一种适用于塔里木复杂构造地区地震资料空变随机噪声压制方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于塔里木柯东地区地震资料空变随机噪声压制方法，属于地震数据处理领域。本发明专利技术提出采用块分类结合BM3D方法实现塔里木复杂构造地震资料空变随机噪声压制。首先将目标区地震记录分为若干大小相同的数据块，再对数据块分类，使得分类后每类别中数据块噪声水平差异尽可能小，不同类间噪声水平差异尽可能大，即将每一类数据中的随机噪声水平视为相同；然后分别对每类地震数据块应用BM3D方法进行去噪，再将去噪后的各数据块重组并进行平滑处理，完成柯东地区地震数据中空变随机噪声的压制。该方法有效解决了BM3D方法在空变噪声压制中效果较差的问题，提高了复杂构造地震数据的去噪精度，为地震资料处理的后续环节提供高品质的数据。环节提供高品质的数据。环节提供高品质的数据。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于塔里木复杂构造地区地震资料空变随机噪声压制方法


[0001]本专利技术涉及地震数据处理领域，特别是涉及一种地震数据随机噪声压制方法。

技术介绍

[0002]随着地震勘探程度的不断加深，研究方向已从常规转为非常规、中浅层转为深层、简单构造转为复杂构造。塔里木柯东构造带油气资源丰富，具有很好的勘探潜力，但该区多为高陡山地且受风化作用地表破碎，检波器放置困难，不同检波器周边环境差异较大，导致该区随机噪声具有一定的空变性；地下黄土区吸收衰减严重，各种干扰波发育，有效反射弱，信噪比极低，给后续地球物理结构的成像和解释带来了很大的困难。为应对该区深层高陡构造与复杂地质体地震数据的处理和解释需求，需要进一步提高反射地震勘探资料的分辨率和信噪比。
[0003]现有技术通常是基于有效信号与噪声在不同变换域中的特征差异，设计合适的阈值进行滤波或其它处理以抑制噪声成分。虽然这类方法可以在一定程度上提高地震记录的质量，但在去噪过程中往往需要在一定程度上对地震数据或噪声做出某些假设，噪声压制效果与假设条件满足程度息息相关，导致此类方法在实际地震数据中应用效果并不理想。
[0004]专利技术目的
[0005]BM3D方法中计算维纳变换系数时需要人为输入噪声方差，而塔里木地区地震记录各道间随机噪声特性差异较大，随机噪声强度在整个记录中不断变化，呈现一定的空变特性，无法用一个常数表示较大区域内的噪声强度，导致BM3D方法用于该地区的噪声压制时需要进行大量的参数调试工作；BM3D方法利用图像内部之间的相似性来压制图像中的随机噪声，但地震数据与一般自然图像不同，包含了大量的边缘信息(即为复杂纹理区域)，且BM3D方法中使用欧氏距离来计算块间距离，仅考虑了单个采样点之间幅值的差异，没有考虑地震数据块内结构，在复杂纹理区域不易寻找到足够的相似块，导致方法去噪效果差。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种适用于塔里木柯东地区地震资料随机噪声压制方法。首先将目标区地震记录分为若干大小相同的数据块，再对数据块分类，使得分类后每类别中数据块噪声水平差异尽可能小，不同类间噪声水平差异尽可能大，即将每一类数据中的随机噪声视为近似平稳；然后分别对每类地震数据块应用BM3D方法进行去噪，再将去噪后的各数据块重组，完成柯东地区地震数据中空变随机噪声的压制。
[0007]本专利技术所采用的具体技术方案是：
[0008]将目标区地震记录分为若干大小相同的数据块，再利用弱几何纹理方法估计每一个地震数据块中的随机噪声强度。
[0009]根据每个数据块中的噪声强度对数据块分类，使得分类后每类别中数据块噪声水平差异尽可能小，不同类间噪声水平差异尽可能大，即将每一类数据中的随机噪声水平视
(x),
…
,z
n
(x)}，每个数据块大小为m
×
m。
[0026]步骤102：地震数据块的分类，方法流程如图2所示。利用弱几何纹理方法估计每个地震数据块的噪声方差利用模糊C均值方法根据噪声强度将这些块分为C类，使得分类后每类别中数据块噪声方差差异尽可能小，不同类间噪声方差差异尽可能大，即每一类数据的噪声强度近似相同，具体实现过程如下：
[0027]步骤102.1：噪声强度的估计。基于弱几何纹理方法利用零假设检验从待测地震数据中选出弱纹理块，利用弱纹理块协方差矩阵的最小特征值作为待测地震数据的噪声方差。计算公式如下：
