[发明专利]一种基于地震解释数据的地质体闭合曲面三维重建方法

说明书

本发明公开了一种由地震解释数据得到的空间离散点重构地质体闭合曲面的方法，包括：输入地震解释的地质体的离散点数据；数据正则化；B‑样条拟合、重采样；创建空间离散点法向量场；法向量方向一致化处理；求解泊松方程；提取等值面；拉普拉斯平滑；网格细分；反正则化；输出重建的泊松曲面。利用本发明，不仅能够直接利用地震解释数据重建出地下闭合体形态结构，而且能够实现地质体在三维空间内任意显示、旋转和缩放。本发明能够很好地解决给定少量稀疏离散点数据进行地质体重构中的曲面闭合和重构精度问题。相比于传统曲面重构方法，本发明主要用在油气勘探开发领域，为三维地质建模、储层建模以及地震相带分析等提供形态约束和依据。

技术领域

本发明属于石油勘探开发领域，特别涉及一种基于地震解释数据的地质体闭合曲面三维重建方法。

背景技术

现三维地质建模起源于油田对油气资源管理和开采设计的需求而发展起来的计算机辅助设计技术。所谓的三维地质建模技术是指运用计算机技术，在三维环境下，将空间信息管理、地质解释、空间分析和预测、地质统计、实体内容分析以及图形可视化等工具结合起来，通过构建地质构造的形态、各构造要素之间的关系以及地质体空间物性分布等地质特征的数学模型，用于地质分析的技术。

三维地质建模一大难点就是地质体的处理。本方法的目的在于重构地质体闭合曲面三维模型，可用于地质体形态分析，也可为三维地质建模打下基础。

基于地震解释数据的地质体闭合曲面三维重建本质上属于曲面重建技术。曲面重建是近二十年来出现在计算机辅助设计、医学成像、计算机图形学和智能城市等领域中的一个热点问题。其主要目的是从由实物或样件上采集的三维数据快速准确高效地获取其复杂的三维表面模型的过程，目前在逆向过程中应用较多。所谓逆向工程，是利用电子仪器从实物或样件上采集原始数据，在利用计算机设备将数据转换成概念模型，并在此基础上对产品进行分析、修改及优化等相关信息的技术。

曲面重建技术中大多用到的数据是点云数据(Point Cloud)。之所以称为点云数据是因为测量设备采集的三维数据通常比较密集。点云数据可认为是三维空间中点的集合，每个点云具有x、y、z三个方向的坐标值。按照数据的组织形式不同，点云数据可分为有序点云和散乱点云。曲面重构大致可以分为显式曲面重构和隐式曲面重构两类方法。显式曲面重构方法提出较早，一般通过点云的参数化过程来实现曲面重构。隐式曲面重构方法通过计算隐式函数的某一等值曲面来逼近点云。本方法用到的泊松曲面重构属于隐式曲面重构，隐式曲面有如下优点：(1)隐式函数容易判断给定点与曲面的位置关系；(2)隐式曲面对于求交、求并等几何操作有运算封闭性，在实际几何造型中经过这些操作的曲面仍然可以保持为隐式曲面；(3)隐式函数能用简单的方式描述具有任意复杂几何形状的曲面，即使经过任意拓扑变化都能保持表达形式不变，能适用于包括变形模型在内的多种重构方法。

然而，由于地下地质情况复杂多变，数据获取成本高、难度大，想要获得采样密集的地质体点云数据几乎是不可能的。通常由地震解释数据获得的地质体数据由一系列polygon组成，每个polygon由若干个离散点列构成。现有的曲面重构方法有以下几个问题：(1)现有的曲面重构方法主要是基于点云的几何约束，不适合重构采样点稀少的地质曲面重构；(2)对曲面的功能约束研究相对较少；(3)重构工程领域中的功能曲面即使可以满足几何精度要求，却很难符合其物理性能需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种基于地震解释数据的地质体闭合曲面三维重建方法，该方法利用图像处理和计算机图形学等技术由少量离散点数据进行曲面重建得到地质体闭合曲面三维模型，不但可以直观准确反映地质形态，而且能够实现三维空间任意显示、旋转和缩放等操作。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于地震解释数据的地质体闭合曲面三维重建方法，其特征在于对采样点十分稀疏的polygon离散点列重建出地质体的外表面模型，包括以下几个步骤：