用于对波形体进行成像的系统和方法

专利名称：用于对波形体进行成像的系统和方法
技术领域：
本发明总体涉及用于对代表波形体(waveform volume)的地震道(下文称作"地震数据道")的三维体进行成像的系统和方法。可以在交互式速率下将波形体成像为地震数据道的二维或三维图像(有时被称作摆动或小波)。
背景技术：
在应用科学中，研究的各个领域需要对二维或三维体数据集合进行分析，其中每一数据集合可以具有代表不同物理属性的多种属性。属性(有时被称作数据值)代表限定的二维或三维空间内的对象的具体物理属性。例如，数据值可以是包括256个可能值的8字节数据字。由(x,y,数据值)或(x,y，z，数据值)来代表属性的位置。如果属性代表具体位置处的压力，那么属性位置可以被表示为(x,y,z,压力)。
在医学领域，计算机化轴向分层造影(CAT)扫描仪或核磁共振成像(MRI)设备用来产生人体一些特定区域的画面或诊断图像，所述画面或诊断图像典型地代表坐标和确定属性。逋常，预定位置内每一属性必须分别成像并与另一属性分开。例如，典型地，将代表预定位置处温度的一个属性与代表相同位置处压力的另一属性分离成像。因此，基于这些属性的具体位置的诊断受限于显示预定位置处单个属
9性的能力。
在地球科学领域，地震测深法用于勘探地球构成的地下地况。地下爆炸激发地震波，地震波类似于低频声波，在地表以下传播并可以被地震仪检测到。地震仪在给定时段内记录给定位置处(直射和反射)地震波的振幅。己知爆炸的时间和地点，可以计算通过内部的波的传播时间，并用其测量波在内部的速率。类似的技术可以用于海上油田或天然气勘探。在海上勘探中，船拖曳声源和水下水听器
(hydrophone)。例如通过工作方式类似于气球爆裂的气动设备来产生低频(例如，50Hz)声波。声音从海底以下的岩层弹回，并由水听器采集。在其他应用中，由反射波映射隔油的地下沉积结构(例如断层和穹丘)。
使用地震数据来分析地下地质结构(例如断层或其他色层分离特征)与搜索地下矿物的解释器(interpreter)和水听器放置相关。地震数据道是声波从地下反射的记录。这些道可以被表示为A (x,y,t)， A(x,y,t)是表面位置(x,y)处的时间t的振幅。摆动显示是地震应用的基本图形表示，可以被显示为二维或三维图像。在二维图像上，通常，通过计算每一振幅的图形坐标(u,v)并针对每一道绘出连接这些坐标的多段折线，来对地震数据道的摆动显示成像。通常，如美国专利No.7,013，218 (其全部内容被合并于此以作参考)所述，出于解释目的，对于给定摆动，可以用颜色填充振幅高于和/或低于给定参考振幅值的区域，以改善摆动显示，从而使由摆动显示所揭示的断层和其他色层分离特征更容易识别。参考值以上或以下的振幅的颜色通常被分别称作正填充和负填充。颜色填充一般通过以下方式进行，(1)从由参考值确定的位置到由给定时间/深度处的振幅确定的位置，以给定颜色绘制水平线，或者(2)填充由参考线和振幅形成的多边形。图4到图6示出了由商业软件包产生的不词图像，所述商业软件包使用第一种方法产生地震数据的二维图像。
图4是可变密度显示的图像。在该附图中，采集并处理地震数据来产生包括"体元(voxd)"或体单元的三维体数据集合，从而每一体元可以由其8个角或中心之一的x,y，z坐标来标识。每一体元还代表与在具体位置处所测量或计算的物理属性相关联的数值数据值(属性)。地质学地震数据的示例包括振幅、相位、频率和相似性。不同的数据值存储在不同的三维体数据集合中，其中，每一三维体数据集合代表不同数据值。当使用多个数据集合时，每个数据集合的数据值可以代表相同地理空间的不同物理参数和属性。作为示例，多个数据集合能够包括地震体、温度体和含水饱和度体。地震体中的体元可以用(X,y,Z，
地震振幅)的形式来表示。温度体中的体元可以用(x,y，z，。C)来表示。含水饱和度体中的体元可以用(x，y，z，X饱和度)的形式来表示。由这些体中每一项中的体元定义的物理或地理空间是相同的。然而，对于
任何特定的空间位置(xo,yo，zo)，地震振幅将包含在地震体中，温度包含在温度体中，含水饱和度包含在含水饱和度体中。为了分析特定的地下地质结构(有时被称作"特征"或"事件")，可以分别对来自不同三维体数据集合的信息进行成像，以分析所述特征或事件。
图5是地震"摆动"显示的图像。此外，图6是图5 (摆动显示)和图4 (体元显示)的组合图像。在转让给兰德马克制图公司的美国专利No.6,690，820中更详尽地描述了典型摆动或地震数据道与多个体元之间的关系，其全部内容合并于此作为参考。在图5中，用正填充和负填充显示地震摆动。
根据第一方法(绘制水平线)的颜色填充比第二方法(填充多边形)快，但是第一方法不可用于三维显示。两种方法通常使用计算机CPU来执行，而计算机CPU可能受寄存器数目的限制。该限制是一个重要瓶颈，大量地震振幅(波形)必须通过该瓶颈才能可视化。目前，使用二维图形图元(多段折线、线、填充多边形)的现有技术地震波形可视化技术不足以以交互式速率(意味着每秒至少十(10)帧)实时地产生地震数据道的三维体图像。
