基于點云裁剪的空間曲面生成方法技術

本發明專利技術公開了一種基于點云裁剪的空間曲面生成方法，實現了在復雜逆斷層條件下曲面的重構，利用數據分塊的思路，把一個曲面上的數據分為約束條件內的數據和約束條件外的兩部分數據，并分別進行三角網格化，很好地解決了數據量大的問題，提高了三角網格化的速度。本發明專利技術的積極效果是：支持各類斷層，包括正斷層、逆斷層，具有很好的適應性；支持以復雜多邊形為約束條件的各類應用，具有很好的通用性；解決了一些復雜多邊形的裁剪問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種。
技術介紹
近年來點云技術在地質勘探，制造業方面有著重要的應用，而曲面重建是點云處理的核心內容，目前點云重構曲面技術主要的方法有如下幾種；(I)基于曲面單元的重建算法基于曲面單元的重建算法是一種新的法矢檢驗算法，以類似推進波前的方式，沿著被測物體的表面逐步搜索局部最佳的法向直至所有點具有正確的方向；同時在每個點處生成局部球狀的曲面單元，以曲面單元表達離散樣點，該算法沒有充分考慮到含有約束條件的曲面重構問題。(2)基于B樣條或者NURBS曲面為基礎的四邊域曲面重構方法它先根據邊界構造一個初始曲面，然后將型值點投影到該初始曲面上，根據投影位置算出其參數分布，根據這一型值點參數分配擬合出一張新的B樣條曲面，最后，對型值點參數進行優化，使擬合曲面離給定型值點誤差最小，然后再用NURBS方法擬合成最終重構曲面。該方法對數據有嚴格的要求一是要求數據以張量積形式分布；二是型值數據不能變化太劇烈。(3)以三角形Bezier曲面為基礎的三邊域曲面重構方法其原理是將待處理數據作為一個整體來進行操作，根據數據的局部面的生成和實體生成方面的功能完成曲面的重構，它不能解決含有復雜逆斷層的地質地層重構問題。近年來，已經有多種生成空間曲面的方法被提出來，并且應用到各個領域，但是由于應用領域的千差萬別，數據量大小不同，沒有一種方法適合所有的場合。與本專利技術相關的現有技術包括目前在空間點云技術上使用最多的是點云三角網格化技術，它能解決含有簡單約束條件的曲面重構問題。在現有的點云技術上主要的是基于網格的處理技術，它的突出特點是以網格為中介來表達離散點之間的相互連接關系，將點云組織成一個整體，恢復空間曲面。網格化，特征提取，曲面重建等均以網格節點或者網格邊作為考慮問題的基本出發點，它的優點在于以網格顯示表達物體的拓撲結構，表示方式簡單，直觀，能表現形狀的任意復雜的物體，目前得到了廣泛的應用，它在地質勘探中的一個主要的作用是實現對空間層位曲面的重構，但是現有的技術不能很好地解決含有復雜逆斷層的層位重構問題。當前國內外針對點云技術重構空間曲面的方案有很多，也有相當多的成熟軟件產品。但是就目前來說，這些方案對于國內石油地質勘探來說，有其局限性現有的點云重構曲面的方法大多針對沒有斷層的層位或者含有簡單的斷層；或者雖然考慮到了正斷層，但是逆斷層和多重斷層的情況沒有考慮。
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，解決了含有復雜逆斷層條件下三維層位曲面生成問題。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、數據的導入；步驟二、利用約束多邊形裁剪點云數據(I)計算斷層多邊形的Z值；(2)通過多邊形裁剪算法獲取新的多邊形；(3)多邊形裁剪點云數據；步驟三、點云數據分塊處理( I)把所有的點投影到XY平面上；(2)找出包含所有點的最小矩形N;(3)對點云數據進行分塊處理；步驟四、分別對多邊形內數據、多邊形外圍數據進行三角網格化(I)對多邊形外圍數據進行三角網格化I)分區連三角形；2)所有的分區三角網格化完成后，分別對X，y方向上的區域進行合并；3)刪除約束多邊形內的三角形；( 2 )對多邊形內數據進行三角網格化。與現有技術相比，本專利技術的積極效果是本專利技術提出了一種，實現了在復雜逆斷層條件下曲面的重構，具有如下優點(I)支持各類斷層，包括正斷層、逆斷層，具有很好的適應性。(2)利用數據分塊的思路，把一個曲面上的數據分為約束條件內的數據和約束條件外的兩部分數據，并分別進行三角網格化，很好地解決了數據量大的問題，提高了三角網格化的速度。(3)支持以復雜多邊形為約束條件的各類應用，具有很好的通用性。(4)解決了一些復雜多邊形的裁剪問題。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約束多邊形裁剪點云數據流程圖；圖2是多邊形相交情況下層位數據的劃分示意圖；圖3是多邊形相互包含情況下層位數據的劃分示意圖；圖4是區域之間連接三角形的示意圖。