一种求取射线中心坐标的方法及系统技术方案

技术编号:20913217 阅读:33 留言:0更新日期:2019-04-20 09:04
本发明专利技术提出了一种求取射线中心坐标的方法及系统,该方法包括:基于圆形分割方法找到中心射线上距离网格点最近的采样点;确定网格点到中心射线的垂足位置;通过线性插值得到该采样点的弧长坐标和动态射线参数,通过求取垂足位置和网格点的直线距离得到n坐标。本发明专利技术方法的计算效率明显优于依次遍历的传统方法。本发明专利技术方法提高了精度,有利于提高高斯束偏移的成像质量。

A Method and System for Calculating the Radial Center Coordinates

The present invention provides a method and system for calculating the ray center coordinate, which includes: finding the nearest sampling point on the center ray from the grid point based on the circular segmentation method; determining the vertical foot position from the grid point to the central ray; obtaining the arc length coordinate and dynamic ray parameters of the sampling point by linear interpolation; and obtaining n by calculating the vertical foot position and the straight line distance of the grid point. Coordinates. The calculation efficiency of the method of the invention is obviously superior to the traditional method of sequential traversal. The method of the invention improves the accuracy and is beneficial to improving the imaging quality of the Gauss beam migration.

【技术实现步骤摘要】
一种求取射线中心坐标的方法及系统
本专利技术属于油气勘探开发中地震数据偏移成像领域,属于高斯束偏移中高斯束算子计算中的内容,具体涉及规则网格点在射线中心坐标系下的坐标求取。本方法可扩展到三维介质下高斯束算子的计算,可用于大规模高斯束叠前深度偏移处理。
技术介绍
高斯束偏移是一种兼具效率和精度的叠前深度偏移方法,在地震数据偏移成像领域应用广泛。在由矩形网格划分的速度模型中,计算高斯束偏移算子的时候,需要确定矩形网格点在射线中心坐标系下的坐标(s,n),目前常用的方法是在中心射线上依次遍历采样点,计算中心射线上每个采样点和网格点的距离,选取距离网格点最近的采样点作为网格点到中心射线的垂足,该采样点的弧长近似作为网格点的s坐标,网格点和采样点的距离作为该点到网格点的直线距离作为n坐标。此方法只有在中心射线采样较密(即射线追踪时步长较短时)才能保证精度。当射线追踪步长较大时,该方法误差较大。而且,该方法需要遍历中心射线所有采样点,当射线追踪步长较小时采样点较多,遍历所有采样点效率较低。综上,该方法无法同时保证效率和精度。
技术实现思路
本专利技术目的在于求取矩形网格点的射线中心坐标时,避免遍历中心射线所有采样点,提高计算效率;避免利用中心射线上离网格点最近的点近似作为网格点到射线的垂足,提高网格点射线中心坐标的计算精度。达到当射线追踪步长较小采样点较多时,能保证射线中心坐标的求取效率,且当射线追踪步长较大采样点少时,保证射线中心坐标的求取精度。本专利技术针对高斯束偏移算子计算时,在射线中心坐标系下,规则网格点(s,n)坐标计算问题,提出一种求取射线中心坐标的方法,该方法包括:基于圆形分割方法找到中心射线上距离网格点最近的采样点;确定网格点到中心射线的垂足位置;通过线性插值得到该采样点的弧长坐标和动态射线参数,通过求取垂足位置和网格点的直线距离得到n坐标。进一步地,基于圆形分割方法找到中心射线上距离网格点最近的采样点包括:将中心射线的N个采样点通过圆形分成Nc组,每组都包含N/Nc个样点;确定每个圆内包含的采样点的起始索引和终止索引,确定圆的圆心和半径;从上一个临近网格点的最近采样点所在圆开始(该网格点假定是已知的,在编程实现中会将该圆的索引记录到结构体中,即上一个搜寻的结果)寻找该圆内距离网格点最近的采样点,并记录最短距离,然后按下以下条件判断:所述最短距离+该圆半径>网格点到该圆圆心的距离当满足判断条件时,表明该圆内可能包含距离比当前最小距离更小的点;依次交替搜寻方向,判断圆内是否有可能存在更小距离的采样点,直到判断完所有圆形。