然而，通常，已通过使用图形加速器或图形卡来改进图形显示，以处理和显示其他类型的图形数据。.例如，转让给兰德马克制图公司的美国专利申请公开No.2005-0237334-Al (被合并于此以供参考)，使用图形卡来实时绘制体元数据。此外，同样转让给兰德马克制图公司的美国专利No.7,076，735使用图形卡来绘制代表三维模型的图形数据。然而，如这里所述的传统可视化技术不能实时绘制地震数据道的三维 体，以同时使用和进行分析。

发明内容
本发明通过提供一种用于对代表波形体的地震数据道的三维体 进行成像的系统和方法，来满足上述需要并克服现有技术中一个或多 个缺陷。
在一实施例中，本发明包括一种用于对代表波形体的地震数据道 的三维体进行成像的方法，所述方法包括(i)创建三维采样探针，其
中采样探针包括波形体的子体；(ii)使用图形加速器在显示设备上绘 制采样探针图像的至少一部分，所述采样探针图像包括采样探针和波 形体的交叉；以及(iii)响应于采样探针在波形体内的移动，重复绘 制步骤，使得当采样探针穿过波形体时，以能够被感知为实时移动的 足够快的速率来重新绘制所述采样探针图像。
在另一实施例中，本发明包括一种具有计算机可执行指令的计算 机可读介质，用于对代表波形体的地震数据道的三维体进行成像。所 述指令可执行用于实现(i)创建三维采样探针，其中采样探针包括波 形体的子体；(ii)使用图形加速器在显示设备上绘制采样探针图像的 至少一部分，所述采样探针图像包括采样探针和波形体的交叉；以及
(iii)响应于采样探针在波形体内的移动，重复绘制步骤，使得当采 样探针穿过波形体时，以能够被感知为实时移动的足够快的速率来重 新绘制所述采样探针图像。
在另一实施例中，本发明包括一种用于对代表波形体的地震数据 的三维体进行成像的方法，所述方法包括(i)获取与波形体交叉的显 示设备中的像素的纹理坐标(s,t); (ii)计算代表第一道振幅的像素 纹理坐标(t)处的第一道的振幅；(iii)计算第一道振幅的纹理坐标
(S); (iv)如果第一道振幅纹理坐标(S)等于像素纹理坐标(s)， 则使用预置道颜色给所述像素着色;(v)计算代表第二道振幅的像素 纹理坐标(t)处的第二道的振幅；(vi)计算第二道振幅的纹理坐标
(S，)； (Vii)如果第二道振幅纹理(S')等于像素纹理坐标(S)，则
12使用预置道颜色给所述像素着色；(viii)如果第二道振幅纹理坐标 (S')大于像素纹理坐标(s)，则使用预置背景颜色给所述像素着色; 以及(ix)如果重复计数小于期望的地震数据道重叠，则修改像素纹 理坐标(s,t)并重复计算和着色步骤。
在又一实施例中，本发明包括一种具有计算机可执行指令的计算 机可读介质，用于对代表波形体的地震数据道的三维体进行成像。所 述指令可执行用于实现(i)获取与波形体交叉的显示设备中的像素的
纹理坐标(S,t); (ii)计算代表第一道振幅的像素纹理坐标(t)处的
第一道振幅；(iii)计算第一道振幅的纹理坐标(S); (iv)如果第一 道振幅纹理坐标(S)等于像素纹理坐标(s)，则使用预置道颜色给所 述像素着色；(v)计算代表第二道振幅的像素纹理坐标(t)处的第二 道的振幅；(vi)计算第二道振幅的纹理坐标(S'); (vii)如果第二道 振幅纹理坐标(S')等于像素纹理坐标(s)，则使用预置道颜色给像 素着色；(viii)如果第二道振幅纹理坐标(S')大于像素纹理坐标(s)， 则使用预置背景颜色给像素着色；以及(ix)如果重复计数小于期望 的地震数据道重叠，则修改像素纹理坐标(s,t)并重复计算和着色步 骤。
根据以下各个实施例和相关附图的描述，对于本领域技术人员来 说，本发明附加方面、优势和实施桐将变得显而易见。


本专利或申请文件包含用颜色绘制的至少一幅彩图。美国专利商 标局在收到请求和必要费用后，将提供具有彩图的专利或专利申请公 开的副本。
下面将参照附图对本发明进行描述，附图中相同的元件由相同的 附图标记表示，附图中
图l是示出了用于实现本发明的软件程序的一个实施例的方框图。
图2是示出了用于实现本发明的方法的一个实施例的方框图。 图3是示出了图2所示的程序纹理产生例程的具体实现方式的流程图。
图4是示出了传统二维可变密度显示的彩图。
图5是示出了具有正填充和负填充的传统二维摆动显示的彩图。
图6是示出了传统二维组合摆动显示和可变密度显示的彩图。
图7是示出了三维可变密度显示的彩图。
图8是示出了三维摆动显示的彩图。
图9是示出了图8所示三维摆动显示的局部放大的彩图。
图10是示出了具有部分正填充、部分负填充和蓝色层位交叉的三 维摆动显示的彩图。
图ll是示出了具有正填充、负填充和蓝色层位交叉的三维摆动显 示的彩图。
图12是示出了仅具有正填充的三维摆动显示的彩图。 图13是示出了仅具有负填充的三维摆动显示的彩图。 图14是示出了具有正填充和负填充的组合的三维摆动和可变密 度显示的彩图。
