[發明專利]基于趨勢約束的曲面重建方法

有效

• 申請號: 202011007204.X
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112116710B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 姚興苗;江慕才;胡光岷
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開一種基于趨勢約束的曲面重建方法，應用于地質數據處理領域，針對現有技術中存在的獲取稀疏的地質數據，采用傳統的曲面重建方法無法獲得理想的地貌的起伏和趨勢特征的問題，本發明通過對參考的地質數據的特征點的提取，作為原始稀疏數據的補充點，從而在原始數據極為稀疏，參考數據與原始數據有相似特征但數值跨度非常大的情況下，更好的表達原始稀疏數據想要表達的地貌特征。

技術領域

本發明屬于地質數據處理領域，特別涉及一種地質數據曲面重建技術。

背景技術

曲面重建的相關研究最初是在二十世紀八十年代的逆向工程中得到應用。初期階段，曲面重建是為了針對如何利用掃描設備采集現實中的物體的掃描數據這個問題提出的，再利用相關的計算機技術，對數據進行處理從而得到擬合的曲面，同時也希望還原的曲面能夠和現實中物體沒有出入。隨著科技的進步以及計算機相關軟硬件技術的發展，曲面重建這一技術不再僅僅應用在逆向工作之中，還在CAE/CAD、醫療、建筑、VR等領域中也有較好的應用。這是由于在這些技術的研究范圍內，曲面重建技術是相對核心要解決的問題。除此之外，伴隨著計算機技術的快速更替，人們不再滿足于對物體的虛擬重建過程，而對曲面重建的效果以及人機交互方面的體驗有了越來越多的需求。當前曲面重建技術在眾多的研究學長的研究下得到了長足的發展，應用的范圍也愈加廣泛。

曲面重建方法目前可以大致可以分為五種，第一種是參數曲面重建。該方法的主要思想是通過將空間中的基函數作為權重，然后利用線性組合的方式來進行曲面擬合。當前發展相對成熟的參數曲面重建方法包括B樣條曲面和Bézier曲面。其中B樣條曲面主要針對的問題是連續拼接和某一局部范圍內的控制問題。但其缺點也較明顯，就是只能局限于描繪各類拋物線和拋物面，所以從應用的廣度來說，不夠大。第二種曲面重建的方法是隱式曲面重建方法。隱式曲面重建主要是利用隱函數來進行曲面重建。其中具有代表性的方法如局部擬合和全局擬合。前者的思路是對數據進行基函數局部擬合，并把結果通過多種組合的方式來表達曲面。該方法的優點是較好的表達曲面細節，但是抗噪聲的能力不強。而全局擬合，可以有效提升計算效率，除此之外，還可對數據表征的相對尖銳的凸起進行刻畫。第三種方法是分片線性曲面重建。最典型的方法就是三角網格曲面重建。其中主要的方法就是基于Delaunay三角網格化方法。該方法的思路是尋找每個數據點與其靠近的點來表達被表達的復雜曲面。Delaunay三角網格化方法的優點是可以最大化的提升曲面被表達的質量，以及在面對數據較為散亂時提升表達的可靠性。第四種方法是細分曲面重建。該方法的思路是對將一個初始的多面體網格，通過細分，然后利用遞歸計算的方法，將原始網格中的許多相鄰頂點做加權平均處理，從而可以得到新的網格的頂點。最終通過多次的迭代和細分，整個網格即會趨近于一個較為平滑的曲面。第五種是變形曲面重建。該方法先通過構造一個原始曲面，然后根據實際被表達物體的形狀和特征，使這個曲面沿著真實曲面的方向進行形變，經過多次變形從而在最后得到想要曲面的表達。

以上的這些方法雖然各有優劣，但是當它們應用于地質的曲面重建過程中存在許多阻礙，例如在地質曲面重建的高效性和擬合真實性方面還存在不足。由于地質數據不同其他類型的三維數據，處理起來考慮種種因素的限制。這些限制源于地質相關的曲面重建數據來源于人工或半人工獲得的勘探數據，在勘探的過程中，無法做到將一大片地質區域的地質數據全部采集到，畢竟這會耗費大量的人力物力且效率不高，導致我們可以已知獲得的地質數據往往非常的稀疏。這些非常稀疏的數據又無法很好的表征地質地貌的特征。

所以說，通過獲取稀疏的地質數據，采用傳統的曲面重建方法是無法獲得理想的地貌的起伏和趨勢特征，需要利用其他的手段獲取相關數據作為數據的參考，從而更好的將地質地貌的特征表達出來。

相關現有技術如下：

1.格林樣條插值方法

格林樣條插值方法又被稱為基于雙調和算子格林函數計算的插值方法，該方法的思想是利用數據的中心點位于各觀測數據點的許多格林函數進行加權疊加從而解析地計算待插值的數據。從而將相對稀疏分布無規律的原始數據插值成為排布規則的均勻網格點，為最終的曲面重建打下數據基礎。