一种匹配追踪地震谱分解方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种匹配追踪地震谱分解方法及装置。其中，所述方法包括：(1)获取地震信号，并将地震信号作为当前信号；(2)根据当前信号，确定待搜索原子的中心频率；(3)使用匹配追踪算法搜索预设过完备库中满足第一预设条件的原子，选择其中与当前信号最相关的原子，获取当前信号在最相关的原子处的对应投影分量，并获取当前信号与所述对应投影分量的信号残差；(4)将所述信号残差作为新的当前信号，重复步骤(2)至(4)，直至当前得到的所述信号残差小于预设阈值为止；(5)根据所有对应投影分量，得到地震数据的地震谱分解结果。本申请实施例可以提高匹配追踪算法用于地震谱分解的计算效率、分解精度以及适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种匹配追踪地震谱分解方法及装置
本申请涉及地震资料处理
，尤其是涉及一种匹配追踪地震谱分解方法及装置。
技术介绍
随着油气勘探开发的不断深入，小断层、薄储层和岩性闭圈的识别与解释成为地震资料精细解释的重点。地震谱分解技术不仅可以提高地震资料对薄储层的解释与预测能力，而且可从地震数据中获得更为丰富的地质信息，一经推出便引起业界广泛关注，并得到了快速发展。已在地层或沉积相解释、油气检测等方面取得广泛应用。其基本原理是选取一组在时间域和频率域均有限的基函数，通过观察待分析信号在基函数上的投影，得到信号在时间域和频率域的联合分布。最初的地震谱分解主要通过短时傅里叶变换(STFT)来实现，后来又逐渐出现了基于小波变换、S变换以及匹配追踪算法(MP)等的地震谱分解方法。其中，基于匹配追踪算法(MP)的地震谱分解方法在信号时频分解时，具有简单、直接和有效的特点，在地震资料解释领域得到了广泛的运用。匹配追踪算法的出现使得利用过完备库来实现信号的稀疏表示在大多数情况下成为可能。但由于匹配追踪方法是一种贪婪算法,且过完备库一般非常庞大，寻找真正的最佳匹配在计算上是非常昂贵和不现实的。目前大多数情况下选择过完备库中相关性最大的当前原子时，采用遍历所有原子选择内积最大的那一个原子的做法，其缺点是不能适应不同特征的地震信号,而且计算效率和分解精度不高。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种匹配追踪地震谱分解方法及装置，可以提高匹配追踪算法用于地震谱分解的计算效率、分解精度以及适应性。为达到上述目的，本申请实施例提供了一种匹配追踪地震谱分解方法，所述方法包括：(1)获取地震信号，并将所述地震信号作为当前信号；(2)根据所述当前信号，确定待搜索原子的中心频率；(3)使用匹配追踪算法搜索预设过完备库中满足第一预设条件的原子，选择所述满足第一预设条件的原子中与所述当前信号最相关的原子，获取所述当前信号在所述最相关的原子处的对应投影分量，并获取所述当前信号与所述对应投影分量的信号残差；所述第一预设条件为所述原子的中心频率等于所述待搜索原子的中心频率；(4)将所述信号残差作为新的当前信号，重复步骤(2)至(4)，直至当前得到的所述信号残差小于预设阈值为止；(5)根据所有所述对应投影分量，得到所述地震数据的地震谱分解结果。为达上述目的，本申请实施例还提供了一种匹配追踪地震谱分解装置，所述装置包括：获取模块，用于获取地震信号，并将所述地震信号作为当前信号；中心频率确定模块，用于根据所述当前信号，确定待搜索原子的中心频率；搜索模块，用于使用匹配追踪算法搜索预设过完备库中满足第一预设条件的原子，选择所述满足第一预设条件的原子中与所述当前信号最相关的原子，获取所述当前信号在所述最相关的原子处的对应投影分量，并获取所述当前信号与所述对应投影分量的信号残差；所述第一预设条件为所述原子的中心频率等于所述待搜索原子的中心频率；重复模块，用于将所述信号残差作为新的当前信号，重复执行所述中心频率确定模块至所述重复模块，直至当前得到的所述信号残差小于预设阈值为止；结果获得模块，用于根据所有所述对应投影分量，得到所述地震数据的地震谱分解结果。由上述本申请实施例所提供的技术方案可知，本申请实施例在使用匹配追踪算法进行地震谱分解时，通过当前信号确定了过完备库中需要搜索的原子的中心频率，不同于现有技术的搜索所有原子的做法，提高了计算效率。另一方面，本申请实施例只搜索预设过完备库中满足第一预设条件的原子，从中确定用于表示地震信号的原子，最终得到的用于表达地震信号的过完备库与地震信号之间更加匹配，提高了匹配追踪算法地震谱分解的分解精度和对不同地震信号的适应性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，构成本申请实施例的一部分，并不构成对本申请实施例的限定。在附图中：图1为本申请实施例的一种匹配追踪地震谱分解方法示意图；图2为本申请实施例的主频为30HZ的Ricker子波示意图；图3为本申请实施例的小波变换时频分解的结果示意图；图4为本申请实施例的S变换时频分解的结果示意图；图5为本申请实施例的常规匹配追踪算法时频分解的结果示意图；图6为本申请实施例的改进匹配追踪算法时频分解的结果示意图；图7为本申请实施例的某一道地震道的地震信号示意图；图8为本申请实施例的对图7所示的地震信号使用CWT分解的结果示意图；图9为本申请实施例的对图7所示的地震信号使用常规匹配追踪分解的结果示意图；图10为本申请实施例的对图7所示的地震信号使用改进后的匹配追踪分解的结果示意图；图11为本申请实施例的改进匹配追踪算法产生的10HZ频率剖面；图12为本申请实施例的改进匹配追踪算法产生的30HZ频率剖面；图13为本申请实施例的改进匹配追踪算法产生的50HZ频率剖面；图14为本申请实施例的改进匹配追踪算法分解获得的10Hz、30Hz和50Hz沿层切片多谱图像合成结果；图15为本申请实施例的短时快速傅里叶变换(FFT)分解获得的10Hz、30Hz和50Hz沿层切片多谱图像合成结果；图16为本申请实施例的单CPU情况下改进匹配追踪算法和短时窗FFT算法耗时对比图；图17为本申请实施例的CPU多线程下改进匹配追踪算法和短时窗FFT算法耗时对比图；图18为本申请实施例的一种匹配追踪地震谱分解装置示意图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请实施例的示意性实施例及其说明用于解释本申请实施例，但并不作为对本申请实施例的限定。