本文選題：多分辨率 + 體繪制��； 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著可視化技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和進(jìn)步,在越來(lái)越多的領(lǐng)域都將這項(xiàng)技術(shù)用于實(shí)踐當(dāng)中,尤其在地質(zhì)探測(cè)領(lǐng)域。大規(guī)模地學(xué)數(shù)據(jù)的可視化提供了地球內(nèi)部的真實(shí)情況,通過(guò)三維地震數(shù)據(jù)可視化技術(shù),我們可以直觀觀察到體數(shù)據(jù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和屬性,并可以通過(guò)渲染形成的清晰圖形圖像對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋,而不是單純依靠數(shù)值表格。隨著技術(shù)的不斷成熟進(jìn)步,地質(zhì)勘探按領(lǐng)域中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)程快速增長(zhǎng)達(dá)到幾十GB甚至TB級(jí)別,在進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化時(shí)地震數(shù)據(jù)不能完全加載入內(nèi)存當(dāng)中進(jìn)行處理。傳統(tǒng)的將體數(shù)據(jù)完全加載入內(nèi)存當(dāng)中,渲染模塊只從內(nèi)存中獲取數(shù)據(jù)的渲染模式在海量三維地震數(shù)據(jù)渲染過(guò)程中效率很低。因此作為海量數(shù)據(jù)體繪制過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù),深入研究基于層次細(xì)節(jié)分塊多分辨率體繪制技術(shù)很有必要,同時(shí)對(duì)大規(guī)模三維體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及加載過(guò)程的管理也是需要解決的問題。多分辨率體繪制技術(shù)的算法首先對(duì)數(shù)據(jù)體進(jìn)行劃分,并找到其中的同質(zhì)區(qū)域。算法對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行采樣,通過(guò)對(duì)采樣的分析,算法獲得體繪制過(guò)程中不同分辨率的標(biāo)量數(shù)據(jù)信息,可以根據(jù)通過(guò)采樣分析得到的數(shù)據(jù)信息確定細(xì)節(jié)分塊水平,這樣可以有效的降低用于體繪制的數(shù)據(jù)量。本文詳細(xì)研究和分析了三維數(shù)據(jù)體繪制的方法,包括直接體繪制方法、并行體繪制方法以及多分辨率體繪制方法,并對(duì)其中多分辨率體繪制算法中層次劃分的八叉樹表示和統(tǒng)一層次劃分的多分辨率表示進(jìn)行詳細(xì)分析和對(duì)比。同時(shí)基于大數(shù)據(jù)背景,分析研究了大規(guī)模數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、內(nèi)存管理以及數(shù)據(jù)加載等大數(shù)據(jù)處理流程,將所有研究?jī)?nèi)容用于對(duì)三維地學(xué)數(shù)據(jù)可視化工具包Open Probe中的部分模塊進(jìn)行優(yōu)化。在基于Open Probe地學(xué)項(xiàng)目的背景下,文章針對(duì)Open Probe中數(shù)據(jù)加載效率以及分辨率變化過(guò)程中圖像顯示不流暢、沒有動(dòng)態(tài)性的問題提出解決和優(yōu)化方案。文章研究分析了LDM文件格式,并和傳統(tǒng)地震數(shù)據(jù)文件格式SEG-Y進(jìn)行比較分析。通過(guò)對(duì)大規(guī)模體數(shù)據(jù)八叉樹結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)方式以及大規(guī)模數(shù)據(jù)快速加載機(jī)制的研究,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)多線程加載,多優(yōu)先級(jí)緩存替換策略的加載機(jī)制,在內(nèi)存的替換策略中設(shè)立標(biāo)志位機(jī)制,保證數(shù)據(jù)塊替換的合理性。同時(shí),通過(guò)對(duì)基于八叉樹層次劃分結(jié)構(gòu)的多分辨率體會(huì)繪制方法的研究,在用戶交互過(guò)程中,分辨率發(fā)生變化時(shí),采用雙線程雙鏈表的方法結(jié)合標(biāo)志位替換機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了在分辨率變化時(shí)體數(shù)據(jù)渲染與顯示的動(dòng)態(tài)性和流暢性,對(duì)Open Probe原有的渲染顯示過(guò)程進(jìn)行一定程度的優(yōu)化。
[Abstract]:With the continuous development and progress of visualization technology, this technology has been applied in more and more fields, especially in the field of geological exploration. The visualization of large-scale geoscientific data provides the real situation of the earth's interior, and through the three-dimensional seismic data visualization technology, we can visually observe the internal structure and properties of the volume data. The seismic data can be analyzed and interpreted by rendering clear graphics instead of relying solely on numerical tables. With the development of technology, the experimental data process of geological exploration in the field of rapid growth to tens of GB or even TB level, seismic data can not be completely loaded into memory for processing in data visualization. The traditional rendering mode which only gets data from memory is inefficient in the process of massive 3D seismic data rendering. Therefore, as a key technology in the process of massive data volume rendering, it is necessary to deeply study the multi-resolution volume rendering technology based on hierarchical details. At the same time, the storage of large-scale 3D volume data and the management of loading process are also problems to be solved. The algorithm of multi-resolution volume rendering firstly partitioned the data volume and found the homogenous region. These regions are sampled by the algorithm. By analyzing the sampling, the algorithm obtains scalar data information of different resolution in the process of volume rendering, and can determine the level of detail block according to the data information obtained by sampling and analysis. This can effectively reduce the volume of data used for volume rendering. In this paper, the methods of 3D volume rendering, including direct volume rendering, parallel volume rendering and multi-resolution volume rendering, are studied and analyzed in detail. The octree representation of multi-resolution volume rendering algorithm and the multi-resolution representation of unified hierarchical partitioning are analyzed and compared in detail. At the same time, based on the background of big data, the big data processing flow of large-scale data storage, memory management and data loading is analyzed and studied. All the research contents are used to optimize some modules in 3D Geoscience Visualization Toolkit (Open Probe). Based on the background of Open Probe geoscience project, this paper proposes a solution and optimization scheme for the problems of data loading efficiency and resolution change in Open Probe, in which the image display is not smooth and dynamic. In this paper, the LDM file format is analyzed and compared with the traditional seismic data file format SEG-Y. Based on the research of large volume data octree structure storage and fast loading mechanism of large scale data, the loading mechanism of multi-thread loading and multi-priority cache replacement strategy is designed and implemented. In order to ensure the rationality of data block replacement, a flag bit mechanism is set up in the memory replacement strategy. At the same time, through the research of multi-resolution experience rendering method based on octree hierarchical partition structure, in the process of user interaction, when the resolution changes, double thread double linked list method combined with flag bit replacement mechanism is adopted. The dynamic and smooth rendering and display of volume data is realized when the resolution changes, and the original rendering and display process of Open Probe is optimized to a certain extent.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P631.4;TP391.41

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本文編號(hào)：1985162