專利名稱：對(duì)任意成三角形的表面應(yīng)用精確三維體紋理的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于顯示圖形數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，更加具體地說，涉及對(duì)任意成三角形的表面應(yīng)用精確三維體紋理的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在一些領(lǐng)域中，有益的是以三維的方式模擬真實(shí)的或計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的對(duì)象。模擬這種對(duì)象證實(shí)在許多應(yīng)用中都是有益的。例如，模擬一部分地殼的次表面結(jié)構(gòu)對(duì)于發(fā)現(xiàn)石油儲(chǔ)備、確定斷層線的位置，和用于其它地質(zhì)應(yīng)用是有益的。類似的，模擬人體部位對(duì)用于醫(yī)學(xué)訓(xùn)練練習(xí)、診斷、進(jìn)行遠(yuǎn)程手術(shù)或用于其它醫(yī)學(xué)應(yīng)用是有益的。模擬計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的對(duì)象可用于創(chuàng)建計(jì)算機(jī)游戲、設(shè)計(jì)飛行模擬、和其它應(yīng)用。還存在用于對(duì)真實(shí)的和計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的對(duì)象進(jìn)行三維建模的其他應(yīng)用。
一些三維模型將一個(gè)對(duì)象表示為三維體數(shù)據(jù)點(diǎn)矩陣。這種已知為數(shù)據(jù)體的矩陣包括多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，已知為體數(shù)據(jù)點(diǎn)?？蓪⒚總€(gè)體數(shù)據(jù)點(diǎn)稱之為體像素，還稱為體素。體素是三維圖像的最小可識(shí)別盒形部分。體素與像素類似，但代表的是三維體積，而非二維區(qū)域。每個(gè)體素代表對(duì)正被建模的對(duì)象的一個(gè)三維部分的離散取樣。
數(shù)據(jù)體中的每個(gè)體素包含一組唯一的坐標(biāo)(x，y，z)和代表正被檢查的特定屬性的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)值?？梢酝ㄟ^范圍(0-256)來表示這些數(shù)據(jù)值，所述范圍與特定的紅色、綠色、藍(lán)色值(RGB)和不透明度變量(A)相對(duì)應(yīng)，所述不透明度變量(A)是從正被檢查的屬性的量度或值獲得的。所述屬性的量度或值對(duì)應(yīng)于體素所代表的對(duì)象部分。這允許對(duì)正被檢查的屬性進(jìn)行圖形表示。
例如，在地震或地質(zhì)應(yīng)用中，通過人工產(chǎn)生聲波并以不同的物理屬性記錄這些聲波在從地下巖石層被反射之后的波來獲得地震數(shù)據(jù)。然后從反射的聲波或地震數(shù)據(jù)來創(chuàng)建代表地下結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)體。在這種示例中，每個(gè)體素包含代表來自反射聲波的發(fā)射波(即，幅度)的數(shù)據(jù)值?？蓮脑摂?shù)據(jù)值的顯示圖像來推斷地質(zhì)結(jié)構(gòu)。例如，最高地震幅度數(shù)據(jù)值可由紅色來表示，略微降低幅度的數(shù)據(jù)值可由橙色來表示，而其它幅度數(shù)據(jù)值可由其它顏色來代表。其它顏色方案也是可行的。這允許對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形表示。
一旦創(chuàng)建了數(shù)據(jù)體時(shí)，就可將其內(nèi)容顯示給用戶。用戶可指定該數(shù)據(jù)體中包含的三維表面，并且顯示系統(tǒng)在屏幕或其它顯示介質(zhì)上顯示該表面上的體素。這使得用戶能夠觀察數(shù)據(jù)體內(nèi)部包含的體素。
一種用于顯示任意三維表面上的體素的系統(tǒng)已知為三維紋理映射。該技術(shù)是在計(jì)算機(jī)圖形硬件加速器的光柵處理單元中實(shí)現(xiàn)的。該技術(shù)使用特定專門的存儲(chǔ)器，已知為紋理高速緩沖存儲(chǔ)器或紋理存儲(chǔ)器，其被設(shè)置在集成電路上。
在該技術(shù)中，紋理高速緩沖存儲(chǔ)器被用作數(shù)據(jù)體中包含的信息的緩沖器。數(shù)據(jù)體的一個(gè)塊或部分被讀入到紋理高速緩沖存儲(chǔ)器中，并且該塊中的信息被光柵處理單元使用。隨后，數(shù)據(jù)體的第二塊被讀入到紋理高速緩沖存儲(chǔ)器中，并且第二塊中的信息被光柵處理單元使用。該過程繼續(xù)直到整個(gè)數(shù)據(jù)體對(duì)于光柵處理單元都是可用的，該過程是通過紋理高速緩沖存儲(chǔ)器以一次一個(gè)塊的方式進(jìn)行的。
這種技術(shù)具有某些不能使其有效用于特殊情形的固有屬性。例如，對(duì)于比可獲得的紋理高速緩沖存儲(chǔ)器的容量大的數(shù)據(jù)體來說，必須要將數(shù)據(jù)體分割成塊并且必須將每個(gè)塊交換到紋理高速緩沖存儲(chǔ)器中。這是低效的，因?yàn)樵诖_定每個(gè)塊的大小并將它讀到紋理高速緩沖存儲(chǔ)器中需要相對(duì)較大的開銷。
此外，即使在這種技術(shù)中光柵處理器只需要位于三維表面上的體素，但也要將數(shù)據(jù)體中的每個(gè)體素讀入到紋理高速緩沖存儲(chǔ)器并存儲(chǔ)在其中。因此，紋理高速緩沖存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)器未被有效的使用，因?yàn)榭赡芤獙⑾鄬?duì)大量的不需要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在紋理高速緩沖存儲(chǔ)器中。當(dāng)三維表面比數(shù)據(jù)體小時(shí)，該問題會(huì)加劇。
