基于动态规划的地震层位自动提取装置及方法制造方法及图纸

一种基于动态规划的地震层位自动提取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在待求解的目标地震层位附近获取一个初始层位；步骤2，以所述初始层位为中心，选择合适大小的窗口，选取一个包含目标层位的小区域；步骤3，根据所述初始层位，将选取的所述小区域的图像拉平；步骤4，在所述小区域内，利用动态规划的方法寻找全局最优路径；步骤5，将得到的最优路径反变换到最初的坐标空间，即得到优化之后的需求解的目标地震层位。本方法能够有效地拾取正确的地震层位，甚至在地震数据中复杂的不连续区域，依然能够准确地自动追踪相位一致的地震层位；能够很好地揭示详细的地质结构信息，而且能够大大降低计算成本，节约时间。

Automatic extraction device and method of seismic horizon based on dynamic programming

【技术实现步骤摘要】
基于动态规划的地震层位自动提取装置及方法
本专利技术涉及地震资料解释中的地震数据分析，尤其涉及从地震图像中提取地震层位。
技术介绍
提取地震层位是地震解释中的基础步骤，地震层位被认为是与恒定地质年代相匹配的地层，代表地质上的同步曲面，对于识别构造和地层特征也很重要。此外，人们也利用层位来分析古代的沉积环境和地貌特点。在最初的地震解释中，人们主要依靠人工解释，需要大量的劳动力和时间。面对庞大的地震数据和复杂的地质结构时，人工解释的途径就会导致效率很低，所以人们提出了不同的自动或半自动拾取地震层位的方法，但是这些方法也存在着不同的问题。第一类方法是基于波形相似性，利用相邻道之间的相干性或相关性来追踪层位。但是这类方法适用于地质结构变化较小的情况，对于一些不连续点(例如，断层和噪音)很敏感。第二类常用的方法是基于斜率/倾角，或者从地震反射轴估计的法向量。这类方法对于含噪音情况有较好的鲁棒性，但是对局部特征的平均化导致不能够揭示详细的地质构造信息。而且大多数基于斜率的方法在断层区域不能够拾取正确的层位，因为在经过断层的时候斜率不能够相关错位的反射轴。第三类方法是利用瞬时相位计算相对地质年代体，然后根据相对地质年代体的等值线去提取层位。这类方法具有全局最优化性能，但是经常会产生比较光滑的结果导致缺乏一些详细的地质结构信息。在深入研究的过程中，本专利技术人发现现有技术存在如下问题：1、在地震数据中同相轴不连续的区域(例如，断层、噪音等)，传统的方法无法自动提取相位一致的精确的地震层位；2、传统的方法往往提取得到过度平滑的地震层位，因而不能够揭示详细的地质结构信息；3、传统的方法需要较高的计算成本，不能满足目前油气勘探开发对地震数据高效解释的需求。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种基于动态规划的地震层位自动提取方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，作为本专利技术的一方面，提供了一种基于动态规划的地震层位自动提取方法，包括以下步骤：步骤1，在待求解的目标地震层位附近获取一个初始层位；步骤2，以所述初始层位为中心，选择合适大小的窗口，选取一个包含目标层位的小区域；步骤3，根据所述初始层位，将选取的所述小区域的图像拉平；步骤4，在所述小区域内，利用动态规划的方法寻找全局最优路径；步骤5，将得到的最优路径反变换到最初的坐标空间，即得到优化之后的需求解的目标地震层位。其中，步骤1中所述的初始层位能够利用已有的自动拾取方法、依据控制点插值的算法或人工拾取的方法来获得。其中，步骤4中所述的动态规划方法具体包括以下步骤：非线性平滑，正向累积，和反向追踪；其中，对于2D地震图像，首先对所述区域做非线性平滑，压制噪声，突出有效层位，然后对得到的结果进行正向累积，最后反向追踪得到最佳路径；对于3D地震图像，首先将图像沿depth-inline(深度-沿测线)方向做非线性平滑，突出有效层位，然后继续对图像沿depth-crossline(深度-垂直测线)方向做非线性平滑，对平滑后的图像先进行正向累积，最后反向追踪得到最佳层位面。其中，步骤4中所述的全局最优路径是通过寻找全局振幅最大值、最小值或零值点来实现的。其中，当需要提取的目标层位的信号比较弱，即目标层位中某些点的振幅值较低，小于所选区域内的最大值，或者层位距离较近，即导致所选取的窗口包含了多个非目标层位时，选取若干控制点作为强约束，确保地震层位经过该控制点。其中，所述选取若干控制点作为强约束的操作方法是：在寻找最小值路径时，以强控制点为中心，画两条经过该点的线段形成一个锥形区域，在锥形区域内控制点上、下方区域重新赋值为最大值，而控制点上赋值为最小值，这样确保所述地震层位一定经过此控制点。作为本专利技术的另一方面，还提供了一种地震层位的自动提取装置，包括：处理器，用于执行存储器内存储的程序；存储器，用于存储用来执行如上所述的方法的程序。