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基于OpenGL/VC++地质体三维可视化软件系统开发

作　者: 曲鹏举
导　师: 邓寅生
学　校: 河南理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 可视化地质体规则网格三棱柱
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本论文主要研究三维空间数据场可视化的理论模型和基础算法,并将其应用到地质体的三维可视化表示过程中。论文讨论了空间三维数据场可视化的基本模型、可视化手段和基本算法;针对地质体的特点,对一些算法进行了改进,并将地质统计学的相关方法应用到其中,更好的进行了数据预测。本论文在传统三棱柱可视化方法的基础上,提出了一种基于规则网格的三棱柱可视化方法,该方法对传统的三棱柱可视方法进行了改造创新,并在该系统中得到了很好的应用。对于地下水位可视化,本文使用贝兹曲面和NURBS曲面两种方法进行了模拟,得到了理想的效果。另外本论文还开发了一套全新的OpenGL可视化框架,在框架设计中,将可视化类与软件框架进行了分离集成,克服了以往可视化类及具体绘图程序都在单一视图类中实现导致框架占用内存过多的缺点。本论文对地质体图例进行了纹理贴图,使得地层的属性显示更加直观,同时也增强了地层的可视化效果,使操作趋向简单、实用,在系统中得到良好应用。最后本论文对地质体系统可视化进行了计算机实现,得到了比较满意的效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-18
  1.1 研究背景与选题意义  10-11
    1.1.1 研究背景  10-11
    1.1.2 选题意义  11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 软件应用现状  11-13
    1.2.2 技术研究现状  13
    1.2.3 可视化所面临的主要问题  13-14
  1.3 论文的特色与创新点  14-15
    1.3.1 特色  14-15
    1.3.2 课题创新点  15
  1.4 研究目标和内容  15-18
    1.4.1 研究目标  15-16
    1.4.2 研究内容  16-18
2 可视化概述  18-26
  2.1 可视化、科学计算可视化的基本概念  18-19
  2.2 可视化技术手段  19-20
    2.2.1 探讨性数据分析  19-20
    2.2.2 逼真技术  20
    2.2.3 动画技术  20
  2.3 可视化在地学以外的应用  20-22
    2.3.1 医学  20-21
    2.3.2 航天工业  21
    2.3.3 工业无损探伤  21
    2.3.4 人类学和考古学  21
    2.3.5 建筑设计  21-22
  2.4 地学三维可视化  22-26
    2.4.1 在地质勘探方面的应用  22-23
    2.4.2 在矿山开采方面的应用  23
    2.4.3 在地质灾害防治方面的应用  23-26
3 地质可视化建模的理论与算法  26-42
  3.1 地质数据可视化建模  26-31
    3.1.1 表面模型的原理  26-28
    3.1.2 三维体元模型  28-31
  3.2 地质数据插值算法  31-37
    3.2.1 最小距离法  31
    3.2.2 反距离加权法  31-33
    3.2.3 克里格法  33-37
  3.3 三维曲面拟合  37-42
    3.3.1 NURBS 曲面  38-39
    3.3.2 Bezier 曲面绘制  39-42
4 数据生成与处理  42-50
  4.1 地质散乱数据可视化  42-44
    4.1.1 笛卡尔网格  42
    4.1.2 规则网格  42
    4.1.3 矩形网格  42-43
    4.1.4 结构网格  43
    4.1.5 非结构网格  43
    4.1.6 散乱点  43-44
  4.2 数据形成及转换  44-48
    4.2.1 文件数据结构  44-47
    4.2.2 数据的转换  47-48
  4.3 数组的编写  48-50
    4.3.1 一维数组  48-49
    4.3.2 二维数组  49-50
5 可视化软件系统框架构建  50-66
  5.1 可视化开发平台与OpenGL 3D 图形引擎  50-54
    5.1.1 OpenGL 简介  50-51
    5.1.2 OpenGL 的基本功能  51-52
    5.1.3 OpenGL 的工作方式  52-53
    5.1.4 OpenGL 可视化原理  53-54
  5.2 极小化框架的实现  54-61
    5.2.1 可视化框架设计  54-55
    5.2.2 设备描述表与像素格式  55-58
    5.2.3 极小化框架的实现  58-61
  5.3 其它可视化功能实现  61-66
    5.3.1 变换的实现  61-63
    5.3.2 光照、材质与纹理  63-64
    5.3.3 雾化(Fog)、融合(Blending)及反走样(Antialiasing)效果  64
    5.3.4 帧缓冲区  64
    5.3.5 双缓冲区  64
    5.3.6 选择与反馈模式  64-66
6 可视化实现  66-92
  6.1 地层数据可视化  66-80
    6.1.1 三棱柱可视化方法  66-67
    6.1.2 规则网格单地层可视化方法实现  67-71
    6.1.3 规则网格多地层可视化方法实现  71-73
    6.1.4 切割的实现  73-75
    6.1.5 图例的添加  75-78
    6.1.6 属性显示  78
    6.1.7 具体用例  78-80
  6.2 地下水位曲面的可视化  80-83
    6.2.1 Bezier 曲面  80-81
    6.2.2 NURBS 曲面  81-82
    6.2.3 具体用例  82-83
  6.3 可视化中插值算法的实现  83-87
    6.3.1 最小距离类的实现  83
    6.3.2 反距离加权的实现  83-84
    6.3.3 克里格算法的实现  84-86
    6.3.4 链表排序算法的实现  86-87
  6.4 体元绘制代码的实现  87-92
7 结论  92-94
参考文献  94-100
附录  100-107
致谢  107-110

基于OpenGL/VC++地质体三维可视化软件系统开发

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