另外，因?yàn)樵谠摬僮髦惺褂昧讼鄬?duì)大量的紋理高速緩沖存儲(chǔ)器，所以對(duì)于其它圖形操作的紋理高速緩沖存儲(chǔ)器的容量是有限的。這限制了再現(xiàn)對(duì)象的性能，并限制了其它圖形操作的性能。
特別的需要一種顯示數(shù)據(jù)體內(nèi)包含的任意三維表面上的數(shù)據(jù)體內(nèi)容的技術(shù)，其使用減少數(shù)量的紋理高速緩沖存儲(chǔ)器。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面中，克服現(xiàn)有技術(shù)中的這些和其它問題的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例涉及一種對(duì)多邊形應(yīng)用三維體紋理的方法。所述方法包括步驟提供包括多個(gè)體數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)體；提供部分或整體包含在所述數(shù)據(jù)體內(nèi)的多邊形表面，所述多邊形表面包括至少一個(gè)多邊形；產(chǎn)生一組紋理地圖，每個(gè)紋理地圖包括一多邊形表面中的至少一個(gè)多邊形的二維布局；和為每個(gè)紋理地圖分配存儲(chǔ)器片段。所述方法還包括步驟基于體數(shù)據(jù)中的體數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)每個(gè)多邊形進(jìn)行掃描變換和將每個(gè)多邊形的掃描變換結(jié)果寫入到所述分派給紋理地圖的存儲(chǔ)器片段中，所述紋理地圖包括含有多邊形的布局。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明包括具有描述紋理片尺寸的紋理片尺度和多邊形表述的紋理片，所述多邊形整體或部分的包含在一三維數(shù)據(jù)體中。
在又一個(gè)方面中，紋理地圖包括描述地圖尺寸和多邊形表述的地圖尺度，所述多邊形整體或部分的包含在一三維數(shù)據(jù)體中。
在又一個(gè)方面中，存儲(chǔ)器片段包括多個(gè)紋素(紋理圖形的基本單元)，所述多個(gè)紋素包括一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的多邊形紋素和一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的非多邊形紋素，其中所述多個(gè)紋素中的每個(gè)多邊形紋素包含基于一數(shù)據(jù)體中的體數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算的值，且每個(gè)其它的紋素是無效的。
在再一個(gè)方面中，本發(fā)明包括一種對(duì)多邊形表面應(yīng)用三維體紋理的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括被配置包含多個(gè)紋素的紋理高速緩沖存儲(chǔ)器，和被配置包含多邊形表面和數(shù)據(jù)體的存儲(chǔ)器，所述多邊形表面包括一個(gè)或多個(gè)多邊形，和所述數(shù)據(jù)體包括一個(gè)或多個(gè)體數(shù)據(jù)點(diǎn)。所述系統(tǒng)還包括一被配置用于產(chǎn)生一組紋理地圖的控制模塊，每個(gè)紋理地圖包括所述多邊形表面中的至少一個(gè)多邊形的二維布局，以便為每個(gè)紋理地圖分配一個(gè)紋理高速緩沖存儲(chǔ)器片段、對(duì)至少一個(gè)多邊形進(jìn)行掃描變換，由此產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)紋素和將通過對(duì)每個(gè)多邊形進(jìn)行掃描變換得到的一個(gè)或多個(gè)紋素寫入到分配給所述紋理地圖的紋理高速緩沖存儲(chǔ)器片段中，所述紋理地圖包含包括多邊形的布局。
附圖的簡(jiǎn)略說明將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，圖中相同的元件用相同的參考符號(hào)指代，其中

圖1表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)體和三維表面；圖2為描述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于對(duì)表面應(yīng)用體數(shù)據(jù)的方法的流程圖；圖3表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一組紋理片；圖4表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一組紋理地圖；圖5表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的紋理存儲(chǔ)器片段；圖6表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在掃描變換前后的多邊形；圖7為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于對(duì)多邊形表面應(yīng)用三維體紋理的系統(tǒng)的方框圖；圖8是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于多邊形細(xì)分和紋理片產(chǎn)生的方法的流程圖；圖9是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于產(chǎn)生紋理地圖的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)體和三維表面。數(shù)據(jù)體100可以是或者包括一真實(shí)的或計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的對(duì)象的三維模型。數(shù)據(jù)體100可以是或者包括體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d的一個(gè)三維矩陣。
