專利名稱：用于交互彎曲表面地震分析和顯象的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來把空間正確地震數(shù)據(jù)投影到一個(gè)大三維(3D)彎曲顯示表面上、有助于地球地質(zhì)特性的分析的一種方法和設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及一種方法，用來把地震數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)繪圖視頻圖象投影到一個(gè)大彎曲3D顯示表面上、允許觀眾與3D顯示交互和使用其周邊視覺、及因而以可與3D物理現(xiàn)實(shí)的自然觀察相比較的真實(shí)感來感受顯示形象。
多年來，對(duì)于油氣的地震勘探一直涉及地震能量源的使用、和其通過一般稱作聽地器的一個(gè)地震檢測(cè)器陣列的接收。當(dāng)在陸地上使用時(shí)，地震能量源能是在位于地層上選擇點(diǎn)處的鉆孔中電氣引爆的烈性炸藥，或者是具有用來把一系列沖擊波或機(jī)械振動(dòng)傳送到地面的能力的另一種能量源。在海上，通常使用汽槍源和水聽器接收機(jī)。在大地中由這些源產(chǎn)生的聲波從巖層邊界和/或其他斷層反射回，并且以變化的時(shí)間間隔到達(dá)地面，這些間隔取決于傳播的距離和傳播地表下巖層的特性。在陸地上，這些返回波由聽地器檢測(cè)，聽地器起把這樣的聲波轉(zhuǎn)換成代表性電模擬信號(hào)的作用，這些信號(hào)一般稱作跡線。在陸地上的用途中，一個(gè)聽地器陣列一般沿覆蓋感興趣區(qū)域的柵格布置，在希望地點(diǎn)內(nèi)形成一組隔開的觀察站，以能夠?qū)崿F(xiàn)反射器位置在寬區(qū)域上的三維視圖的建造。從聽地器偏移一個(gè)希望距離的源把聲信號(hào)注入到地中，并且記錄在陣列中每個(gè)聽地器處的檢測(cè)信號(hào)以便以后使用數(shù)字計(jì)算機(jī)處理，其中模擬數(shù)據(jù)一般量化成數(shù)字樣本點(diǎn)，例如每?jī)珊撩胍粋€(gè)樣本，從而可以單獨(dú)地處理每個(gè)樣本點(diǎn)。聽地器陣列然后運(yùn)動(dòng)到一個(gè)新位置，并且重復(fù)該過程以得到用于地震勘測(cè)的3D數(shù)據(jù)體。
在完成一個(gè)區(qū)域的勘探之后，已經(jīng)記錄了與在多個(gè)聽地器處的檢測(cè)能量有關(guān)的數(shù)據(jù)，其中聽地器以離開發(fā)射點(diǎn)的變化距離布置。然后重新組織數(shù)據(jù)以從在各發(fā)射點(diǎn)處發(fā)射和在各聽地器位置處記錄的數(shù)據(jù)收集跡線，其中分組跡線，從而能假定反射已經(jīng)從大地內(nèi)的一個(gè)具體點(diǎn)即一個(gè)公共中點(diǎn)反射。然后對(duì)于地震能量經(jīng)大地從對(duì)應(yīng)發(fā)射點(diǎn)傳播到公共中點(diǎn)并且向上到各聽地器的相差距離，校正各個(gè)記錄或“跡線”。該步驟包括對(duì)于穿過不同類型巖層的變化速度及源和接收機(jī)深度變化的校正。對(duì)于發(fā)射點(diǎn)/聽地器對(duì)的變化間隔的校正稱作“正常時(shí)差”。在這樣做之后，求和來自各中點(diǎn)的信號(hào)組。因?yàn)榈卣鹦盘?hào)具有正弦特性，所以求和過程用來減小在地震記錄中的噪聲，并因而增大其信噪比。該過程稱作公共中點(diǎn)數(shù)據(jù)的“疊加”，并且對(duì)于熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員是熟知的。因而，地震場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)受上述校正，并且也可以經(jīng)受遷移，遷移是一種對(duì)未分析數(shù)據(jù)的處理，并且涉及地震信息的重新排列，從而把沉入地層畫在其真實(shí)位置。在把連續(xù)記錄的跡線減小到近似地下構(gòu)造并且通常為彩色的垂直或水平橫截面或水平地圖視圖之前，也可以應(yīng)用其他更奇特的已知處理技術(shù)，這些技術(shù)例如增強(qiáng)斷層和地層特征或一些其他屬性。
盡管交互3D地震分析系統(tǒng)有顯著進(jìn)步，但地震工作站繼續(xù)依賴于記錄數(shù)據(jù)的垂直和水平顯示平面切片，以提供用于地層和斷層挑選、及相關(guān)的幾乎所有“工作表面”。這些平面切片僅提供全三維畫面的一種有限立體圖。常常需要連續(xù)切片的動(dòng)畫顯示，以提供關(guān)于三維的信息。然而，動(dòng)畫顯示固有地迫使三維分析基于分析者對(duì)變化畫面經(jīng)時(shí)間的記憶，而不是基于直接比較和數(shù)據(jù)的相關(guān)。
一旦地震數(shù)據(jù)滿意地處理成包括必要的校正和希望的增強(qiáng)，地球物理學(xué)家就分析3D地震信息。概括地說，分析涉及導(dǎo)出一個(gè)與觀察數(shù)據(jù)兼容的簡(jiǎn)單似乎真實(shí)的地質(zhì)地下模型。該模型永遠(yuǎn)不會(huì)是唯一的，并且發(fā)現(xiàn)它涉及一系列有些任意的選擇。
因而，希望創(chuàng)建一種真正三維的交互繪圖工作站，以有助于地震數(shù)據(jù)的地質(zhì)分析。
同樣希望在便于地震數(shù)據(jù)的地層和斷層映射的大凹屏幕上顯象空間正確的地震數(shù)據(jù)。
