三維地質(zhì)表面模型中的插值數(shù)據(jù)處理方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種三維地質(zhì)表面模型中的插值數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟：獲取采樣點(diǎn)集合；計(jì)算采樣點(diǎn)集合中采樣點(diǎn)的曲率；將采樣點(diǎn)集合投影到水平面；在水平面生成用于覆蓋采樣點(diǎn)集合的水平面投影的控制點(diǎn)集合；根據(jù)采樣點(diǎn)的曲率計(jì)算控制點(diǎn)集合中控制點(diǎn)的曲率；根據(jù)曲率密度轉(zhuǎn)化模型計(jì)算控制點(diǎn)的插值密度；根據(jù)控制點(diǎn)的插值密度確定插值點(diǎn)集合；其中，插值點(diǎn)根據(jù)控制點(diǎn)的插值密度生成，并且用于對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充，插值點(diǎn)根據(jù)控制點(diǎn)的插值密度生成，并且用于對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充，從而可以提高生成的面片單元的質(zhì)量，進(jìn)而提高面片單元的規(guī)范性和精度，可以用于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的量化研究。
【專利說明】
三維地質(zhì)表面模型中的插值數(shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本申請(qǐng)涉及地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維地質(zhì)表面模型中的數(shù)據(jù)處理方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 地理信息系統(tǒng)中現(xiàn)有的三維地質(zhì)表面模型中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，研究的側(cè)重點(diǎn)在于 對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真模擬，即側(cè)重于對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行渲染和可視化的處理。
[0003] 在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題：
[0004] 地理信息系統(tǒng)構(gòu)建的三維地質(zhì)表面模型中面片單元的規(guī)范性差、精度低，無法對(duì) 地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行量化研究。例如，根據(jù)三維地質(zhì)表面模型對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)中裂縫、斷層等進(jìn)行研 究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種三維地質(zhì)表面模型中的數(shù)據(jù)處理方法，該數(shù)據(jù)處理方法面 片單元規(guī)范性強(qiáng)、精度高，可以用于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的量化研究。具體的，一種三維地質(zhì)表面模型 中的數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟：
[0006] 獲取采樣點(diǎn)集合；
[0007] 計(jì)算采樣點(diǎn)集合中采樣點(diǎn)的曲率；
[0008] 將采樣點(diǎn)集合投影到水平面；
[0009] 在水平面生成用于覆蓋采樣點(diǎn)集合的水平面投影的控制點(diǎn)集合；
[0010] 根據(jù)采樣點(diǎn)的曲率計(jì)算控制點(diǎn)集合中控制點(diǎn)的曲率；
[0011] 根據(jù)曲率密度轉(zhuǎn)化模型計(jì)算控制點(diǎn)的插值密度；
[0012] 根據(jù)控制點(diǎn)的插值密度確定插值點(diǎn)集合；
[0013] 其中，插值點(diǎn)根據(jù)控制點(diǎn)的插值密度生成，并且用于對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充。
[0014] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)處理的方法和系統(tǒng)，至少具有如下有益效果：
[0015] 插值點(diǎn)根據(jù)控制點(diǎn)的插值密度生成，并且用于對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充，從而可以提高 生成的面片單元的質(zhì)量，進(jìn)而提高面片單元的規(guī)范性和精度，可以用于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的量化研 究。
【附圖說明】
[0016] 此處所說明的附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本申 請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0017] 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的三維地質(zhì)表面模型中的插值數(shù)據(jù)處理方法流程圖。