每個(gè)體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d可包含說明數(shù)據(jù)體100的一個(gè)特定部分的一個(gè)或多個(gè)值。例如，每個(gè)體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d可包含指定數(shù)據(jù)體100的一部分的位置的x，y，z坐標(biāo)。每個(gè)體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d還可包含一個(gè)或多個(gè)與一個(gè)或多個(gè)特定屬性相應(yīng)的值。例如，每個(gè)體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d可包含與地震屬性、密度或某一其它屬性相應(yīng)的數(shù)據(jù)值。
在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d可以是或包括一個(gè)體素?？蓪⒚總€(gè)體素顯示為從一特定屬性的量度或值獲得的組合顏色值和不透明性變量(RGBA)。
可在任何坐標(biāo)系統(tǒng)中定義數(shù)據(jù)體100，例如在有原點(diǎn)104的笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)。
多邊形表面106可整體或部分的包含在數(shù)據(jù)體100中。多邊形表面106可以是通過用戶或通過計(jì)算機(jī)選擇或指定的二維或三維表面?？蛇x擇多邊形表面106以使用戶能夠檢查與多邊形表面106相交的體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d。在一些應(yīng)用中可選擇多邊形表面106以便對(duì)自然出現(xiàn)的表面進(jìn)行確切或近似建模。例如，可選擇多邊形表面106以便對(duì)地殼層之間的界面進(jìn)行建模。
可通過一個(gè)或多個(gè)多邊形108a-d來定義多邊形表面106。用于描述每個(gè)多邊形的各種方法都是可能的。例如，可通過一組頂點(diǎn)和邊來定義每個(gè)多邊形。在一個(gè)實(shí)施例中，多邊形108a-d是三角形，并通過其頂點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo)來定義每個(gè)多邊形108a-d。
圖2為描述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于對(duì)表面應(yīng)用體數(shù)據(jù)的方法的流程圖。該方法開始于步驟200，在該步驟可提供數(shù)據(jù)體100。數(shù)據(jù)體100可以是從測(cè)量的數(shù)據(jù)例如地震數(shù)據(jù)產(chǎn)生的，或者是以別的方式產(chǎn)生的。
在步驟202，可提供多邊形表面106。多邊形表面106可以是用戶或計(jì)算機(jī)指定的。可選擇多邊形表面106以便檢查與多邊形表面106相交的體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d。可選擇多邊形表面以對(duì)自然出現(xiàn)的表面進(jìn)行精確或近似建?；蛞詣e的方式進(jìn)行選擇。
在步驟204，可除去多邊形108a-d的壓縮索引。在一些實(shí)施例中，可使用壓縮索引(也稱作頂點(diǎn)索引或三角條)的形式來表示多邊形108a-d。例如，110a-d每個(gè)都代表一個(gè)由兩個(gè)或多個(gè)多邊形共用的頂點(diǎn)。為了除去這種形式的壓縮索引并指派一組對(duì)于每個(gè)多邊形都是唯一的頂點(diǎn)用于單獨(dú)的識(shí)別，每個(gè)頂點(diǎn)110a-d被分派一個(gè)頂點(diǎn)號(hào)Vn和一個(gè)多邊形號(hào)Pn。以這種方式，可根據(jù)其自己的頂點(diǎn)組對(duì)每個(gè)多邊形進(jìn)行單獨(dú)索引。例如，由110a-c限制的多邊形將由Vn＝0、1、2和Pn＝0來代表；由110b-d限制的多邊形將由Vn＝0、1、2和Pn＝1來代表；由110c-e限制的多邊形將由Vn＝0、1、2和Pn＝2來代表。除去這種和其它形式的壓縮索引的其它方法在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，因此在這里不對(duì)其進(jìn)行重復(fù)。
在步驟206，可對(duì)多邊形108a-d進(jìn)行細(xì)分。該步驟可確保每個(gè)多邊形108a-d可適合步驟208中的紋理片。在一個(gè)實(shí)施例中，最大紋理片的尺寸被指定。在該實(shí)施例中，一些多邊形可不適合最大可允許紋理片。在該情況下，可將這些多邊形細(xì)分成適合可允許大小的紋理片的較小多邊形。
在步驟208，可為每個(gè)多邊形108a-d創(chuàng)建紋理片。在該步驟中產(chǎn)生的紋理片將參照?qǐng)D3進(jìn)行說明。每個(gè)紋理片300a-d可包括或代表電子存儲(chǔ)器的一個(gè)二維陣列或其它部分，其被定形以適合特定的多邊形108a-d。如果一個(gè)特定的多邊形108a-d小于所述紋理片的預(yù)定尺寸，那么在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)紋理片300a-d包括最小的二維陣列，其包含一特定的多邊形108a-d。在特定多邊形108a-d小于紋理片的預(yù)定尺寸的另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)紋理片300a-d包括足夠大以包含一特定多邊形108a-d的陣列尺度，但不包括物理陣列本身。
每個(gè)紋理片300a-d可包含描述特定相應(yīng)多邊形108a-d的信息。例如，每個(gè)紋理片可包括每個(gè)相應(yīng)多邊形108a-d的頂點(diǎn)的坐標(biāo)(x，y，z)，和識(shí)別多邊形的號(hào)碼(Pn)。
