【技术实现步骤摘要】
基于改进卷积自编码网络的地震数据面波压制方法
[0001]本专利技术属于地震勘探
,涉及一种相干噪声消除方式,特别是一种基于改进卷积自编码网络的地震数据面波压制方法
。
技术介绍
[0002]因实际地震勘探中环境复杂,获取的地震数据中含有大量噪声,严重影响后续地震数据处理
、
地震资料解释等环节的正常进行
。
面波作为地震勘探中的典型相干噪声,是一种低频
、
低速
、
高振幅的规则干扰波,广泛存在于地震记录中,并呈现明显扫帚状发散分布特征,严重影响地震资料解释人员对地震数据的正确分析
。
因此,针对地震噪声中的面波噪声进行压制一直是提高地震数据信噪比
、
分辨率的关键手段
。
[0003]根据面波能量强
、
传播速度低和衰减较慢的特点,目前常见的传统面波压制方法有频率域滤波
、
小波变换滤波
、
区域滤波
、
异常振幅衰减以及三维
FFK
滤波等
。
频率域滤波和小波变换滤波考虑了面波频率低的特点,但是当有效信号和面波干扰存在频率重叠时,其压制效果并不理想
。
区域滤波是一种针对目标区域的带通滤波,利用面波的频率低的特性对面波区域进行高通滤波以达到压制面波的目的
。
该方法的优点是简单实用,只对面波区域内信号进行处理,对区域外资料没有影响;缺点是只考虑了频率这一种属性 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
基于改进卷积自编码网络的地震数据面波压制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、
将含面波地震数据与不含面波地震数据进行道头信息剥离,同时按炮进行数据分离,设置数据大小,得到
N
对地震数据样本;
S2、
将得到的
N
对地震数据样本进行对应匹配,得到需要的改进卷积自编码网络模型的数据样本,其中随机挑选
n1
对数据作为验证集,剩余
n2
对数据作为训练集进行实验;
S3、
首先选择自编码网络作为基础网络框架,向自编码网络输入含面波的地震数据,输出去除面波的地震数据,得到含面波地震数据到无面波地震数据的网络模型映射;
S4、
基础网络模型搭建完毕,进行对网络模型的优化操作:
1)、
采用卷积层对基础网络模型进行改进:将卷积层与激活函数构成一个编码单元,反卷积层与激活函数构成一个解码单元,若干个编码单元与一一对应的解码单元组成完整的改进卷积自编码网络;
2)、
利用激活函数对卷积自编码网络模型的激活层进行改进,使数据在不同网络层间传递过程中保证非线性传递:改进卷积自编码网络使用
Swish
函数,
Swish
函数是平滑且非单调的函数,无上界有下界,导数恒大于0;
3)、
对网络模型的网络层进行改进后,然后对网络模型的损失函数进行改进:在改进卷积自编码网络中使用二元交叉熵损失函数:在改进卷积自编码网络中使用二元交叉熵损失函数:公式
(1)
中,
x
i
代表网络训练后得到的预测数据,
y
i
代表原始数据,计算预测数据和原始数据对应点误差的平方和的均值判断网络训练效果;公式
(2)
中,
x
i
代表网络训练得到的标签值,
p(x
i
)
代表
x
i
标签值出现的概率,
q(x
i
)
代表真实数据下
x
i
标签值出现的概率;二元交叉熵损失函数代表两个概率分布之间的距离,二元交叉熵值越小,两个概率分布越接近,网络训练的效果越好;
4)、
网络模型利用损失函数更新网络的链接权重,故对链接权重更新的方法进行改进:改进卷积自编码网络使用自适应时刻估计方法函数,其利用动量减小陷入局部最小值的可能性;同时,其对每个可学习的参数使用单独的学习率,并且学习率随每个参数在训练期间的变化而变化,以提升网络的训练效果:公式
(3)
中,
m
t
代表第一个时刻的梯度平均值,
v
t
代表第二个时刻的梯度方差,
θ
t
代表前一个时刻的参数,
θ
t+1
代表代表后一个时刻的参数,
η
、∈
为可设定系数值;
5)、
将准备好的训练集样本
n2
对数据导入改进卷积自编码网络模型中进行网络训练,将每次训练好的网络模型进行存储;
6)、
对存储的多个网络模型进行逐个测试,输入含面波地震数据,得到去除面波的地震数据,对得到的去除面波地震数据进行多角度结果分...
【专利技术属性】
技术研发人员:王姣,王林霖,刘培学,陈玉杰,王中训,
申请(专利权)人:青岛黄海学院,
类型:发明
国别省市:
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