也希望提供一種用于地震數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)繪象的投影系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)帶有一個(gè)凹內(nèi)顯示表面的可攜帶自支撐剛性屏幕，該凹內(nèi)顯示表面在成本上是經(jīng)濟(jì)的，并且與常規(guī)地震工作站監(jiān)視器相比較包括約五十多倍的觀看面積。
又希望提供一種基于桌面的投影系統(tǒng)，該系統(tǒng)帶有一個(gè)凹屏幕、和一個(gè)投影機(jī)位于用在交互桌面觀看環(huán)境中的彎曲屏幕前面約九英尺的投影機(jī)。
進(jìn)一步希望提供一種能用來觀看三維地震數(shù)據(jù)的大比例單鏡以及立體鏡彩色形象的投影顯示系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，按照用來把3D地震數(shù)據(jù)抽取、映射及投影到其在一個(gè)較大凹3D顯示表面上的空間正確位置的一種方法和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)上述和其他目的及優(yōu)點(diǎn)。該方法基于計(jì)算機(jī)軟件，并且涉及把數(shù)字格式化地震數(shù)據(jù)體存儲(chǔ)在一個(gè)適當(dāng)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中作為一個(gè)第一步驟。然后對(duì)應(yīng)于凹3D顯示表面的形狀創(chuàng)建一個(gè)數(shù)學(xué)模型，并且把該數(shù)學(xué)模型插入在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，從而至少部分與地震數(shù)據(jù)體相交。抽取相交地震數(shù)據(jù)，并且映射到一個(gè)圖象平面上。其次使用數(shù)字計(jì)算技術(shù)處理抽取的數(shù)據(jù)以便對(duì)于與凹3D顯示表面有關(guān)的屏幕距離為變化投影機(jī)保持正確的空間位置，并且然后以其空間正確尺寸投影到凹顯示表面上。這意味著顯示地震數(shù)據(jù)不是投影到彎曲屏幕上的地震數(shù)據(jù)的垂直切片，而是用與凹顯示表面對(duì)應(yīng)的3D數(shù)據(jù)體雕刻出的數(shù)據(jù)。
因而，本發(fā)明的設(shè)備包括一個(gè)可與一個(gè)典型CRT監(jiān)視器屏幕相比較的較大3D顯示表面，并且適于定位在桌子或臺(tái)面上。當(dāng)前最佳的3D顯示表面利于對(duì)四種常用的屏幕類型的觀看，這四種包括一個(gè)平直壁、多個(gè)相鄰平直壁、一個(gè)凹圓頂、及一個(gè)半圓柱形曲面屏幕。把各種屏幕類型組合成一個(gè)這里稱作“混合”屏幕的單屏幕，該屏幕包括三段，即一個(gè)頂段，是水平180度和垂直90度延伸的凹圓頂；一個(gè)半圓柱形下屏幕面板，及一個(gè)平直半圓形底板段。圓頂升高到由圓柱形下段支撐的桌面的上方，圓柱形下段邊對(duì)邊地連接到圓頂上。半圓形底板區(qū)域完成顯示表面。一個(gè)用來顯示地震數(shù)據(jù)，允許計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的高速繪圖輸出投影、放大及聚焦到一個(gè)凹屏幕上的視頻投影機(jī)，布置在離開顯示表面的方便距離處。因而，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生信號(hào)控制要顯示的視圖，并且視圖包括從數(shù)據(jù)體導(dǎo)出的連續(xù)圖象的動(dòng)畫顯示，以顯示貫穿數(shù)據(jù)體的空間正確地震信息。
也連接到計(jì)算機(jī)或并行計(jì)算機(jī)上的，根據(jù)具體情況，是一個(gè)鍵盤、一個(gè)鼠標(biāo)、兩個(gè)CRT工作站監(jiān)視器及一個(gè)槳狀的較小平直輔助屏幕，該屏幕能由地質(zhì)學(xué)家握住，并且定位在較大凹顯示器內(nèi)的體積內(nèi)。
在一個(gè)最佳實(shí)施例中，一個(gè)安裝在凹顯示表面外側(cè)上的電磁定位發(fā)射機(jī)，與一個(gè)槳狀安裝接收機(jī)相組合，檢測(cè)貫穿在混合屏幕內(nèi)限定的空間的可運(yùn)動(dòng)槳的位置和取向，并且把一個(gè)交互視圖象顯示在用來勘探混合屏幕內(nèi)的體積的槳上。在類似的工作中，在槳上的圖象能表示與后視鏡對(duì)應(yīng)的視圖。而且，在開礦或地震顯示中，槳能顯示在凹顯示表面內(nèi)部中該相對(duì)位置處存在的巖石或聲波的石油物理性質(zhì)。
使用大3D顯示表面的本發(fā)明的方法和設(shè)備，因而能顯示各種有用的視圖，這些視圖在挑選或分析在混合屏幕表面上觀察到的地震地層和斷層段是有用的。這些視圖包括1)一種曲面180度顯示，僅使用屏幕的半圓柱形下部；2)一種180度乘90度圓頂顯示，僅使用圓頂平頂；3)一種180度曲面加上底板顯示，使用半圓柱形下部屏幕面板和底板的組合；4)一種單壁或三壁顯示，使用劃分成三個(gè)子區(qū)域的半圓柱形下部屏幕面板；5)一個(gè)單壁加上底板，使用半圓柱形下部屏幕面板的子區(qū)域和底板的組合；及6)一種帶有一個(gè)底板的糧倉(cāng)形狀，其中照亮整個(gè)凹顯示表面。另外，軟件包括經(jīng)數(shù)據(jù)體的實(shí)時(shí)導(dǎo)航，并且有助于包括平移、縮放及旋轉(zhuǎn)的交互特征。這為用戶提供勘探整個(gè)數(shù)據(jù)體的充分靈活性，并且簡(jiǎn)化來自各個(gè)視點(diǎn)的3D地震數(shù)據(jù)體的快速交互勘測(cè)觀看。
