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地质体三维可视化技术研究与实现

作　者: 陆琰
导　师: 关文革
学　校: 石家庄经济学院
专　业: 计算机应用技术
关键词: 地质体三维可视化散列可视化巷道漫游鼠标获取多窗体 OpenGL
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

地质研究的主要对象——地质体多隐藏于地表以下。地质研究和分析工作经常要面对地质勘测数据,这些数据数量庞大且极为抽象,给地质研究工作带来了极大的不便。地质体三维可视化技术根据地质数据构建地质体三维模型,将不可见的地质实体绘制成三维图形。地质研究人员通过观察,便可进行直观的地质分析和研究,地质工作的效率得到显著提高。本文以笔者参与的河北省科技支撑计划项目“基于四面体网格的三维地质空间分析软件开发”为基础,对地质体三维可视化关键技术进行了研究。针对网格测试问题,提出了四面体网格散列可视化测试方法,改善了网格测试的直观性和便捷性；在对当前巷道漫游技术进行研究的基础上,提出了自动漫游的路径生成算法和手动漫游的边界检测算法,并对巷道漫游技术的原理及数学模型进行了详细的论述,该算法实现从内部观察巷道,整体掌握巷道的空间结构；提出了基于空间线段相交判定的鼠标获取空间点信息算法,为地质体模拟分析提供了一种更精确的数据获取手段；设计了一种多窗体环境下的地质体三维可视化方法,为地质分析提供了多窗口的对比观察和分析手段,改善了可视化效果。最后,笔者给出了原型系统框架,并在VC++和OpenGL环境下实现了上述关键技术并进行了验证。本课题的研究内容涉及地质体三维可视化的关键技术,具有较高的研究和应用价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 引言  9-10
  1.2 地质体三维可视化研究背景  10-11
  1.3 地质体三维可视化研究现状  11-12
  1.4 地质体三维可视化关键技术现状  12-13
  1.5 本文研究内容  13-15
第2章地质体三维可视化技术概述  15-21
  2.1 地质体三维建模方法  15-16
    2.1.1 分类  15-16
    2.1.2 基于不规则四面体的建模方法  16
  2.2 三维图形制作技术  16-20
    2.2.1 DirectX简介  17
    2.2.2 OpenGL简介  17-19
    2.2.3 DirectX与OpenGL的比较  19-20
  2.3 本章小结  20-21
第3章地质体三维可视化关键技术  21-49
  3.1 四面体网格散列可视化测试方法  21-26
    3.1.1 方法分析  21-23
    3.1.2 局部变换算法分析  23-25
    3.1.3 算法描述  25-26
  3.2 巷道的自动漫游技术  26-32
    3.2.1 巷道  26
    3.2.2 巷道的三维模拟  26-27
    3.2.3 巷道的空间结构类型  27-28
    3.2.4 巷道的数据模型  28
    3.2.5 自动漫游方法分析  28-31
    3.2.6 自动漫游算法描述  31-32
  3.3 手动巷道漫游的边界检测算法  32-37
    3.3.1 巷道的边界模型  32-33
    3.3.2 空间点与平面的关系判定  33-34
    3.3.3 边界检测算法分析  34-36
    3.3.4 边界检测算法描述  36-37
  3.4 鼠标获取空间点信息  37-48
    3.4.1 方法分析  37
    3.4.2 视椎体  37-38
    3.4.3 透视投影原理  38-39
    3.4.4 投影平面与窗口的对应关系  39-40
    3.4.5 由窗口像素坐标计算投影平面坐标  40-43
    3.4.6 建立空间内的鼠标选取线段  43-44
    3.4.7 空间内线段与三角形的交点判定  44-47
    3.4.8 算法描述  47-48
  3.5 本章小结  48-49
第4章地质体三维可视化原型系统设计  49-63
  4.1 地质体三维可视化应用需求  49-50
    4.1.1 地质体三维可视化数据管理  49
    4.1.2 基于不规则四面体体元的地质体三维可视化  49-50
    4.1.3 地质体的可视化属性查询  50
    4.1.4 巷道可视化及漫游  50
    4.1.5 多窗体可视化  50
  4.2 原型系统设计  50-56
    4.2.1 系统流程分析  50-51
    4.2.2 选择设计模式  51-52
    4.2.3 系统架构设计  52
    4.2.4 模型数据管理模块  52-53
    4.2.5 模型渲染模块  53-54
    4.2.6 控制器模块  54-56
    4.2.7 总体设计  56
  4.3 关键技术设计  56-61
    4.3.1 散列可视化测试方法的设计  56-58
    4.3.2 巷道及漫游模块的设计  58-59
    4.3.3 鼠标获取空间信息方法的设计  59-60
    4.3.4 多窗体可视化的设计  60-61
  4.4 本章小结  61-63
第5章实验验证  63-71
  5.1 四面体网格散列可视化测试方法实验验证  63-64
  5.2 巷道漫游实验验证  64-67
    5.2.1 自动漫游  64-67
    5.2.2 手动漫游及边界检测  67
  5.3 鼠标获取空间信息方法实验验证  67-69
  5.4 多窗体可视化实验验证  69-71
结论  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-79
作者简介  79
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果  79

地质体三维可视化技术研究与实现

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