[发明专利]基于不透明度加权的多地震属性融合纹理映射体绘制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于不透明度加权的多地震属性融合纹理映射体绘制方法。

背景技术

随着油田地震勘探各项技术的应用与发展，勘探工作者对地震成果的要求也越来越高，面对日益复杂、隐蔽的油藏情况，为提高钻探的成功率，需要为勘探工作者提供一个全新的地质构造形态及其属性特征。科学计算可视化技术的出现，为实现这个思想提供了成熟的技术支持。科学计算可视化技术应用于地震资料，产生了地震可视化技术。地震可视化不但能够提高地震解释的效率、精度和完整性，容易理解显示集成大量的数据，大大提高了解释人对数据体的理解程度。

三维数据场可视化是科学计算可视化的核心领域，该技术的研究成果在医学、气象学以及地质勘探等领域已经得到广泛的应用。三维数据场可视化主要是对定义在三维空间的各种数据进行分析和处理，通过对二维数据序列的处理获得客体对象的三维显示效果，并根据显示效果或交互操作对三维实体对象做出客观的定性或定量分析的理论、方法和技术。

三维数据场的可视化方法，根据绘制过程中数据描述方法的不同，大致可以分为三大类。一类是通过几何单元拼接拟合物体表面的方式来描述物体三维结构的，称为表面绘制方法;另一类是直接由三维体数据产生屏幕上二维图像的方法，称为体绘制方法，又称为直接体绘制方法。此外，还有一类既以反映数据整体信息为目标又以几何造型作为显示单元的算法，这类算法称为混合绘制方法。体绘制方法是直接应用视觉原理，通过对体数据重新采样来合成三维图像。

直接体绘制算法可分为图像空间算法和物体空间算法两种，图像空间算法是从屏幕上的像素出发，在体数据场中采样混合来累加像素颜色，直接得到最终图像;而物体空间算法则是按预定的顺序扫描体素或单元，并把体素或单元投影到屏幕的像素上。图像空间体绘制算法中最有代表性的是光线投射(Ray Casting)及纹理映射(Texture Mapping)体绘制。错切-变形(Shear-Warp)及抛雪球(Splatting)算法是物体空间体绘制中比较有代表性的算法。

前三种绘制方法与实时交互显示的需求相差甚远。即使采用一些改进的加速算法，仍然不能在PC机上实现大规模体数据的实时动态显示。为了实现大规模的应用，人们便求助于硬件，利用高档图形显卡提供的由硬件实现的纹理映射功能来进行三维数据场的直接体绘制，从而大大提高了绘制速度。

二维纹理映射是物体空间直接体绘制算法，该算法将三维空间的重采样过程转换为二维平面的重采样过程。采用简单的二次线性插值运算代替三次线性插值运算，可以极大减少计算量。在三维数据场内定义一系列的采样多边形，这些多边形彼此平行且垂直于物体空间中与视平面法向夹角最小的坐标轴，这些多边形相当于一系列体数据的切片，由于多边形的间隔及采样密度与原始数据不同，只有通过重采样才能获得这一系列平行平面上各采样点的数值。如果观察方向发生的变化超过90度，采样多边形法向的方向也必须改变，因此需要在内存中保存体数据集的多个拷贝，每个拷贝必须代表不同的多边形法向方向。最后，合成为最后的图像。

但是以上的可视化技术只是针对同一种地震数据类型进行显示。在地震勘探中，地球物理学家可以从地震数据中提取百余种属性(如振幅类、频率类、相位类、波形类、构造类、叠前类属性以及谱分解类属性等)，并试图通过地震属性对地下地质体进行定性或定量描述。但是由于地球物理勘探手段不可避免地存在多解性，仅用单一地震属性或复合后的单一综合属性开展地质解释问题往往容易产生偏差，并且仅仅用同一种属性来进行解释往往会丢失很多有用的信息。而对多种不同类型地震数据（比如振幅体和相干体）进行融合计算是一件非常困难的事情。不仅复杂度特别高而且在效果上也不好。