Как визуализировать и анимировать (геофизические) модели. Воксельные модели и сетчатые поверхности
Также смотрите другие статьи серии «Как визуализировать и анимировать (геофизические) модели»:
В результате численного моделирования мы обычно получаем воксельные модели, которые для дальнейшей обработки и анализа необходимо преобразовывать в сетчатые поверхности. На картинке ниже в полупрозрачной воксельной модели изображена геологическая структура, выделенная и преобразованная в сетчатую поверхность и дополненная поверхностью рельефа.
Постановка задачи
Численно-разностные методы и другие технологии моделирования мне знакомы еще с университета, и для научной работы было достаточно показать полученные результаты. В случае же геологического проекта это лишь часть работы — далее необходимо выделить определенные структуры, посчитать их объемы, плотность, концентрации различных полезных ископаемых и прочие характеристики. Самое простой путь — это использовать фильтрацию по диапазону значений (фильтр Threshold в ParaView) и показать полученную воксельную модель, пригодную для оценки объема. Объем полученной модели зачастую слишком большой и визуализация усложняется, но, в общем и целом, этого достаточно для вычисления объема и представления результатов. Что же касается отображения отдельных структур, моделирования потоков жидкости в них и так далее — нужны другие методы. Тем более, зачастую требуется возможность ручной корректировки выделенных структур — например, возможность раскрасить части структур или удалить незначимые детали. Здесь мне пришлось испробовать уйму различных методов и программного обеспечения, а в итоге указанная проблема разрешилась очень просто и даже элегантно. Решением является переход от воксельной модели к сетчатым моделям с помощью, как правило, выделения изоповерхностей (фильтр Contour в ParaView) по различным свойствам (атрибутам ячеек воксельной модели). Для хранения и передачи поверхностей удобно использовать формат STL (а также OBJ, PLY), в который можно их сохранить из ParaView и открыть во многих других программах.
Исходные данные
Все модели и изображения выложены на GitHub, смотрите ссылку в конце статьи.
Визуализация результатов
Рассмотрим пример визуализации воксельной модели, полученной решением обратной задачи гравики, то есть модель плотности геологической среды, построенную на основе значений гравитационного поля на поверхности:
Искомая структура в центре видна, но ее форма трудно различима. Сравним с визуализацией в виде сетчатой поверхности: 
Разница очевидна — в таком представлении все детали геологического строения видны безошибочно. Совместив оба представления, можно получить визуализацию для презентации результатов:
Ссылки
ParaView project for geological exploration on Mosha fault area, North Iran
