本發(fā)明涉及地質(zhì)體的三維建模，特別是涉及一種隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維建模方法和渲染方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的地質(zhì)體三維建模技術(shù)在處理隱伏斷層時(shí)面臨諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的建模方法往往依賴于有限的地質(zhì)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)判斷，難以精確模擬斷層的動(dòng)態(tài)插入過程及其對(duì)地質(zhì)體結(jié)構(gòu)的影響。此外，這些方法在處理大規(guī)模地質(zhì)數(shù)據(jù)時(shí)效率較低，且難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)渲染和細(xì)節(jié)展示，限制了其在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中的應(yīng)用。技術(shù)原理方面，許多現(xiàn)有方法依賴于靜態(tài)的斷層模型，缺乏對(duì)斷層運(yùn)動(dòng)學(xué)和地質(zhì)體結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的深入分析，導(dǎo)致建模結(jié)果與實(shí)際地質(zhì)情況存在偏差。

2、在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題或缺陷：現(xiàn)有的建模方法無法有效處理隱伏斷層的動(dòng)態(tài)插入問題，導(dǎo)致無法精確模擬斷層對(duì)地質(zhì)體結(jié)構(gòu)的影響；現(xiàn)有技術(shù)在處理大規(guī)模地質(zhì)數(shù)據(jù)時(shí)效率不高，難以滿足實(shí)時(shí)渲染和高精度建模的需求；此外，現(xiàn)有技術(shù)在斷層識(shí)別和參數(shù)優(yōu)化方面缺乏有效的算法支持，限制了建模精度和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例旨在提供一種隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維建模方法和渲染方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所提出的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明實(shí)施例解決其技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，提供一種隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維建模方法，包括：

4、基于地質(zhì)體特征分析和斷層識(shí)別算法，對(duì)地質(zhì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，再采用動(dòng)態(tài)插入算法進(jìn)行斷層模擬，得到斷層模擬數(shù)據(jù)；

5、在斷層模擬數(shù)據(jù)中獲取斷層插入起點(diǎn)，根據(jù)斷層插入起點(diǎn)構(gòu)建插入模型，分別向兩邊插入斷層，獲取斷層插入軌跡數(shù)據(jù)；根據(jù)斷層插入軌跡數(shù)據(jù)設(shè)置模型參數(shù)，限制動(dòng)態(tài)插入算法的模擬范圍；

6、在斷層插入軌跡與地質(zhì)體數(shù)據(jù)匹配度最高的準(zhǔn)則下，基于地質(zhì)體結(jié)構(gòu)模型和斷層運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，搜索最佳斷層參數(shù)，對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行斷層插入修正。

7、進(jìn)一步地，所述地質(zhì)體特征分析是采用傅里葉變換進(jìn)行的；所述斷層識(shí)別算法的數(shù)學(xué)模型為：

8、

9、其中，f(x)為地質(zhì)體數(shù)據(jù)函數(shù)，f(x)為傅里葉變換結(jié)果。

10、進(jìn)一步地，所述對(duì)地質(zhì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括：

11、將施加窗函數(shù)的地質(zhì)體數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，根據(jù)前一階段的斷層模擬結(jié)果，估計(jì)當(dāng)前階段的斷層位置，并根據(jù)位置和地質(zhì)體數(shù)據(jù)特征選取最優(yōu)的窗函數(shù)參數(shù)；

12、依據(jù)窗函數(shù)參數(shù)得到對(duì)應(yīng)的窗函數(shù)，并依據(jù)窗函數(shù)形狀得到幅頻響應(yīng)曲線；

13、依據(jù)幅頻響應(yīng)曲線，采用最小二乘法設(shè)計(jì)fir濾波器的系數(shù)；使用fir濾波器對(duì)地質(zhì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，然后采用對(duì)應(yīng)窗函數(shù)參數(shù)的窗函數(shù)的斷層識(shí)別系數(shù)對(duì)地質(zhì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行斷層識(shí)別。

14、進(jìn)一步地，所述最優(yōu)的窗函數(shù)參數(shù)是不同地質(zhì)體特征下最小誤差對(duì)應(yīng)窗函數(shù)參數(shù)。