具体实施例方式
本发明的主题将参照特定优选实施例进行描述，然而，其并不意 在限制本发明的范围。因此，所要求的主题还可以以其他方式来体现， 以包括类似于这里所述的步骤相似的不同步骤或步骤的组合和其他技 术。尽管术语"步骤"在这里可以用来描述所采用的方法的不同元件， 但该术语不应被解释为暗示这里所公开的各个步骤之间的具体顺序， 除非说明书明确限定了具体顺序。
本发明提供了用于对具有二维或三维摆动显示图像形式的代表 波形体的地震数据道的三维体进行成像的改进的系统和方法。
在一实施例中，可以在计算机可执行程序指令(例如，程序模块) 的一般环境下描述发明。例如，软件可以包括执行具体任务或实现具 体抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。软件形成 界面，以允许计算机根据输入源作出响应。软件还可以与其他代码段 协作，以响应于结合接收数据源接收的数据来发起各种任务。可以将软件存储在诸如CD-ROM、磁盘、磁泡存储器和半导体存储器(例如， 各种类型的RAM或ROM)等各种存储介质上。此外，可以通过诸如 光纤、金属线、自由空间等各种载体介质和/或通过任何诸如互联网等 各种网络，来传送软件及其结果。
本领域的技术人员将理解的是，本发明可以以各种计算机系统配 置来实现，所述计算机系统配置包括手持设备、微处理器系统、基 于微处理器的或可编程用户电子装置、迷你计算机、大型计算机等。 因此可以接受将任意数量的计算机系统和计算机网络与本发明一同使 用。本发明可以在分布式计算环境中实现，在分布式计算环境中，由 通过通信网络链接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中， 软件可以位于包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储介质中。
因此，在计算机系统或其他处理系统中，本发明可以使用硬件、 软件及其组合来实现。
图1是示出了本发明的软件程序100的一个实施例的方框图。程序 100的基础是操作系统102。对本领域技术人员显而易见的是，适合的 操作系统102可以包括例如微软公司的Windows⑧操作系统、或其他操 作系统。
菜单/界面软件104覆盖在操作系统102。菜单/界面软件104用来提 供各种菜单和窗口，以便于与用户交互，并获得用户输入和指令。对 于本领域技术人员显而易见的是，能够结合本发明使用任意数量的菜 单/界面软件程序。
基本图形库106覆盖菜单/界面软件104。基本图形库106是三维计 算机图形的应用程序接口 (API)。由基本图形库106执行的功能可以 包括，例如几何和光栅图元、RGBA或颜色索引模式、显示列表或直 接模式、观察和建模变换、照明和阴影、隐藏表面移除、阿尔法(alpha) 混合(半透明度)、抗混叠、纹理映射、大气效应(雾、烟、霾)、反 馈和选择、模板和累积缓冲器。
视觉仿真图形库108覆盖基本图形库106。视觉仿真图形库108是 用于创建实时、多处理三维视觉仿真图形应用的API。正如本领域技 术人员将理解的那样，视觉仿真图形库108可以包括用于二维和/或三维地震数据解释的一组工具，包括例如交互式层位和断层管理、三 维可视化和属性分析。因此，视觉仿真图形库108提供将诸如照射、材 料、纹理和透明度等图形库状态控制功能绑定在一起的功能。这些功 能实现了状态追踪和可以在稍后绘制的显示列表的创建。
覆盖如上所述程序100的元件是3D采样探针程序100，所述3D采 样探针程序100以被转让给兰德马克绘图公司的美国专利No.6,765,570 中所述的方式，连接并利用由视觉仿真图形库108、基本图形库106、 菜单/界面软件104和操作系统102执行的功能。如'570专利所述，在一 个或多个通用CPU上执行采样探针程序llO、视觉仿真图形库108、基 本图形库106、菜单/界面软件104和操作系统102。可接受的CPU可以 包括，例如由Inte隨和AMD⑧销售的处理器。
覆盖采样探针程序110的是波形模块112。波形模块112可以用诸如 OpenGL着色器语言("GLSL")等程序语言编写，所述Open GL着色 器语言使得可以对图形处理单元(有时被称作图形处理器、图形加速 器或图形卡(下文称作"GPU"))进行编程，以实现使用由硅谷图像 (Silicon Graphics)公司销售的Open GL和视频硬件(即，图形卡)无 法实现的可视化效果。GLSL在本领域中是公知的，并公开于"The Open GL Shading Language" (ISBN 0-321陽19787-5)。对传统GPU而非CPU 进行编程来执行波形模块112的优势在于，其大量的寄存器和实现处理 器大规模并行的架构。该架构可以在几个GPU周期内处理寄存器中的 数据，而对于相同任务其可能花费几千个CPU周期。GLSL利用显示设 备上的投影平面的(u,v)位置的单个像素来工作。通过GLSL着色器， 可以确定如何照亮(u,v)处的像素。例如，可接受的GPU可以包括由 NVIDIA⑧销售的NVIDIA⑧G-70图形卡和Qudro 5500图形端口。如果 本领域中公知的其他GPU能够执行利用GLSL编写的片段(像素)着色
