大規(guī)模地震數(shù)據(jù)多分辨率體繪制方法研究.pdf

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1、電子科技大學(xué)UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE論文題目大規(guī)模地震數(shù)據(jù)多分辨率體繪制方法研究專業(yè)學(xué)位類別電子與通信工程學(xué)號(hào)201222010838作者姓名曹琛指導(dǎo)教師姚興苗副教授分類號(hào)密級(jí)UDC學(xué)位論文大規(guī)模地震數(shù)據(jù)多分辨率體繪制方法研究曹?。ㄗ髡咝彰┲笇?dǎo)教師姚興苗副教授電子科技大學(xué)成都（姓名、職稱、單位名稱）申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士專業(yè)學(xué)位類別工程碩士工程領(lǐng)域名稱電子與通信工程提交論文日期2015.4.29論文答辯日期2

2、015.5.26學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)2015年6月日答辯委員會(huì)主席評(píng)閱人Researchonmulti-resolutionvolumerenderingoflargescaleseismicdataAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:CaoChenAdvisor:YaoXingmiaoSchool:SchoolofCommunication&InformationEngineer

3、ing獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。作者簽名：日期：年月日論文使用授權(quán)本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)

4、行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）作者簽名：導(dǎo)師簽名：日期：年月日摘要摘要作為三維數(shù)據(jù)場(chǎng)的一種可視化技術(shù)，體繪制因?yàn)槠淠軌蛘宫F(xiàn)物體的內(nèi)部信息，在多個(gè)領(lǐng)域開(kāi)展了廣泛的應(yīng)用研究。隨著采集測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，三維數(shù)據(jù)場(chǎng)的數(shù)據(jù)規(guī)模越來(lái)越大，超過(guò)了單機(jī)內(nèi)存或顯存的存儲(chǔ)空間。并行體繪制方法利用集群或者多個(gè)GPU進(jìn)行三維數(shù)據(jù)場(chǎng)的分塊并行繪制，并將繪制圖像進(jìn)行合并處理，從而解決大規(guī)模三維數(shù)據(jù)場(chǎng)的體繪制問(wèn)題。但實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境很難滿足并行體繪制對(duì)硬件的要求。在地震物探領(lǐng)域內(nèi)，隨著三維物探技術(shù)的發(fā)展，三維地震數(shù)據(jù)的規(guī)模也越

5、來(lái)越大。相對(duì)而言，人們感興趣的地質(zhì)目標(biāo)的數(shù)據(jù)規(guī)模要小的多?；诖?，研究人員提出了多分辨率的體繪制技術(shù)。其基本思想是將大規(guī)模三維數(shù)據(jù)場(chǎng)進(jìn)行分塊，針對(duì)不同的分塊采用不同的分辨率進(jìn)行繪制。由于三維數(shù)據(jù)場(chǎng)非目標(biāo)區(qū)域的范圍遠(yuǎn)大于目標(biāo)區(qū)域，從而可以降低非目標(biāo)區(qū)域的分辨率，達(dá)到降低整體數(shù)據(jù)規(guī)模的目標(biāo)。本文針對(duì)多分辨率體繪制技術(shù)在解決大規(guī)模三維地震數(shù)據(jù)的體繪制上的問(wèn)題，結(jié)合地震數(shù)據(jù)信噪比低、目標(biāo)區(qū)域缺乏明顯邊界等特征開(kāi)展研究，主要成果如下：?提出了基于分塊自適應(yīng)性秩截?cái)嗪投喾直媛蔬x擇的張量近似方法。傳統(tǒng)的多分辨率體繪制技術(shù)是根據(jù)信息熵來(lái)確定每一個(gè)分塊的分辨率。與其他領(lǐng)域不同的是

6、，在地震物探領(lǐng)域內(nèi)，三維地震數(shù)據(jù)存在眾多的細(xì)微結(jié)構(gòu)信息，并且具有很低的信噪比和很劇烈的數(shù)據(jù)變化。這導(dǎo)致每一個(gè)分塊的信息熵都比較高。在確保數(shù)據(jù)壓縮率的情況下，多分辨率處理?yè)p失了地震數(shù)據(jù)中的結(jié)構(gòu)特征。近年以來(lái)，研究人員在多分辨率體繪制中引入了三維張量近似的思想。三維張量近似利用三維主成分分析（PCA），在多分辨率體繪制中保留了細(xì)微構(gòu)造特征。針對(duì)基于張量近似的多分辨率體繪制中，每個(gè)分塊的數(shù)據(jù)壓縮率和分辨率確定的問(wèn)題，本文提出了基于分塊自適應(yīng)性秩截?cái)嗪投喾直媛蔬x擇方法。其基本思想是根據(jù)誤差門限自適應(yīng)地確定壓縮率和分辨率。仿真表明，本方法有效解決了基于張量近似的多分辨率體

7、繪制中的數(shù)據(jù)壓縮率和分辨率的確定問(wèn)題；?提出了基于低秩殘差迭代的張量分解方法。針對(duì)張量近似中存在高秩分解數(shù)據(jù)壓縮率不足，低秩分解效果較差的問(wèn)題，本文提出了基于低秩殘差迭代的張量分解方法。其基本思想是通過(guò)迭代低秩分解后的殘差，減少低秩分解的誤差。仿真分析表明，本方法在確保數(shù)據(jù)壓縮率的情況下，提高了低秩近似I摘要的繪制效果；?提出了基于GPU間接插值的邊界處理方法。將大數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊處理是多分辨率體繪制的基本思想。這會(huì)導(dǎo)致在繪制圖像中存在明顯的分塊效應(yīng)?，F(xiàn)有的解決方法是通過(guò)邊界數(shù)據(jù)拷貝的思想，確保邊界的繪制效果。這種方法不足之處在于引入了不小的額外冗余數(shù)據(jù)空間。本文提

8、出了基于GPU間接插值的