每個(gè)紋理片300a-d還可包含用于識(shí)別紋理片的號(hào)碼(Tn)、識(shí)別在步驟210中產(chǎn)生的與紋理片相關(guān)的紋理地圖的號(hào)碼(An)、識(shí)別紋理地圖上的紋理片的位置的坐標(biāo)(s’，t’)、識(shí)別紋理片在顯示圖像中的位置的坐標(biāo)(s，t)和識(shí)別多邊形表面106的原點(diǎn)的坐標(biāo)(x’，y’)。
在步驟210，可對(duì)紋理片300a-d進(jìn)行組合以形成一個(gè)或多個(gè)紋理地圖。將參照?qǐng)D4說明在該步驟中產(chǎn)生的紋理地圖。每個(gè)紋理地圖400a-c可以是或包括紋理片300a-d的一個(gè)二維布局。可將每個(gè)紋理片300a-d放置到一個(gè)紋理地圖400a-c中。如果在任何現(xiàn)有的紋理地圖400a-c中沒有空間，則可產(chǎn)生新的紋理地圖400a-c。在一些實(shí)施例中，用戶可為每個(gè)紋理地圖400a-c指定一個(gè)目標(biāo)或最大尺寸。
在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)紋理地圖400a-c可以是或包括一個(gè)二維陣列或其它類型的電子存儲(chǔ)器，其被配置以包含一個(gè)或多個(gè)紋理片300a-d。在又一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)紋理地圖400a-c可包含關(guān)于如何在二維布局中最佳布置紋理片300a-d的信息，包括將每個(gè)紋理地圖400a-c放置在參照步驟212所述的存儲(chǔ)器片段500中的什么地方。在該實(shí)施例中，對(duì)于紋理地圖來說可能不需要包含足夠的物理存儲(chǔ)器來包含每個(gè)紋理片300a-d。
如此所述的，可以最佳的方式執(zhí)行步驟206中的紋理片300a-d的創(chuàng)建和步驟210中的紋理地圖400a-c的創(chuàng)建。這將減小或最小化紋理片300a-d、紋理地圖400a-c或二者的空的或未用的空間。以這種方式，使用前述的技術(shù)將可用的紋理存儲(chǔ)器空間最佳化。也可應(yīng)用其它已知的最佳化技術(shù)，例如由Battke，Stalling和Hege于《Visualization and Mathematics》的1997版中公開的論文“Fast Line Integral Convolution for ArbitrarySurfaces in 3D”。
在步驟212，可為每個(gè)紋理地圖400a-c分配一個(gè)存儲(chǔ)器片段。將參照?qǐng)D5說明在該步驟中分配的存儲(chǔ)器片段。為一特定紋理地圖400a分配的存儲(chǔ)器片段500的尺度可等于紋理地圖400a的尺度或與之成比例。存儲(chǔ)器片段500可以是或者包括紋理存儲(chǔ)器或紋理高速緩沖存儲(chǔ)器的一個(gè)或多個(gè)片段。存儲(chǔ)器片段500可包括多個(gè)紋素502a-d。紋素是紋理圖形，即定義三維對(duì)象的表面的圖形的基本單元。紋素502a-d可以是存儲(chǔ)器片段500中出現(xiàn)的不可分割紋理單元。一個(gè)或多個(gè)紋素502a和502b可對(duì)應(yīng)于紋理地圖400a的一部分，其整體或部分的包含于多邊形108d中。這些紋素502a和502b可稱之為多邊形紋素。一個(gè)或多個(gè)紋素502c可對(duì)應(yīng)于紋理地圖400a的一部分，其包含于紋理片300d中，但不包含在任何多邊形108a-d中。這些紋素可稱之為片紋素。既非多邊形紋素也非片紋素的一個(gè)或多個(gè)紋素502d可包括在存儲(chǔ)器片段500中。因?yàn)榧y理地圖和紋理片中包含的信息可用于確定存儲(chǔ)器片段中的哪些紋素是多邊形紋素，所以存儲(chǔ)器片段500中的多邊形紋素被看作是預(yù)定的。
在步驟214，每個(gè)多邊形108a-d可被掃描變換。將參照?qǐng)D6說明對(duì)多邊形進(jìn)行掃描變換的步驟。掃描變換是將數(shù)據(jù)體100中包含的數(shù)據(jù)值映射成紋素的過程。數(shù)據(jù)體100中的一個(gè)或多個(gè)體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d可與特定的多邊形108d相交。從這些相交體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d中包含的信息，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)于體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d的紋素600a-d。如果體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d包括體素，則使用稱為三次線性內(nèi)插的公知數(shù)學(xué)技術(shù)可將體素映射為相應(yīng)的紋素600a-d。使用該技術(shù)，通過最靠近數(shù)據(jù)體100中的紋素的八(8)個(gè)體素的線性加權(quán)來確定每個(gè)紋素。在掃描變換中產(chǎn)生的紋素600a-d可對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器片段500中包含的多邊形紋素502a-d。直到該步驟還沒有設(shè)置每個(gè)紋理地圖內(nèi)的紋理片的排列和存儲(chǔ)器片段內(nèi)的每個(gè)紋理地圖的位置。
在步驟216，可將掃描變換的結(jié)果寫入到存儲(chǔ)器片段500中。該過程可包括將紋素600a-d寫到存儲(chǔ)器片段500中的多邊形紋素502a-b中。在一個(gè)實(shí)施例中，可將每個(gè)紋素600a-d寫入到如所產(chǎn)生的相應(yīng)多邊形紋素502a-b中。在另一個(gè)實(shí)施例中，可產(chǎn)生與一特定多邊形108a-d相應(yīng)的紋素600a-d，并且可將多邊形108a-d的所有紋素600a-d寫入到存儲(chǔ)器片段500中。在其它實(shí)施例中，可產(chǎn)生與一特定紋理地圖400a-c相應(yīng)的紋素并將其寫為群組，或者可產(chǎn)生與所有多邊形108a-d相應(yīng)的所有紋素并將其寫為群組。
