一种地震数据的明暗处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种地震数据的明暗处理方法，其包括以下步骤：地震数据预处理、输入场景、进行插值计算进而获取法向值、进行光照计算、a选择模型、渲染图像实现地震数据的显示。本发明的有益效果是：本发明根据体数据自身的特点，利用多分辨率体素管理和基于GPU的加速运算可以支持地震数据大数据的运算，另外引入目标可信度概念对体数据进行兴趣度区分，可以对无法精确描述的目标进行建模，用户通过半自动输入兴趣度透明度值，可以实现局部光照增强的目的。
【专利说明】一种地震数据的明暗处理方法

【技术领域】
[0001]本发明属于三维数据场可视化领域，涉及体绘制技术，具体涉及一种地震数据的明暗处理方法。

【背景技术】
[0002]目前图形学和图像处理技术日趋成熟，体绘制技术作为三维数据场可视化领域最重要、近年来发展最迅速的一项技术。体绘制的光照是体绘制研究中的重点内容。光照明计算对于绘制场景的表现效果非常重要，场景效果表现的好坏很大程度上依赖于光照模型的准确应用。1975年,phong提出了一个用来计算表面镜面反射光亮度的经验模型，即phong模型，自Phong光照模型1988年首次应用在体绘制以来，其广泛使用于各种可视化工具。
[0003]近十几年许多研究者对模型进行了改进。1977年Blinn对phong光照模型的反射光计算加以改进，使得计算复杂性得以相对降低。1982年Cook和Torrance提出了一个基于物理光学的表面反射模型叫cook-Torrance模型,使得模型中反射光的位置和分布与实际情况非常接近，因而用它绘制的图形具有很好的质感，但Cook-Torrance模型不与周围物体建立联系，对漫反射处理不足。2001年，Kniss等提出半角切片，这种基于切片的方法为每个切片进行二次渲染，一次从观察者的角度一次从光源方向，该系统允许每个体素上到达该体素的光强有衰减，实现了高效率阴影效果。很多模型在实现上受限于CPU和GPU的处理能力，虽然提高了效果但是并不具有实际应用价值。随着GPU计算能力的提高，2010年Yunpeng Zou在phong模型基础上改进反射模型并将其应用在医学图像可视化上，改进后的模型可以满足实时渲染的要求。2011年Michael Breu β在phong模型的基础上探讨了镜面反射模型对图形真实感的贡献。2011年Florian Lindemann和Timo Ropinski对近几年出现的光照模型一Phong模型，半角切片方法和全局光照模型进行了总结，通过对模型原理、图像质量、时间消耗等进行对比从而找出模型之间演变的联系，为全新的可视化光照模型的提出创造了可能性。2013年Shaohao Wang将phong模型应用到3D卡通渲染,在生成一个卡通外观的基础上，改进的卡通渲染照明模型实现了一个独特的效果。
[0004]在地震数据处理中，研究人员经常会遇到大量的3D空间离散体数据。与其他领域的数据相比，地震数据具有数据量大和数据离散度高的特点，三维地质勘探数据经常高达几十GB到几百GB，内部结构包含砂体、河道等，数据不连续，体素与体素间关联性小。当人们直接使用现有光照模型时，往往不能凸显数据中有用的信息，效果不明显且针对性不强。


【发明内容】

[0005]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的三维地震数据显示成像差的问题而提出一种地震数据的明暗处理方法。
[0006]本发明解决其技术问题采用的技术方案是:一种地震数据的明暗处理方法，具体包括如下步骤:
[0007]S1.对地震数据进行预处理；
[0008]S2.输入场景；
[0009]S3.基于GPU进行插值计算，得到下式:

【权利要求】
1.一种地震数据的明暗处理方法，其特征在于，包括以下步骤: S1.对地震数据进行预处理； S2.输入场景； S3.基于GPU进行插值计算，得到下式:
其中17/(?)为体数据的梯度矢量,为该点单位法向量，1、j、k为x、y、z三个方向单位向量，根据⑵式计算出所有体素的梯度，并以此似表示体素所在面的法向值； S4.进行光照计算； S5.增加α选择模型进行区分显示，进行最终渲染图像实现地震数据三维显示，其中α为光照透明度参数。
2.如权利要求1所述的一种地震数据的明暗处理方法，其特征在于:所述步骤S3中计算体素梯度采用中心差分算法实现。
3.如权利要求1所述的一种地震数据的明暗处理方法，其特征在于:所述步骤S3中基于GPU进行插值计算是基于GPU对当前处理点的上下左右前后六个方位进行插值计算。
4.如权利要求1所述的一种地震数据的明暗处理方法，其特征在于:所述步骤S4中进行光照计算采用Phong光照模型实现，具体算法为:
其中Ip为每个表面上点的光照强度，^和id分别是每个光源的镜面反射光强和漫反射光强，ia代表环境光强，m代表第m个光源，im, d代表m光源的漫反射光强，im,s代表m光源的镜面反射光强，Ks是镜面反射系数，反映入射光的反射率，Kd是漫反射系数表示入射光的漫反射强度，Ka代表漫反射参数，1^表示点到表面点的方向，#表示法线矢量，見^是!!!光源的反射光，--是从点到观察者的方向向量，当使用外部方向光源时，矢量〖力一常矢量，与点的位置无关，另外关于法线矢量沒存在方程:
【文档编号】G01V1/28GK104199094SQ201410445408
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】鲁才, 柳叶, 胡光岷 申请人:电子科技大学