器程序，并至少支持循环和分支功能，那么也是可接受的。
波形模块112被配置成与采样探针程序110连接。采样探针程序110 以'570专利中所述的方式来创建三维采样探针，所述三维采样探针可 以包括波形体的子体。换言之，采样探针程序110从波形体提取与采样 探针的表面相对应的子体数据集合。波形模块112从采样探针程序110接收子体数据集合，并使用GPU处理子体数据集合以在显示设备上绘 制采样探针图像的至少一部分。因此，采样探针的图像可能包括采样 探针和波形体的交叉，或者所述图像可能受限于采样探针和波形体的 交叉。波形模块112可以被配置成，通过给子体数据集合着色并将子体 数据集合纹理映射到采样探针的表面上，来在显示设备上绘制采样探 针图像的至少一部分。可以通过使用预置道颜色给子体数据集合中的 每一地震数据道着色、使用预置正填充颜色或预置负填充颜色为子体 数据集合中每一地震数据道进行颜色填充、以及使用预置背景颜色给 子体数据集合的剩余部分着色，来给子体数据集合着色。此外，波形 模块112可以被配置成，通过以下方式对每一地震数据道进行颜色填 充，方式如下如果像素与子体数据集合中的地震数据道交叉，就以 预置颜色给显示设备上的各像素着色。同样，波形模块112可以被配置 如果像素与地震数据道最大正振幅和地震数据道零振幅之间的子体数 据集合交叉，则使用预置正填充颜色给显示设备上的每一像素着色， 以及如果像素与地震数据道最大负振幅和地震数据道零振幅之间的子 体数据集合交叉，则使用预置负填充颜色给显示设备上的每一像素着 色。波形模块112还可以被配置成，通过以下方式给子体数据集合的剩 余部分着色，方式如下如果像素不与地震数据道交叉并且不与地震 数据道最大正振幅和地震数据道零振幅之间的子体数据集合交叉或者 不与地震数据道最大负振幅和地震数据道零振幅之间的子体数据集合 交叉，则利用预置背景颜色给该显示设备上的每一像素着色。可以响 应于波形体内的采样探针的移动来重复绘制采样探针的图像，从而当 采样探针穿过波形体时，可以以将被感知为实时移动的足够快的速率
来重新绘制采样探针的图像。参照图2-3进一步描述由波形模块112实
现的示例性方法。
尽管参照处理代表波形体的地震数据道的三维体来描述本发明， 但是其他地震数据集合(例如体元数据集合)也可以釆用相同的方式
来处理，以实时产生二维或三维图像。Geoprobe⑧和PowerView⑧(由 兰德马克绘图公司销售的使用在石油和天然气工业中的商业软件包) 是适合的接口应用的示例。Geoprobe⑧是采样探针程序110的商用实施
17例，可以用来与波形模块112连接以实时绘制包括地震数据道和体元在 内的地震数据集合的三维图像。可选地，PowerView⑧可以用来与波形 模块112连接以实时绘制包括地震数据道和体元在内的地震数据集合 的二维图像。
通过使用包含程序100和各种硬件组件的计算机系统，来执行或 实现图1所示的程序100。系统硬件组件可以包括，例如处理器、存 储器(例如，随机存取存储器和/或非易失性存储设备)、 一个或多个 输入设备、 一个或多个显示设备、以及一个或多个接口设备。这些硬 件组件可以根据多种配置相互连接，并且可以包括一个或多个GPU和 以'570专利中所述的方式配置的CPU。非易失性存储设备可以包括， 例如诸如磁带机、半导体ROM或EEPROM等设备。输入设备可以包 括，例如诸如键盘、鼠标、数字键盘、轨迹球、触敏键盘和/或头戴 显示器等设备。接口设备可以被配置成，从一个或多个获取设备和/ 或通过网络从一个或多个远程计算机或存储设备获取数字图像数据。 可以根据成像对象使用各种获取设备。获取设备可以感测各种形式的 机械能(例如，声(地震)肯巨、位移和/或压力/应力)。
每一处理器(GPU和CPU)可以被配置成，对指令禾t]/或来自RAM 和/或非易失性存储设备的数据进行重新编程，并且将计算结果存储在 RAM和/或非易失性存储设备中。程序100基于这里所述的方法，指导 每一处理器对地震数据道的三维体和其他二维或三维地震数据集合进 行操作。
现在参照图2，流程图总体示出了用于通过显示一般化地球物理 学数据的程序纹理产生例程200来实现本发明的方法200的一个实施 例。将与显示设备上的一个或多个地球物理学数据源202和/或203交叉 的片段(像素)位置201和特定的数据源202和/或203输入到程序纹理 产生例程204中。地球物理学数据源可以包括例如波形体，但还可以包 括诸如具有振幅、频率或相位数据值的体元数据集合等任何其他地球 物理学地震数据集合。可以通过多种机制来向计算机系统提供输入数 据。例如，可以使用一个或多个接口设备在非易失性存储器和/或RAM 中获取输入数据。作为另一示例，可以通过诸如磁盘或磁带等存储器介质将被加载在非易失性存储设备之一中/上的输入数据提供给计算 机系统。在这种情况下，输入数据将已预先记录在存储介质上。应注 意的是，输入数据没有必要是由获取设备获得的原始传感器数据。例 如，输入数据可以是使用一组原始传感器数据的一个或多个处理操作 的结果。处理操作可以由计算机系统和/或一个或多个其他计算机来执
