[發(fā)明專利]海量三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)繪制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410317832.6
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN104091362A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王占剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T17/05
• 代理公司: 北京智匯東方知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11391
• 代理人: 康正德;郭海彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維地質(zhì)建模與可視化領(lǐng)域，特別是涉及一種海量三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)繪制方法。

背景技術(shù)

三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型是由多個地質(zhì)體無縫拼合在一起，每個地質(zhì)體由不規(guī)則三角網(wǎng)封閉成一個完整的幾何面。

在地質(zhì)多元數(shù)據(jù)可視化過程中，往往需要將不同專題的結(jié)構(gòu)模型，比如城市地質(zhì)領(lǐng)域的三維基巖和新生界地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，在同一場景下的實時高效顯示。對于一個研究區(qū)的結(jié)構(gòu)模型，可能有成千上萬個地質(zhì)體構(gòu)成，而每個地質(zhì)體又有數(shù)以萬記甚至十萬記的三角形構(gòu)成。并且，三維結(jié)構(gòu)模型的數(shù)據(jù)量往往隨著建模精度和模型光順度的提高而成倍增加。例如地質(zhì)體的三角形個數(shù)，隨著模型光順度的提高，每次進行模型光滑(比如經(jīng)典Butterfly算法)，其三角形個數(shù)增加4倍，數(shù)據(jù)量往往大于4G(一般PC機的內(nèi)存容量)，也超出了計算機一般繪制的能力，因此，這種數(shù)據(jù)量規(guī)模的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型稱為海量三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)。海量數(shù)據(jù)對結(jié)構(gòu)模型的可視化與空間分析的實時高效處理造成巨大的負擔。

對于大規(guī)模數(shù)據(jù)繪制的策略主要是分塊、外存模型、多分辨率細節(jié)層次模型(Level?Of?Detail，以下簡稱LOD)和三維空間索引等。

研究表明進行繪制細節(jié)層次模型(Level?Of?Detail，簡稱LOD)時，當物體覆蓋屏幕較小區(qū)域時，可以使用該物體較低分辨率的模型來表示，以便對復(fù)雜場景進行快速繪制。細節(jié)層次模型也稱多分辨率模型(multi-resolution?modeling)、層次模型(Hierarchical?Model)，它們的共同目的是在滿足用戶視覺誤差的前提下減少圖形繪制數(shù)量。

因此，現(xiàn)有繪制技術(shù)中還無法直接實現(xiàn)海量三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的可視化，往往從外存將部分數(shù)據(jù)讀入，繪制完卸載，這往往導(dǎo)致繪制效率低下、顯示速度過慢，無法實時查看瀏覽模型的整體結(jié)構(gòu)，也無法實現(xiàn)對實現(xiàn)海量三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的三維交互，比如旋轉(zhuǎn)，選擇等常用三維可視化操作功能。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明提出了一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的海量三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)繪制方法。

依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種海量三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)繪制方法，其特征在于，所述方法包括：步驟A、全場景模型數(shù)據(jù)組織，采用R—Octree兩層索引定位三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型中的任一地質(zhì)單體網(wǎng)格骨架和對應(yīng)的漸進網(wǎng)格簡化序列，其中，所述三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型由至少一個所述地質(zhì)單體構(gòu)成；步驟B、模型數(shù)據(jù)調(diào)度，利用網(wǎng)格骨架調(diào)度器和簡化網(wǎng)格序列調(diào)度器從外存調(diào)度所述網(wǎng)格骨架數(shù)據(jù)以及對應(yīng)簡化序列數(shù)據(jù)至內(nèi)存，其中，所有網(wǎng)格骨架數(shù)據(jù)和簡化序列數(shù)據(jù)使用對象池進行管理；步驟C、數(shù)據(jù)繪制，當所述網(wǎng)格骨架數(shù)據(jù)以及所述簡化序列數(shù)據(jù)發(fā)生改變，繪制任一所述地質(zhì)單體的網(wǎng)格骨架數(shù)據(jù)以及簡化序列數(shù)據(jù)，并在三維場景中顯示繪制結(jié)果。

可選地，所述地質(zhì)單體的網(wǎng)格骨架由封閉的不規(guī)則三角網(wǎng)組成，所述簡化序列為對所述地質(zhì)單體網(wǎng)格骨架的細化表達。

可選地，采用R—Octree兩層索引定位三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型中的任一地質(zhì)單體的網(wǎng)格骨架以及對應(yīng)的漸進網(wǎng)格簡化序列，包括：對于任一地質(zhì)單體的網(wǎng)格骨架以及對應(yīng)的簡化序列，采用R樹對所述網(wǎng)格骨架進行索引，其中，所述R樹的葉子結(jié)點存儲所述網(wǎng)格骨架的唯一標識信息；采用八叉樹Octree對所述簡化序列進行索引，其中，所述八叉樹Octree的葉子結(jié)點存儲所述簡化序列的唯一標識信息。

可選地，利用網(wǎng)格骨架調(diào)度器和簡化序列調(diào)度器從外存調(diào)度所述網(wǎng)格骨架數(shù)據(jù)以及對應(yīng)簡化序列數(shù)據(jù)至內(nèi)存之前，還包括：根據(jù)視點位置計算所述地質(zhì)單體的調(diào)度順序以及需要調(diào)度的所述地質(zhì)單體的簡化序列的繪制。

可選地，根據(jù)視點位置計算所述地質(zhì)單體的調(diào)度順序，包括：若視點與所述R樹的葉子結(jié)點相交，記錄所述結(jié)點對應(yīng)地質(zhì)單體，以將所述地質(zhì)單體調(diào)入內(nèi)存；計算所述地質(zhì)單體的每個簡化序列距離所述視點的位置d，根據(jù)d的大小確定簡化序列的導(dǎo)入順序。

可選地，根據(jù)視點位置計算所述簡化序列的繪制步驟為：視點張角為α，投影平面的邊長為L，被投影簡化序列線段長度為l，視點與該簡化序列中心的距離為d，線段與投影平面的夾角為β，物體單位長度在投影平面上的像素數(shù)為λ，則簡化序列線段l在投影平面上的投影長度τ為