而且本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員由如下詳細(xì)描述和附圖容易成為顯然的，其中僅表示和描述本發(fā)明的幾個(gè)最佳實(shí)施例之一。盡管用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明想到的最好模式表明成應(yīng)用于一個(gè)具體形狀的3D顯示表面，但要認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明適于其他和不同的實(shí)施例，如把空間正確地震表面、或格式化為3D數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)體的任何其他數(shù)據(jù)投影到任何希望形狀的表面上，如半球顯示表面的內(nèi)部、球的外表面、在壁之間的角部或彎曲成希望形狀的可彎曲屏幕。而且本發(fā)明的幾個(gè)細(xì)節(jié)在種種明顯方面經(jīng)受改進(jìn)，而都不脫離本發(fā)明。因而，本發(fā)明的描述和附圖在本質(zhì)上認(rèn)為是說明性的，而不是限制性的。


圖1是布置在一個(gè)普通尺寸居室中的視頻投影系統(tǒng)的示意剖視側(cè)視圖，表示根據(jù)本發(fā)明的全屏投影光線觀看體積。
圖2是布置在表明在圖1中的房間中的視頻投影系統(tǒng)的示意平面圖，并且表示計(jì)算機(jī)、投影機(jī)及有關(guān)數(shù)字設(shè)備的布置。
圖3是混合屏幕的立體圖。
圖4是輔助槳狀屏幕的示意視圖。
圖5(a)-5(b)是分別用于混合屏幕的圓頂?shù)捻敳亢拖虏克街渭钠矫嬉晥D。
圖5(c)是下部屏幕面板的前剖視圖。
圖6是簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)流程圖，表示用來顯示根據(jù)本發(fā)明的空間正確地震數(shù)據(jù)的方法的主要步驟。
圖7是計(jì)算機(jī)流程圖，表示用來從3D地震數(shù)據(jù)體抽取與顯示表面相交的數(shù)據(jù)的步驟。
圖8是計(jì)算機(jī)流程圖，表示用來把抽取地震數(shù)據(jù)映射到假定布置在投影機(jī)與混合屏幕之間的光線投影體積中的圖象平面上的步驟。
圖9是詳細(xì)方塊圖，表示根據(jù)本發(fā)明用來把空間正確3D地震數(shù)據(jù)顯示在凹顯示設(shè)備下的數(shù)據(jù)輸入和處理步驟的整體組織。
首先參照?qǐng)D1至5(c)，下文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的表明投影顯示系統(tǒng)。一般地，當(dāng)前投影顯示系統(tǒng)能用來顯示從數(shù)字格式化數(shù)據(jù)體雕刻的顯示圖象，不管數(shù)據(jù)是真實(shí)的、綜合的、或部分真實(shí)及部分綜合的，并且除地震顯象和分析之外具有對(duì)于多種工業(yè)用途的明顯實(shí)用性，這些用途包括，但不限于1)制造設(shè)計(jì)回顧，2)人機(jī)模擬，3)安全性和訓(xùn)練，4)視頻游戲，5)電影攝影機(jī)
6)科學(xué)3D觀看，及7)醫(yī)療顯示。
然而，參照把地震數(shù)據(jù)投影在一個(gè)混合屏幕上說明本發(fā)明。下文將更充分地解釋用來在大3D顯示表面上產(chǎn)生空間正確尺寸的地震顯示的、和用來用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生信號(hào)驅(qū)動(dòng)視頻投影機(jī)的適當(dāng)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)。
如最好表示在圖1和2中的那樣，投影顯示系統(tǒng)帶有幾個(gè)主要元件，即一種用來顯示圖象一般指示在20處的3D結(jié)構(gòu)，并且這里稱作混合屏幕；一個(gè)或多個(gè)圖象投影機(jī)32，用來把彩色圖象投影到混合屏幕上；及一個(gè)有關(guān)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一般表示在34處用來產(chǎn)生視頻圖象。
當(dāng)前最佳的混合屏幕20具有帶有形成一個(gè)一般凹顯示表面的三段的緊湊整體構(gòu)造，諸段包括一個(gè)凹圓頂頂段30；一個(gè)半圓柱形下部段22；及一個(gè)平直半圓形底板段25。也表明在圖5(c)中的半圓柱形屏幕段22，邊對(duì)邊地安裝到圓頂30的下邊緣上。由線23表明的投影光線，指示全屏20的觀看體積的極限。然而要注意，可以把觀看體積調(diào)節(jié)成僅照亮全屏幕的希望段或子區(qū)域。混合屏幕20的凹顯示表面一般指示在24處，并且包括通過邊對(duì)邊安裝在半圓柱形屏幕段22上升高到桌28上方的圓頂段30。也如圖2中表明的那樣，圓柱形屏幕段22分別包括左、中及右子區(qū)域顯示表面26A、26B及26C，從而三個(gè)獨(dú)立壁視圖能同時(shí)顯示在三個(gè)定義的子區(qū)域上。仍然參照?qǐng)D1和2，半圓柱形顯示屏幕22的下邊緣固定到平直半圓形底板段25上。因而，支撐在桌28上方的圓頂段。
任何適當(dāng)材料，如木材、泡沫板、玻璃纖維或模壓塑料，能用于混合屏幕的建造。在表明的最佳實(shí)施例中，在圖1和2中指示為字母A和B；在圖3中指示為C、D和E；及在圖5(b)中指示為F和G的混合屏幕的尺寸表示在下面的表1中
