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一種地震數據的明暗處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種地震數據的明暗處理方法，其包括以下步驟：地震數據預處理、輸入場景、進行插值計算進而獲取法向值、進行光照計算、a選擇模型、渲染圖像實現地震數據的顯示。本發明的有益效果是：本發明根據體數據自身的特點，利用多分辨率體素管理和基于GPU的加速運算可以支持地震數據大數據的運算，另外引入目標可信度概念對體數據進行興趣度區分，可以對無法精確描述的目標進行建模，用戶通過半自動輸入興趣度透明度值，可以實現局部光照增強的目的。
【專利說明】一種地震數據的明暗處理方法

【技術領域】
[0001]本發明屬于三維數據場可視化領域，涉及體繪制技術，具體涉及一種地震數據的明暗處理方法。

【背景技術】
[0002]目前圖形學和圖像處理技術日趨成熟，體繪制技術作為三維數據場可視化領域最重要、近年來發展最迅速的一項技術。體繪制的光照是體繪制研究中的重點內容。光照明計算對于繪制場景的表現效果非常重要，場景效果表現的好壞很大程度上依賴于光照模型的準確應用。1975年,phong提出了一個用來計算表面鏡面反射光亮度的經驗模型，即phong模型，自Phong光照模型1988年首次應用在體繪制以來，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行了改進。1977年Blinn對phong光照模型的反射光計算加以改進，使得計算復雜性得以相對降低。1982年Cook和Torrance提出了一個基于物理光學的表面反射模型叫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感，但Cook-Torrance模型不與周圍物體建立聯系，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行二次渲染，一次從觀察者的角度一次從光源方向，該系統允許每個體素上到達該體素的光強有衰減，實現了高效率陰影效果。很多模型在實現上受限于CPU和GPU的處理能力，雖然提高了效果但是并不具有實際應用價值。隨著GPU計算能力的提高，2010年Yunpeng Zou在phong模型基礎上改進反射模型并將其應用在醫學圖像可視化上，改進后的模型可以滿足實時渲染的要求。2011年Michael Breu β在phong模型的基礎上探討了鏡面反射模型對圖形真實感的貢獻。2011年Florian Lindemann和Timo Ropinski對近幾年出現的光照模型一Phong模型，半角切片方法和全局光照模型進行了總結，通過對模型原理、圖像質量、時間消耗等進行對比從而找出模型之間演變的聯系，為全新的可視化光照模型的提出創造了可能性。2013年Shaohao Wang將phong模型應用到3D卡通渲染,在生成一個卡通外觀的基礎上，改進的卡通渲染照明模型實現了一個獨特的效果。
[0004]在地震數據處理中，研究人員經常會遇到大量的3D空間離散體數據。與其他領域的數據相比，地震數據具有數據量大和數據離散度高的特點，三維地質勘探數據經常高達幾十GB到幾百GB，內部結構包含砂體、河道等，數據不連續，體素與體素間關聯性小。當人們直接使用現有光照模型時，往往不能凸顯數據中有用的信息，效果不明顯且針對性不強。


【發明內容】

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

【權利要求】
1.一種地震數據的明暗處理方法，其特征在于，包括以下步驟: S1.對地震數據進行預處理； S2.輸入場景； S3.基于GPU進行插值計算，得到下式:
其中17/(?)為體數據的梯度矢量,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.進行光照計算； S5.增加α選擇模型進行區分顯示，進行最終渲染圖像實現地震數據三維顯示，其中α為光照透明度參數。
2.如權利要求1所述的一種地震數據的明暗處理方法，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。
3.如權利要求1所述的一種地震數據的明暗處理方法，其特征在于:所述步驟S3中基于GPU進行插值計算是基于GPU對當前處理點的上下左右前后六個方位進行插值計算。
4.如權利要求1所述的一種地震數據的明暗處理方法，其特征在于:所述步驟S4中進行光照計算采用Phong光照模型實現，具體算法為:
其中Ip為每個表面上點的光照強度，^和id分別是每個光源的鏡面反射光強和漫反射光強，ia代表環境光強，m代表第m個光源，im, d代表m光源的漫反射光強，im,s代表m光源的鏡面反射光強，Ks是鏡面反射系數，反映入射光的反射率，Kd是漫反射系數表示入射光的漫反射強度，Ka代表漫反射參數，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，當使用外部方向光源時，矢量〖力一常矢量，與點的位置無關，另外關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 優先權日:2014年9月3日
【發明者】魯才, 柳葉, 胡光岷 申請人:電子科技大學