发明内容
因此,本发明的一个目的是提供一种用于可视化并译码单一结合3D体数据集合中的多个3D体数据集合的改进系统和方法。
本发明的另一目的是提供一种用于可视化并译码单一增强3D体数据集合中的单一3D体数据集合的改进系统和方法。
本发明的另一目的是提供一种利用在256个点上成比例的基本3D体数据集合用于可视化并译码一个或多个3D体数据集合的改进系统和方法,其中从可以被插入到基本3D体数据集合中而不改变基本3D体数据集合的定标的一个或多个3D体数据集合中选择数据值。
本发明的一个优势是选中的事件的改进分辨率。
本发明的另一优势是能够准确并有效地显示来自多于两个3D体数据集合的与事件相关的选中数据值。
本发明的另一优势是能够同时显示来自多个3D体数据集合的数据值。
本发明的另一优势是具有比透明度显示更好的准确性。
本发明的另一优势是能够在较低质量的数据值范围内集中关键事件。
本发明的另一优势是缩短译码周期时间。
通过附图、这里所给出地描述以及所附的权利要求,本发明的这些和其他目的、特征和优势将变得清楚。
因此,为了更准确而有效地分析和译码不同的选中事件,本发明提供了一种用于成像一个或多个3D体数据集合的系统和方法。每个3D体数据集合包括多个体素,其中每个体素包括定位在各个3D体数据集合中的3D位置的数据值。一个优选实施例包括一种结合多个3D体数据集合的方法,所述方法通过选择代表第一属性的第一3D体数据集合,选择代表第二属性的第二3D体数据集合,以及通过将第一3D体数据集合和第二3D体数据集合二者至少之一中的每个数据值与预选数据值范围或判别式进行比较而返回输出3D体数据集合来结合多个3D体数据集合。针对满足判别式的每个数据值,所述方法还包括在输出3D体数据集合中与相应数据值对应的位置插入第一选中数据值。针对不满足判别式的每个数据值,所述方法还包括在输出3D体数据集合中与相应数据值对应的位置插入第二选中数据值。所述方法还可以包括显示输出3D体数据集合的至少一个截面,以及通过在显示中插入种子拾取来选择数据值,从而用于可视化和译码事件。
第一选中数据值可以与第一属性相关,以及第二选中数据值可以与第二属性相关。利用输出3D体数据集合的显示,将种子拾取视觉定位在选中数据值。最好使用计算机和软件程序,用于确定或“自动拾取”与种子拾取相连、具有与相应的种子拾取相同或相似数据值的全部数据值。因此,本发明可以包括机器可读的程序存储设备,包含机器可执行的指令程序以最终成像输出3D体数据集合。
在优选实施例中,第一3D体数据集合和第二3D体数据集合每个都包括地震数据。所述方法也允许结合额外的3D体数据集合,以及从而,可以包括产生代表第三属性的第三3D体数据集合,并将其中的每个数据值与第二预选数据值范围进行比较。
在本发明的另一实施例中,可以使用与多个属性之一相关的增强3D体数据集合以可视化并译码不同的选中事件。在这个实施例中,所述方法包括确定来自代表具体属性的3D体数据集合的每个数据值。然后,通过选择数据值范围或判别式并将每个数据值与判别式相比较,从而创建增强3D体数据集合。如果满足判别式,那么所述方法还包括在增强3D体数据集合中与相应数据值对应的位置插入第一选中数据值。如果不满足判别式,那么所述方法包括在增强3D体数据集合中保持数据值不变。额外的步骤可以包括至少显示增强3D体数据集合的截面,通过在显示中插入种子拾取来选择数据值,以及自动拾取与种子拾取相连、具有与种子拾取的数据值相等的数据值的多个数据值。
