[發(fā)明專利]一種基于地震解釋數(shù)據(jù)的地質(zhì)體閉合曲面三維重建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710388787.7
• 申請(qǐng)日: 2017-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107221028B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭真明;李新彥;陳科;廖龍;王雨青;吳昊;陳穎頻;劉雨菡;饒行妹;劉偉;楊立峰;何艷敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/20
• 分類號(hào): G06T17/20;G06T17/05
• 代理公司: 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 徐金瓊;劉東

本發(fā)明公開(kāi)了一種由地震解釋數(shù)據(jù)得到的空間離散點(diǎn)重構(gòu)地質(zhì)體閉合曲面的方法，包括：輸入地震解釋的地質(zhì)體的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)正則化；B?樣條擬合、重采樣；創(chuàng)建空間離散點(diǎn)法向量場(chǎng)；法向量方向一致化處理；求解泊松方程；提取等值面；拉普拉斯平滑；網(wǎng)格細(xì)分；反正則化；輸出重建的泊松曲面。利用本發(fā)明，不僅能夠直接利用地震解釋數(shù)據(jù)重建出地下閉合體形態(tài)結(jié)構(gòu)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)地質(zhì)體在三維空間內(nèi)任意顯示、旋轉(zhuǎn)和縮放。本發(fā)明能夠很好地解決給定少量稀疏離散點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)體重構(gòu)中的曲面閉合和重構(gòu)精度問(wèn)題。相比于傳統(tǒng)曲面重構(gòu)方法，本發(fā)明主要用在油氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，為三維地質(zhì)建模、儲(chǔ)層建模以及地震相帶分析等提供形態(tài)約束和依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，特別涉及一種基于地震解釋數(shù)據(jù)的地質(zhì)體閉合曲面三維重建方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)三維地質(zhì)建模起源于油田對(duì)油氣資源管理和開(kāi)采設(shè)計(jì)的需求而發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。所謂的三維地質(zhì)建模技術(shù)是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，在三維環(huán)境下，將空間信息管理、地質(zhì)解釋、空間分析和預(yù)測(cè)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)、實(shí)體內(nèi)容分析以及圖形可視化等工具結(jié)合起來(lái)，通過(guò)構(gòu)建地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)、各構(gòu)造要素之間的關(guān)系以及地質(zhì)體空間物性分布等地質(zhì)特征的數(shù)學(xué)模型，用于地質(zhì)分析的技術(shù)。

三維地質(zhì)建模一大難點(diǎn)就是地質(zhì)體的處理。本方法的目的在于重構(gòu)地質(zhì)體閉合曲面三維模型，可用于地質(zhì)體形態(tài)分析，也可為三維地質(zhì)建模打下基礎(chǔ)。

基于地震解釋數(shù)據(jù)的地質(zhì)體閉合曲面三維重建本質(zhì)上屬于曲面重建技術(shù)。曲面重建是近二十年來(lái)出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、醫(yī)學(xué)成像、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和智能城市等領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。其主要目的是從由實(shí)物或樣件上采集的三維數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確高效地獲取其復(fù)雜的三維表面模型的過(guò)程，目前在逆向過(guò)程中應(yīng)用較多。所謂逆向工程，是利用電子儀器從實(shí)物或樣件上采集原始數(shù)據(jù)，在利用計(jì)算機(jī)設(shè)備將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成概念模型，并在此基礎(chǔ)上對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析、修改及優(yōu)化等相關(guān)信息的技術(shù)。

曲面重建技術(shù)中大多用到的數(shù)據(jù)是點(diǎn)云數(shù)據(jù)(Point Cloud)。之所以稱為點(diǎn)云數(shù)據(jù)是因?yàn)闇y(cè)量設(shè)備采集的三維數(shù)據(jù)通常比較密集。點(diǎn)云數(shù)據(jù)可認(rèn)為是三維空間中點(diǎn)的集合，每個(gè)點(diǎn)云具有x、y、z三個(gè)方向的坐標(biāo)值。按照數(shù)據(jù)的組織形式不同，點(diǎn)云數(shù)據(jù)可分為有序點(diǎn)云和散亂點(diǎn)云。曲面重構(gòu)大致可以分為顯式曲面重構(gòu)和隱式曲面重構(gòu)兩類方法。顯式曲面重構(gòu)方法提出較早，一般通過(guò)點(diǎn)云的參數(shù)化過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)曲面重構(gòu)。隱式曲面重構(gòu)方法通過(guò)計(jì)算隱式函數(shù)的某一等值曲面來(lái)逼近點(diǎn)云。本方法用到的泊松曲面重構(gòu)屬于隱式曲面重構(gòu)，隱式曲面有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)隱式函數(shù)容易判斷給定點(diǎn)與曲面的位置關(guān)系；(2)隱式曲面對(duì)于求交、求并等幾何操作有運(yùn)算封閉性，在實(shí)際幾何造型中經(jīng)過(guò)這些操作的曲面仍然可以保持為隱式曲面；(3)隱式函數(shù)能用簡(jiǎn)單的方式描述具有任意復(fù)雜幾何形狀的曲面，即使經(jīng)過(guò)任意拓?fù)渥兓寄鼙３直磉_(dá)形式不變，能適用于包括變形模型在內(nèi)的多種重構(gòu)方法。

然而，由于地下地質(zhì)情況復(fù)雜多變，數(shù)據(jù)獲取成本高、難度大，想要獲得采樣密集的地質(zhì)體點(diǎn)云數(shù)據(jù)幾乎是不可能的。通常由地震解釋數(shù)據(jù)獲得的地質(zhì)體數(shù)據(jù)由一系列polygon組成，每個(gè)polygon由若干個(gè)離散點(diǎn)列構(gòu)成。現(xiàn)有的曲面重構(gòu)方法有以下幾個(gè)問(wèn)題：(1)現(xiàn)有的曲面重構(gòu)方法主要是基于點(diǎn)云的幾何約束，不適合重構(gòu)采樣點(diǎn)稀少的地質(zhì)曲面重構(gòu)；(2)對(duì)曲面的功能約束研究相對(duì)較少；(3)重構(gòu)工程領(lǐng)域中的功能曲面即使可以滿足幾何精度要求，卻很難符合其物理性能需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種基于地震解釋數(shù)據(jù)的地質(zhì)體閉合曲面三維重建方法，該方法利用圖像處理和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等技術(shù)由少量離散點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲面重建得到地質(zhì)體閉合曲面三維模型，不但可以直觀準(zhǔn)確反映地質(zhì)形態(tài)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)三維空間任意顯示、旋轉(zhuǎn)和縮放等操作。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種基于地震解釋數(shù)據(jù)的地質(zhì)體閉合曲面三維重建方法，其特征在于對(duì)采樣點(diǎn)十分稀疏的polygon離散點(diǎn)列重建出地質(zhì)體的外表面模型，包括以下幾個(gè)步驟：