基于上述技术方案可知，本专利技术的自动提取方法相对于现有技术至少具有如下有益效果：本方法能够有效地拾取正确的地震层位，甚至在地震数据中复杂的不连续区域(例如，断层、噪音等)，依然能够准确地自动追踪相位一致的地震层位；能够很好地揭示详细的地质结构信息，而且能够大大降低计算成本，节约时间。附图说明图1为本专利技术实施方式中从2D地震图像中提取层位的流程图；图2为本专利技术实施方式中从3D地震图像中提取层位的流程图；图3为本专利技术实施例1中2D地震图像中利用动态规划方法与基于斜率方法进行层位拾取的结果对比图；图4为本专利技术实施例2中3D地震图像中利用动态规划方法与人工解释方法进行层位拾取的结果对比图；图5为本专利技术实施例3中3D地震图像中利用动态规划方法与基于斜率方法进行层位拾取的结果对比图；图6为来自图5的2D剖面的对比结果；图7为更加复杂的3D地震图像展示图；图8为本专利技术实施例4中采用不同的方法提取的层位对比结果(目标层位为图7的黄色箭头指示的层位)；图9为本专利技术实施例5中采用不同的方法提取的层位对比结果(目标层位为图7的黑色箭头指示的层位)。具体实施方式地震层位的提取是地震解释中非常重要的步骤，但同时也需要花费大量的时间。目前已有的拾取层位的方法在地震数据中同相轴不连续的区域(例如，断层、噪音等)，无法自动提取相位一致的精确的地震层位，并且往往由于过度平滑而缺失一些地质结构的细节信息。我们提出的基于动态规划的方法可以有效的解决这个问题，能够有效地拾取正确的地震层位，甚至在地震数据中复杂的不连续区域(例如，断层、噪音等)，依然能够准确地自动追踪相位一致的地震层位，能够很好地揭示详细的地质结构信息，而且能够大大降低计算成本，节约时间，可以有效且快速地实施人工交互功能，因此在地震解释中有很好的应用前景。能达到此效果的原因有两点：(1)因为地震记录中波峰、波谷或者零相位的位置与地震层位相对应，所以本专利技术把提取层位的问题转化为寻找全局振幅最大值、最小值或者零值点的问题，即寻找最优化路径问题。而动态规划方法本身是一种快速有效地解最优化问题的途径，将其应用在提取层位的问题中，可以精确地拾取最大值、最小值或者零值点的位置；(2)在计算初始层位的时候，本专利技术提出了利用插值算法获取的方法，插值算法不需要求解类似自动拾取方法中复杂的非线性方程，所以大大降低了计算量，提高了计算效率，而且动态规划的方法也具有高效的特点，所以整体大大降低了计算了成本。具体的，本专利技术公开了一种基于动态规划的地震层位自动提取方法，包括以下步骤：步骤1，在待求解的目标地震层位附近获取一个初始层位；步骤2，以所述初始层位为中心，选择合适大小的窗口，选取一个包含目标层位的小区域；步骤3，根据所述初始层位，将选取的所述小区域的图像拉平；步骤4，在所述小区域内，利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于动态规划的地震层位自动提取方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，在待求解的目标地震层位附近获取一个初始层位；/n步骤2，以所述初始层位为中心，选择合适大小的窗口，选取一个包含目标层位的小区域；/n步骤3，根据所述初始层位，将选取的所述小区域的图像拉平；/n步骤4，在所述小区域内，利用动态规划的方法寻找全局最优路径；/n步骤5，将得到的最优路径反变换到最初的坐标空间，即得到优化之后的需求解的目标地震层位。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于动态规划的地震层位自动提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在待求解的目标地震层位附近获取一个初始层位；
步骤2，以所述初始层位为中心，选择合适大小的窗口，选取一个包含目标层位的小区域；
步骤3，根据所述初始层位，将选取的所述小区域的图像拉平；
步骤4，在所述小区域内，利用动态规划的方法寻找全局最优路径；
步骤5，将得到的最优路径反变换到最初的坐标空间，即得到优化之后的需求解的目标地震层位。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所述的初始层位能够利用已有的自动拾取方法、依据控制点插值的算法或人工拾取的方法来获得。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中所述的动态规划方法具体包括以下步骤：非线性平滑，正向累积，和反向追踪；其中，
对于2D地震图像，首先对所述区域做非线性平滑，压制噪声，突出有效层位，然后对得到的结果进行正向累积，最后反向追踪得到最佳路径；
对于3D地震图像，首先将图像沿depth-inline(深度-沿测线)方向做非线性平滑，突出有效层位，然后继续对图像沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍新明，闫上升，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34