在本发明的另一实施例中,提供了一种方法用于创建从多个3D体数据集合得到的结合3D体数据集合。所述方法包括选择基本3D体数据集合,其中基本3D体数据集合可以包括具有3D坐标和基本数据字的数据值。基本数据字最好可以与第一属性相关。此外,所述方法包括选择第二三维体数据集合,其中第二3D体数据集合可以包括数据值,所述数据值具有与基本3D体数据集合空间位置一致的坐标和与第二属性相关的第二数据字的。所述方法还包括通过在第二3D体数据集合中根据预选数据值范围或判别式选择数据值来返回结合3D体数据集合。如果满足判别式,那么所述方法还包括用与第二属性相关的数据值代替在基本3D体数据集合中相应坐标的基本数据字。如果不满足判别式,那么所述方法包括保持在基本3D体数据集合中的相应坐标与第一属性相关的基本数据字不变。在创建结合3D体数据集合之后,所述方法还可以包括至少显示结合3D体数据集合的一部分,以及利用显示在事件上定位种子拾取。在本发明的一个实施例中,所述事件是地质结构。
继续以这种方式,额外的方法步骤可以包括选择第三3D体数据集合,其中第三3D体数据集合可以包括具有与基本3D体数据集合空间位置一致的坐标和与第三属性相关的第三数据字的数据值。然后,所述方法包括通过在第三3D体数据集合中根据第二预选数据值范围或判别式选择数据值来返回修订的组合3D体数据集合。如果满足第二判别式,那么所述方法还包括用与第三属性相关的第二选中数据值代替在基本3D体数据集合中相应坐标的基本数据字。如果不满足第二判别式,那么所述方法还包括保持在基本3D体数据集合中相应位置与第一属性相关的基本数据字不变。在优选实施例中,所述第一属性、第二属性和第三属性每个都与地震数据相关。
具体实施方式
通过将一个或多个属性结合到单一结合属性体或组合体中来创建结合体(“组合体”)。在与3D体数据集合内的地震属性相关的一个示例中,通过将某些数据值(在地震属性3D体数据集合中通常具有256个可能的数值)以代表其他空间位置一致的地震属性数据值的某些数值的另一数据值(如8位地震标记数据值)进行替换来实现这一点。组合体对于增强基于体素的自动跟踪装置的性能特别有用。针对在译码地震数据中的应用突出组合体的效用的示例包括用于自动跟踪低振幅不连续事件的地震振幅/瞬时相位组合体。事件意味着如地震数据描述的地质结构等地球体(geobody)。在另一示例中,地震振幅/相似度组合体可以用于在如断层或其他地质边界等地质间断处停止自动跟踪装置。在另一示例中,地震振幅/瞬时频率组合体可以用于突出地震描述的具体地质特征,如在峰值事件上的上超或在波谷事件上的上超。用于石油和天然气探索和开发的商业用途可以包括事件测绘、模型建立、多属性显示以及自动拾取增强。
现在参照图1,描述了与本发明一致的方法10用于确定与用于创建输出体数据集合的体素相关的数据值。正如本领域的技术人员所知的那样,体素包括3D坐标位置和数据值,如256个数值的数据字,即,8位字。在步骤12中,确定用于在相同坐标或点P的每个空间位置一致体的数据值VS、V1、…、VN,其中VS可以是点P处原始地震体的数据值,V1可以是点P处属性体1(VOL 1)的数据值,以及依此类推,VN是点P处属性体N(VOLN)的数据值。然后大体上如步骤14、16和18所述确定点P处组合体(VC)的数据值。
在步骤14中,确定VS、V1、…、VN是否处于用户指定的判别式中;例如,这些数据值是否在可以为VOL S、VOL 1、…、VOL N中的每一个选择的用户指定的数据值范围内。如步骤16所示,如果VS、V1、…、VN不处于判别式中,则设置VC的数据值;例如,设置为与点P处VS相同的数据值。可以使用其他用户指定的数据值,或者可以使用从相应点P处的任意3D体数据集合取得的数据值。如步骤18所示,如果VS、V1、…、VN处于判别式中,则将VC的数据值设置为与属性体VS、V1、…、VN之一相关的用户指定的标记数据值。如步骤20所示,然后将判别式应用于每个点P,即,用于要产生的组合体的每个体素。一旦这种反复处理完成,如步骤22所示,可以显示组合体的截面、切片或其他视图。然后,可以从视觉可辨别的事件中选择种子拾取,以及如步骤24中“自动拾取”处理所示将自动确认与种子拾取相连具有与种子拾取相同数据值的体素。这种方法快速而准确地确定如地质结构等事件的外延。然后可以显示事件的外延用于分析和解释。