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(I)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，也可以是屬于某一特定時代的標志層等。(2)斷層地殼巖層因受力達到一定強度而發生破裂，并沿破裂面有明顯相對移動的構造。(3)數據分塊利用特定的規則把大量的數據分成若干數據塊的技術。(4)曲面重構利用空間上的點生成空間曲面的過程。(5)上盤點斷層與上盤層位的所有交點。(6)下盤點斷層與下盤層位的所有交點。(7) Delaunay三角剖分算法給定二維平面上的節點集合P= {PO, Pl, ···, Pnj ,其中n>3，假設這些點不全共線。若用dist(Pi，Pj)表示Pi與Pj的歐氏距離且區域V(Pi) = {x I dist (x, Pi) <dist (x, Pj), X e R2, j關i}中包含的點到Pi的距離比到節點集合P中其他任意點Pj的距離都近，則稱區域V(Pi)為點Pi的Voronoi圖，Pi為V(Pi)的內核，其中R2為實數域。將節點集合P的所有相鄰Voronoi多邊形的內核相連，形成節點集合P的三角剖分DT，稱這樣的剖分結果為節點集合P的De Iaunay三角剖分，稱DT中的三角形為De Iaunay三角形。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，上盤相對上升的叫逆斷層。斷層多邊形的形成對于實際的地質構造，層位與斷層是嚴格相交的，在地震解釋系統中，由于解釋數據的精度問題，這個條件往往并不能滿足。在本專利技術中，我們用給定層位與斷層交線(稱之為斷層線)的方法，來達到層位與斷層相交的目的。斷層線分為上盤線和下盤線，上、下盤線組成一個三維空間中的多邊形，稱之為斷層多邊形。在含有復雜逆斷層的情況下，逆斷層的種類主要分為以下兩種情況(I)層位完全斷完的情況下形成的逆斷層，即上、下盤層位完全斷開；(2)層位沒有斷完的情況下形成的逆斷層，即上、下盤層位沒有完全斷開；一種，包括如下步驟步驟一、數據的導入主要解決的是地質勘探中空間層位曲面的生成問題，因此輸入的數據必須為剖面點云數據。假設SpacePoint為空間點集，Pointi為空間的某個點，它的坐標分別為x, y, z。index為每個點的標號數據,類型為double類型,faultageFlag為斷層屬性,值為I說明此點在斷層上，值為O說明此點在層位上，IayerFlag表示點處于層位的第幾層，它們的關系用集合表示如下SpacePoint= (Point1, Point2. . . Pointi. . . }Pointi= {x, y, z, index, faultageFlag, layerFlag}步驟二、利用約束多邊形裁剪點云數據( I)計算斷層多邊形的Z值通過上、下盤線得到斷層多邊形，通過層位數據和斷層數據之間的關系，分別計算斷層多邊形的Z值。(2)通過多邊形裁剪算法獲取新的多邊形在含有多重逆斷層的情況下，形成了多個斷層多邊形，將這些斷層多邊形投影到xy平面后，它們的關系主要分為兩種情況情況一兩個斷層多邊形相交；情況二 一個斷層多邊形包含另一個斷層多邊形。我們定義本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于點云裁剪的空間曲面生成方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一、數據的導入；步驟二、利用約束多邊形裁剪點云數據：（1）計算斷層多邊形的Z值；（2）通過多邊形裁剪算法獲取新的多邊形；（3）多邊形裁剪點云數據；步驟三、點云數據分塊處理：（1）把所有的點投影到XY平面上；（2）找出包含所有點的最小矩形N；（3）對點云數據進行分塊處理；步驟四、分別對多邊形內數據、多邊形外圍數據進行三角網格化（1）對多邊形外圍數據進行三角網格化：1）分區連三角形；2）所有的分區三角網格化完成后，分別對x，y方向上的區域進行合并；3）刪除約束多邊形內的三角形；（2）對多邊形內數據進行三角網格化。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚興苗，蔣有文，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：