基于空間曲面約束的Delaunay三角網剖分方法技術

本發明專利技術公開了一種基于空間曲面約束的Delaunay三角網剖分方法，包括：通過斷層數據重構空間斷層曲面；通過層位初步重構，得到空間三角形曲面；在逆斷層存在的區域中找出穿越斷面的空間三角形并刪除；補充三角形刪除后所形成的空洞或缺口，使得空間三角網的邊界是凸殼或者對其任意凹的區域補邊所產生的邊都不得穿越斷面。本發明專利技術的積極效果是：首次提出了有空間曲面約束下的三維曲面的三角剖分，解決了復雜地質構造情況下的地層重構問題，為層位插值，等值線繪制等提供了技術支持。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于數據可視化
，特別涉及一種。
技術介紹
現代的數據可視化技術指的是運用計算機圖形學和圖像處理等技術，將數據換為圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進行交互式處理的相關理論、方法和技術。三角剖分是實現數據可視化的一種行之有效的方法和工具。按剖分對象類別，三角剖分問題可分為對指定區域的三角剖分和對給定點集的三角剖分。按剖分對象維數分，又可將三角剖分問題分為平面三角剖分，三維三角剖分和高維三角剖分。曲面點集的三角剖分的剖分對象是分布在曲面上的點集，且剖分結果為逼近曲 面并與原曲面拓撲等價的三角分段線性曲面。在實際三角剖分應用中，除了按照某一種最優原則進行三角剖分外，通常還要求滿足一些約束條件。約束三角剖分具有很強的應用背景，比如地學領域中的山脊線、山谷線、斷裂線等在進行地學分析的三角剖分過程中通常需要作為一個約束條件，此外，約束三角剖分在計算機視覺、表面對象重建、有限元分析、公路CAD技術、機械工件CAD/CAM和三維物體模型重構等領域具有廣泛的應用。在各種三角剖分方法中，Delaunay三角剖分由于其具有良好的數學特征，剖分出來的三角形網格均勻的優化特性而得到了普遍的應用。近幾十年來，已經有多種約束Delaunay三角剖分算法被提出來,但由于應用問題的千差萬別，沒有一種算法適用于所有場合。且現有的約束剖分算法大都是基于沒有重合點的，以及約束條件大多是約束邊和點的三角剖分。本文提出的一種基于空間曲面約束條件下的Delaunay三角網連接方法。解決了在復雜地形條件下的三維Delaunay三角網連接問題。該方法提出了空間曲面的約束條件，并且解決的原始數據點有重合的問題。與本專利技術相關的現有技術包括Delaunay三角網作為一種主要的DTM表示法，在地學分析，工程建設、戰場環境仿真等許多領域有著廣泛的應用。在目前的研究中，因為需要滿足實際應用中的要求，Delaunay三角剖分算法研究中以研究約束Delaunay三角剖分算法最為廣泛。Delaunay三角剖分算法的本質是對凸域進行三角剖分，然而實際中的數掘域很難為凸域，這就要求三角剖分一方面滿足Delaunay三角剖分算法，另一方面數據有一些限制，此所謂約束Delaunay三角剖分算法。目前的約束三角剖分算法主要分為兩大類，分別是平面約束三角剖分和三維曲面的三角剖分。平面約束三角剖分可以分為兩類(I)不明確限定邊界的約束三角剖分，該類三角剖分大多應用在地理信息系統中，初始時給出一系列大量的數據高程點，約束條件為在最后的三角剖分中包含諸如等值線、山谷山脊線等實際地理特征線。(2)基于限定邊界的約束三角剖分，該類三角剖分要求在邊界范圍內進行三角剖分，這些邊界可以是一個簡單的矩形，也可以是諸如簡單多邊形和復雜多邊形的一般多邊形。同時對三維曲面的三角剖分也是可以分為兩類(I)是將點投影到某一平面，運用平面的三角剖分算法完成剖分，而三維點間拓撲關系不變。這種方法將三維問題轉化為平面問題，可稱為平面投影法。(2)直接由三維點來構造剖分，稱為直接剖分法。通常有兩種類型第一類是三 角剖分T的頂點就是所給點集P，不改變原點集的拓撲結構，實質是對P的線性插值；另外一類是在一定的誤差范圍內用剖分T來逼近曲面，這時T的頂點在數量和位置上均不同于原點。以上方法的不足上述方案都是針對某一特定的應用，或者針對某一特定的地質構造，不是一個適合于各種地質、各種應用的地質勘探方法。另一方面，在直接剖分算法中，只是基于所給點集本身的空間拓撲約束關系進行剖分，并不是真正意義上的基于空間約束下的三角剖分。當前國內外約束Delaunay剖分方法有很多,但這些方法對于石油地質勘探來說，有其局限性大多針對沒有斷層的層位，或者考慮到了正斷層和逆斷層，但是多重斷層的情況沒有考慮；現有的方法并不是真正意義上的基于空間約束條件下的三角剖分，僅僅是基于原始點集自身空間拓撲關系上的三角剖分。
技術實現思路
