[发明专利]海量三维地质结构模型数据绘制方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维地质建模与可视化领域，特别是涉及一种海量三维地质结构模型数据绘制方法。

背景技术

三维地质结构模型是由多个地质体无缝拼合在一起，每个地质体由不规则三角网封闭成一个完整的几何面。

在地质多元数据可视化过程中，往往需要将不同专题的结构模型，比如城市地质领域的三维基岩和新生界地质结构模型，在同一场景下的实时高效显示。对于一个研究区的结构模型，可能有成千上万个地质体构成，而每个地质体又有数以万记甚至十万记的三角形构成。并且，三维结构模型的数据量往往随着建模精度和模型光顺度的提高而成倍增加。例如地质体的三角形个数，随着模型光顺度的提高，每次进行模型光滑(比如经典Butterfly算法)，其三角形个数增加4倍，数据量往往大于4G(一般PC机的内存容量)，也超出了计算机一般绘制的能力，因此，这种数据量规模的三维地质结构模型称为海量三维地质结构模型数据。海量数据对结构模型的可视化与空间分析的实时高效处理造成巨大的负担。

对于大规模数据绘制的策略主要是分块、外存模型、多分辨率细节层次模型(Level Of Detail，以下简称LOD)和三维空间索引等。

研究表明进行绘制细节层次模型(Level Of Detail，简称LOD)时，当物体覆盖屏幕较小区域时，可以使用该物体较低分辨率的模型来表示，以便对复杂场景进行快速绘制。细节层次模型也称多分辨率模型(multi-resolution modeling)、层次模型(Hierarchical Model)，它们的共同目的是在满足用户视觉误差的前提下减少图形绘制数量。

因此，现有绘制技术中还无法直接实现海量三维地质结构模型的可视化，往往从外存将部分数据读入，绘制完卸载，这往往导致绘制效率低下、显示速度过慢，无法实时查看浏览模型的整体结构，也无法实现对实现海量三维地质结构模型的三维交互，比如旋转，选择等常用三维可视化操作功能。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的海量三维地质结构模型数据绘制方法。

依据本发明的一个方面，提供了一种海量三维地质结构模型数据绘制方法，其特征在于，所述方法包括：步骤A、全场景模型数据组织，采用R—Octree两层索引定位三维地质结构模型中的任一地质单体网格骨架和对应的渐进网格简化序列，其中，所述三维地质结构模型由至少一个所述地质单体构成；步骤B、模型数据调度，利用网格骨架调度器和简化网格序列调度器从外存调度所述网格骨架数据以及对应简化序列数据至内存，其中，所有网格骨架数据和简化序列数据使用对象池进行管理；步骤C、数据绘制，当所述网格骨架数据以及所述简化序列数据发生改变，绘制任一所述地质单体的网格骨架数据以及简化序列数据，并在三维场景中显示绘制结果。

可选地，所述地质单体的网格骨架由封闭的不规则三角网组成，所述简化序列为对所述地质单体网格骨架的细化表达。

可选地，采用R—Octree两层索引定位三维地质结构模型中的任一地质单体的网格骨架以及对应的渐进网格简化序列，包括：对于任一地质单体的网格骨架以及对应的简化序列，采用R树对所述网格骨架进行索引，其中，所述R树的叶子结点存储所述网格骨架的唯一标识信息；采用八叉树Octree对所述简化序列进行索引，其中，所述八叉树Octree的叶子结点存储所述简化序列的唯一标识信息。

可选地，利用网格骨架调度器和简化序列调度器从外存调度所述网格骨架数据以及对应简化序列数据至内存之前，还包括：根据视点位置计算所述地质单体的调度顺序以及需要调度的所述地质单体的简化序列的绘制。

可选地，根据视点位置计算所述地质单体的调度顺序，包括：若视点与所述R树的叶子结点相交，记录所述结点对应地质单体，以将所述地质单体调入内存；计算所述地质单体的每个简化序列距离所述视点的位置d，根据d的大小确定简化序列的导入顺序。

可选地，根据视点位置计算所述简化序列的绘制步骤为：视点张角为α，投影平面的边长为L，被投影简化序列线段长度为l，视点与该简化序列中心的距离为d，线段与投影平面的夹角为β，物体单位长度在投影平面上的像素数为λ，则简化序列线段l在投影平面上的投影长度τ为