基于GPU的三維水平集斷層曲面自動提取方法.pdf

1、隨著社會不斷的發(fā)展與進(jìn)步，生產(chǎn)加工工藝等相關(guān)技術(shù)也取得長足發(fā)展，相應(yīng)的對于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的模型修復(fù)、模型重建等技術(shù)的要求也越來越高。相比于二維幾何模型，三維幾何模型更能直觀、立體地對目標(biāo)模型進(jìn)行展示，因此三維幾何模型逐漸受到人們越來越多的關(guān)注，而其中的三維空間點云追蹤、曲面重建以及提取等更是成為研究的熱點。同樣在地震勘探領(lǐng)域中，通過采用三維幾何模型使得地質(zhì)研究人員對地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全方位、立體地展示成為可能，而作為地震數(shù)據(jù)解釋的重要環(huán)節(jié)，斷

2、層解釋是一種在探索復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)時必不可少的手段。
　　在當(dāng)前階段，大部分?jǐn)鄬咏忉屵^程都是依靠解釋人員的地質(zhì)知識以及經(jīng)驗手動完成的，主要是通過二維切片以及二維剖面的方式來對三維地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行手段斷層解釋。由于該過程依賴于解釋人員的地質(zhì)知識和經(jīng)驗，很容易造成解釋得到的斷層帶入過多的主觀因素，從而影響斷層解釋結(jié)果，同時該過程需要花費解釋人員大量的時間，而且解釋難度也很大。所以正是為了縮短斷層解釋的周期以及克服該過程的主觀影響，地質(zhì)研究人

3、員希望通過借助相干分析等技術(shù)增強連續(xù)性較差的屬性體，進(jìn)而實現(xiàn)以半自動或者自動的方式來對斷層進(jìn)行解釋。
　　本文以提取三維斷層曲面作為研究內(nèi)容，在螞蟻體數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用了一套完全從三維空間的角度對斷層曲面進(jìn)行自動提取的流程。同時還提出了提取三維點云骨架的方式來對斷層點云進(jìn)行曲面重構(gòu)的方法。本文主要工作如下：
　　1、采用了一種基于三維空間的斷層曲面自動提取流程。對當(dāng)前階段大多斷層解釋均是手動完成的現(xiàn)狀，在地震螞蟻體數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)

4、上，采用了一種完全從三維空間的角度對斷層曲面進(jìn)行自動提取的流程，該流程借助圖像分割思想、水平集方法、GPGPU技術(shù)以及點云骨架思想等來提取出斷層曲面。首先對數(shù)據(jù)體進(jìn)行平滑處理，解決數(shù)據(jù)體中斷層連續(xù)性差的問題；然后通過曲面重建的方式重構(gòu)出斷層曲面。該流程解決了常規(guī)斷層解釋由于過分依賴于解釋人員的地質(zhì)知識以及經(jīng)驗而帶入過多的主觀因素的問題，同時有效縮短了斷層解釋的周期，提高了斷層解釋效率。
　　2、提出了一種基于 GPU的三維水平集斷

5、層點云提取方法。針對如何從經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理后的三維數(shù)據(jù)體中分離出斷層點的問題，提出水平集方法進(jìn)行斷層點云提取，通過不斷迭代演化水平集方程使最終的演化曲面停靠在斷層點附近，提取出斷層點云數(shù)據(jù)。由于水平集方法的特殊性，其提取出的三維斷層點云數(shù)據(jù)帶有一定的外形輪廓，更有利于后續(xù)提取骨架。同時，針對三維水平集演化效率低的問題，采用GPU進(jìn)行加速處理，提高演化效率。
　　3、提出了一種基于細(xì)化的斷層點云骨架提取方法。對于通過水平集方法提取出的

6、斷層點云數(shù)據(jù)，針對如何從中提取出斷層曲面的問題，提出了基于細(xì)化的點云骨架提取方法，該方法通過不斷迭代細(xì)化目標(biāo)點云數(shù)據(jù)，最終得到單像素寬的斷層點云中軸面。然后通過斷層二次劃分去除斷層分叉的問題，最后采用投影構(gòu)面的方式重構(gòu)出斷層曲面。
　　為了驗證本方法的可行性以及有效性，本文采用提出的提取方法，選取實際地震數(shù)據(jù)進(jìn)行斷層曲面提取，并將提取結(jié)果同商業(yè)軟件Petrel以及其他提取方法的提取效果進(jìn)行對比，通過對比提取效果顯示，本文的提取方法