為了克服現有技術的上述缺點，本專利技術提供了一種。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種,包括如下步驟步驟一、導入層位數據和斷層數據；步驟二、通過斷層數據重構空間斷層曲面；步驟三、通過層位初步重構，得到空間三角形曲面；步驟四、在逆斷層存在的區域中找出穿越斷面的空間三角形并刪除；步驟五、補充三角形刪除后所形成的空洞或缺口，直到三角網的邊界都是凸殼，或者對其任意補邊所新產生的邊都會穿越斷面。步驟三所述的空間三角形曲面的重構方法為將m個重值點看成是一個點，標記為A，將點A和其他的層位點連接Delaunay三角網，連成之后，得到與點A構成三角形的η個點，然后將η個點分別與m個重值點相連得到空間三角曲面。步驟四所述的空間三角形的刪除方法為先將空間三角形的穿越斷面的邊刪除，保留沒有穿越斷面的邊；再對保留的沒有穿越斷面的邊進行如下處理對于已經參與了兩個空間三角形的構建的邊進行刪除；對于只參與了一個三角形的構建的邊或者沒有構成三角形的邊進行保留，并將這些保留的邊作為接近斷面的邊界邊。與現有技術相比，本專利技術的積極效果是首次提出了有空間曲面約束下的三維曲面的三角剖分，解決了復雜地質構造情況下的地層重構問題，為層位插值，等值線繪制等提供了技術支持，具體表現如下I)適用于各類離散點或者側線數據，對數據的要求不高。2)適用于各種復雜的地形結構，能夠處理各種復雜情況下的地層重構。3)直接基于空間曲面約束下的地層重構，無需人工添加約束條件。4)對各種層位數據具有很好的 兼容性，不管是稀疏還是密集的離散點數據，或者是側線數據等，本專利技術方法都能很好得到Delaunay三角網。5)支持各類斷層，包括正斷層、逆斷層和垂直斷層，具有很好的適應性。附圖說明本專利技術將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖I是本專利技術方法的流程圖；圖2是重值點處理不意圖；圖3是叉乘原理示意圖；圖4為凹邊和凸邊的示意圖。具體實施例方式先對一些基本的地質結構和方案用語進行定義地層為了研究方便，地質體往往被分為若干個地層，為了簡化模型，一般認為同一地層的地質屬性完全相同。不同的地層通常具有不同的屬性。斷層面有稱斷面，斷面是地層受過度的拉升或擠壓作用發生斷裂而形成的面，斷層有全局斷層和局部斷層之分。層位是指在地層層序中的某一特定位置，地層的層位可以是地層單位的界線，也可是屬于某一特定時代的標志層等。一種，如圖I所示，包括如下步驟步驟一、導入層位數據和斷層數據連接空間曲面的第一步是需要導入原始數據，原始數據可以分為曲面數據和約束數據。在地震數據解釋中，可以將其分為層位數據和斷層數據。從地質上來說，斷層是巖體受力作用斷裂后，兩側巖塊沿斷裂面發生顯著位移的斷裂構造，所以斷層表現在地震解釋系統中一般是比較陡峭的曲面結構。通常按斷層的位移性質分為上盤相對下降的正斷層和上盤相對上升的逆斷層。在通常情況下，三維地震數據點描述的是某個層位和斷層在該道上的時間或者深度。按照這個點是描述層位還是斷層，將原始數據點分為層位數據和斷層數據。步驟二、通過斷層數據重構空間斷層曲面由于斷層的存在，使得層位數據可能會十分復雜，相對來說，斷層數據是比較簡單的——沒有被分割，空間上也沒有重值。本專利技術方法就是先通過斷層數據繪制斷面，使斷面作為空間曲面約束條件，繪制層位曲面。步驟三、通過層位初步重構，得到空間三角形曲本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于空間曲面約束的Delaunay三角網剖分方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一、導入層位數據和斷層數據；步驟二、通過斷層數據重構空間斷層曲面；步驟三、通過層位初步重構，得到空間三角形曲面；步驟四、在逆斷層存在的區域中找出穿越斷面的空間三角形并刪除；步驟五、補充三角形刪除后所形成的空洞或缺口，直到三角網的邊界都是凸殼，或者對其任意補邊所新產生的邊都會穿越斷面。

【技術特征摘要】
1.一種基于空間曲面約束的Delaunay三角網剖分方法，其特征在于包括如下步驟 步驟一、導入層位數據和斷層數據； 步驟二、通過斷層數據重構空間斷層曲面； 步驟三、通過層位初步重構，得到空間三角形曲面； 步驟四、在逆斷層存在的區域中找出穿越斷面的空間三角形并刪除； 步驟五、補充三角形刪除后所形成的空洞或缺口，直到三角網的邊界都是凸殼，或者對其任意補邊所新產生的邊都會穿越斷面。2.根據權利要求I所述的基于空間曲面約束的Delaunay三角網剖分方法，其特征在于步驟三所述的空間三角形曲面的重構方法為將m個重值點...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魯才，廖家志，胡光岷，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：