存儲(chǔ)器片段500可包含一個(gè)或多個(gè)不是多邊形紋素的紋素502c-d。這些紋素可以不包含在表面106再現(xiàn)中使用的信息。因此，這些紋素可被看作是無效的。在一個(gè)實(shí)施例中，無效紋素502c-d可以是空紋素、只包含初始值的紋素或以別的方式特定標(biāo)記無效的紋素。在另一個(gè)實(shí)施例中，無效紋素502c-d可包含紋素?cái)?shù)據(jù)，例如來自先前表面再現(xiàn)或另一操作的紋素?cái)?shù)據(jù)。
在將多邊形表面106中的所有多邊形的所有多邊形紋素502a-b寫入到存儲(chǔ)器片段500中之后，存儲(chǔ)器片段500可包含所需的信息以在表面106上顯示數(shù)據(jù)體100中包含的信息。
在步驟218，可將所述結(jié)果顯示給用戶?？赏ㄟ^陰極射線管或其它屏幕顯示存儲(chǔ)器片段500的內(nèi)容，打印該內(nèi)容或以別的方式顯示該內(nèi)容。
可結(jié)合用于對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形顯示的其它系統(tǒng)和方法來執(zhí)行所述方法。例如，可結(jié)合在序列號(hào)為09/119635的共有的美國(guó)專利申請(qǐng)“Systemand Method for Analyzing and Imaging Three-Dimensional Volume DataSets”中所述的用于對(duì)三維體數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析和成像的系統(tǒng)來使用所述方法，所述專利申請(qǐng)通過參考而被并入本文。當(dāng)結(jié)合這種裝置施行本發(fā)明時(shí)，可在整個(gè)3D體數(shù)據(jù)集內(nèi)通過用戶交互地產(chǎn)生、定形、確定大小和移動(dòng)多個(gè)取樣探測(cè)器或用戶指定的表面。取樣探測(cè)器與整個(gè)3D體數(shù)據(jù)集的交點(diǎn)被紋理映射到取樣探測(cè)器的表面上，或者在取樣探測(cè)器內(nèi)以變化的透明度對(duì)其進(jìn)行體再現(xiàn)。例如，隨著用戶移動(dòng)取樣探測(cè)器，例如通過使用“鼠標(biāo)”“單擊并拖動(dòng)”，用戶察覺到隨取樣探測(cè)器的移動(dòng)“實(shí)時(shí)”變化的取樣探測(cè)器的表面上的紋理。以這種方式，用戶可通過整個(gè)3D體交互地移動(dòng)取樣探測(cè)器，并且能更加容易和有效的顯示和解釋在由整個(gè)3D體數(shù)據(jù)集所代表的地理空間內(nèi)出現(xiàn)的屬性和物理參數(shù)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7，其示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于將對(duì)多邊形表面應(yīng)用三維體紋理的系統(tǒng)的方框圖。系統(tǒng)700可包括紋理高速緩沖存儲(chǔ)器702，其包含多個(gè)紋素704。系統(tǒng)700還包括一存儲(chǔ)器706，其可包含多邊形表面106和數(shù)據(jù)體100?？稍诖鎯?chǔ)器706中通過描述多個(gè)多邊形108a-d的多個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)或通過某一其它方法來表示多邊形表面106。在存儲(chǔ)器706中可通過多個(gè)體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d來表示數(shù)據(jù)體100。每個(gè)體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d可以是或包括一個(gè)體素。
系統(tǒng)700還包含一個(gè)控制模塊708?？刂颇K708可以能夠執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。控制模塊708可包括或參考計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令710?？蓪⒂?jì)算機(jī)可執(zhí)行指令710存儲(chǔ)在控制模塊708中、存儲(chǔ)器706中或其它位置?？刂颇K708可執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令710以便執(zhí)行各種功能。
可配置控制模塊708以通過執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令710來執(zhí)行各種功能。可配置控制模塊708以例如通過清楚的表示多邊形表面106中的每個(gè)多邊形108a-d的每個(gè)頂點(diǎn)而從多邊形表面106除去壓縮索引。還可配置控制模塊708以對(duì)多邊形表面106中的大于最大可允許片尺寸的那些多邊形108a-d進(jìn)行細(xì)分。
還可配置控制模塊708以為多邊形表面106中包含的每個(gè)多邊形108a-d產(chǎn)生一紋理片300a-d?？刂颇K708可將紋理片300a-d存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器706中或其它地方。還可進(jìn)一步配置控制模塊708以在一個(gè)或多個(gè)紋理地圖400a-c中組合紋理片300a-d?？刂颇K708可將紋理地圖400a-c存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器706中或其它地方。