15、進(jìn)一步地，所述在斷層模擬數(shù)據(jù)中獲取斷層插入起點(diǎn)，包括：

16、將地質(zhì)體數(shù)據(jù)經(jīng)過特征提取、斷層識(shí)別和斷層位置估計(jì)的運(yùn)算，得到斷層域的斷層位置；

17、搜索各地質(zhì)體的最大斷層位置，作為各斷層位置，分段對(duì)多個(gè)相鄰地質(zhì)體的斷層位置進(jìn)行曲線擬合，統(tǒng)計(jì)曲線擬合結(jié)果中每個(gè)斷層的相對(duì)偏差和段內(nèi)斷層的平均偏差；

18、以平均偏差最小的斷層段為段目標(biāo)，并根據(jù)相對(duì)偏差閾值，選擇斷層位置，提取所選各斷層位置的斷層域特征信息，選擇最顯著的特征作為斷層插入起點(diǎn)。

19、進(jìn)一步地，所述斷層插入模型的參數(shù)范圍為：

20、p＝{(x,y,z)∣x∈[x1,x2],y∈[y1,y2],z∈[z1,z2]}

21、其中，斷層插入起點(diǎn)坐標(biāo)為(x1,y1,z1)，x1,y1,z1分別為地質(zhì)體數(shù)據(jù)的最小坐標(biāo)值；x2,y2,z2分別為地質(zhì)體數(shù)據(jù)的最大坐標(biāo)值。

22、進(jìn)一步地，所述對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行斷層插入修正，包括：根據(jù)地質(zhì)體數(shù)據(jù)將每個(gè)地質(zhì)體數(shù)據(jù)沿?cái)鄬硬迦敕较蚍殖啥喽?，先根?jù)斷層插入前后的地質(zhì)體數(shù)據(jù)差異，獲取中央斷層參數(shù)調(diào)整前后的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)，再獲取其它斷層參數(shù)調(diào)整前后的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)和斷層插入位置。

23、在本發(fā)明的第二方面中，提供了一種隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維建模渲染方法，包括：

24、獲取隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維建模方法得到的斷層模擬數(shù)據(jù)；

25、基于三維網(wǎng)格劃分方法，將斷層模擬數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)結(jié)構(gòu)均勻的數(shù)據(jù)塊；

26、根據(jù)視點(diǎn)位置，利用cpu實(shí)時(shí)加載相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊到內(nèi)存中，并把將要渲染的地質(zhì)體塊加載到gpu的顯存中；

27、基于gpu并行計(jì)算平臺(tái)，利用gpu流處理器并行構(gòu)建多分辨率的lod模型，渲染出地質(zhì)體。

28、進(jìn)一步地，所述基于三維網(wǎng)格劃分方法，將斷層模擬數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)結(jié)構(gòu)均勻的數(shù)據(jù)塊，包括：按照預(yù)置的數(shù)據(jù)塊密度閾值，采用三維網(wǎng)格劃分方法，對(duì)斷層模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行逐層分割，得到各子塊，根據(jù)相鄰子塊內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，對(duì)相鄰子塊進(jìn)行合并，直至達(dá)到子塊總點(diǎn)數(shù)閾值，得到多個(gè)數(shù)據(jù)塊。

29、進(jìn)一步地，所述根據(jù)視點(diǎn)位置，利用cpu實(shí)時(shí)加載相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊到內(nèi)存中，并把將要渲染的地質(zhì)體塊加載到gpu的顯存中，包括：

30、根據(jù)當(dāng)前視點(diǎn)位置計(jì)算需載入內(nèi)存及緩存數(shù)據(jù)的地質(zhì)體數(shù)據(jù)塊文件地址；采用鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)建內(nèi)存及緩存數(shù)據(jù)，并初始化載入緩存及內(nèi)存地質(zhì)體塊數(shù)據(jù)；

31、當(dāng)視點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)，確定視點(diǎn)移動(dòng)的類型，更新內(nèi)存數(shù)據(jù)；計(jì)算緩存的更新閾值，確定是否需要清除緩存中無用數(shù)據(jù)以及是否載入外存數(shù)據(jù)至緩存中，并進(jìn)行所需的清除或載入操作。

32、本發(fā)明的上述實(shí)施例至少具有以下有益效果：采用本發(fā)明的隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維建模方法可以提高地質(zhì)體建模的精度和效率。通過基于地質(zhì)體特征分析和斷層識(shí)別算法的預(yù)處理步驟，結(jié)合動(dòng)態(tài)插入算法進(jìn)行斷層模擬，能夠更準(zhǔn)確地模擬斷層的插入軌跡和地質(zhì)體結(jié)構(gòu)的變化。此外，通過在斷層模擬數(shù)據(jù)中獲取斷層插入起點(diǎn)，并構(gòu)建插入模型，可以精確控制斷層的插入位置和方向，從而獲得更符合實(shí)際地質(zhì)情況的建模結(jié)果。