視頻投影機(jī)32能定位在離開屏幕20的任何適當(dāng)距離處以照明整個(gè)內(nèi)部表面、或整個(gè)表面的各子區(qū)域，并且最好是按圖1和2中所示安裝的壁。從視頻投影機(jī)到上述混合屏幕的最佳距離是約2.7m(約九英尺)，從而如果希望，則投影系統(tǒng)適于在較小房間中觀看。然而，為了在較大房間中觀看，能擴(kuò)展投影系統(tǒng)。具有適于與本發(fā)明一起使用的高亮度和分辨率的可買到計(jì)算機(jī)工作站兼容投影機(jī)32，是一種叫作Impression1280、可從叫作ASK在挪威Fredrikstad的公司得到的型號(hào)。
一種帶有一個(gè)借助于快速圖象產(chǎn)生的紋理映射繪圖系統(tǒng)、能編程成實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的適當(dāng)計(jì)算機(jī)，是可從Silicon Graphics Inc.，MountainView，California得到的叫作Octane的模型。
現(xiàn)在特別參照?qǐng)D2，表明本發(fā)明主要元件的布置。在圖2中，包括兩個(gè)工作站監(jiān)視器36、一個(gè)鍵盤40、一個(gè)鼠標(biāo)42、及計(jì)算機(jī)44的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)34，定位在一個(gè)桌面48上?；旌掀聊?0也定位在一個(gè)桌面上。如前面敘述的那樣，視頻投影機(jī)32最好離開混合屏幕20的一個(gè)方便距離在壁上安裝，并且經(jīng)電纜52連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)34上。投影系統(tǒng)的用戶表明在50處。
圖3是混合屏幕20的立體圖，并且另外表明一個(gè)立體發(fā)射機(jī)54、四個(gè)聲頻揚(yáng)聲器56、及一個(gè)電磁發(fā)射機(jī)58，所有這些都借助于本發(fā)明使用。也表明的是用于圓頂?shù)乃街渭?0和63的位置。直接連接到計(jì)算機(jī)44上的立體發(fā)射機(jī)的使用對(duì)于用投影系統(tǒng)觀看是一種選擇，并且需要電池供電鏡來檢測(cè)來自立體發(fā)射機(jī)54的紅外信號(hào)。一種適當(dāng)?shù)陌l(fā)射機(jī)是從叫作Stereo Graphics，San Rafael，California的公司得到的型號(hào)ESGI。
附加信息借助于四個(gè)聲頻揚(yáng)聲器能供給到地震分析者。例如，當(dāng)特定地震屬性值在數(shù)據(jù)體中變化時(shí)，音調(diào)的高度或振幅能相應(yīng)地變化。使用立體或四重聲頻將允許定位與適當(dāng)數(shù)據(jù)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的聲源。更進(jìn)一步，通過對(duì)于不同的屬性使用不同的聲頻頻率可以比較多個(gè)屬性，并且這能產(chǎn)生可容易識(shí)別的聲頻干擾響應(yīng)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，表明有輔助槳狀屏幕的一個(gè)示意視圖，該輔助槳狀屏幕如前面敘述的那樣，能交互地定位以探測(cè)在混合屏幕內(nèi)的空間。槳是約30cm的正方形(約一英尺的正方形)，并且能包括象固定到一個(gè)手柄62上的圓形或橢圓形之類的其他形狀、和一個(gè)安裝在槳狀屏幕后側(cè)上的電磁接收機(jī)64。接收機(jī)64與安裝在混合屏幕上的發(fā)射機(jī)58合作，如圖3中所示，以檢測(cè)在混合屏幕20的凹體積內(nèi)的槳狀屏幕的位置。電磁接收機(jī)64經(jīng)電纜53連接到計(jì)算機(jī)上。用來跟蹤槳狀屏幕的位置的適當(dāng)位置檢測(cè)器，如電磁發(fā)射機(jī)58和接收機(jī)64，可從位于Colchester，Vermont的叫做Polhemus的公司買到。
圖5(a)和5(b)表明混合屏幕20的水平結(jié)構(gòu)件60和63的形狀，這些結(jié)構(gòu)件按圖3中表明的那樣定位，并且進(jìn)一步表示垂直安裝的肋類型結(jié)構(gòu)件65的位置，肋類型結(jié)構(gòu)件65又支撐未表明的、形成圓頂凹觀看表面的三角形圓頂面板。
從參照?qǐng)D6開始現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述用于快速圖象產(chǎn)生的3D繪圖硬件和軟件，其中表明有簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)流程圖，表示在根據(jù)本發(fā)明用來把空間正確地震數(shù)據(jù)顯示到混合屏幕或槳狀屏幕上的方法中的主要步驟。第一步驟66存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中要顯象和/或分析的數(shù)字化地震信號(hào)跡線形式的一組地震數(shù)據(jù)，以提供3D數(shù)據(jù)體。下個(gè)步驟68是為地下構(gòu)造的地震顯示選擇希望平直或凹形狀。使用借助于適當(dāng)抽取和投影操作的混合屏幕，顯示器能把數(shù)據(jù)正確地顯示在帶有或不帶有一個(gè)底板或圓頂形平頂板的一個(gè)平直壁、一個(gè)曲面、或平直壁的各種組合上。