[0018] 圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的三維地質(zhì)表面模型中的網(wǎng)格化數(shù)據(jù)處理方法流程圖。
[0019] 圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的三維地質(zhì)表面模型中的畸形三角形數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 方法流程圖。
[0020] 圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的三維地質(zhì)表面模型中的曲面延伸數(shù)據(jù)處理方法數(shù)據(jù)處 理數(shù)據(jù)處理方法流程圖。
[0021] 圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的三維地質(zhì)表面模型中的曲面求交數(shù)據(jù)處理方法數(shù)據(jù)處 理數(shù)據(jù)處理方法流程圖。
[0022]圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的三維地質(zhì)表面模型中的邊界過濾數(shù)據(jù)處理方法流程 圖。
[0023]圖7為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的三維地質(zhì)表面模型中的數(shù)據(jù)處理方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本申請(qǐng)具體實(shí)施例及 相應(yīng)的附圖對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一 部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做 出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0025]在地質(zhì)研究中，可以建立三維地質(zhì)模型，用以可視化地質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而可以形象化表 示地質(zhì)結(jié)構(gòu)。
[0026] 將地質(zhì)勘探獲得的地質(zhì)位置信息，以及根據(jù)一定規(guī)則在地質(zhì)位置信息中插入一些 參照性質(zhì)的地質(zhì)位置信息，可以建立由若干點(diǎn)陣構(gòu)成的可視化模型。這種模型可以大致勾 勒出地質(zhì)結(jié)構(gòu)的大致輪廓，無法進(jìn)行進(jìn)一步的量化研究。
[0027] 進(jìn)一步的，可以將地質(zhì)位置信息，即若干個(gè)空間點(diǎn)連接起來形成面片，也就是由若 干空間點(diǎn)形成的平面切片，從而，可以進(jìn)一步精細(xì)化表示地質(zhì)結(jié)構(gòu)。
[0028] 在本申請(qǐng)?zhí)峁┑膶?shí)施例中，可以將地質(zhì)勘探獲得地質(zhì)位置信息，即若干個(gè)空間點(diǎn)， 劃分形成若干不規(guī)則三角形面單元，或者叫做不規(guī)則三角形面片。然后，可以將劃分形成的 不規(guī)則三角形面片，連綴起來擬合地質(zhì)結(jié)構(gòu)的表面。
[0029] 然而，由于地質(zhì)勘探獲得地質(zhì)位置信息的隨機(jī)性，形成的不規(guī)則三角形面片之間 差異較大，具體表現(xiàn)在，三角形邊長(zhǎng)、三角形面積波動(dòng)幅度較大，不利于后續(xù)進(jìn)行處理。
[0030] 在本申請(qǐng)實(shí)施例中，提供一種在地質(zhì)位置信息中插入一些參照性質(zhì)的地質(zhì)位置信 息的方法，以使得不規(guī)則三角形面片滿足一定的規(guī)范性，從而便于后續(xù)處理。
[0031] 請(qǐng)參照?qǐng)D1，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種三維地質(zhì)表面模型中的數(shù)據(jù)處理方法，包括以 下步驟：
[0032] S100:獲取采樣點(diǎn)集合。
[0033] 采樣點(diǎn)集合，具體可以表現(xiàn)為通過地質(zhì)勘探獲得的地質(zhì)位置信息。地質(zhì)勘探獲得 的地質(zhì)位置信息，具體的，可以為鉆孔數(shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)、切片數(shù)據(jù)等?？梢杂洸蓸狱c(diǎn)集合PS = {ρι，Ρ2…pn}，pi= (xi，yi，zi)，i e [1，n]，n表示采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
[0034] S200:計(jì)算采樣點(diǎn)集合中每個(gè)采樣點(diǎn)的曲率。
[0035] 采樣點(diǎn)集合PS為離散的空間點(diǎn)數(shù)據(jù)集合，不包含任何采樣點(diǎn)之間的拓?fù)潢P(guān)系信 息?？梢酝ㄟ^對(duì)采樣點(diǎn)集合進(jìn)行二維De launay剖分，獲得采樣點(diǎn)之間的拓補(bǔ)關(guān)系。
