[发明专利]基于趋势约束的曲面重建方法

说明书

本发明公开一种基于趋势约束的曲面重建方法，应用于地质数据处理领域，针对现有技术中存在的获取稀疏的地质数据，采用传统的曲面重建方法无法获得理想的地貌的起伏和趋势特征的问题，本发明通过对参考的地质数据的特征点的提取，作为原始稀疏数据的补充点，从而在原始数据极为稀疏，参考数据与原始数据有相似特征但数值跨度非常大的情况下，更好的表达原始稀疏数据想要表达的地貌特征。

技术领域

本发明属于地质数据处理领域，特别涉及一种地质数据曲面重建技术。

背景技术

曲面重建的相关研究最初是在二十世纪八十年代的逆向工程中得到应用。初期阶段，曲面重建是为了针对如何利用扫描设备采集现实中的物体的扫描数据这个问题提出的，再利用相关的计算机技术，对数据进行处理从而得到拟合的曲面，同时也希望还原的曲面能够和现实中物体没有出入。随着科技的进步以及计算机相关软硬件技术的发展，曲面重建这一技术不再仅仅应用在逆向工作之中，还在CAE/CAD、医疗、建筑、VR等领域中也有较好的应用。这是由于在这些技术的研究范围内，曲面重建技术是相对核心要解决的问题。除此之外，伴随着计算机技术的快速更替，人们不再满足于对物体的虚拟重建过程，而对曲面重建的效果以及人机交互方面的体验有了越来越多的需求。当前曲面重建技术在众多的研究学长的研究下得到了长足的发展，应用的范围也愈加广泛。

曲面重建方法目前可以大致可以分为五种，第一种是参数曲面重建。该方法的主要思想是通过将空间中的基函数作为权重，然后利用线性组合的方式来进行曲面拟合。当前发展相对成熟的参数曲面重建方法包括B样条曲面和Bézier曲面。其中B样条曲面主要针对的问题是连续拼接和某一局部范围内的控制问题。但其缺点也较明显，就是只能局限于描绘各类抛物线和抛物面，所以从应用的广度来说，不够大。第二种曲面重建的方法是隐式曲面重建方法。隐式曲面重建主要是利用隐函数来进行曲面重建。其中具有代表性的方法如局部拟合和全局拟合。前者的思路是对数据进行基函数局部拟合，并把结果通过多种组合的方式来表达曲面。该方法的优点是较好的表达曲面细节，但是抗噪声的能力不强。而全局拟合，可以有效提升计算效率，除此之外，还可对数据表征的相对尖锐的凸起进行刻画。第三种方法是分片线性曲面重建。最典型的方法就是三角网格曲面重建。其中主要的方法就是基于Delaunay三角网格化方法。该方法的思路是寻找每个数据点与其靠近的点来表达被表达的复杂曲面。Delaunay三角网格化方法的优点是可以最大化的提升曲面被表达的质量，以及在面对数据较为散乱时提升表达的可靠性。第四种方法是细分曲面重建。该方法的思路是对将一个初始的多面体网格，通过细分，然后利用递归计算的方法，将原始网格中的许多相邻顶点做加权平均处理，从而可以得到新的网格的顶点。最终通过多次的迭代和细分，整个网格即会趋近于一个较为平滑的曲面。第五种是变形曲面重建。该方法先通过构造一个原始曲面，然后根据实际被表达物体的形状和特征，使这个曲面沿着真实曲面的方向进行形变，经过多次变形从而在最后得到想要曲面的表达。

以上的这些方法虽然各有优劣，但是当它们应用于地质的曲面重建过程中存在许多阻碍，例如在地质曲面重建的高效性和拟合真实性方面还存在不足。由于地质数据不同其他类型的三维数据，处理起来考虑种种因素的限制。这些限制源于地质相关的曲面重建数据来源于人工或半人工获得的勘探数据，在勘探的过程中，无法做到将一大片地质区域的地质数据全部采集到，毕竟这会耗费大量的人力物力且效率不高，导致我们可以已知获得的地质数据往往非常的稀疏。这些非常稀疏的数据又无法很好的表征地质地貌的特征。

所以说，通过获取稀疏的地质数据，采用传统的曲面重建方法是无法获得理想的地貌的起伏和趋势特征，需要利用其他的手段获取相关数据作为数据的参考，从而更好的将地质地貌的特征表达出来。

相关现有技术如下：

1.格林样条插值方法

格林样条插值方法又被称为基于双调和算子格林函数计算的插值方法，该方法的思想是利用数据的中心点位于各观测数据点的许多格林函数进行加权叠加从而解析地计算待插值的数据。从而将相对稀疏分布无规律的原始数据插值成为排布规则的均匀网格点，为最终的曲面重建打下数据基础。