選擇一個(gè)圓頂平頂板、一個(gè)圓柱形下部段、及底板的組合，將照亮混合屏幕的整個(gè)凹顯示表面。程序然后前進(jìn)以創(chuàng)建與選擇顯示表面的形狀相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并且把該模型插入在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，以便至少部分與3D地震數(shù)據(jù)體相交，如在步驟70表明的那樣。在步驟72中，抽取與數(shù)學(xué)模型相交的地震數(shù)據(jù)，并且映射到一個(gè)兩維圖象平面的表面上。其次在步驟74，使用熟知的紋理映射技術(shù)把在步驟72中映射到圖象平面上的地震數(shù)據(jù)的視頻圖象轉(zhuǎn)移到一個(gè)視頻顯示緩沖器中。最后，在步驟76中，把形成在視頻顯示緩沖器中的圖象投影到選擇3D顯示表面上。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7，表明有一張計(jì)算機(jī)流程圖，表示在圖6中用來創(chuàng)建選擇3D顯示表面的數(shù)學(xué)模型的步驟70的更多細(xì)節(jié)。在圖7中的第一步驟80，計(jì)算機(jī)程序提供有與要模型化表面的希望尺寸有關(guān)的物理數(shù)據(jù)、和在模型化空間內(nèi)的一個(gè)選擇基準(zhǔn)點(diǎn)。程序然后前進(jìn)到步驟82，以便創(chuàng)建物理配置的數(shù)學(xué)模型。該數(shù)學(xué)模型是描述在要模型化的表面上的所有點(diǎn)的軌跡的一個(gè)或多個(gè)代數(shù)公式，并且通常涉及諸如平面、圓柱、球等之類的已知實(shí)體3D形狀的組合。如果需要多于一個(gè)實(shí)體形狀來描述該表面，則使用組合起來能描述一個(gè)完整3D凹顯示表面的多個(gè)公式。例如，使用描述一個(gè)球、一個(gè)圓柱及一個(gè)平面的公式的組合能模型化上述混合屏幕。在步驟84中，附加數(shù)據(jù)提供給計(jì)算機(jī)程序以便參照數(shù)據(jù)體定模型的尺度，至少包括用于模型的規(guī)定尺寸和目標(biāo)點(diǎn)。在步驟86，把數(shù)學(xué)模型定到希望尺寸的尺度。其次在步驟88，確定在數(shù)學(xué)模型與數(shù)據(jù)體之間的相交，并且在步驟90對(duì)于規(guī)定取向和位置能調(diào)節(jié)相交的坐標(biāo)。最后在步驟92，為了把數(shù)據(jù)映射到圖象平面上得到抽取數(shù)據(jù)集。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8，表明有一張計(jì)算機(jī)流程圖，該圖表示與映射抽取數(shù)據(jù)和然后顯示映射數(shù)據(jù)有關(guān)的圖6的步驟72和74的更多細(xì)節(jié)。在步驟100中，計(jì)算機(jī)程序提供有與包括焦距、希望光線投影體積、及顯示表面尺寸的屏幕/投影機(jī)幾何形狀有關(guān)的數(shù)據(jù)。前進(jìn)到步驟102，定義一個(gè)圖象平面的一個(gè)數(shù)學(xué)模型，并且在步驟104，把抽取數(shù)據(jù)映射到圖象平面上，因而產(chǎn)生一個(gè)映射數(shù)據(jù)集。從圖象平面，把映射地震數(shù)據(jù)集經(jīng)一個(gè)視頻圖象緩沖器投影到一個(gè)凹3D顯示屏幕上，最好使用紋理映射技術(shù)，盡管可以使用其他已知技術(shù)。
用于紋理映射的各種技術(shù)對(duì)于熟悉計(jì)算機(jī)繪圖領(lǐng)域的技術(shù)人員是熟知的，并且這些紋理映射技術(shù)一般用來改進(jìn)顯示圖象的表面細(xì)節(jié)。表面細(xì)節(jié)通常歸因于映射的包括顏色、反射、透明度、灰度、諸如凸緣或刻痕之類的表面奇點(diǎn)等的構(gòu)造。一般地，紋理映射過程影響把一個(gè)平面上的位置映射到另一個(gè)平面的對(duì)應(yīng)位置，并且適于把映射地震數(shù)據(jù)從圖象平面轉(zhuǎn)移到視頻圖象緩沖器，然后能投影到顯示表面上。對(duì)于紋理映射的進(jìn)一步討論和應(yīng)用的研究，見例如Haeberli等的Silicon GraphicsComputer Systems“Texture Mapping as a Fundamental DrawingPrimitive”，Proc.Fourth Eurographics Workshop in Rendering，Paris，F(xiàn)rance，1993年6月259-266頁(yè)。
對(duì)于熟悉計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)的技術(shù)人員熟知的其他技術(shù)也適用于投影計(jì)算機(jī)繪象，如直接象素映射，這種映射采用在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器與在屏幕上的可用象素位置之間的一一對(duì)應(yīng)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D9，表示一張方塊圖，該圖表明根據(jù)本發(fā)明用來在一個(gè)凹顯示設(shè)備上顯示空間正確地震數(shù)據(jù)的外部數(shù)據(jù)輸入和處理步驟的整體組織。在該圖9中，已經(jīng)參照?qǐng)D6、7和8在前面討論的處理步驟用圓圈圍繞，外部數(shù)據(jù)輸入表示成標(biāo)有進(jìn)入處理步驟的箭頭，并且包括諸如井?dāng)?shù)據(jù)、斷層數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)及聲音數(shù)據(jù)之類的選擇性數(shù)據(jù)。顯示屏幕表示在圖下部中央的方塊中。