进一步地,确定网格点到中心射线的垂足位置包括:以最近的采样点为中心,分别构建与前一个采样点和后一个采样点的直线段;分别判断网格点到直线段的垂足是否在该直线段内,在该直线段内的点即为网格点到中心射线的垂足位置。进一步地,采用如下方法确定垂足位置:设[Xi,Zi]为中心射线上距离网格点M最近的采样点坐标,[Xi+1,Zi+1][Xi-1,Zi-1]分别为该采样点前后的采样点,[Xm,Zm]为网格点M的坐标;点M在由[Xi,Zi]和[Xi+1,Zi+1]组成的线段上的垂足坐标由下式计算:X*=[X2Xm+Z2Xi+XZ(Zm-Zi)]/(X2+Z2)其中X=Xi+1-Xi,Z=Zi+1-Zi判断垂足[X*,Z*]是否位于[Xi,Zi]和[Xi+1,Zi+1]之间,或者是否位于[Xi-1,Zi-1]和[Xi,Zi]之间,若是则判断垂足位置为[X*,Z*]。进一步地,根据动态射线追踪参数确定高斯束在该垂足位置的有效半宽度,当n小于有效半宽度时,计算该中心射线在网格点M处的贡献。根据本专利技术的另一方面,提供一种求取射线中心坐标的系统,该系统包括:存储器,存储有计算机可执行指令;处理器,所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令,执行以下步骤:基于圆形分割方法找到中心射线上距离网格点最近的采样点;确定网格点到中心射线的垂足位置;通过线性插值得到该采样点的弧长坐标和动态射线参数,通过求取垂足位置和网格点的直线距离得到n坐标。本专利技术的方法和系统提高了寻找网格点到中心射线垂足的计算效率。该基于圆形分割方法的计算效率取决于圆的个数和每个圆内射线采样点的个数。如果仅仅使用一个足够大的圆(即将所有的采样点包含到一个圆内),此时寻找最近点的计算复杂度是O(N),与依次遍历采样点的计算效率是一致的。通常,该圆形分割方法的计算复杂度为O(Nc+kN/Nc),k是必需在圆内查询最近点的圆的个数。如果第一个圆内包含想要得到的最近采样点,基本上其余圆内的采样点不用查询。考虑k=1的理想情况,选取则该方法的计算复杂度为当中心射线采样点比较多(N>100),该方法计算效率就会明显优于依次遍历的方法。此外,本专利技术提出先确定垂足位置,再通过线性插值计算弧长和动态射线参数的方法相比于利用最近点位置近似替代网格点弧长和射线参数提高了精度,有利于提高高斯束偏移的成像质量。附图说明通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述,本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显,其中,在本公开示例性实施方式中,相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了将中心射线采样点划分为几个圆的点集示意图。图2示出了是否在该圆内查找最近点的判断准则示意图。图3示出了确定射线坐标(s,n)的示意图。图4示出了本专利技术实施例的水平出射的高斯束。图5示出了本专利技术实施例的利用本专利技术方法计算的高斯束值实部与解析解的对比。图6示出了本专利技术实施例的利用以往方法计算的高斯束值实部与解析解对比。图7示出了本专利技术实施例的利用本专利技术方法计算的高斯束值虚部与解析解的对比。图8示出了本专利技术实施例的利用以往方法计算的高斯束值虚部与解析解对比。图9示出了本专利技术实施例的取射线中心坐标的方法流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式,然而应该理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整,并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。如图9所示,本专利技术针对高斯束偏移算子计算时,在射线中心坐标系下,规则网格点(s,n)坐标计算问题,提出一种求取射线中心坐标的方法,该方法包括:基于圆形分割方法找到中心射线上距离网格点最近的采样点;确定网格点到中心射线的垂足位置;通过线性插值得到该采样点的弧长坐标和动态射线参数,通过求取垂足位置和网格点的直线距离得到n坐标。具体而言,首先利用快速方法找到中心射线上距离网格点最近的采样点,然后以最近的采样点为中心,分别构建与前一个采样点和后一个采样点的直线段,分别判断网格点到直线段的垂足是否在其直线段内,在其直线段内的点即为网格点到中心射线的垂足位置。确定垂足位置后,该点的弧长坐标和动态射线参数通过该直线段的两端点的值线性插值得到,n坐标通过求取垂足和网格点的直线距离得到。优选地,基于圆形分割方法在中心射线上快速搜寻距离网格点最近的采样点。将中心射线的N个采样点通过圆形分成Nc组,每组都大概包含N/Nc个样点。确定每个圆内包含的射线采样点的起始索引和终止索引,确定圆的圆心和半径。为了找到中心射线上距离网格点最近的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种求取射线中心坐标的方法,其特征在于,该方法包括:基于圆形分割方法找到中心射线上距离网格点最近的采样点;确定网格点到中心射线的垂足位置;通过垂足所在射线段的两个端点处的值线性插值得到该采样点的弧长坐标和动态射线参数,通过求取垂足位置和网格点的直线距离得到n坐标。