为了更清楚的介绍本申请实施例所提供的技术方案，首先在这里对匹配追踪算法做一个介绍。匹配追踪算法是信号稀疏表达的一种方式，实质是将信号在过完备库上进行分解。给定一个过完备库D∈Rn×k，其中它的每列表示一种原型信号的原子。给定一个信号y，它可以被表示成这些原子的稀疏线性组合。即，信号y可以表示成：y＝Dx，或者y≈Dx。过完备库的过完备性指的是原子的个数远远大于信号y的长度。匹配追踪算法的基本思路为：从过完备库D中，选择一个与信号y最匹配的原子构成一个稀疏逼近，并求出信号残差，然后继续选择与信号残差最匹配的原子，反复迭代，信号y可以由这些原子来线性和，再加上最后的残差值来表示。很显然，如果残差值在可以忽略的范围内，则信号y就近似是这些原子的线性组合。上述过程中，在选择与信号y最匹配的原子时，可以计算信号y与过完备库中每一个原子的内积，选择内积绝对值最大的一个原子，它就是与信号y在本次迭代运算中最匹配的。该过程用公式表达可以为：令信号y∈H(H表示希尔伯特空间)，从过完备库中选择一个最匹配的原子，满足其中，r0表示一个过完备库矩阵的列索引。这样信号y就被分解为在最匹配原子的垂直投影分量和残差两个部分，即：对残差R1f进行同样的分解，并依次对后续每一次得到的残差进行同样的分解，那么第k步可以得到：其中满足可见信号y经过K+1步分解之后为：上述Rif表示残差，i＝1，2，3…上述就是常规匹配追踪算法的简单介绍，下面结合附图，对本申请实施例的具体实施方式作进一步的详细说明。参考图1所示，本申请实施例提供的一种匹配追踪地震谱分解方法，可以包括以下步骤。该方法可以用于地震信号的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种匹配追踪地震谱分解方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取地震信号，并将所述地震信号作为当前信号；(2)根据所述当前信号，确定待搜索原子的中心频率；(3)使用匹配追踪算法搜索预设过完备库中满足第一预设条件的原子，选择所述满足第一预设条件的原子中与所述当前信号最相关的原子，获取所述当前信号在所述最相关的原子处的对应投影分量，并获取所述当前信号与所述对应投影分量的信号残差；所述第一预设条件为所述原子的中心频率等于所述待搜索原子的中心频率；(4)将所述信号残差作为新的当前信号，重复步骤(2)至(4)，直至当前得到的所述信号残差小于预设阈值为止；(5)根据所有所述对应投影分量，得到所述地震数据的地震谱分解结果。

【技术特征摘要】
1.一种匹配追踪地震谱分解方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取地震信号，并将所述地震信号作为当前信号；(2)根据所述当前信号，确定待搜索原子的中心频率；(3)使用匹配追踪算法搜索预设过完备库中满足第一预设条件的原子，选择所述满足第一预设条件的原子中与所述当前信号最相关的原子，获取所述当前信号在所述最相关的原子处的对应投影分量，并获取所述当前信号与所述对应投影分量的信号残差；所述第一预设条件为所述原子的中心频率等于所述待搜索原子的中心频率；(4)将所述信号残差作为新的当前信号，重复步骤(2)至(4)，直至当前得到的所述信号残差小于预设阈值为止；(5)根据所有所述对应投影分量，得到所述地震数据的地震谱分解结果。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前信号，确定待搜索原子的中心频率，具体包括：根据所述当前信号，得到所述当前信号的解析信号；得到所述解析信号瞬时能量最高的时刻，所述当前信号在该时刻的瞬时频率为所述待搜索原子的中心频率。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述得到所述解析信号瞬时能量最高的时刻，所述当前信号在该时刻的瞬时频率为所述待搜索原子的中心频率，具体为：根据以下公式得到所述解析信号瞬时能量最高的时刻，tn＝argmax||c(t)+iH[c(t)]||式中，tn表示瞬时能量最高的时刻，c(t)表示当前信号，H[·]表示希尔伯特变换，c(t)+iH[c(t)]表示解析信号；通过以下公式得到所述瞬时频率，式中，ωn表示待搜索原子的中心频率。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设过完备库中的原子是基于雷克子波构建的。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述选择所述满足第一预设条件的原子中与所述当前信号最相关的原子，包括：确定所述满足第一预设条件的原子中与所述当前信号的内积绝对值最大的原子；且判断该内积绝对值最大的原子与之前确定的最相关的原子之间的间距是否大于等于预设最小原子间隔，若判断结果为是，则该内积绝对值最大的原子为所述最相关的原子，若判断为否，则将该内积绝对值最大的原子从所述满足第一预设条件的原子中剔除，重复以上步骤，直至判断结果为是为止。6.如权利要求1至5中任一所述的方法，其特征在于，所述地震信号为经过平滑处理的地震信号。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨午阳，何欣，周春雷，杨庆，魏新建，陈德武，李冬，禄娟，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11