一种基于位场数据的鲁棒的高分辨率地质体边界识别方法技术

本发明专利技术涉及一种基于位场数据的鲁棒的高分辨率地质体边界识别方法，属于地球物理勘探技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种基于位场数据的鲁棒的高分辨率地质体边界识别方法


[0001]本专利技术涉及一种基于位场数据的鲁棒的高分辨率地质体边界识别方法，属于地球物理勘探

。

技术介绍

[0002]位场边缘检测技术是一种历史悠久且应用广泛的地质边界识别手段
。
该技术能够突出原始位场数据中不易察觉的信息，在各种尺度的构造解释，如矿体探测
、
断层识别
、
不同地质体的圈定和区域构造格架的划分等中均发挥重要作用
。
基于过去的研究，位场边缘检测主要可分为三大类：（1）基于导数类，（2）基于相位或比值类和（3）基于统计
/
滑动窗口类
。
其中，水平导数和垂向导数（
VDR
法）是导数类方法的基础，例如，较早提出的总水平导数（
THDR
法）就是由不同方向的水平导数构成
。
倾斜角（
TA
法）是典型的基于相位或比值类的方法
。
最近还提出了
ILTHG
法和基于滑动窗口的
NHF
法等
。
[0003]研究发现，同时利用顺序组合和比值的混合型边缘检测滤波器比传统的单一的基于导数
、
比值或滑动窗口的边缘检测器有更高的水平或垂向分辨能力，且更不容易产生假象
。
但是，伴有高阶导数的混合型滤波器，如
ILTHG
法，往往更容易受噪声干扰，在这种情况下，效果不如基于统计时窗的
NHF
法滤波器
。
总体来看，尽管位场边缘检测技术在不断发展，目前大多数滤波器都存在以下局限性：（1）对不同深度
、
不同尺寸和不同强度的场源的响应很难达到平衡；（2）低阶的边缘检测器分辨率有限，而对噪声的抵抗能力随着导数阶数的升高而迅速降低，即面临分辨率和抗噪性之间的折中
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提出了一种新的基于位场数据的鲁棒的高分辨率地质体边界识别方法，能够提高抗干扰能力，产生高分辨率的边缘检测结果，且不易产生虚假边界
。
[0005]本专利技术是采用以下的技术方案实现的：本专利技术所述一种基于位场数据的鲁棒的高分辨率地质体边界识别方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一：判断位场数据的信噪比是否满足要求，若信噪比太低，则对其做向上延拓或其他去噪处理，将去噪后的位场数据作为边缘检测的输入数据
f1；
[0007]步骤二：计算输入数据
f1的垂向一阶导数：
[0008]S1
：计算公式如下：
[0009]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0010]该步骤一般在频率
‑
波数域中进行，然后经过傅里叶反变换转为空间域，从而得到
f2；
[0011]步骤三：对
f2进行归一化
Harris
滤波：
[0012] S2
：在任一3×3大小的窗口内，计算
f2沿
x, y
方向的导数矩阵
M
来提取
f2的局部结构特征，具体公式为
[0013]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0014]其中，
n
对应于小位移内
f2沿行
、
列和对角线上的邻居数，和分别是
f2在
x
方向和
y
方的方向导数；
[0015] S3
：计算
Harris
滤波的响应函数，具体公式为
[0016]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0017]其中，
Det(M)
表示
M
的行列式，表示
M
的迹，是调节锐度或平滑度的参数
。
利用
NHF
的上包络面对自身进行归一化处理，得到
f3；
[0018]步骤四：对
f3做二维高斯平滑，进一步消除潜在的奇异点
。
若
f3已经不存在奇异点，则可忽略此步骤；
[0019]S4
：二维高斯平滑具体表示为
[0020]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0021]其中，
Gaussian()
表示二维高斯分布函数，从而得到
f4；
[0022]步骤五：对
f4做
ILTHG
滤波处理，具体如下：
[0023] S5
：分别计算
f4在
x
方向，
y
方向和
z
方向的方向导数
, 和；
[0024]S6
：将
, 和代入
ILTHG
滤波公式：
[0025]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0026]其中，
exp
表示以自然常数
e
为底的指数函数，为幂指数，一般取为1至
10
之间；
[0027]步骤六：计算公式
(5)
从而得到
f5，提取
f5的最大值点位置合集，作为最终的地质体边界识别结果
。
[0028]本专利技术的有益效果是：采用本专利技术所述的一种基于位场数据的鲁棒的高分辨率地质体边界识别方法，通过融合多种边缘检测滤波器的优势，从而能够得到高分辨率的地质体边界识别结果，且不容易产生虚假边界，在一定噪声强度下仍然具有鲁棒性，解决了现有方法不能兼顾高分辨率和强抗噪性的问题，抗噪能力和边界分辨率优于传统方法，边界识别结果可靠
。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的流程图；
[0030]图2为
3D
理论模型图；
[0031]图3为模型产生的重力异常图；
[0032]图
4(a)
为无噪情况下
VDR
法地质边界识别结果图；
[0033]图
4(b)
为无噪情况下
THDR
法地质边界识别结果图；
[0034]图
4(c)
为无噪情况下
TA
法地质边界识别结果图；
[0035]图
4(d)
为无噪情况下
NHF
法地质边界识别结果图；
[0036]图
4(e)
为无噪情况下
ILTHG
法地质边界识别结果图；
[0037]图
4(f)
为无噪情况下本专利技术方法地质边界识别结果图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于位场数据的鲁棒的高分辨率地质体边界识别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：判断位场数据的信噪比是否满足要求，若信噪比太低，则对其做向上延拓或其他去噪处理，将去噪后的位场数据作为边缘检测的输入数据
f1；步骤二：计算输入数据
f1的垂向一阶导数：
S1
：计算公式如下：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
该步骤一般在频率
‑
波数域中进行，然后经过傅里叶反变换转为空间域，从而得到
f2；步骤三：对
f2进行归一化
Harris
滤波：
S2
：在任一3×3大小的窗口内，计算
f2沿
x, y
方向的导数矩阵
M
来提取
f2的局部结构特征，具体公式为
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
其中，
n
对应于小位移内
f2沿行
、
列和对角线上的邻居数，和分别是
f2在
x
方向和
y
方的方向导数；
S3
：计算
Harris
滤波的响应函数，具体公式为
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
其中，
Det(M)
表示
M
的行列式，表示
M
的迹，是调节锐度或平滑度的参数
。
利用
NHF
的上包络面对自身进行归一化处理，得到
f3；步骤四：对
f3做二维高斯平滑，进一步消除潜在的奇异点
。
若
f3已经不存在奇异点，则可忽略此步骤；
S4
：二维高斯平滑具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洁，李三忠，索艳慧，周洁，王旭，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：