[0036] 在本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N實(shí)施例中，計(jì)算采樣點(diǎn)集合中每個(gè)采樣點(diǎn)的曲率，具體包括： [0037]計(jì)算采樣點(diǎn)集合中每個(gè)采樣點(diǎn)的高斯曲率。
[0038]根據(jù)采樣點(diǎn)集合的地質(zhì)位置信息和其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個(gè)采樣點(diǎn)的曲率可以通過下列 公式獲得：
[0039] a(pi) =K(pi)i XK(pi)2。
[0040]其中，<1(口1)表7]^點(diǎn)的高斯曲率，1(^)1和1(^)2分別表7]^點(diǎn)的兩個(gè)主曲率。其 中Pi點(diǎn)的主曲率是指，在Pi點(diǎn)處的不同方向的法平面與曲面相交曲線的曲率中的最大值和 最小值。
[0041 ]若相交曲線以參數(shù)形式給出：
[0042] s(t) = (x(t)，y(t)，z(t))，貝ljK(pi)i和K(pi)2就是此曲線在點(diǎn)Pi處的曲率的最大值 和最小值，記做F(x，y，z)。
[0044]由此可以求出附帶高斯曲率的采樣點(diǎn)集合cuvPS= {ρι，ρ2…pn}，其中
[0045] pi=(xi，yi，zi，ai)，ie [l，n]，n表示采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)，ai表示點(diǎn)pi處高斯曲率。
[0046] S300:將采樣點(diǎn)集合投影到水平面。
[0047] S400:在水平面生成用于覆蓋采樣點(diǎn)集合的水平面投影的控制點(diǎn)集合。
[0048]控制點(diǎn)0?1，1 = 1，2"，』表示控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)?？刂泣c(diǎn)是在原始地層的水平投影面 的點(diǎn)，這些控制點(diǎn)將控制地層表面的插值。
[0049 ]根據(jù)以下公式分別計(jì)算控制點(diǎn)的坐標(biāo)：
[0052] 其中，i = l，2...M; j = l，2...N。
[0053] XCPi表示在X方向上第i個(gè)點(diǎn)的X坐標(biāo)；
[0054] xmin表示控制點(diǎn)中X坐標(biāo)的最小值；
[0055] Xmax表示控制點(diǎn)中X坐標(biāo)的最大值；
[0056] Xrevol表不X方向的分辨率；
[0057] YCPi表示在Y方向上第j個(gè)點(diǎn)的Y坐標(biāo)；
[0058 ] ymin表示控制點(diǎn)中Y坐標(biāo)的最小值；
[0059] ymax表示控制點(diǎn)中Y坐標(biāo)的最大值；
[0060] yrevol表不Y方向的分辨率。
[0061 ] 控制點(diǎn)CPi用于控制在矩形區(qū)域recti內(nèi)的插值點(diǎn)。矩形區(qū)域recti以控制點(diǎn)CPi為 中心點(diǎn)，分別以單位步長(zhǎng)Xinter和yintei?為邊長(zhǎng)。
[0062]為了取得好的插值效果，X方向的單位步長(zhǎng)和Y方向的單位步長(zhǎng)應(yīng)該相等，即Xinter =yinter，也就是說，所述參數(shù)滿足下列公式：
[0064] S500:根據(jù)采樣點(diǎn)的曲率計(jì)算控制點(diǎn)集合的控制點(diǎn)的曲率。
[0065]根據(jù)插值方法，可以獲得控制點(diǎn)集合CPCS= {pi，P2,......Pn}的高斯曲率，其中，Pi =(Xi，yi，di)，i e [ 1，η]，η表示控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)，ai表示點(diǎn)Pi處的高斯曲率。
[0066]具體的插值方法可以采用距離反比插值算法、克里金插值算法等等。
[0067] S600:根據(jù)曲率密度轉(zhuǎn)化模型計(jì)算控制點(diǎn)的插值密度。
[0068] 根據(jù)以下公式計(jì)算控制點(diǎn)的插值密度：
[0070] 其中，心表示控制點(diǎn)CPi處的插值密度；
[0071] a是轉(zhuǎn)換因子，用以控制整體的密度和離散程度；
[0072] Qi表示CPi處的曲率；
[0073] amin和amax表示所有控制點(diǎn)的曲率的最大值和最小值。
[0074]從而可以得到擁有二維平面坐標(biāo)和插值密度的控制點(diǎn)集合CPDS={Pl，p2,…… Pn}，其中，Pi=(xi，yi，3i)，ie [l，n]，n表示控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)，表示點(diǎn)Pi處的插值密度。
[0075] S700:根據(jù)控制點(diǎn)的插值密度確定插值點(diǎn)集合。
[0076]進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，根據(jù)控制點(diǎn)的插值密度確定插值點(diǎn)集 合，具體包括：
[0077]確定投影面內(nèi)的插值點(diǎn)；
[0078] 將投影面內(nèi)的插值點(diǎn)映射生成表面模型的插值點(diǎn)。
[0079] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，確定投影面內(nèi)的插值點(diǎn)，具體包括：
[0080] 確定投影面面片單元的面積；