用于增强自动跟踪或自动拾取子表面盐边界的组合体的一个实施例利用这些3D体数据集合,每个3D体数据集合代表如瞬时频率、地震振幅和瞬时振幅等不同的属性。可以利用传统方法来确定地震振幅数据(SA)的瞬时振幅属性(IA)和瞬时振幅属性的瞬时频率(IFIA),配置这个用于检测和显示盐边界的组合体的实施例。因此,可以如下配置新的盐检测(SD)组合体:
如果f1≤IFIA(x,y,z)≤f2而且a1≤SA(x,y,z)≤a2,
则SD(x,y,z)=v1,
否则SD(x,y,z)=IA(x,y,z)。
f1、f2、a1、a2和v1的数值是用户选定的。
可以构建由地震振幅数据和瞬时相位数据组成的组合体的另一实施例,以增强自动跟踪另一地震事件的能力。利用传统方法从地震振幅数据中得到瞬时相位数据。结果得到具有与每个地震振幅数据值或体素相对应的瞬时相位数据值的3D体数据集合。在每个体素,瞬时相位数据值与用户指定的数据值或判别式进行比较。如果瞬时相位数据值满足判别式,则在新的组合体中以用户指定的标记数据值替代这个数据值。如果瞬时相位数据值不满足判别式,则以来自代表地震振幅的3D体数据集合的相应样本数据替代新的组合体中的这个数据值。
可以使用多于两个的3D体数据集合,以及为每一个3D体数据集合设置约束条件,考虑空间位置一致的数据体A(x,y,z)、B(x,y,z)和C(x,y,z),其中如下配置数据体D(x,y,z):
如果
a1≤A(x,y,z)≤a2而且/或b1≤B(x,y,z)≤b2而且/或c1≤C(x,y,z)≤c2,
则D(x,y,z)=某些特定的用户选择数据值,
否则D(x,y,z)=另一数值。
现在参照图2,示出了典型地震轨迹26与多个体素28之间的关系。沿地震轨迹26以预定间隔测量样本数据值比率30。体素28是围绕地震轨迹26的样本25的3D表示或盒子。为了地震数据的目的,体素通常可以具有可以从0到255或从-128到127标注的256个可能的数据值,或者由所用的数据类型确定的数据值范围。在体素28之间将用于任意3D体数据集合的测量数据值分开。
图3以相关数据直方图描述了给定范围-128到127的地震振幅数据值的示例。
图4描述了峰值(正相位)事件27与相关体素29之间的关系。
本发明的另一实施例包含增强3D体数据集合的创建。增强3D体数据集合用以增强自动跟踪装置创建表面、事件和或地球体(geobody)的能力。尽管本发明可以应用于任意类型的3D体数据集合,根据如下的描述使用地震相位数据值。增强3D体数据集合将8位地震数据体中256个数据值中的某些和与这些特定数据值相关的标记数值相结合。
为了创建代表地震相位的增强3D体数据集合,在最大峰值相位数据值附近选择数据值的范围。例如,当使用标度从0到255的峰值数据值时,其中峰值将是127的数据值,可能的范围可以从大约115到139。将测试3D体数据集合中的全部体素,而且可以用用户选择的数据值如127等重新定义任何具有在这个范围内的数据值的体素。如图5所示,然后可以在选中的事件中视觉定位种子拾取32。然后,计算机产生程序可以确定或自动拾取,并显示任何在上边界34和下边界36定义的范围内与种子拾取32相连的点38,可以包括或者排除如图5具体所示的数据值,画出作为应用于增强地震相位3D体数据集合的种子拾取和自动拾取处理的结果形成的地球体(geobody)的轮廓。
在另一实施例中,从多于一个的3D体数据集合中产生组合体。重要的是应当注意利用3D体数据集合的任意结合都可以应用本发明的方法,但是为了解释的目的,利用地震属性、地震相位和地震振幅数据体的结合提供地震示例。选择基本3D体数据集合。基本3D体数据集合将保持其直方图分布跨越振幅范围(-128到127)如图3中示例所示。在0到255的标度上,0代表-128波谷,而255代表127峰值。选择第二3D体数据集合,从中选择关键体素与基本3D体数据集合相结合。