還可配置控制模塊708以對(duì)每個(gè)紋理地圖400a-c分配紋理高速緩沖存儲(chǔ)器702的片段710a-c。還可配置控制模塊708以根據(jù)數(shù)據(jù)體100中包含的體數(shù)據(jù)點(diǎn)102a-d對(duì)多邊形表面106中的每個(gè)多邊形108a-d進(jìn)行掃描變換。掃描變換的結(jié)果可以是一個(gè)或多個(gè)紋素，可將其寫入到紋理高速緩沖存儲(chǔ)器702的紋素704中。作為特定多邊形108a的掃描變換結(jié)果寫入的紋素704可以是片段710a中包含的紋素704，片段710a被分配給包含包括多邊形108a的布局的紋理地圖400a。
還可配置控制模塊708以通過陰極射線管、其它屏幕、打印機(jī)或其它顯示裝置將掃描變換的結(jié)果顯示給用戶。
圖8是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于多邊形細(xì)分和紋理片產(chǎn)生的方法的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。該方法可以是圖2的步驟206和208的一個(gè)實(shí)施例。
所述方法開始于步驟800，其中可產(chǎn)生多邊形集合。多邊形集合可以是組成多邊形表面106的多邊形108a-d的表示。在一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生多邊形集合的步驟800可包括除去多邊形108a-d表示中的壓縮索引。在另一個(gè)實(shí)施例中，多邊形可能已經(jīng)是沒有壓縮索引表示的。
在步驟802，可產(chǎn)生紋理片集合?？膳渲眉y理片集合以保存一個(gè)或多個(gè)紋理片300a-d。紋理片集合可以包含一最大紋理片尺寸，其可由寬度和高度來表示。
在步驟804，檢查多邊形集合以確定在所述多邊形集合中是否剩余有任何未處理的多邊形108a-d。如果多邊形集合不包含一個(gè)或多個(gè)未處理的多邊形，則所述方法完成，并且所述方法結(jié)束于步驟806。
如果所述多邊形集合包含一個(gè)或多個(gè)未處理的多邊形108a-d，則在步驟808中選擇一個(gè)未處理的多邊形108a-d。在步驟810，檢查多邊形108a-d以便確定多邊形108a-d是否適合最大可允許尺寸的紋理片300a-d。如果多邊形108a-d不適合最大可允許尺寸的紋理片300a-d，則在步驟812中對(duì)多邊形108a-d進(jìn)行細(xì)分。細(xì)分可以是產(chǎn)生若干個(gè)較小的多邊形108a-d的任何處理，所述若干個(gè)較小的多邊形的聯(lián)合是原始多邊形108a-d。在一個(gè)實(shí)施例中，通過對(duì)多邊形108a-d的最長(zhǎng)邊進(jìn)行平分和通過在多邊形108a-d的頂點(diǎn)的二分點(diǎn)處產(chǎn)生新的邊緣來對(duì)多邊形108a-d進(jìn)行細(xì)分。在另一個(gè)實(shí)施例中，可通過形心降級(jí)來細(xì)分多邊形108a-d。該過程可包括找出多邊形108a-d的形心，并從多邊形108a-d的每個(gè)頂點(diǎn)到所述形心產(chǎn)生新的邊。
在步驟814，可將從細(xì)分得到的多邊形108a-d置于多邊形集合中。這可確保如果需要?jiǎng)t對(duì)這些多邊形108a-d中的每一個(gè)進(jìn)行細(xì)分，并對(duì)每個(gè)多邊形產(chǎn)生一紋理片300a-d。
在步驟816，可將原始多邊形標(biāo)記為經(jīng)過處理的。該過程可例如包括設(shè)置布爾變量或以別的方式表示多邊形108a-d已經(jīng)被檢查過了。不需要為原始多邊形108a-d產(chǎn)生紋理片300a-d，因?yàn)閷閺募?xì)分產(chǎn)生的多邊形108a-d產(chǎn)生紋理片300a-d。
如果在步驟810確定正被檢查的多邊形108a-d將適配最大可允許尺寸的紋理片300a-d，則可在步驟818產(chǎn)生新的紋理片300a-d。所產(chǎn)生的紋理片300a-d可包括多邊形108a-d或可包含描述多邊形108a-d的信息。在一個(gè)實(shí)施例中，可選擇紋理片300a-d的尺度以減小紋理片300a-d的尺寸，同時(shí)確保紋理片300a-d包含多邊形108a-d。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，紋理片300a-d可以是包含多邊形108a-d的最小矩形紋理片300a-d。
在步驟820，可將紋理片300a-d添加到紋理片集合中。然后所述方法在步驟816繼續(xù)，其中多邊形108a-d被標(biāo)記為經(jīng)過處理的。所述方法返回至步驟804，其中確定在所述多邊形集合中是否剩余有任何未經(jīng)處理的多邊形108a-d。
圖9是表示根據(jù)圖2中的步驟210產(chǎn)生紋理地圖的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。所述方法開始于步驟900，在該步驟可創(chuàng)建紋理地圖集合?？膳渲眉y理地圖集合以保存一個(gè)或多個(gè)紋理地圖400a-c。紋理地圖集合可包含由寬度和高度代表的最大紋理地圖尺寸。在創(chuàng)建時(shí)，紋理地圖集合可不包括任何紋理地圖400a-c。
在步驟902，可檢查紋理片集合以確定在紋理片集合中是否剩余有任何未處理的紋理片300a-d。被檢查的紋理片集合可以是在圖8的方法中創(chuàng)建的紋理片集合。如果紋理片集合不包含一個(gè)或多個(gè)未處理的紋理片300a-d，則所述方法完成，并且所述方法結(jié)束于步驟904。
如果多邊形集合包含一個(gè)或多個(gè)未處理的紋理片300a-d，則在步驟906選擇一個(gè)未處理的紋理片300a-d。在步驟908，檢查紋理片300a-d和紋理地圖集合以確定紋理片300a-d是否適合包含在紋理地圖集合中的任何紋理地圖400a-c。如果紋理片300a-d不適合任何紋理地圖400a-c，則可在步驟910創(chuàng)建一個(gè)新的紋理地圖400a-c?？蓪⑿碌募y理地圖400a-c放置在紋理地圖集合中。在一個(gè)實(shí)施例中，由紋理地圖300a-c中的空紋理片300a-d來代表紋理地圖400a-c中的空的空間。這些紋理片可以是被特定標(biāo)記為空的紋理片300a-d。在該實(shí)施例中，可將紋理地圖400a-c的尺度的單個(gè)空紋理片300a-d加入到紋理地圖400a-c中。