[0081] 根據(jù)所述面片單元的面積和插值密度，計(jì)算位于投影面面片單元的插值點(diǎn)；
[0082]將插值點(diǎn)在面片單元內(nèi)均勻分布，獲得插值點(diǎn)集合。
[0083] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，將投影面內(nèi)的插值點(diǎn)映射生成表面模 型的插值點(diǎn)，具體包括：
[0084] 根據(jù)以下公式確定表面模型的插值點(diǎn)的第三維坐標(biāo)，從而獲得表面模型的插值點(diǎn) 集合：
[0086]
.表示待插值點(diǎn)p(x，y)到采樣點(diǎn)集合 中第i個(gè)點(diǎn)Pi的距離；
[0087]權(quán)系數(shù)的冪指數(shù)μ取值為2,表示待插值點(diǎn)和采樣點(diǎn)在水平投影面的歐幾里得距 離。
[0088]具體的，針對(duì)控制點(diǎn)集合CPDS中的每個(gè)控制點(diǎn)，其擁有二維坐標(biāo)信息和插值密度 信息，可以以控制點(diǎn)為中心，以Xinter和yinter為邊長(zhǎng)構(gòu)建出一個(gè)小矩形區(qū)域。在每個(gè)小矩形 內(nèi)部，根據(jù)矩形的四個(gè)端點(diǎn)和矩形區(qū)域內(nèi)的控制點(diǎn)密度利用線性插值的方法生成矩形內(nèi)部 的地層投影平面二維點(diǎn)集RPiibhP〗，……ρ ηι}，其中，RPi表示第i個(gè)小矩形中的二維點(diǎn)集。 Pj = (Xj，yj)表示此小矩形內(nèi)部第j個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。ni = Si2表示第i個(gè)小矩形內(nèi)部的點(diǎn)的個(gè)數(shù)。 由此可知所有的地層投影平面內(nèi)生成的二維點(diǎn)集R P S的計(jì)算方法見公式 RPS = L
[0089] 然后，采用距離反比插值和克里金插值算法，以采樣點(diǎn)集合為樣本，使用RPS點(diǎn)集 進(jìn)行插值，恢復(fù)三維點(diǎn)云結(jié)構(gòu)。
[0090] 根據(jù)以下公式確定表面模型的插值點(diǎn)的第三維坐標(biāo)，從而獲得表面模型的插值點(diǎn) 集合：
[0092]
.表示待插值點(diǎn)p(x，y)到采樣點(diǎn)集合 中第i個(gè)點(diǎn)Pi的距離；
[0093] 權(quán)系數(shù)的冪指數(shù)μ取值為2,表示待插值點(diǎn)和采樣點(diǎn)在水平投影面的歐幾里得距 離。
[0094] 在本申請(qǐng)實(shí)施例中，插值點(diǎn)根據(jù)控制點(diǎn)的插值密度生成，并且用于對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行 補(bǔ)充，從而可以提高生成的面片單元的質(zhì)量，進(jìn)而提高面片單元的規(guī)范性和精度，以便用于 地質(zhì)結(jié)構(gòu)的量化研究。
[0095] 在本申請(qǐng)實(shí)施例中，進(jìn)一步的，還提供一種將地質(zhì)勘探獲得地質(zhì)位置信息，即若干 個(gè)空間點(diǎn)，劃分形成若干不規(guī)則三角形面單元，或者叫做不規(guī)則三角形面片。然后，可以將 劃分形成的不規(guī)則三角形面片，連綴起來擬合地質(zhì)結(jié)構(gòu)的表面。
[0096]請(qǐng)參照?qǐng)D2,本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種三維地質(zhì)表面模型中的網(wǎng)格化數(shù)據(jù)處理方法， 包括以下步驟：
[0097] S101:生成一個(gè)包含增益型采樣點(diǎn)集合中所有采樣點(diǎn)的初始邊界三角形。
[0098]增益型采樣點(diǎn)集合包含原始采樣點(diǎn)和插值點(diǎn)。
[0099] S201:逐一選定增益型采樣點(diǎn)集合中每一個(gè)采樣點(diǎn)，查找外接圓包含所述采樣點(diǎn) 的三角形集合。
[0100] S301:刪除三角形集合，在初始邊界三角形中形成空洞。
[0101] S401:連接所述采樣點(diǎn)和空洞的每一條邊，形成網(wǎng)格化三角形集合。
[0102] S501:刪除網(wǎng)格化三角形集合中與初始邊界三角形有相同頂點(diǎn)的網(wǎng)格化三角形。
[0103] 在本申請(qǐng)實(shí)施例中，增益型采樣點(diǎn)集合包含原始采樣點(diǎn)和插值點(diǎn)，從而，地質(zhì)表面 的單元化的規(guī)范性和精度得到顯著提高，可以用于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的量化研究。
[0104] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，
[0105] 逐一選定增益型采樣點(diǎn)集合中每一個(gè)采樣點(diǎn)，查找外接圓包含所述采樣點(diǎn)的三角 形集合，具體包括：
[0106] 使用指南針法查找包含所述采樣點(diǎn)的一個(gè)三角形；
[0107] 查找所述三角形的鄰接三角形；
[0108] 當(dāng)所有鄰接三角形均不包含所述采樣點(diǎn)時(shí)，形成外接圓包含所述采樣點(diǎn)的三角形 集合。
[0109] 使用該方法可以顯著提高數(shù)據(jù)處理的效率。
