基于地震特征变换空间的数据构建方法技术

本发明专利技术提供一种基于地震特征变换空间的数据构建方法，包括：步骤1：输入需要重新构建的地震数据；步骤2：分析输入的地震数据的特征，并根据分析结果确定有效的特征变换空间；步骤3：根据特征变换空间，利用对应的特征变换对地震数据进行特征稀疏表达；步骤4：进行数据构建处理方法初始化；步骤5：求取每次迭代的阀值；步骤6：进行数据构建算法迭代计算。该基于地震特征变换空间的数据构建方法能够根据实际地震数据本身所包含的地球物理信息自动选择合理有效的特征变换空间，具有自适应性；能够满足不同地震数据的变换需求，更好地实现地震信号的在特征变换空间的稀疏表达；迭代收敛速度快，计算效率高，数据构建精度高。

Data construction method based on seismic feature transformation space

The invention provides a data construction method based on seismic feature transformation space, which comprises: step 1: input seismic data that needs to be reconstructed; step 2: analyze the characteristics of the input seismic data and determine an effective feature transformation space according to the analysis results; step 3: use the corresponding features according to the feature transformation space Seismic data is sparsely represented by feature transformation; Step 4: Initialize the data construction method; Step 5: Find the threshold value of each iteration; Step 6: Iterate the data construction algorithm. The data construction method based on seismic feature transformation space can automatically select reasonable and effective feature transformation space according to the geophysical information contained in the actual seismic data itself, and has self-adaptability; it can meet the transformation requirements of different seismic data, and better realize the sparsity of seismic signal in the feature transformation space. It has fast convergence speed, high computation efficiency and high accuracy in data construction.

【技术实现步骤摘要】
基于地震特征变换空间的数据构建方法
本专利技术涉及油气勘探地震资料处理领域，特别是涉及到一种基于地震特征变换空间的数据构建方法。
技术介绍
在野外采集的过程中，受到复杂地质条件和施工条件的影响，采集到的地震数据经常会出现缺道、坏道的情况，这些都会造成地震数据的不规则，对后续的处理和解释工作造成影响。因此，对不规则地震数据进行信息恢复和构建以获得完整、准确的地震数据，是地震数据处理中的重要环节之一。常用的地震数据恢复和构建方法包括三类：第一类，基于波动方程的地震数据构建方法，该类方法根据地震波在地下传播的特征进行数据恢复和构建，往往需要较大的计算量。第二类，基于预测滤波的地震数据构建方法。如F-X域重建方法，F-K域重建方法等，该类方法能够解决假频现象，但是在处理地震数据这种具有明显突变现象的数据时并不能很好的刻画数据特征，准确性不高。第三类，基于数学变换的地震数据重建方法，该类方法将地震数据通过数学变换的方式，根据地震数据的数学变换系数对原始数据进行构建，由于地震数据非常复杂，利用简单的数学变换构建地震数据，构建结果受数学变换影响较大。目前，在压缩感知的框架下，已经发展出了多种基于不同数学变换的地震数据构建方法，如Fourier变换、Radon变换、Curvelet变换等，这些方法的典型特点就是没有充分利用地震数据本身的特征，因此数据构建的准确度和可信度不高。为此我们专利技术了一种新的基于地震特征变换空间的数据构建方法，解决了以上技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够有效的实现缺失地震数据的信息恢复和构建，得到完整、准确的地震数据的基于地震特征变换空间的数据构建方法。本专利技术的目的可通过如下技术措施来实现：基于地震特征变换空间的数据构建方法，该基于地震特征变换空间的数据构建方法包括：步骤1：输入需要重新构建的地震数据；步骤2：分析输入的地震数据的特征，并根据分析结果确定有效的特征变换空间；步骤3：根据特征变换空间，利用对应的特征变换对地震数据进行特征稀疏表达；步骤4：进行数据构建处理方法初始化；步骤5：求取每次迭代的阀值；步骤6：进行数据构建算法迭代计算。本专利技术的目的还可通过如下技术措施来实现：在步骤1中，输入的原始地震数据是指有一定形态规律特征的地震信号，包括地震炮记录、叠加剖面、偏移剖面以及反演数据。在步骤3中，根据步骤2确定的特征变换空间，对原始地震数据s进行特征变换，特征变换算子为H＝<s,φ>，而φ＝a-3/4P-1Q-1(s-c)，其中<>为内积运算，P的计算公式为Q的计算公式为P-1和Q-1分别表示P和Q的逆矩阵，a＝4，b＝1，c是根据数据大小生成的一组坐标值，其计算公式为：c＝(m/M,n/N)，其中m＝1:M-1，n＝1:N-1，M和N为数据矩阵的行、列数。在步骤4中，设置重构的地震数据d0＝0，迭代次数i＝0，计算步长t0＝1，总的迭代次数为K。在步骤5中，首先确定阀值乘子λ的最大值λmax，λmax＝0.99*Hmax，Hmax为原始地震数据特征变换后得到的系数最大值，然后确定第i次迭代的阀值乘子λi，i＝1,2,...,K，δ＝0.005，最后确定第i次迭代的阀值exp为指数运算，di为第i次迭代的重构地震数据。在步骤6中，首先，计算中间存储算子zi，其公式为然后计算得到迭代的地震数据di+1，其中，di为第i次迭代的地震数据，ti为第i个计算步长，ti+1为第i+1个计算步长，di-1为第i-1次迭代的地震数据，di+1为第i+1次迭代的地震数据，s为输入的原始地震数据，I为单位矩阵，R为采样矩阵，H为特征变换算子，HT表示特征变换算子的逆算子，为第i次迭代的阀值函数。该基于地震特征变换空间的数据构建方法还包括，在步骤6之后，增加数据构建算法迭代次数，判断是否满足收敛条件，如果不满足收敛条件，返回步骤4到步骤6继续迭代，如果满足收敛条件，则终止迭代。该基于地震特征变换空间的数据构建方法还包括，在终止迭代之后，输出最终的重构地震数据。本专利技术中的基于地震特征变换空间的数据构建方法，克服了现有的地震数据构建方法的缺陷，充分考虑不同的地震数据之间的相似性以及差异性，将实际地震数据本身所包含的丰富的地球物理信息纳入整个地震数据构建方法的实现过程中，使得地震数据构建方法恢复出地震数据的真实地球物理信号特征，专利技术了这种基于地震数据特征变换空间的数据构建方法，其能够自动分析地震数据的特征，然后根据分析结果选择合理有效的特征变换空间，最后在特征变换空间实现数据构建处理。该方法克服了现有地震数据构建方法的缺陷，充分考虑了不同地震数据之间的相似性和差异性，能够根据实际地震数据本身所包含的地球物理信息自动选择合理有效的特征变换空间，具有自适应性；该方法的特征变换具有尺度伸缩、方向旋转以及空间平移等特征，能够兼顾尺度性、方向性以及各向异性，能够满足不同地震数据的变换需求，更好地实现地震信号的在特征变换空间的稀疏表达；该方法迭代收敛速度快，计算效率高，数据构建精度高。附图说明图1为本专利技术的基于地震特征变换空间的数据构建方法的一具体实施例的流程图；图2为本专利技术的一具体实施例中真实的地震单炮数据的示意图；图3为本专利技术的一具体实施例中缺失的地震单炮数据的示意图；图4为本专利技术的一具体实施例中利用本专利技术方法得到的构建地震单炮数据的示意图；图5为本专利技术的一具体实施例中利用本专利技术方法得到的构建单炮数据与真实单炮数据的差值剖面的示意图；图6为本专利技术的一具体实施例中利用Fourier变换得到的构建地震单炮数据的示意图；图7为本专利技术的一具体实施例中利用Fourier变换得到的构建单炮数据与真实单炮数据的差值剖面的示意图；图8为本专利技术的一具体实施例中利用Curvelet变换得到的构建地震单炮数据的示意图；图9为本专利技术的一具体实施例中利用Curvelet变换得到的构建单炮数据与真实单炮数据的差值剖面的示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。本专利技术的基于地震特征变换空间的数据构建方法，能够自动分析地震数据的特征，然后根据分析结果选择合理有效的特征变换空间，最后在特征变换空间实现数据构建处理。其包括的主要步骤是：步骤1，输入需要重新构建的地震数据；输入原始地震数据s，这里所说的地震数据是指有一定形态规律特征的地震信号，包括地震炮记录、叠加剖面、偏移剖面以及反演数据。步骤2，自动分析输入的地震数据的特征，并根据分析结果确定有效的特征变换空间；步骤3，根据步骤2确定的特征变换空间，利用对应的特征变换对地震数据进行特征稀疏表达；根据步骤2确定的特征变换空间，对原始地震数据s进行特征变换，特征变换算子为H＝<s,φ>，而φ＝a-3/4P-1Q-1(s-c)，其中<>为内积运算，P的计算公式为Q的计算公式为P-1和Q-1分别表示P和Q的逆矩阵，a＝4，b＝1，c是根据数据大小生成的一组坐标值，其计算公式为：c＝(m/M,n/N)，其中m＝1:M-1，n＝1:N-1，M和N为数据矩阵的行、列数；步骤4，数据构建处理方法初始化；即设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于地震特征变换空间的数据构建方法，其特征在于，该基于地震特征变换空间的数据构建方法包括：步骤1：输入需要重新构建的地震数据；步骤2：分析输入的地震数据的特征，并根据分析结果确定有效的特征变换空间；步骤3：根据特征变换空间，利用对应的特征变换对地震数据进行特征稀疏表达；步骤4：进行数据构建处理方法初始化；步骤5：求取每次迭代的阀值；步骤6：进行数据构建算法迭代计算。

