论文摘要
科学计算可视化是运用计算机图形的原理和方法,将科学和工程计算等产生的数据转换为图形和图像,以直观的形式在计算机屏幕上显示出来。地震勘探是油气勘探的主要手段,将可视化技术应用到三维地震数据体可以极大提高石油勘探的效率,拥有重大的经济和社会效益。可视化技术主要有面绘制和直接体绘制两种。相对面绘制技术,体绘制有不必分割,可以显示数据体内部信息等众多优点。但由于在体绘制计算过程中要遍历所有的地震数据进行计算,因此对于大规模三维地震数据体的体绘制是一个计算和数据双重密集型问题。所以如何提高体绘制的成像速度,达到交互式体绘制是当今研究的一个热点问题。本文针对三维地震数据的特征,对传统Shear-Warp算法进行了改进,并基于该算法实现了三维地震数据体的交互式体绘制。首先,文中对经典的体绘制技术进行了综述,分析了各自运用于地震数据体绘制的优缺点,其中重点研究了Shear-Warp算法。结合三维地震数据体特征,提出了一种基于立方体元的Shear-Warp地震数据体绘制算法。相对八叉树和行程长度编码的加速方式,该算法通过构建立方体元在相邻的体素点之间建立联系;然后根据地震数据的特征对体元进行分类,在绘制过程中通过二叉树索引快速定位分类结果,通过索引结果不仅跳过了透明体素,而且避免了对等值体元的插值计算,减少了计算量。同时针对传统Shear-Warp存在的波纹失真现象,设计了基于立方体元的重采样方式,通过增加采样点的方式提高了图像的精度。其次,在绘制速度方面,针对多核处理器在并行计算上的优势,本文利用多线程技术对算法的实现进行了加速,在图像生成阶段设计了融合查找表,减少了图像生成的计算量,进一步提高了绘制速度。最后,利用QT和OpenGL库完成了三维地震数据可视化系统开发。在系统体绘制模块中,采用多线程后台更新的方式,实现了基于本文算法的地震数据交互式体绘制,在砖块数据生成模块中针对SEG-Y文件在任意切面交互式显示中存在的缺陷,提出了砖块文件格式,很好的解决了三维地震数据在任意方向上的读取问题。并基于该文件格式在三维切片显示模块中实现了三维地震数据体任意方向的交互式切面显示。