在步驟912，可將在步驟906中選擇的紋理片300a-d添加給紋理地圖集合中的紋理地圖400a-c。在一個(gè)實(shí)施例中，可以最佳的方式或另外的方式來執(zhí)行紋理片300a-d的放置以減少紋理地圖400a-c中的空的空間。
在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)紋理地圖400a-c中的空的空間可由空紋理片300a-d來代表。在該實(shí)施例中，可將被添加給紋理地圖集合的紋理片300a-d放置在與被添加的紋理片300a-d具有最小面積差的空紋理片300a-d的位置。當(dāng)紋理片300a-d已經(jīng)被添加完成時(shí)，就可創(chuàng)建新的空紋理片300a-d。這些新的空紋理片300a-d可覆蓋先前由空紋理片300a-d覆蓋但未由添加的紋理片300a-d覆蓋的紋理地圖400a-c的區(qū)域。可將這些新的空紋理片300a-d放置在添加的紋理片300a-d和空紋理片300a-d之間的區(qū)域差的位置。
在步驟914，可將紋理片300a-d標(biāo)記為經(jīng)過處理的。該過程可例如包括設(shè)置布爾變量或另外表示已經(jīng)將紋理片300a-d放置在紋理地圖集合中。所述方法返回步驟902，其中確定在紋理片集合中是否剩余有任何未處理的紋理片300a-d。
本發(fā)明的前述說明僅僅是示意的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對(duì)結(jié)合和實(shí)施方式做出修改。例如，可組合各步驟或以任意順序執(zhí)行各步驟。雖然已經(jīng)將紋理片和紋理地圖描述為能夠包含一個(gè)或多個(gè)多邊形的電子存儲(chǔ)器的物理片段，但它們并不需要實(shí)際包含該存儲(chǔ)器。相反，紋理片或紋理地圖可包括指定足夠存儲(chǔ)器片段的尺度的數(shù)據(jù)。可將單獨(dú)說明的硬件、軟件或其它資源分布在各實(shí)施例中，并且類似的在各實(shí)施例中可以對(duì)按分布說明的資源進(jìn)行組合。因此本發(fā)明的范圍趨于僅由后附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于顯示圖形數(shù)據(jù)的方法，所述圖形數(shù)據(jù)包括一個(gè)數(shù)據(jù)體中的至少一個(gè)體數(shù)據(jù)點(diǎn)，所述方法包括步驟產(chǎn)生紋理地圖，所述紋理地圖包括多邊形表面中的至少一個(gè)多邊形的二維布局；為紋理地圖和數(shù)據(jù)體分配存儲(chǔ)器片段；對(duì)所述至少一個(gè)多邊形進(jìn)行掃描變換以形成一相應(yīng)的紋素；將紋素寫入到所述存儲(chǔ)器片段中；和確定紋素和多邊形表面的交點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)多邊形是三角形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)體是包括來自幅度、相位、頻率、外表和相干性的至少一個(gè)屬性的地震數(shù)據(jù)體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括產(chǎn)生紋理片的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括步驟確定所述至少一個(gè)多邊形是否能適配到一預(yù)定的最大紋理片尺寸中；如果所述至少一個(gè)多邊形不適合所述最大紋理片尺寸，則將它細(xì)分成多個(gè)分多邊形；和標(biāo)記所述至少一個(gè)多邊形和適配所述最大紋理片尺寸的多個(gè)分多邊形中的每一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括創(chuàng)建紋理片集合的步驟，所述紋理片集合包括多個(gè)紋理片，所述多個(gè)紋理片包括紋理片，所述多個(gè)紋理片中的每一個(gè)包含所述至少一個(gè)多邊形和所述多個(gè)分多邊形中的至少一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述不適配最大紋理片尺寸的至少一個(gè)多邊形包括一個(gè)長(zhǎng)邊、長(zhǎng)邊上的中點(diǎn)和一個(gè)頂點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括步驟在所述中點(diǎn)和頂點(diǎn)之間產(chǎn)生一條邊。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括步驟確定所述多個(gè)紋理片中的每一個(gè)是否與預(yù)定的最大紋理地圖尺寸相適配；將所述多個(gè)紋理片中的適配最大紋理地圖尺寸的每一個(gè)分派給的紋理地圖；將所述每個(gè)紋理片中的不適配所述最大紋理片尺寸的多個(gè)分多邊形中的每一個(gè)分派給一個(gè)新的紋理地圖；和對(duì)分派給所述紋理地圖和所述新紋理地圖的所述多個(gè)紋理片中的每一個(gè)進(jìn)行標(biāo)記。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中還包括將所述多個(gè)紋理片中的每一個(gè)的紋理片尺寸與最大紋理地圖尺寸進(jìn)行比較的步驟，所述多個(gè)紋理片中的每一個(gè)被分配給所述紋理地圖和正被分派的新紋理地圖，以使分派給所述紋理地圖的多個(gè)紋理片的集體紋理片尺寸與最大紋理地圖尺寸之間的差最小化和使分派給所述新的紋理地圖的多個(gè)紋理片的集體紋理片尺寸與最大紋理地圖尺寸之間的差最小化。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述存儲(chǔ)器片段包括紋理高速緩沖存儲(chǔ)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述紋素是基于相應(yīng)的體數(shù)據(jù)點(diǎn)形成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括對(duì)所述至少一個(gè)多邊形的表述進(jìn)行處理以除去任何壓縮索引的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中對(duì)所述至少一個(gè)多邊形的表述進(jìn)行處理的步驟包括表述所述多邊形的至少一個(gè)頂點(diǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括將體素與多邊形表面交叉的至少一部分顯示給用戶的步驟。