【技术特征摘要】
1.基于地震特征变换空间的数据构建方法，其特征在于，该基于地震特征变换空间的数据构建方法包括：步骤1：输入需要重新构建的地震数据；步骤2：分析输入的地震数据的特征，并根据分析结果确定有效的特征变换空间；步骤3：根据特征变换空间，利用对应的特征变换对地震数据进行特征稀疏表达；步骤4：进行数据构建处理方法初始化；步骤5：求取每次迭代的阀值；步骤6：进行数据构建算法迭代计算。2.根据权利要求1所述的基于地震特征变换空间的数据构建方法，其特征在于，在步骤1中，输入的原始地震数据是指有一定形态规律特征的地震信号，包括地震炮记录、叠加剖面、偏移剖面以及反演数据。3.根据权利要求1所述的基于地震特征变换空间的数据构建方法，其特征在于，在步骤3中，根据步骤2确定的特征变换空间，对原始地震数据s进行特征变换，特征变换算子为H＝<s,φ>，而φ＝a-3/4P-1Q-1(s-c)，其中<>为内积运算，P的计算公式为Q的计算公式为P-1和Q-1分别表示P和Q的逆矩阵，a＝4，b＝1，c是根据数据大小生成的一组坐标值，其计算公式为：c＝(m/M,n/N)，其中m＝1:M-1，n＝1:N-1，M和N为数据矩阵的行、列数。4.根据权利要求1所述的基于地震特征变换空间的数据构建方法，其特征在于，在步骤4中，设置重构的地震数据d0＝0，迭代次数i＝0，计算步长t0＝1，总...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦宁，王延光，王兴谋，梁鸿贤，揭景荣，李建明，傅金荣，关键，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司物探研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37