要認(rèn)識(shí)到，上述發(fā)明可以以其他特定形式實(shí)施，而不脫離公開的精神或基本特征。因而，要理解，本發(fā)明不限于上述說明性細(xì)節(jié)，而是由附屬權(quán)利要求書定義。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，用來使用一個(gè)連接到所述計(jì)算機(jī)上的視頻投影機(jī)把三維(3D)物體的放大計(jì)算機(jī)繪象投影到一個(gè)顯示表面上，其中所述計(jì)算機(jī)繪象投影到一個(gè)具有與所述3D物體對(duì)應(yīng)的形狀的凹3D顯示表面上，并且其中從存儲(chǔ)在所述計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中的數(shù)字格式化數(shù)據(jù)體導(dǎo)出所述計(jì)算機(jī)繪象，所述方法包括a)把所述數(shù)字格式化數(shù)據(jù)體存儲(chǔ)在所述計(jì)算機(jī)的所述存儲(chǔ)器中；b)對(duì)于具有與在所述存儲(chǔ)器中所述凹3D顯示表面相對(duì)應(yīng)的形狀的表面創(chuàng)建一個(gè)數(shù)學(xué)模型，其中所述數(shù)學(xué)模型至少部分與所述存儲(chǔ)器中的所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)體相交；c)從所述存儲(chǔ)器中與所述數(shù)學(xué)模型相交的所述數(shù)據(jù)體抽取數(shù)據(jù)，以提供一個(gè)抽取數(shù)據(jù)集；及d)把所述抽取數(shù)據(jù)集投影到所述凹3D顯示表面上，以產(chǎn)生所述3D物體的所述放大計(jì)算機(jī)繪象。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中創(chuàng)建所述數(shù)學(xué)模型的所述步驟包括建造包括在所述凹3D顯示表面的表面上的所有點(diǎn)的軌跡的至少一個(gè)代數(shù)公式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述數(shù)學(xué)模型包括描述多個(gè)三維圖形的多個(gè)代數(shù)公式，其中所述圖形包括至少一個(gè)半球、一個(gè)半圓柱及一個(gè)半圓形平面，及其中組合所述多個(gè)公式以模型化所述凹3D顯示表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從與所述數(shù)學(xué)模型相交的所述數(shù)據(jù)體抽取數(shù)據(jù)的所述步驟包括為所述計(jì)算機(jī)提供物理數(shù)據(jù)以便定義包括如下至少一個(gè)的所述數(shù)學(xué)模型i)一個(gè)在要模型化體積內(nèi)的基準(zhǔn)點(diǎn)，用來定義所述數(shù)學(xué)模型的原點(diǎn)；ii)物理系統(tǒng)尺寸，包括至少用于要顯示的表面的物理尺寸、和所述數(shù)學(xué)模型的希望尺寸和取向；參照所述數(shù)據(jù)體定所述數(shù)學(xué)模型的尺度；確定在所述數(shù)學(xué)模型與所述數(shù)據(jù)體之間的相交；及沿與所述數(shù)據(jù)體的模型相交抽取數(shù)據(jù)，以提供一個(gè)抽取數(shù)據(jù)集。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中投影所述抽取數(shù)據(jù)集的所述步驟包括為所述計(jì)算機(jī)提供關(guān)于至少包括屏幕/投影機(jī)焦距、和希望光線投影體積的屏幕/投影機(jī)幾何形狀的數(shù)據(jù)；把圖象平面用數(shù)學(xué)方法定位在所述投影機(jī)的光線投影體積內(nèi)；把所述抽取數(shù)據(jù)集映射到所述圖象平面上以提供一個(gè)映射數(shù)據(jù)集；使用用來把所述映射數(shù)據(jù)集從所述圖象平面轉(zhuǎn)移到一個(gè)視頻圖象緩沖器的紋理映射技術(shù)；及投影形成在所述視頻圖象緩沖器中的圖象。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中投影所述抽取數(shù)據(jù)集的所述步驟包括為所述計(jì)算機(jī)提供關(guān)于至少包括屏幕/投影機(jī)分離距離、和希望光線投影體積的屏幕/投影機(jī)幾何形狀的數(shù)據(jù)；把圖象平面用數(shù)學(xué)方法定位在所述投影機(jī)的光線投影體積內(nèi)；把所述抽取數(shù)據(jù)集映射到所述圖象平面上以提供一個(gè)映射數(shù)據(jù)集；使用用來把所述映射數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)移到一個(gè)視頻圖象緩沖器上的直接象素映射技術(shù)；及投影形成在所述視頻圖象緩沖器中的圖象。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，另外包括如下步驟動(dòng)畫顯示從所述數(shù)據(jù)體導(dǎo)出的連續(xù)相鄰圖象以實(shí)現(xiàn)所述物體的栩栩如生運(yùn)動(dòng)，其中離開觀察者視點(diǎn)保持被觀察物體的正確角位移。