[0110] 在本申請(qǐng)實(shí)施例中，上面形成的不規(guī)則三角形面片雖然整體質(zhì)量較高，但如果兩 個(gè)控制點(diǎn)所形成的矩形區(qū)域之間的插值密度相差過大，將會(huì)導(dǎo)致此兩個(gè)矩形之間的網(wǎng)格質(zhì) 量不能滿足具體需求。
[0111] 請(qǐng)參照?qǐng)D3,本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種三維地質(zhì)表面模型中的畸形三角形數(shù)據(jù)處理 方法，包括以下步驟：
[0112] S102:查找畸形三角形。
[0113] S202:將畸形三角形外接圓的圓心添加到采樣點(diǎn)集合中。
[0114] S302:查找采樣點(diǎn)集合中每一個(gè)采樣點(diǎn)的鄰接采樣點(diǎn)。
[0115] S402:根據(jù)插值算法使用鄰接采樣點(diǎn)坐標(biāo)重新計(jì)算所述采樣點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0116] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，查找畸形三角形，具體包括：
[0117]根據(jù)公式
[0119]其中，δ為閾值參數(shù)。
[0120] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，根據(jù)插值算法使用鄰接采樣點(diǎn)坐標(biāo)重 新計(jì)算所述采樣點(diǎn)的坐標(biāo)，具體包括：
[0121] 使用windowed sine插值核函數(shù)重新計(jì)算采樣點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0122] 使用插值算法對(duì)畸形三角形進(jìn)行修正，因此，地質(zhì)表面的單元化的規(guī)范性和精度 得到顯著提高，可以用于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的量化研究地質(zhì)表面的單元化的規(guī)范性和精度得到顯著 提高，可以用于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的量化研究。
[0123] 請(qǐng)參照?qǐng)D4,本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種三維地質(zhì)表面模型中的曲面延伸數(shù)據(jù)處理方 法，包括以下步驟：
[0124] S103:找出地層表面三角網(wǎng)格中所有邊界邊集合和邊界三角形集合。
[0125] 找出地層表面三角網(wǎng)格中所有邊界邊集合BES和邊界三角形BTS集合。
[0126] S203:逐一選定邊界邊集合內(nèi)的邊界邊，該邊界邊屬于一個(gè)邊界三角形集合內(nèi)的 一個(gè)邊界三角形。
[0127] S303:根據(jù)所述邊界邊的兩個(gè)端點(diǎn)確定延伸的起點(diǎn)。
[0128] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，根據(jù)所述邊界邊的兩個(gè)端點(diǎn)確定延伸 的起點(diǎn)，具體包括：
[0129] 當(dāng)邊界邊的兩個(gè)端點(diǎn)為Ρ? = 和= 〇^,y2,z2)，確定延伸的起點(diǎn)
[0130] S403:根據(jù)所述邊界三角形確定延伸的步長(zhǎng)。
[0131 ]進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，根據(jù)所述邊界三角形確定延伸的步長(zhǎng)， 具體包括：
[0132] 當(dāng)ei、e2、e3分別為所述邊界三角形的邊長(zhǎng)時(shí)，確定步長(zhǎng)
[0133] S503:根據(jù)所述邊界邊的方向、所述步長(zhǎng)、所述邊界三角形的法向確定曲面延伸的 方向。
[0134] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，根據(jù)所述邊界邊的方向、所述步長(zhǎng)、所 述邊界三角形的法向確定曲面延伸的方向，具體包括：
[0135] 根據(jù)以下公式計(jì)算曲面延伸的方向：
[0137] 其中，定義三角形To的鄰接三角形為與To共某條邊的三角形，定義To的k鄰接三角 形為To經(jīng)過小于等于k次鄰接關(guān)系可達(dá)到的三角形集合，記為Φ k，集合的nk;
[0138] α為當(dāng)前三角形的影響參數(shù)；
[0139] 元獲為當(dāng)前面片的法向量；
[0140] 芳為當(dāng)前邊界面的k鄰接三角形中的第i個(gè)三角形的法向量。
[0141] S603:根據(jù)所述起點(diǎn)、所述步長(zhǎng)、所述曲面延伸方向計(jì)算出終點(diǎn)。
[0142] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，根據(jù)所述起點(diǎn)、所述步長(zhǎng)、所述曲面延 伸方向計(jì)算出終點(diǎn)，具體包括：
[0143] 根據(jù)以下公式計(jì)算出終點(diǎn)：
[0145] S703:將所述終點(diǎn)添加到三維地質(zhì)表面模型的點(diǎn)集合內(nèi)。
[0146] S803:對(duì)所述點(diǎn)集合內(nèi)進(jìn)行二維Delaunay三角剖分生成拓?fù)涞娜蔷W(wǎng)格。