行。输入数据可以以本领域公知和/或'570专利中所述的格式存储。利 用适当的数据源202和/或203，例程204可以在GPU上执行，以将输入 变换成显示设备上的输出片段(像素)颜色205。例程204的输出的一 个示例是可以被显示为波形体的二维或三维图像并以交互式速率(意 味着实时)进行操作的摆动纹理。
为了利用GLSL绘制摆动纹理，必须首先获得给定像素(u，v)的 关联振幅A(x，y，t),以便基于A(x,y，t)确定像素照度。因此，如参照图3 进一步解释的，例程204提出了与摆动纹理绘制的传统技术完全相反的 方法(其中，根据给定的A(x，y，t)计算振幅的位置(u,v))。'
在图3中，流程图示出了图2所示的例程204的具体实现方式，例 程204用于将地震数据道的三维体成像为代表波形体的二维或三维图 像的摆动纹理。用作例程204输入的地球物理学数据源202和/或203将 纹理映射的振幅A (s,t)传送至视频存储器或GPU寄存器。对于m个道 和每一道中n个采样，纹理映射的大小粗略为m乘n个字节(byte)或浮 点(float)。纹理映射的s维与m道相对应。因此第i道的s纹理坐标是i/m。 类似地，第j采样的t纹理坐标是j/n。为了将地震数据道绘制为代表波 形体的二维或三维图像的摆动纹理，定义具有四个顶点的四边形。每 一顶点由2或3个坐标(分别针对二维或三维情况)和一对纹理坐标(s,t)
定义。每一像素或顶点的照度根据纹理坐标来确定。
在步骤302中，可以从存储器中获取与波形体交叉的显示设备中 的像素的纹理坐标(s,t)。纹理坐标确定了在所选像素处的纹理值，在 这种情况下确定了振幅。纹理坐标还确定了纹理映射中像素位置，这 种情况下确定了道-采样网格中的像素位置。
在步骤304中，可以计算与像素纹理坐标相邻的每道的索引值。 根据像素的s-纹理坐标，可以找到两个邻道i和i+l ，其中，i=floor( s*m)。
19在步骤306中，可以计算与像素纹理坐标相邻的每一采样的索引
值。根据像素的t-纹理坐标，可以找到两个邻近采样j和j+l，其中j-floor (t*n)。
在步骤308中，用步骤304和步骤306的结果来计算代表第一道振 幅的像素纹理坐标(t)处的第一道(i)的振幅aj(t)。对于第一道(i)，通 过rSp(A(i,j))对t-纹理坐标处的振幅进行内插，其中Sp(A(i,j))是适合
的内插样条函数(例如，线性、二次、三次)。
在步骤310中，假设纹理空间中每一道的宽度是d，并且道宽度的 最大振幅是Amax ，第一道振幅的纹理坐标可以由S(ai(t))=i/m+ai (t丌d/Amax来计算，并简单地表示为第一道振幅纹理坐标(S)。
在步骤312中，将第一道振幅纹理坐标(S)与像素纹理坐标(s)进行 比较。如果第一道振幅纹理坐标(S)大于像素纹理坐标(s)，则在步骤 312(a)处，使用预置正填充颜色Cp给像素着色，并且例程300前进至步 骤316。预置正填充颜色Cp可以是恒定颜色或根据第一道振幅调整的可 变颜色。
在步骤314中，再次将第一道振幅纹理坐标(S)与像素纹理坐标(s) 进行比较。如果第一道振幅纹理坐标(S)等于像素纹理坐标(s)，则在步 骤314(a)处，使用预置道颜色Cw给像素着色，并且例程300前进至步骤 316。优选地，预置道颜色是不同于预置正填充颜色的颜色并通常为恒 定。
在步骤316中，再次使用步骤304和步骤306的结果来计算代表第 二道振幅aw(t)的像素纹理坐标(t)处的第二道(i+l)的振幅。
在步骤318中，同样假设纹理空间中每一道的宽度是d，道宽度的 最大振幅是A隨，则第二道振幅的纹理坐标可以通过S(aw(t)"i/m+aw (tfd/Am^来计算，并简单地表示为第二道振幅纹理坐标(S')。
在步骤320中，将第二道振幅纹理坐标(S')与像素纹理坐标(s)进行 比较。如果第二道振幅纹理坐标(S')小于像素纹理坐标(s)，则在步骤 320(a)处使用预置负填充颜色Cn给像素上色，并且例程300前进至步骤 326。预置负填充颜色Cn可以是恒定颜色或根据第二道振幅调整的可变 颜色。优选地，预置负填充颜色是不同于预置正填充颜色和预置道颜色的颜色。
在步骤322中，再次将第二道振幅纹理坐标(S')与像素纹理坐标(s) 进行比较。如果第二道振幅纹理坐标(S')等于像素纹理坐标(s)，则在 步骤322(a))处，使用预置道颜色Qv给像素上色，并且例程300前进至 步骤326。
