基于VTK的三维地质体布尔运算与系统优化

本篇硕士学位论文主要探讨了三维空间布尔运算在地质建模中的应用，特别是在地质体建模与可视化的系统研究中。作者徐志强针对国内三维地质建模技术存在的不足，如建模效率、真实感和实时交互性能的局限，选择了VTK（Visualization Toolkit）作为基础，进行深入研究。 在论文的第四章，着重介绍了核心模块——空间布尔运算算法。该部分首先指出，由于三维网格模型的布尔运算复杂性，特别是在处理复杂数据时，传统的方法可能产生孔洞等问题。为了提高运算效率，作者借鉴了0BB树进行三角形相交测试，避免了繁琐的数值计算。布尔运算的基本步骤涉及确保网格模型为可定向的复式网格，这种网格结构要求边的最大共享面数不超过两个，且相邻面的顶点顺序一致，这有助于简化判断过程并减少计算量。 布尔运算的核心公式展示了实体A与B的并集、交集和差集的计算方法，但传统的实现方式存在对内部空间判断的连续性和射线法测试的计算负担。作者提出的改进方法通过利用网格的顶点顺序一致性，使得布尔运算更加高效且适用范围广泛，无论是封闭还是开放网格。 论文中还提到了基于VTK的三维图形引擎，采用了层次架构模式，提供通用的三维建模算法、图形渲染和场景管理接口，有助于降低系统开发的冗余，提升系统的灵活性。三维建模采用了TIN（不规则三角网）表示地质实体，以增强模型的精确性和渲染速度。在交互设计方面，通过插件模式实现了模块间的松耦合，便于系统管理和扩展。 徐志强的研究工作旨在构建一个能有效进行三维矿体和巷道建模，同时管理三维地质数据的系统，其在渲染速度方面能满足实际生产需求。论文关键词包括三维地质、不规则三角形、图形引擎和三维建模，反映出作者对于该领域的深入理解和创新实践。