在这个实施例中,参考如下描述使用地震相位数据。在最大峰值地震相位数据值附近选择数据值范围。当使用标度从0到255的峰值数据值时,其中峰值是数据值127,可能的范围可以从大约115到139。将在0到255的标度上,以数据值127(最大峰值)或255重新定义在这个范围内的全部体素。显示得到的组合体,以及然后在关键事件上定位种子拾取。如图5所示,然后自动检出器处理将找出全部连接点。
可以利用硬件、软件或者它们的组合实现本发明,以及可以在计算机系统和其他处理系统中实现本发明。在图7中示出了用于实现本发明的软件或程序结构100的一个实施例。在程序结构100底部的是操作系统102。合适的操作系统102包括,例如,UNIX操作系统、或者微软公司的Windows NT、或者作为相关领域的技术人员所清楚的其他操作系统。
菜单和视窗软件104位于操作系统102之上。菜单和视窗软件104用以提供多种菜单和窗口以便利与用户的交互作用,并获得用户的输入和指令。菜单和视窗软件104可以包括,例如,Microsoft WindowsTM、X WindowSystemTM(麻省理工学院注册的商标)、以及MOTIFTM(Open SoftwareFoundation公司的注册商标)。正如相关领域的技术人员所清楚的那样,也可以使用其他菜单和视窗软件。
基本图形库106位于菜单和视窗软件104之上。基本图形库106是用于3D计算机绘图的应用程序接口(API)。由基本图形库106执行的功能包括,例如,几何与屏面(raster)图元、RGBA或彩色索引模式、显示列表或直接模式、观察与建模变换、照明和阴影、隐藏表面移除、α合成(半透明)、防混淆、材质贴图、模糊效果(雾化、羽化、模糊)、反馈与选择、蜡版、以及累积缓冲。
特别优选的基本图形库106为加利福尼亚州,芒廷维尤市,SiliconGraphics公司(“SGI”)提供的OpenGL。OpenGLAPI是不依赖于硬件、窗口和操作系统的多平台工业标准。OpenGL被设计为可以从C、C++、FORTRAN、Ada和Java程序设计语言调入。OpenGL执行上述列出的用于基本图形库106的每项功能。OpenGL中的一些命令指定要绘出的几何对象,而其他命令控制如何处理对象。OpenGL状态的全部元素,甚至材质存储器和帧缓存器的内容,都可以通过使用OpenGL的客户应用程序获得。OpenGL和客户应用程序可以在相同或不同的机器上操作,因为OpenGL是网络透明的。在这里作为参考的《OpenGL程序设计指南》(ISBN:0-201-63274-8)和《OpenGL参考手册》(ISBN:0-201-63276-4)中更详细地描述了OpenGL。
视觉模拟图形库108位于基本图形库106之上。视觉模拟图形库108是用于创建实时、多重处理的3D视觉模拟图形应用的API。视觉模拟图形库108提供将如照明、材料、材质和透明度等图形库状态控制函数捆绑在一起的功能。这些函数跟踪状态以及随后可以进行绘制的显示列表的创建。
特别优选的视觉模拟图形库108为加利福尼亚州,芒廷维尤市,SGI提供的IRIS Performer。IRIS Performer支持上述的OpenGL图形库。IRISPerformer包括两个主库,libpf和libpr,和四个附属库,libpfdu、libpfdb、libpfui和libpfutil。