在步骤324中，如果第二道振幅纹理坐标(S，)大于像素纹理坐标 (s)，则使用预置恒定背景颜色(可以是透明、白色或与A(s,t)相对应的 任何其他期望颜色)给像素着色。优选地，预置背景颜色是不同于预 置正填充颜色、预置负填充颜色和预置道颜色的颜色。
在步骤326中，使用基于运算符的波特-达夫模型(Porter-Duff over operator)在显示设备上的当前像素上应用从例程300产生的像素颜色 (即，道颜色、背景颜色、正填充颜色或负填充颜色)，然后将当前像 素颜色设置为结果颜色。基于运算符的波特-达夫模型在本领域中是公 矢口的，并公开于"Computer Graphics: Principles and Practice"第二版， 第838页中(ISBN 0-201-84840-6)。
在步骤328中，将例程300的童复计数与期望的地震数据道重叠进 行比较。如果例程300的重复计数小于期望的地震数据道重叠，则可以 在步骤328(a)处选择下一道，并从步骤304处开始重复例程300。否则， 例程300前进至可以产生显示设备上最终像素颜色的步骤330。如果重 复计数比期望的地震数据道重叠小l，则在步骤328(a)中所选择的下一 道可以被表示为i-l或i+2。如果重复计数比期望的地震数据道重叠小2， 则下一道可以被表示为i-2或i+3，并且从步骤304处开始重复例程300， 直到重复计数等于或大于期望的地震数据道重叠为止。
在步骤330中，可以针对与波形体交叉的显示设备中每一像素重 复例程300。结果图像可以被显示为波形体的至少一部分的二维或三维 图像。
图7至14示出了使用Geoprobe⑧和例程300产生的采样探针的各种 三维图像。例如，图7示出了应用于包括体元的三维数据集合在内的振 幅体的例程300的结果，其中，不同的颜色代表每一体元的不同振幅值。 图8和9示出了应用于代表波形体的地震数据道的三维体的例程300的结果，其中，每一地震数据道由黑色摆动表示，背景由白色表示，正 填充由红色的各种深色表示，负填充由蓝色的各种深色表示。图io类 似于图8和图9，示出了应用于代表波形体的地震数据道的三维体的例 程300的结果；然而，图像的一面没有填充颜色，而包括代表由一个或 多个地震数据道定义的解释特征的水平蓝色层位交叉。图ll类似于图 10，只不过已使用正填充和负填充对包含蓝色层位交叉的采样探针的
面填充了颜色。图12类似于图11，只不过仅使用正填充填充颜色对包 含蓝色层位交叉的面填充了颜色。图13也类似于图11，只不过仅使用 负填充对包含蓝色层位交叉的面填充了颜色。图14示出了应用于地震 数据道的三维体和体元的三维体的例程300的结果，所述地震数据道的 三维体和体元的三维体巳被组合到代表采样探针的单个三维图像中。
因此，如图7至14中例程300的结果所示，本发明的系统和方法提 高了识别和处理振幅变化图案以及指示碳氢化合物资源的其他属性异 常的能力。除了产生摆动显示以外，可以想到大量能够使用本发明产 生的有用的多数据合成图像。取而代之，可以直接在GPU上绘制当前 必须在CPU上计算、保存至磁盘、然后进行绘制的多属性显示，从而 极大地减少使用多属性来获得对体数据的认识所必需的周期时间。
由于这里所描述的系统和方法可以用来有选择地并交互地分析 各种类型的地震数据道，因此对于分析医疗数据或地球物理学数据可 能特别有用，然而还可以用于分析和解释任何其他类型的波形数据。
尽管结合当前优选实施例对本发明进行了描述，但本领域的技术 人员将理解，并非意在将本发明限于所述实施例。因此，应当认识到， 可以在不背离由所附权利要求及其等价物限定的本发明的精神和范围 的前提下，对所公开的实施例作出各种可选实施例和修改。
权利要求
1、一种用于对代表波形体的地震数据道的三维体进行成像的方法，包括创建三维采样探针，其中，所述采样探针包括波形体的子体；使用图形加速器在显示设备上绘制采样探针图像的至少一部分，所述图像包括采样探针和波形体的交叉；以及响应于采样探针在波形体内的移动，重复绘制步骤，使得当采样探针穿过波形体时，以能够被感知为实时移动的足够快的速率来重新绘制所述采样探针图像。
2、 根据权利要求l所述的方法，其中，以每秒至少12帧的帧速率 来重新绘制所述采样探针图像。
3、 根据权利要求l所述的方法，其中，所述采样探针图像仅包括 采样探针和波形体的交叉。
4、 根据权利要求3所述的方法，其中，所述绘制步骤包括从波形体中提取与采样探针表面相对应的子体数据集合； 给子体数据集合着色；以及' 将字体数据集合纹理映射到采样探针的表面上。
5、 根据权利要求3所述的方法，其中，所述绘制步骤包括-从波形体中提取与采样探针表面相对应的子体数据集合； 使用预置道颜色给子体数据集合中每一地震数据道着色； 使用预置正填充颜色或预置负填充颜色对子体数据集合中每一地震数据道进行颜色填充；使用预置背景颜色给子体数据集合的剩余部分着色；以及 将子体数据集合纹理映射到采样探针的表面上。
6、 根据权利要求5所述的方法，其中，给每一地震数据道着色包括如果像素与子体数据集合中的地震数据道交叉，则使用预置道颜 色给显示设备上每一像素着色。