16.一種紋理地圖，包括紋理片；識(shí)別紋理片的號(hào)碼；識(shí)別紋理地圖上的紋理片位置的號(hào)碼；紋理地圖尺度；紋理地圖縱橫比；和識(shí)別紋理地圖在為紋理地圖指派的存儲(chǔ)器片段中的位置的坐標(biāo)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的紋理地圖，其中所述紋理片包括多邊形的表述，所述多邊形的表述包括頂點(diǎn)，所述頂點(diǎn)被至少部分地包含在三維數(shù)據(jù)體中；識(shí)別多邊形原點(diǎn)的坐標(biāo)；識(shí)別多邊形的號(hào)碼；紋理片尺度；識(shí)別紋理片的號(hào)碼；識(shí)別包含紋理片的紋理地圖的號(hào)碼；識(shí)別紋理片在紋理地圖上的位置的坐標(biāo)；和識(shí)別紋理片在顯示的圖像中的位置的坐標(biāo)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的紋理地圖，其中所述數(shù)據(jù)體包括地震數(shù)據(jù)，地震數(shù)據(jù)包括來自幅度、相位、頻率、外表和相干性的至少一種屬性。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的紋理地圖，其中所述多邊形是三角形。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的紋理地圖，其中所述多邊形的表述包括它的每個(gè)頂點(diǎn)的清晰的坐標(biāo)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的紋理地圖，其中所述存儲(chǔ)器片段包括紋理高速緩沖存儲(chǔ)器。
22.一種包括可由機(jī)器讀取的程序存儲(chǔ)裝置的系統(tǒng)，所述程序存儲(chǔ)裝置利用可由機(jī)器執(zhí)行的指令程序來顯示圖形數(shù)據(jù)，所述圖形數(shù)據(jù)包括一數(shù)據(jù)體中的至少一個(gè)體數(shù)據(jù)點(diǎn)，所述指令包括步驟產(chǎn)生紋理地圖，所述紋理地圖包括多邊形表面中的至少一個(gè)多邊形的二維布局；為紋理地圖和數(shù)據(jù)體分配存儲(chǔ)器片段；對(duì)所述至少一個(gè)多邊形進(jìn)行掃描變換以形成一相應(yīng)的紋素；將紋素寫入到所述存儲(chǔ)器片段中；和確定紋素和多邊形表面的交點(diǎn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)多邊形是三角形。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)體是包括幅度、相位、頻率、外表和相干性的至少一個(gè)屬性的地震數(shù)據(jù)體。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述紋理地圖包括紋理片。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，還包括產(chǎn)生紋理片集合的步驟，所述紋理片集合包括所述紋理片和另一個(gè)紋理片。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述紋理地圖包括所述紋理片和所述另一個(gè)紋理片中的至少一個(gè)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，還包括產(chǎn)生紋理地圖集合的步驟，所述紋理地圖集合包括所述紋理地圖和另一個(gè)紋理地圖，所述另外的紋理地圖包括所述紋理片和所述另一個(gè)紋理片中的至少一個(gè)。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述紋理片包含多邊形。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述存儲(chǔ)器片段包括紋理高速緩沖存儲(chǔ)器。
31.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述紋素是基于相應(yīng)的體數(shù)據(jù)點(diǎn)形成的。
32.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括對(duì)所述至少一個(gè)多邊形的表述進(jìn)行處理以除去任何壓縮索引的步驟。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)多邊形的處理表述包括所述多邊形的至少一個(gè)頂點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種在一任意三維多邊形表面上顯示體數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。對(duì)于多邊形表面中的每個(gè)多邊形，創(chuàng)建二維紋理片并組合這些紋理片以形成紋理地圖。每個(gè)紋理地圖在紋理高速緩沖存儲(chǔ)器中被分配一個(gè)特定數(shù)量的存儲(chǔ)器。可對(duì)多邊形表面中的每個(gè)多邊形進(jìn)行掃描變換并可將最終的紋素放置到紋理高速緩沖存儲(chǔ)器中。與多邊形表面中的任何多邊形都不相交的體素可不進(jìn)行掃描變換。該方法可導(dǎo)致減少使用紋理高速緩沖存儲(chǔ)器。
文檔編號(hào)G06T15/20GK1926558SQ200480029245
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2004年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者肖恩·A·什皮采爾 申請(qǐng)人:蘭德馬克繪圖公司