一種地震數(shù)據(jù)的明暗處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地震數(shù)據(jù)的明暗處理方法，其包括以下步驟：地震數(shù)據(jù)預(yù)處理、輸入場景、進(jìn)行插值計算進(jìn)而獲取法向值、進(jìn)行光照計算、a選擇模型、渲染圖像實現(xiàn)地震數(shù)據(jù)的顯示。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明根據(jù)體數(shù)據(jù)自身的特點，利用多分辨率體素管理和基于GPU的加速運(yùn)算可以支持地震數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)的運(yùn)算，另外引入目標(biāo)可信度概念對體數(shù)據(jù)進(jìn)行興趣度區(qū)分，可以對無法精確描述的目標(biāo)進(jìn)行建模，用戶通過半自動輸入興趣度透明度值，可以實現(xiàn)局部光照增強(qiáng)的目的。
【專利說明】一種地震數(shù)據(jù)的明暗處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于三維數(shù)據(jù)場可視化領(lǐng)域，涉及體繪制技術(shù)，具體涉及一種地震數(shù)據(jù)的明暗處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)日趨成熟，體繪制技術(shù)作為三維數(shù)據(jù)場可視化領(lǐng)域最重要、近年來發(fā)展最迅速的一項技術(shù)。體繪制的光照是體繪制研究中的重點內(nèi)容。光照明計算對于繪制場景的表現(xiàn)效果非常重要，場景效果表現(xiàn)的好壞很大程度上依賴于光照模型的準(zhǔn)確應(yīng)用。1975年,phong提出了一個用來計算表面鏡面反射光亮度的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，即phong模型，自Phong光照模型1988年首次應(yīng)用在體繪制以來，其廣泛使用于各種可視化工具。
[0003]近十幾年許多研究者對模型進(jìn)行了改進(jìn)。1977年Blinn對phong光照模型的反射光計算加以改進(jìn)，使得計算復(fù)雜性得以相對降低。1982年Cook和Torrance提出了一個基于物理光學(xué)的表面反射模型叫cook-Torrance模型,使得模型中反射光的位置和分布與實際情況非常接近，因而用它繪制的圖形具有很好的質(zhì)感，但Cook-Torrance模型不與周圍物體建立聯(lián)系，對漫反射處理不足。2001年，Kniss等提出半角切片，這種基于切片的方法為每個切片進(jìn)行二次渲染，一次從觀察者的角度一次從光源方向，該系統(tǒng)允許每個體素上到達(dá)該體素的光強(qiáng)有衰減，實現(xiàn)了高效率陰影效果。很多模型在實現(xiàn)上受限于CPU和GPU的處理能力，雖然提高了效果但是并不具有實際應(yīng)用價值。隨著GPU計算能力的提高，2010年Yunpeng Zou在phong模型基礎(chǔ)上改進(jìn)反射模型并將其應(yīng)用在醫(yī)學(xué)圖像可視化上，改進(jìn)后的模型可以滿足實時渲染的要求。2011年Michael Breu β在phong模型的基礎(chǔ)上探討了鏡面反射模型對圖形真實感的貢獻(xiàn)。2011年Florian Lindemann和Timo Ropinski對近幾年出現(xiàn)的光照模型一Phong模型，半角切片方法和全局光照模型進(jìn)行了總結(jié)，通過對模型原理、圖像質(zhì)量、時間消耗等進(jìn)行對比從而找出模型之間演變的聯(lián)系，為全新的可視化光照模型的提出創(chuàng)造了可能性。2013年Shaohao Wang將phong模型應(yīng)用到3D卡通渲染,在生成一個卡通外觀的基礎(chǔ)上，改進(jìn)的卡通渲染照明模型實現(xiàn)了一個獨特的效果。
[0004]在地震數(shù)據(jù)處理中，研究人員經(jīng)常會遇到大量的3D空間離散體數(shù)據(jù)。與其他領(lǐng)域的數(shù)據(jù)相比，地震數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大和數(shù)據(jù)離散度高的特點，三維地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)經(jīng)常高達(dá)幾十GB到幾百GB，內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含砂體、河道等，數(shù)據(jù)不連續(xù)，體素與體素間關(guān)聯(lián)性小。當(dāng)人們直接使用現(xiàn)有光照模型時，往往不能凸顯數(shù)據(jù)中有用的信息，效果不明顯且針對性不強(qiáng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的三維地震數(shù)據(jù)顯示成像差的問題而提出一種地震數(shù)據(jù)的明暗處理方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:一種地震數(shù)據(jù)的明暗處理方法，具體包括如下步驟:
[0007]S1.對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；
[0008]S2.輸入場景；
[0009]S3.基于GPU進(jìn)行插值計算，得到下式:

【權(quán)利要求】
1.一種地震數(shù)據(jù)的明暗處理方法，其特征在于，包括以下步驟: S1.對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理； S2.輸入場景； S3.基于GPU進(jìn)行插值計算，得到下式:
其中17/(?)為體數(shù)據(jù)的梯度矢量,為該點單位法向量，1、j、k為x、y、z三個方向單位向量，根據(jù)⑵式計算出所有體素的梯度，并以此似表示體素所在面的法向值； S4.進(jìn)行光照計算； S5.增加α選擇模型進(jìn)行區(qū)分顯示，進(jìn)行最終渲染圖像實現(xiàn)地震數(shù)據(jù)三維顯示，其中α為光照透明度參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種地震數(shù)據(jù)的明暗處理方法，其特征在于:所述步驟S3中計算體素梯度采用中心差分算法實現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種地震數(shù)據(jù)的明暗處理方法，其特征在于:所述步驟S3中基于GPU進(jìn)行插值計算是基于GPU對當(dāng)前處理點的上下左右前后六個方位進(jìn)行插值計算。
4.如權(quán)利要求1所述的一種地震數(shù)據(jù)的明暗處理方法，其特征在于:所述步驟S4中進(jìn)行光照計算采用Phong光照模型實現(xiàn)，具體算法為:
其中Ip為每個表面上點的光照強(qiáng)度，^和id分別是每個光源的鏡面反射光強(qiáng)和漫反射光強(qiáng)，ia代表環(huán)境光強(qiáng)，m代表第m個光源，im, d代表m光源的漫反射光強(qiáng)，im,s代表m光源的鏡面反射光強(qiáng)，Ks是鏡面反射系數(shù)，反映入射光的反射率，Kd是漫反射系數(shù)表示入射光的漫反射強(qiáng)度，Ka代表漫反射參數(shù)，1^表示點到表面點的方向，#表示法線矢量，見^是!!!光源的反射光，--是從點到觀察者的方向向量，當(dāng)使用外部方向光源時，矢量〖力一常矢量，與點的位置無關(guān)，另外關(guān)于法線矢量沒存在方程:
【文檔編號】G01V1/28GK104199094SQ201410445408
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】魯才, 柳葉, 胡光岷 申請人:電子科技大學(xué)