33、進(jìn)一步地，本發(fā)明的三維建模渲染方法可以有效地處理大規(guī)模地質(zhì)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的實(shí)時(shí)渲染。通過基于三維網(wǎng)格劃分方法將斷層模擬數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)結(jié)構(gòu)均勻的數(shù)據(jù)塊，并利用cpu和gpu的協(xié)同工作，可以快速加載和渲染地質(zhì)體塊，提高渲染效率。同時(shí)，利用gpu并行計(jì)算平臺(tái)構(gòu)建多分辨率的lod模型，可以根據(jù)不同視點(diǎn)和距離動(dòng)態(tài)調(diào)整渲染細(xì)節(jié)，優(yōu)化視覺效果，使得地質(zhì)體的三維展示更加真實(shí)和直觀。

技術(shù)特征：

1.一種隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維建模方法，其特征在于，所述地質(zhì)體特征分析是采用傅里葉變換進(jìn)行的；所述斷層識(shí)別算法的數(shù)學(xué)模型為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維建模方法，其特征在于，所述對(duì)地質(zhì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維建模方法，其特征在于，所述最優(yōu)的窗函數(shù)參數(shù)是不同地質(zhì)體特征下最小誤差對(duì)應(yīng)窗函數(shù)參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維建模方法，其特征在于，所述在斷層模擬數(shù)據(jù)中獲取斷層插入起點(diǎn)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維建模方法，其特征在于，所述斷層插入模型的參數(shù)范圍為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維渲染方法，其特征在于，所述對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行斷層插入修正，包括：根據(jù)地質(zhì)體數(shù)據(jù)將每個(gè)地質(zhì)體數(shù)據(jù)沿?cái)鄬硬迦敕较蚍殖啥喽?，先根?jù)斷層插入前后的地質(zhì)體數(shù)據(jù)差異，獲取中央斷層參數(shù)調(diào)整前后的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)，再獲取其它斷層參數(shù)調(diào)整前后的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)和斷層插入位置。

8.一種隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維渲染方法，其特征在于，包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維渲染方法，其特征在于，所述基于三維網(wǎng)格劃分方法，將斷層模擬數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)結(jié)構(gòu)均勻的數(shù)據(jù)塊，包括：按照預(yù)置的數(shù)據(jù)塊密度閾值，采用三維網(wǎng)格劃分方法，對(duì)斷層模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行逐層分割，得到各子塊，根據(jù)相鄰子塊內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，對(duì)相鄰子塊進(jìn)行合并，直至達(dá)到子塊總點(diǎn)數(shù)閾值，得到多個(gè)數(shù)據(jù)塊。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維渲染方法，其特征在于，所述根據(jù)視點(diǎn)位置，利用cpu實(shí)時(shí)加載相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊到內(nèi)存中，并把將要渲染的地質(zhì)體塊加載到gpu的顯存中，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及地質(zhì)體的三維建模技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種隱伏斷層動(dòng)態(tài)插入地質(zhì)體的三維建模方法和渲染方法，建模方法包括：基于地質(zhì)體特征分析和斷層識(shí)別算法，對(duì)地質(zhì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，再采用動(dòng)態(tài)插入算法進(jìn)行斷層模擬，得到斷層模擬數(shù)據(jù)；在斷層模擬數(shù)據(jù)中獲取斷層插入起點(diǎn)，根據(jù)斷層插入起點(diǎn)構(gòu)建插入模型，分別向兩邊插入斷層，獲取斷層插入軌跡數(shù)據(jù)；根據(jù)斷層插入軌跡數(shù)據(jù)設(shè)置模型參數(shù)，限制動(dòng)態(tài)插入算法的模擬范圍；在斷層插入軌跡與地質(zhì)體數(shù)據(jù)匹配度最高的準(zhǔn)則下，基于地質(zhì)體結(jié)構(gòu)模型和斷層運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，搜索最佳斷層參數(shù)，對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行斷層插入修正。本發(fā)明可以提高地質(zhì)體建模的準(zhǔn)確性和效率。

技術(shù)研發(fā)人員：普嬌艷,黃澤余,龍濤,張伊,劉海燕
受保護(hù)的技術(shù)使用者：昆明清寧科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9