【技术特征摘要】
1.一种求取射线中心坐标的方法,其特征在于,该方法包括:基于圆形分割方法找到中心射线上距离网格点最近的采样点;确定网格点到中心射线的垂足位置;通过垂足所在射线段的两个端点处的值线性插值得到该采样点的弧长坐标和动态射线参数,通过求取垂足位置和网格点的直线距离得到n坐标。2.根据权利要求1所述的求取射线中心坐标的方法,其特征在于,基于圆形分割方法找到中心射线上距离网格点最近的采样点包括:将中心射线的N个采样点通过圆形分成Nc组,每组都包含N/Nc个样点;确定每个圆内包含的采样点的起始索引和终止索引,确定圆的圆心和半径;从上一个临近网格点的最近采样点所在圆开始,寻找该圆内距离所求网格点最近的采样点,并记录最短距离,然后按下以下条件判断:所述最短距离+该圆半径>网格点到该圆圆心的距离当满足判断条件时,表明该圆内可能包含距离比当前最小距离更小的点;依次交替搜寻方向,判断圆内是否有可能存在更小距离的采样点,直到判断完所有圆形。3.根据权利要求1所述的求取射线中心坐标的方法,其特征在于,确定网格点到中心射线的垂足位置包括:以最近的采样点为中心,分别构建与前一个采样点和后一个采样点的直线段;分别判断网格点到直线段的垂足是否在该直线段内,在该直线段内的点即为网格点到中心射线的垂足位置。4.根据权利要求1所述的求取射线中心坐标的方法,其特征在于,采用如下方法确定垂足位置:设[Xi,Zi]为中心射线上距离网格点M最近的采样点坐标,[Xi+1,Zi+1][Xi-1,Zi-1]分别为该采样点前后的采样点,[Xm,Zm]为网格点M的坐标;点M在由[Xi,Zi]和[Xi+1,Zi+1]组成的线段上的垂足坐标由下式计算:X*=[X2Xm+Z2Xi+XZ(Zm-Zi)]/(X2+Z2)其中X=Xi+1-Xi,Z=Zi+1-Zi判断垂足[X*,Z*]是否位于[Xi,Zi]和[Xi+1,Zi+1]之间,或者是否位于[Xi-1,Zi-1]和[Xi,Zi]之间,若是则判断垂足位置为[X*,Z*]。5.根据权利要求1所述的求取射线中心坐标的方法,其特征在于,根据动态射线追踪参数确定高斯束在该垂足位置的有效半宽度,当n小于有效半宽度时,计算该中心射线在网格点M处的贡献。6.一种求取射线中心坐标的系统,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:王守进蔡杰雄倪瑶
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石油物探技术研究院
类型:发明
国别省市:北京,11

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1