[0147]進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，對(duì)所述點(diǎn)集合內(nèi)進(jìn)行二維Delaunay三 角剖分生成拓?fù)涞娜蔷W(wǎng)格，具體包括：
[0148] 生成一個(gè)三維地質(zhì)表面模型的點(diǎn)集合內(nèi)中所有采樣點(diǎn)的初始邊界三角形；
[0149] 逐一選定每一個(gè)采樣點(diǎn)，查找外接圓包含所述采樣點(diǎn)的三角形集合；
[0150]刪除三角形集合，在初始邊界三角形中形成空洞；
[0151]連接所述采樣點(diǎn)和空洞的每一條邊，形成網(wǎng)格化三角形集合；
[0152]刪除網(wǎng)格化三角形集合中與初始邊界三角形有相同頂點(diǎn)的網(wǎng)格化三角形。
[0153]在本申請(qǐng)實(shí)施例中，曲面延伸的方法，用于處理由于各種客觀條件的限制而使得 采樣點(diǎn)集不能滿足曲面相交條件的問題。具體的，在實(shí)際的地形中，曲面之間是相交的，然 而，由于采集的空間點(diǎn)的使得由空間點(diǎn)構(gòu)成的面片之間不存在相交關(guān)系，那么采用該曲面 延伸方法可以使得曲面相交，從而，不能直接進(jìn)行曲面運(yùn)算以恢復(fù)地層和斷層的形狀。 [0154]請(qǐng)參照?qǐng)D5,本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種三維地質(zhì)表面模型中的曲面求交數(shù)據(jù)處理方 法，包括以下步驟：
[0155] S104:選定第一曲面內(nèi)的每一個(gè)第一三角面片。
[0156] S204:選定第二曲面內(nèi)的每一個(gè)第二三角面片。
[0157] S304:判斷第一三角面片和第二三角面片是否相交。
[0158]進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，判斷第一三角面片和第二三角面片是 否相交，具體包括：
[0159]判斷第一三角面片的包圍盒和第二三角面片的包圍盒是否相交。
[0160]進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，判斷第一三角面片和第二三角面片是 否相交，具體包括：
[0161]當(dāng)?shù)谝蝗敲嫫瑸?\ = 第二三角面片為r2 = (?，石,€)時(shí)，根據(jù) 公式- (ΡΓ + ((石-€) X (石一瓦))=〇,當(dāng)te [0，1 ]則，第一三角面片 與第二三角面片相交。
[0162] S404:當(dāng)?shù)谝蝗敲嫫偷诙敲嫫嘟粫r(shí)，確定第一三角面片和第二三角面 片的交點(diǎn)和交線段。
[0163] S504:連接交線段生成交線。
[0164] 在本申請(qǐng)實(shí)施例中，曲面求交數(shù)據(jù)處理方法，用以求得兩個(gè)曲面的交線，從而進(jìn)行 曲面分割以恢復(fù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)形貌。
[0165] 請(qǐng)參照?qǐng)D6,本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種三維地質(zhì)表面模型中的邊界過濾數(shù)據(jù)處理方 法，包括以下步驟：
[0166] S105:輸入所有三角形集合和所有邊界線段集合。
[0167] S205:標(biāo)記所有邊界點(diǎn)。
[0168] S305:選定所述三角形集合中的任一三角形。
[0169] S405:判斷所述三角形的頂點(diǎn)是否被標(biāo)記。
[0170] S505:當(dāng)所述三角形的頂點(diǎn)未被標(biāo)記時(shí)，將所述三角形歸入第一曲面集合，否則不 對(duì)所述三角形進(jìn)行處理。
[0171] S605:遍歷第一曲面集合的鄰接三角形，當(dāng)所述鄰接三角形的頂點(diǎn)未被標(biāo)記，并且 所述鄰接三角形與所述三角形的鄰接邊不屬于邊界線段集合時(shí)，將所述鄰接三角形歸入第 一曲面集合。
[0172] S705:重復(fù)上一步，直至獲得穩(wěn)定的第一曲面集合。
[0173] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，所述方法還包括：
[0174]遍歷所述三角形集合中的所有三角形；
[0175] 獲得針對(duì)每一三角形的曲面集合。
[0176] 在本申請(qǐng)實(shí)施例中，第一曲面集合在空間上對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的空間斷面，從而可以 恢復(fù)地層形狀，有利于對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的量化研究。
[0177] 同時(shí)，混雜在一起的所有三角形集合被拆分為若干獨(dú)立的空間斷面，使得地層形 狀更加準(zhǔn)確。
[0178]綜上，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，請(qǐng)參照?qǐng)D7,提供了一種三維地質(zhì)表面模型中的數(shù)據(jù)處 理方法，包括以下步驟：
[0179] S110:獲取采樣點(diǎn)集合；
[0180] S210:使用插值算法，對(duì)采樣點(diǎn)集合進(jìn)行插值生成增益型采樣點(diǎn)集合，以恢復(fù)地質(zhì) 的三維點(diǎn)云結(jié)構(gòu)；
[0181] S310:采用delaunay剖分算法，處理增益型采樣點(diǎn)集合，生成三角形集合；
