随着计算机视觉和图形图像技术的发展,三维模型在各个领域得到了广泛的应用,三维重建技术成为研究热点。重建数字岩心能够促进地质勘探和油气开采工作,对经济发展有着重要的意义。针对传统的数字岩心建模方法建立的数字岩心模型尺寸单一,分辨率固定,导致数据量过大,难以维护等问题,提出一种分层四叉树结构,基于分层四叉树构建多分辨率数字岩心,并在面模型生成、岩心切片模板匹配等方面进行优化,同时据此设计编写数字岩心重建系统。本文以分层四叉树为核心实现数字岩心的重建,具体工作如下:岩心重建的首要任务是岩心CT切片预处理。首先对不同分辨率切片进行去噪平滑等预处理工作,然后采用最大类间方差法求得最佳阈值,同时根据孔隙度对阈值进行调整得到最终分割阈值对切片进行分割,得到岩心孔隙骨架二值图。为了解决多分辨率表示问题,提出分层四叉树结构。当前,为解决多分辨率表示和数据量过大的问题,一般基于八叉树数据结构进行三维空间的剖分,虽节省内存空间,但八叉树遍历较为繁琐,不利于管理维护和后续的多分辨率扩展等操作,本课题提出分层四叉树数据结构,给出其扩展修改的操作方法,平衡岩心物理尺寸和局部细节的矛盾,解决多分辨率的表示问题。基于分层四叉树优化MC移动立方体算法。传统的MC算法为寻找活动体元求取三角面片,需要扫描所有体元,但是一般活动体元仅占所有体元的一小部分,这导致MC算法接近80%的时间花费在非活动体元的体元状态计算上,采用分层四叉树数据结构,合并属性一致的小体元,减少对体元的冗余遍历和计算。多分辨率扩展部分,通过GPU对模板匹配进行加速优化,针对模板匹配运算量大且其具有良好的并行性,通过CUDA编程,合理的分配GPU并行线程结构,提升匹配速度,缩减匹配时间。设计并实现数字岩心重建系统。以分层四叉树数据结构为核心,搭建数字岩心重建的实验平台,编写数字岩心重建系统,该系统适用各种分辨率的CT扫描切片的数据输入,可实现从切片预处理到模型生成等多功能一键式操作,具有良好的应用性。最后通过实例检验证明,该数字岩心重建方法极大地节省存储空间,耗时较少,同时具有易于维护管理等优点。