7、 根据权利要求5所述的方法，其中，对每一地震数据道进行颜色填充包括如果所述像素与地震数据道最大正振幅和地震数据道零振幅之 间的子体数据集合交叉，则使用预置正填充颜色给显示设备上的每一 像素着色；以及如果所述像素与地震数据道最大负振幅和地震数据道零振幅之 间的子体数据集合交叉，则使用预置负填充颜色给显示设备上的每一 像素着色。
8、 根据权利要求5所述的方法，其中，给子体数据集合的剩余部分着色包括如果所述像素不与地震数据道交叉并且不与地震数据道最大正 振幅或地震数据道最大负振幅和地震数据道零振幅之间的子体数据集 合交叉，则使用预置背景颜色给显示设备上每一像素着色。
9、 根据权利要求l所述的方法，还包括将波形体与可变密度体组合，所述可变密度体由体元的数据集合定义，其中，每一体元以x,y，z,数据值的形式表示。
10、 根据权利要求9所述的方法，其中，由振幅代表每一体元的 数据值。
11、 根据权利要求l所述的方法，其中，所述波形体包括地球物 理学数据。
12、 根据权利要求l所述的方法，还包括 解释由一个或多个地震数据道限定的特征；以及显示经解释的特征的图像。
13、 根据权利要求l所述的方法，其中，所述采样探针是数据探 针，所述波形体是透明的。
14、 根据权利要求l所述的方法，其中，所述釆样探针是透明切 割探针，所述波形体包括地震数据道的可视数据集合。
15、 一种具有计算机可执行指令的计算机可读介质，用于对代表 波形体的地震数据道的三维体进行成像，所述指令可执行用于实现以 下步骤-使用图形加速器创建三维采样探针，其中，所述采样探针包括波形体的子体；使用图形加速器在显示设备上绘制采样探针图像的至少一部分， 所述图像包括采样探针和波形体的交叉；以及响应于采样探针在波形体内的移动，重复绘制步骤，使得当采样 探针穿过波形体时，以能够被感知为实时移动的足够快的速率来重新 绘制所述采样探针图像。
16、 根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中，以每秒至少 12帧的帧速率重新绘制采样探针图像。
17、 根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中，所述采样探 针图像包括采样探针和波形体的交叉。
18、 根据权利要求17所述的计算机可读介质，其中，所述绘制实 现包括从波形体中提取与采样探针表面相对应的子体数据集合； 给子体数据集合着色；以及 将字体数据集合纹理映射到采样探针的表面上。
19、 根据权利要求17所述的计算机可读介质，其中，所述绘制实现包括从波形体中提取与釆样探针表面相对应的子体数据集合； 使用预置道颜色给子体数据集合中每一地震数据道着色； 使用预置正填充颜色或预置负填充颜色对子体数据集合中每一 地震数据道进行颜色填充；使用预置背景颜色给子体数据集合的剩余部分着色；以及 将子体数据集合纹理映射到采样探针的表面上。
20、 根据权利要求19所述的计算机可读介质，其中，给每一地震数据道着色包括-如果像素与子体数据集合中的地震数据道交叉，则使用预置道颜 色给显示设备上每一像素着色。
21、 根据权利要求19所述的计算机可读介质，其中，对每一地震 数据道进行颜色填充包括如果所述像素与地震数据道最大正振幅和地震数据道零振幅之间的子体数据集合交叉，则使用预置正填充颜色给显示设备上的每一 像素着色；以及如果所述像素与地震数据道最大负振幅和地震数据道零振幅之 间的子体数据集合交叉，则使用预置负填充颜色给显示设备上的每一 像素着色。
22、 根据权利要求19所述的计算机可读介质，其中，给子体数据 集合的剩余部分着色包括-如果所述像素不与地震数据道交叉并且不与地震数据道最大正 振幅或地震数据道最大负振幅和地震数据道零振幅之间的子体数据集 合交叉，则使用预置背景颜色给显示设备上每一像素着色。
23、 根据权利要求15所述的计算机可读介质，还包括将波形体 与可变密度体组合，所述可变密度体由体元的数据集合定义，其中， 每一体元以x，y,z，数据值的形式表示。
24、 根据权利要求23所述的计算机可读介质，其中，由振幅代表 每一体元的数据值。
25、 根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中，所述波形体 包括地球物理学数据。
26、 根据权利要求15所述的计算机可读介质，还包括 解释由一个或多个地震数据道限定的特征；以及 显示经解释的特征的图像。
27、 根据权利要求15所述的计算机可读介质，所述采样探针是数 据探针，所述波形体是透明的。
28、 根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中，所述采样探 针是透明切割探针，所述波形体包括地震数据道的可视数据集合。