IRIS Performer的基础是性能绘制库libpr,基于GeoSet提供高速绘制功能和利用GeoState提供图形状态控制的低级库。GeoSet是将相同类型的图形图元(如,三角形或四边形)分组在一个数据对象中的可绘制几何形状的集合。GeoSet本身不包含几何图形,只包含指向数据阵列和索引阵列的指针。因为GeoSet中的全部图元类型相同,并且具有相同的属性,所以以最大硬件速度执行大多数数据库的绘制。GeoState提供用于GeoSet的图形状态定义(如,材质或材料)。
位于libpr之上的是libpf,提供优化利用多重处理硬件的高性能多重处理数据库绘制系统的实时视觉模拟环境。数据库实用程序库libpfdu提供用于定义3D对象的几何和外观属性的函数,共享状态和材料,以及从独立多边形输入产生三角带。数据库程序库libpfdb利用libpfdu、libpf和libpr的程序以输入大量工业标准数据库格式的数据库文件。libpfui是用户接口库,为用户接口(C和C++程序设计语言)提供用于写入处理组件的构件块。最后,libpfutil是实用程序库,提供用于实现如多通道选项支持等任务和图形用户接口(GUI)工具的例行程序。
使用IRIS Performer和OpenGLAPI的应用程序通常在为实时3D视觉模拟进行的准备中执行如下步骤:
1.初始化IRIS Performer;
2.指定图形管道的数目,选择多重处理配置,以及按照需要指定
硬件模式;
3.初始化所选多重处理模式;
4.初始化帧速率,以及设置帧扩展策略;
5.按照要求创建、配置并打开窗口;以及
6.按照要求创建并配置显示通道。
一旦应用程序通过执行上面的步骤1到6已经创建了图形绘制环境,则应用程序通常每帧一次地重复主模拟循环。
7.计算动态性能,更新模型矩阵,等;
8.延迟到下一帧时间;
9.执行等待临界视点更新;
10.绘出帧。
本发明的组合/增强体程序110位于视觉模拟图形库108之上。程序110以相关领域的技术人员所知的方式与由视觉模拟和图形库108、基本图形库106、菜单和视窗软件104以及操作系统102中的每一个执行的函数相互作用,并利用这些函数。
更好地以面向对象的程序设计语言编写本发明的程序110以允许创建并使用对象和对象的功能性。特别优选的面向对象的程序设计语言是C++。
在一个实施例中,程序110以相关领域的技术人员众所周知的方式存储3D体数据集合。例如,用于数据体的格式可以由两部分组成,体头(volume header),其后跟随与数据集合的大小一样长的数据体。体头通常包含在指定序列中的信息,如数据集合的文件路径(位置)、大小、x、y和z方向的尺寸、用于x、y和z轴的注释、用于数据值的注释等。数据体是字节的二进制序列,可以按照如下方式排序每数据值的一个或多个字节。第一字节是在体位置(x,y,z)=(0,0,0)处的数据值。第二字节是在体位置(1,0,0)处的数据值,第三字节是在(2,0,0)处的数据值,等等。当取尽x维度时,然后增加y维度,以及最后增加z维度。本发明并不以任何方式限制具体数据格式。
程序110利用来自用户的输入来标识一个和多个3D体数据集合以用于成像和分析。当使用多个数据体时,用于每个数据体的数据值代表用于相同地理空间的不同物理参数和属性。作为示例,多个数据体可以包括地质体、温度体和水饱和度体。可以以(x,y,z,地震振幅)的形式表示地质体中的体素。可以以(x,y,z,℃)的形式表示温度体中的体素。可以以(x,y,z,%饱和度)的形式表示水饱和体中的体素。由这些体中的每个中的体素确定的物理或地理空间是相同的。但是,对于任意特定空间位置(x0,y0,z0),将在地质体中包含地震振幅,在温度体中包含温度,以及在水饱和度体中包含水饱和度。
上述本发明的公开和描述是例证性和说明性的,而且本领域的技术人员应该清楚的是,在不偏离本发明的精神的前提下可以在大小、形状和材料、机制等价物的应用上,以及在所描述的结构或多种元件的特征的组合的细节上进行多种修改。