[0028][0029]其中是估计的噪声方差，ω
min
(
·
)是矩阵的最小特征值，cov(
·
)表示协方差矩阵，W是被选择的弱纹理块。
[0030]步骤102.2：设定每类中噪声强度差的阈值。根据步骤102.1估计得到的各数据块的噪声方差{σ1,σ2,...,σ
n
}，分类阈值T表示每类地震数据块中噪声方差之差q的最大值，设定T为最小噪声方差的10％，即
[0031]步骤102.3：设定C值，得到初始分类结果。利用模糊C均值算法根据噪声强度将对应的地震数据块分为C类，使每类中噪声强度差异小于一定值，且不同类间噪声水平差异尽可能大。计算公式如下：
[0032][0033]其中u
ij
为当前数据块噪声方差对第j类数据组质心c
j
的隶属度，每类数据组的质心表示最能代表当前类中所有数据块噪声强度的值，m是隶属度因子，||z
i
‑
c
j
||2为欧氏距离的计算。
[0034]步骤102.4：分类结果的判断。若分类后某类中q大于T，认为分类不完全，令C＝C+1并重复执行步骤102.3；反之，若每类中q均小于T，则认为分类完成，输出此时的分类结果。
[0035]步骤103：每类地震数据块的噪声压制，方法流程如图3所示。分类后认为每类中噪声方差的质心可以代表当前类中所有数据块噪声强度的值，将其作为BM3D方法的输入，基于BM3D方法对每类地震数据进行噪声压制，具体实现过程如下：
[0036]步骤103.1：将待处理地震数据分割为若干大小为N
×
N的数据块。
[0037]步骤103.2：相似块匹配。表示当前处理的数据块，利用结构相似度代替欧氏距离在全部数据范围内寻找与相似度最大的块视为的相似块进行块匹配。计算公式如下：
[0038][0039]其中块匹配结果为τ
match
是两个图像块相似的最小相似度，是所有相似块构成的集合。
[0040]步骤103.3：三维变换域中的硬阈值滤波。把中所有数据块按相似性强弱沿第三
维度排列为一个的三维矩阵利用三维线性变换T
3D
与硬阈值滤波在变换域内滤去中含噪声的系数，再执行逆线性变换，即可得到空间域内去噪后的数据块，计算公式如下：
[0041][0042]其中T
3D
为三维线性变换，Υ是硬阈值滤波算子。
[0043]步骤103.4：加权平均实现基础去噪。步骤103.3处理完所有的数据块之后，将其逆变换并放回原位，每个采样点的值通过每个对应位置的块的值加权平均，得到基础噪声压制结果。权重取决于置0的个数和噪声强度，计算公式如下：
[0044][0045]其中是相似块的特征函数，表示权重，表示处理块的估计值。
[0046]步骤103.5：再次块匹配、滤波、加权实现最终去噪。重复执行步骤103.2、103.3和103.4，得到最终去噪结果。但步骤103.2中块匹配对象变为基础去噪结果数据，步骤103.3中硬阈值滤波变为维纳滤波，步骤103.4中权重取决于维纳滤波的系数和噪声方差。维纳滤波系数计算公式如下：
[0047][0048]其中是由初步去噪后图像在x
R
位置进行块匹配形成的三维矩阵，是估计的噪声方差。
[0049]步骤104：将各类中去噪后地震数据块重组并进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于塔里木复杂构造地区地震资料空变随机噪声压制方法，其特征在于：首先将目标区地震记录分为若干大小相同的数据块，再对数据块分类，使得分类后每类别中数据块噪声水平差异尽可能小，不同类间噪声水平差异尽可能大，即将每一类数据中的随机噪声视为近似平稳；然后分别对每类地震数据块应用BM3D方法进行去噪，再将去噪后的各数据块重组，完成柯东地区地震数据中空变随机噪声的压制。2.根据权利要求1所述的适用于塔里木复杂构造地区地震资料空变随机噪声压制方法，其特征在于：将待处理地震记录均匀划分为若干大小相同的数据块。3.根据权利要求1所述的适用于塔里木复杂构造地区地震资料空变随机噪声压制方法，其特征在于：利用弱几何纹理...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴永寿，张彧豪，孙伟峰，万勇，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：