29、 一种用于对代表波形体的地震数据道的三维体进行成像的方 法，包括获取针对与波形体交叉的显示设备中的像素的纹理坐标(s,t); 计算代表第一道振幅的像素纹理坐标(t)处的第一道的振幅；计算第一道振幅的纹理坐标(S);如果第一道振幅纹理坐标(S)等于像素纹理坐标(s)，则使用预置道颜色给像素着色；计算代表第二道振幅的像素纹理坐标(t)处的第二道的振幅； 计算第二道振幅的纹理坐标(S');如果第二道振幅纹理坐标(S')等于像素纹理坐标(S)，则使用预置 道颜色给像素着色；如果第二道振幅纹理坐标(S')大于像素纹理坐标(s)，则使用预置 背景颜色给像素着色；以及如果迭代计数小于期望的地震数据道重叠，则修改像素纹理坐标 (s，t)并重复所述计算和着色步骤。
30、 根据权利要求29的方法，其中，计算第一道振幅和第二道振 幅包括计算与像素纹理坐标相邻的每一道和每一采样的索引值。
31、 根据权利要求29所述的方法，还包括-如果第一道振幅纹理坐标(S)大于像素纹理坐标(s)，则使用预 置正填充颜色给像素着色；以及如果第二道振幅纹理坐标(S')小于像素纹理坐标(s)，则使用预 置负填充颜色给像素着色。
32、 根据权利要求31所述的方法，其中，给像素着色包括在像素的当前颜色上涂覆道颜色、背景颜色、正填充颜色或负填充颜色。
33、 根据权利要求29所述的方法，其中，所述背景颜色是透明或 白的。
34、 根据权利要求29所述的方法，还包括针对与波形体交叉的显示设备中每一像素重复每一步骤。
35、 根据权利要求29所述的方法，还包括以二维或三维图像显示波形体的至少一部分。
36、 根据权利要求35所述的方法，还包括将波形体的二维或三维图像与可变密度体的二维或三维图像进行组合，所述可变密度体由 体元的数据集合定义，其中，每一体元以x，y,z,数据值的形式表示。
37、 根据权利要求36所述的方法，其中，由振幅代表每一体元的 数据值。
38、 根据权利要求29所述的方法，其中，所述波形体包括地球物理学数据。
39、 根据权利要求29所述的方法，还包括 解释由一个或多个地震数据道限定的特征；以及 显示经解释的特征的图像。
40、 一种具有计算机可执行指令的计算机可读介质，用于对代表 波形体的地震数据道的三维体进行成像，所述指令可执行用于实现以下步骤获取针对与波形体交叉的显示设备中的像素的纹理坐标(S,t);计算代表第一道振幅的像素纹理坐标(t)处的第一道的振幅；计算第一道振幅的纹理坐标(S);如果第一道振幅纹理坐标(S)等于像素纹理坐标(s)，则使用预置道 颜色给像素着色；计算代表第二道振幅的像素纹理坐标(t)处的第二道的振幅；计算第二道振幅的纹理坐标(S');如果第二道振幅纹理坐标(S')等于像素纹理坐标(s)，则使用预置道颜色给像素着色；如果第二道振幅纹理坐标(S')大于像素纹理坐标(s)，则使用预置背景颜色给像素着色；以及如果迭代计数小于期望的地震数据道重叠，则修改像素纹理坐标 (s,t)并重复所述计算和着色步骤。
41、 根据权利要求40所述的计算机可读介质，其中，计算第一道 振幅和第二道振幅包括计算与像素纹理坐标相邻的每一道和每一采 样的索引值。
42、 根据权利要求40所述的计算机可读介质，还包括 如果第一道振幅纹理坐标(S)大于像素纹理坐标(s)，则使用预置正填充颜色给像素着色；以及如果第二道振幅纹理坐标(S')小于像素纹理坐标(s)，则使用预置负填充颜色给像素着色。
43、 根据权利要求42所述的计算机可读介质，其中，给像素着色包括在像素的当前颜色上涂覆道颜色、背景颜色、正填充颜色或负填充颜色。
44、 根据权利要求40所述的计算机可读介质，其中，所述背景颜 色是透明或白的。
45、 根据权利要求40所述的计算机可读介质，还包括针对与波 形体交叉的显示设备中每一像素重复每一步骤。
46、 根据权利要求40所述的计算机可读介质，还包括以二维或 三维图像显示波形体的至少一部分。
47、 根据权利要求46所述的计算机可读介质，还包括将波形体 的二维或三维图像与可变密度体的二维或三维图像进行组合，所述可 变密度体由体元的数据集合定义，其中，每一体元以x,y,z，数据值的形 式表不。
48、 根据权利要求47所述的计算机可读介质，其中，由振幅代表 每一体元的数据值。
49、 根据权利要求40所述的计算机可读介质，其中，所述波形体 包括地球物理学数据。
50、 根据权利要求40所述的计算机可读介质，还包括 解释由一个或多个地震数据道限定的特征；以及显示经解释的特征的图像。
全文摘要
用于对波形体进行成像的系统和方法。可以在显示设备上将波形体图像绘制为采样探针的二维图像和三维图像，并且使用图形加速器或图像卡以交互式速率实时地进行重绘。波形体图像还可以包括根据与波形体交叉的显示设备上的像素的纹理坐标进行了颜色填充的地震数据道。
文档编号G06T15/00GK101583911SQ200780040908
公开日2009年11月18日 申请日期2007年8月31日 优先权日2006年9月1日
发明者肖恩·什皮采尔, 蔚开宏 申请人:哈利伯顿兰德马克绘图公司