8.一種計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，用來使用一個(gè)連接到所述計(jì)算機(jī)上的視頻投影機(jī)把空間正確三維(3D)地震數(shù)據(jù)的放大計(jì)算機(jī)繪象投影到一個(gè)凹3D顯示表面上，其中從存儲(chǔ)在所述計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中的數(shù)字格式化3D地震數(shù)據(jù)體導(dǎo)出所述計(jì)算機(jī)繪象，所述方法包括a)把所述數(shù)字格式化3D地震數(shù)據(jù)體存儲(chǔ)在所述計(jì)算機(jī)的所述存儲(chǔ)器中；b)對(duì)于具有與在所述存儲(chǔ)器中所述凹3D顯示表面相對(duì)應(yīng)的形狀的表面創(chuàng)建一個(gè)數(shù)學(xué)模型，其中所述數(shù)學(xué)模型至少部分與所述存儲(chǔ)器中的所述數(shù)字3D地震數(shù)據(jù)體相交；c)從所述存儲(chǔ)器中與所述數(shù)學(xué)模型相交的所述數(shù)據(jù)體抽取數(shù)據(jù)，以提供一個(gè)抽取數(shù)據(jù)集；及d)把所述抽取數(shù)據(jù)集投影到所述凹3D顯示表面上，以產(chǎn)生所述空間正確3D地震數(shù)據(jù)的所述放大計(jì)算機(jī)繪象。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中創(chuàng)建所述數(shù)學(xué)模型的所述步驟包括建造包括在所述凹3D顯示表面的表面上的所有點(diǎn)的軌跡的至少一個(gè)代數(shù)公式。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述數(shù)學(xué)模型包括描述多個(gè)三維圖形的多個(gè)代數(shù)公式，其中所述圖形包括一個(gè)半球、一個(gè)半圓柱及一個(gè)半圓形平面，及其中組合所述多個(gè)公式以模型化所述凹3D顯示表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中從與所述數(shù)學(xué)模型相交的所述數(shù)據(jù)體抽取數(shù)據(jù)的所述步驟包括為所述計(jì)算機(jī)提供物理數(shù)據(jù)以便定義所述數(shù)學(xué)模型至少包括i)一個(gè)在要模型化體積內(nèi)的基準(zhǔn)點(diǎn)，用來定義所述數(shù)學(xué)模型的原點(diǎn)；ii)物理系統(tǒng)尺寸，至少包括用于要顯示的表面的物理尺寸、和所述數(shù)學(xué)模型的希望尺寸和取向；參照所述數(shù)據(jù)體定所述數(shù)學(xué)模型的尺度；確定在所述數(shù)學(xué)模型與所述數(shù)據(jù)體之間的相交；及沿與所述數(shù)據(jù)體的模型相交抽取數(shù)據(jù)，以提供一個(gè)抽取數(shù)據(jù)集。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中投影所述抽取數(shù)據(jù)集的所述步驟包括為所述計(jì)算機(jī)提供關(guān)于至少包括屏幕/投影機(jī)焦距、和希望光線投影體積的屏幕/投影機(jī)幾何形狀的數(shù)據(jù)；把圖象平面用數(shù)學(xué)方法定位在所述投影機(jī)的光線投影體積內(nèi)；把所述抽取數(shù)據(jù)集映射到所述圖象平面上以提供一個(gè)映射數(shù)據(jù)集；使用用來把所述映射數(shù)據(jù)集從所述圖象平面轉(zhuǎn)移到一個(gè)視頻圖象緩沖器的紋理映射技術(shù)；及投影形成在所述視頻圖象緩沖器中的圖象。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中投影所述抽取數(shù)據(jù)集的所述步驟包括為所述計(jì)算機(jī)提供關(guān)于至少包括屏幕/投影機(jī)分離距離、和希望的光線投影體積的屏幕/投影機(jī)幾何形狀的數(shù)據(jù)；把圖象平面用數(shù)學(xué)方法定位在所述投影機(jī)的光線投影體積內(nèi)；把所述抽取的數(shù)據(jù)集映射到所述圖象平面上以提供一個(gè)映射數(shù)據(jù)集；和使用直接象素映射技術(shù)，用來把所述映射數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)移到一個(gè)視頻圖象緩沖器中；及投影形成在所述視頻圖象緩沖器中的圖象。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，另外包括如下步驟提供一個(gè)帶有一個(gè)用來檢測(cè)所述槳狀屏幕在所述凹3D顯示表面的體積內(nèi)的位置和取向的相聯(lián)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的可運(yùn)動(dòng)槳狀屏幕；和在所述槳狀屏幕上顯示在與所述凹3D顯示表面的體積內(nèi)的所述槳狀屏幕的位置和取向相對(duì)應(yīng)的地震數(shù)據(jù)，由此通過重新定位所述槳狀屏幕可以勘探在所述凹3D顯示表面內(nèi)的體積。