[0182] S410:查找三角形集合中的畸形三角形；
[0183] S510:處理畸形三角形；
[0184] S610:使用windowed sine插值核函數(shù)，優(yōu)化處理畸形三角形后的三角形集合；
[0185] S710:根據(jù)曲面延伸算法和曲面求交算法，處理優(yōu)化后的三角形集合，生成曲面邊 界線；
[0186] S810:根據(jù)邊界過濾算法，生成曲面邊界線處的空間曲面集合，用以表征空間斷 面。
[0187] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，使用插值算法，對(duì)采樣點(diǎn)集合進(jìn)行插值 生成增益型采樣點(diǎn)集合，具體包括：
[0188] 計(jì)算采樣點(diǎn)集合中每個(gè)采樣點(diǎn)的曲率；
[0189] 將采樣點(diǎn)集合投影到水平面；
[0190] 在水平面生成用于覆蓋采樣點(diǎn)集合的水平面投影的控制點(diǎn)集合；
[0191]根據(jù)采樣點(diǎn)的曲率計(jì)算控制點(diǎn)集合的控制點(diǎn)的曲率；
[0192] 根據(jù)曲率密度轉(zhuǎn)化模型計(jì)算控制點(diǎn)的插值密度；
[0193] 根據(jù)控制點(diǎn)的插值密度確定插值點(diǎn)集合；
[0194] 匯總采樣點(diǎn)集合和插值點(diǎn)集合，形成所述增益型采樣點(diǎn)集合。
[0195] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，處理增益型采樣點(diǎn)集合，生成三角形集 合，具體包括：
[0196] 生成一個(gè)包含增益型采樣點(diǎn)集合中所有采樣點(diǎn)的初始邊界三角形；
[0197] 逐一選定增益型采樣點(diǎn)集合中每一個(gè)采樣點(diǎn)，查找外接圓包含所述采樣點(diǎn)的三角 形集合；
[0198] 刪除三角形集合，在初始邊界三角形中形成空洞；
[0199] 連接所述采樣點(diǎn)和空洞的每一條邊，形成網(wǎng)格化三角形集合；
[0200] 刪除網(wǎng)格化三角形集合中與初始邊界三角形有相同頂點(diǎn)的網(wǎng)格化三角形。
[0201] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，查找三角形集合中的畸形三角形，具體 包括：
[0202] 根據(jù)公式
[0204] 其中，a、b、c為三角形的三條邊，δ為閾值參數(shù)。
[0205] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，根據(jù)曲面延伸算法和曲面求交算法，處 理優(yōu)化后的三角形集合，生成曲面邊界線，具體包括：
[0206]找出地層表面三角網(wǎng)格中所有邊界邊集合和邊界三角形集合；
[0207] 逐一選定邊界邊集合內(nèi)的邊界邊，該邊界邊屬于一個(gè)邊界三角形集合內(nèi)的一個(gè)邊 界二角形；
[0208] 逐一選定邊界邊集合內(nèi)的邊界邊，該邊界邊屬于一個(gè)邊界三角形集合內(nèi)的一個(gè)邊 界二角形；
[0209] 根據(jù)所述邊界三角形確定延伸的步長(zhǎng)；
[0210] 根據(jù)所述邊界邊的方向、所述步長(zhǎng)、所述邊界三角形的法向確定曲面延伸的方向；
[0211] 根據(jù)所述起點(diǎn)、所述步長(zhǎng)、所述曲面延伸方向計(jì)算出終點(diǎn)；
[0212] 將所述終點(diǎn)添加到三維地質(zhì)表面模型的點(diǎn)集合內(nèi)；
[0213]對(duì)所述點(diǎn)集合內(nèi)進(jìn)行二維De launay三角剖分生成拓?fù)涞娜蔷W(wǎng)格。
[0214]進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，所述方法還包括：
[0215]選定第一曲面內(nèi)的每一個(gè)第一三角面片；
[0216]選定第二曲面內(nèi)的每一個(gè)第二三角面片；
[0217]判斷第一三角面片和第二三角面片是否相交；
[0218]當(dāng)?shù)谝蝗敲嫫偷诙敲嫫嘟粫r(shí)，確定第一三角面片和第二三角面片的交 點(diǎn)和交線段；
[0219] 連接交線段生成交線。
[0220] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠忠粚?shí)施例中，根據(jù)邊界過濾算法，生成曲面邊界線處 的空間曲面集合，具體包括：
[0221 ]輸入所有三角形集合和所有邊界線段集合；
[0222]標(biāo)記所有邊界點(diǎn)；
[0223]選定所述三角形集合中的任一三角形；
[0224] 判斷所述三角形的頂點(diǎn)是否被標(biāo)記；
[0225] 當(dāng)所述三角形的頂點(diǎn)未被標(biāo)記時(shí)，將所述三角形歸入第一曲面集合，否則不對(duì)所 述三角形進(jìn)行處理；
[0226]遍歷第一曲面集合的鄰接三角形，當(dāng)所述鄰接三角形的頂點(diǎn)未被標(biāo)記，并且所述 鄰接三角形與所述三角形的鄰接邊不屬于邊界線段集合時(shí)，將所述鄰接三角形歸入第一曲 面集合；
[0227] 重復(fù)上一步，直至獲得穩(wěn)定的第一曲面集合。
