）找出包含所有点的最小矩形N；（3）对点云数据进行分块处理；步骤四、分别对多边形内数据、多边形外围数据进行三角网格化（1）对多边形外围数据进行三角网格化：1）分区连三角形；2）所有的分区三角网格化完成后，分别对x，y方向上的区域进行合并；3）删除约束多边形内的三角形；（2）对多边形内数据进行三角网格化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚兴苗，蒋有文，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：