15.用來把空間正確地震數(shù)據(jù)的放大計(jì)算機(jī)繪象投影到一個(gè)三維(3D)表面上的設(shè)備，其中從存儲(chǔ)在所述計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中的數(shù)字格式化3D地震數(shù)據(jù)體導(dǎo)出所述計(jì)算機(jī)繪象，所述設(shè)備包括一個(gè)計(jì)算機(jī)，編程為i)把所述數(shù)字格式化3D地震數(shù)據(jù)體存儲(chǔ)在所述計(jì)算機(jī)的所述存儲(chǔ)器中；ii)對(duì)于具有與所述3D表面相對(duì)應(yīng)的形狀的表面在所述存儲(chǔ)器中創(chuàng)建一個(gè)數(shù)學(xué)模型，其中所述數(shù)學(xué)模型至少部分與所述存儲(chǔ)器中的所述數(shù)字3D地震數(shù)據(jù)體相交；iii)從與所述數(shù)學(xué)模型相交的所述3D地震數(shù)據(jù)體抽取數(shù)據(jù)，以提供一個(gè)抽取數(shù)據(jù)集；及iv)把所述抽取數(shù)據(jù)集經(jīng)一個(gè)視頻緩沖器投影到所述顯示表面上，以產(chǎn)生所述空間正確3D地震數(shù)據(jù)的所述放大計(jì)算機(jī)繪象；一個(gè)視頻投影機(jī)，連接到所述計(jì)算機(jī)上，用來投影所述放大計(jì)算機(jī)繪象；及其中所述顯示表面是用來觀看所述空間正確3D地震數(shù)據(jù)的所述放大計(jì)算機(jī)繪象的一個(gè)凹3D顯示表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，另外包括一個(gè)可運(yùn)動(dòng)槳狀屏幕，帶有一個(gè)用來檢測(cè)所述槳狀屏幕在所述凹3D顯示表面的體積內(nèi)的位置和取向的相聯(lián)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)；和用來在所述槳狀屏幕上顯示在與所述凹3D顯示表面的體積內(nèi)的所述槳狀屏幕的位置和取向相對(duì)應(yīng)的地震數(shù)據(jù)的裝置，由此通過重新定位所述槳狀屏幕可以勘探在所述凹3D顯示表面內(nèi)的體積。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述視頻投影機(jī)適于投影所述計(jì)算機(jī)的高速繪圖輸出，并且其中所述視頻投影機(jī)具有足夠的亮度以充分照亮所述凹3D顯示表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述計(jì)算機(jī)帶有一個(gè)紋理映射繪圖系統(tǒng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中創(chuàng)建所述數(shù)學(xué)模型的所述計(jì)算機(jī)編程步驟包括建造包括所述凹3D顯示表面的表面上的所有點(diǎn)的軌跡的至少一個(gè)代數(shù)公式。
20.一種程序存儲(chǔ)器件，可由計(jì)算機(jī)讀，明確實(shí)施由所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令的一個(gè)程序，以完成用來使用一個(gè)連接到所述計(jì)算機(jī)上的視頻投影機(jī)把空間正確三維(3D)地震數(shù)據(jù)的放大計(jì)算機(jī)繪象投影到一個(gè)凹3D顯示表面上的方法步驟，其中從存儲(chǔ)在所述計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中的數(shù)字格式化3D地震數(shù)據(jù)體導(dǎo)出所述計(jì)算機(jī)繪象，所述方法步驟包括a)把所述數(shù)字格式化3D地震數(shù)據(jù)體存儲(chǔ)在所述計(jì)算機(jī)的所述存儲(chǔ)器中；b)對(duì)于具有與在所述存儲(chǔ)器中所述凹3D顯示表面相對(duì)應(yīng)的形狀的表面在存儲(chǔ)器中創(chuàng)建一個(gè)數(shù)學(xué)模型，其中所述數(shù)學(xué)模型至少部分與所述存儲(chǔ)器中的所述數(shù)字3D地震數(shù)據(jù)體相交；c)從所述存儲(chǔ)器中與所述數(shù)學(xué)模型相交的所述3D地震數(shù)據(jù)體抽取數(shù)據(jù)，以提供一個(gè)抽取數(shù)據(jù)集；及d)把所述抽取數(shù)據(jù)集經(jīng)一個(gè)視頻圖象緩沖器投影到所述凹3D顯示表面上，以產(chǎn)生所述空間正確3D地震數(shù)據(jù)的所述放大計(jì)算機(jī)繪象。
全文摘要
把地震數(shù)據(jù)(66)的放大計(jì)算機(jī)繪象顯示在具有與從一個(gè)三維地震數(shù)據(jù)體(70)中抽取的選擇數(shù)據(jù)的形狀相對(duì)應(yīng)的形狀的一個(gè)凹三維表面(68)上。因而,提供一個(gè)地震表面的放大圖象,其中數(shù)據(jù)在三維中是空間正確的,并且這使得分析者能容易定位諸如地層、斷層、及通道的地質(zhì)特征(76)。
文檔編號(hào)G01V1/34GK1344401SQ00805253
公開日2002年4月10日 申請(qǐng)日期2000年5月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月6日
發(fā)明者丹尼斯·B·尼夫, 約翰·R·格里斯摩爾, 杰奎林·K·辛格爾頓, 杰西·E·萊頓 申請(qǐng)人:菲利浦石油公司