[0228] 以上所述僅為本申請(qǐng)的實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員 來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同 替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三維地質(zhì)表面模型中的插值數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，包括以下步驟： 獲取采樣點(diǎn)集合； 計(jì)算采樣點(diǎn)集合中采樣點(diǎn)的曲率； 將采樣點(diǎn)集合投影到水平面； 在水平面生成用于覆蓋采樣點(diǎn)集合的水平面投影的控制點(diǎn)集合； 根據(jù)采樣點(diǎn)的曲率計(jì)算控制點(diǎn)集合中控制點(diǎn)的曲率； 根據(jù)曲率密度轉(zhuǎn)化模型計(jì)算控制點(diǎn)的插值密度； 根據(jù)控制點(diǎn)的插值密度確定插值點(diǎn)集合； 其中，插值點(diǎn)根據(jù)控制點(diǎn)的插值密度生成，并且用于對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，計(jì)算采樣點(diǎn)集合中采樣點(diǎn)的曲率，具體包括： 計(jì)算采樣點(diǎn)集合中采樣點(diǎn)的高斯曲率。3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，計(jì)算采樣點(diǎn)集合中采樣點(diǎn)的高斯曲率，具體 包括： 采樣點(diǎn)集合中采樣點(diǎn)的高斯曲率根據(jù)下列公式求得：4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在水平面生成用于覆蓋采樣點(diǎn)集合的水平面 投影的控制點(diǎn)集合，具體包括： 根據(jù)以下公式分別計(jì)算控制點(diǎn)的坐標(biāo)：其中，? = 1，2···Μ;? = 1，2···Ν; XCPi表示在X方向上第i個(gè)點(diǎn)的X坐標(biāo)； Xmin表示控制點(diǎn)中X坐標(biāo)的最小值； Xmax表示控制點(diǎn)中X坐標(biāo)的最大值； Xrevol表不X方向的分辨率； YCPj表示在Y方向上第j個(gè)點(diǎn)的Y坐標(biāo)； ymin表示控制點(diǎn)中Y坐標(biāo)的最小值； ymax表示控制點(diǎn)中Y坐標(biāo)的最大值； yrevol表不Y方向的分辨率。5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述參數(shù)滿足下列公式：根據(jù)采樣點(diǎn)的曲率計(jì)算控制點(diǎn)集合中控制點(diǎn)的曲率。 1 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，根據(jù)采樣點(diǎn)的曲率計(jì)算控制點(diǎn)集合中控制點(diǎn) 的曲率，具體包括： 根據(jù)插值方法獲得控制點(diǎn)集合CPCS = {pi，P2， Pn}，其中，Pi = (Xi，yi，ai)，i e [ 1，η]， n表示控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)，a i表示點(diǎn)pi處的高斯曲率。7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)曲率密度轉(zhuǎn)化模型計(jì)算控制點(diǎn)的插值密 度，具體包括： 根據(jù)以下公式i+笪棹制?的插倌密庶，其中，Si表示控制點(diǎn)CPi處的插值密度； a是轉(zhuǎn)換因子，用以控制整體的密度和離散程度； 〇i表示CPi處的曲率； amin和amax表示所有控制點(diǎn)的曲率的最大值和最小值。8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，根據(jù)控制點(diǎn)的插值密度確定插值點(diǎn)集合，具 體包括： 確定投影面內(nèi)的插值點(diǎn)； 將投影面內(nèi)的插值點(diǎn)映射生成表面模型的插值點(diǎn)。9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，確定投影面內(nèi)的插值點(diǎn)，具體包括： 確定投影面面片單元的面積； 根據(jù)所述面片單元的面積和插值密度，計(jì)算位于投影面面片單元的插值點(diǎn)； 將插值點(diǎn)在面片單元內(nèi)均勻分布，獲得插值點(diǎn)集合。10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將投影面內(nèi)的插值點(diǎn)映射生成表面模型的 插值點(diǎn)，具體包括： 根據(jù)以下公式確定表面模型的插值點(diǎn)的第三維坐標(biāo)，從而獲得表面模型的插值點(diǎn)集 合：其中g(shù)示待插值點(diǎn)P(x，y)到采樣點(diǎn)集合中第i 個(gè)點(diǎn)距離； 權(quán)系數(shù)的冪指數(shù)y取值為2,表示待插值點(diǎn)和采樣點(diǎn)在水平投影面的歐幾里得距離。
【文檔編號(hào)】G06T17/30GK105869210SQ201610190583
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月29日
【發(fā)明人】戴曉霞, 唐培培, 孫霖, 王澤兵, 蘇健, 翁文勇
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)城市學(xué)院