本发明专利技术公开了一种基于曲波变换的叠前地震信号中线性干扰的压制方法。该方法首先通过曲波变换对地震信号进行稀疏表示，分析各系数矩阵，得出线性干扰与有效信号各自所在的频率层和方向范围，并分三种情况进行处理：1)对只存在线性干扰的频率层和方向，将其相应的曲波系数置0；2)对有效信号和线性干扰并存的频率层和方向，将其曲波系数进行阈值压制处理；3)对不存在线性干扰的频率层和方向，其系数保留不变。最后进行曲波逆变换，得到压制后的叠前地震信号。该方法能有效地压制线性干扰，最大限度地减少对有效信号的损伤，而且实现方法简洁、快速。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种叠前地震信号中线性干扰的压制方法。
技术介绍
地球物理勘探，是通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质 构造等地质条件。在地球物理勘探中最常用最有效的方法是地震勘探。地震勘探的原理是利用人工 激发的地震波在弹性不同的地层内传播规律不同的特点来勘测地下的地质情况。地震勘探 现场采集得到的地震信号称为叠前地震信号。由于地震波在传播过程中会产生反射或折射现象，不同波之间会产生互相叠加干 涉，从而产生各种噪声干扰。线性干扰作为叠前地震信号中常见的噪声干扰之一，具有能量 大，频率范围广，在叠前地震信号上成线性分布等特点。线性干扰在我国西部地表覆盖层较 薄的地区及大部分山地和沙丘地带所采集的地震信号中普遍存在着，如浅层强能量的地表 多次折射波和面波，中、深层的强声波干扰，以及频带很宽的地表直达波等。线性干扰会破 坏有效反射信号，严重时会淹没整个地震信号，大大降低地震信号的质量，为后续的叠加处 理以及对地层结构的分析带来极大的困难。因此，为了提高地层分析的准确性和定井位的 成功率，在对叠前地震信号进行处理和分析之前，有必要对其进行线性干扰的压制处理。目前叠前地震信号线性干扰的压制方法，大部分都利用线性干扰与有效信号在视 速度、频率及能量上存在差异进行压制，主要有两类方法一类是通过数字滤波来进行压 制，先将信号变换到特定变换域，然后设计相应的滤波器针对线性干扰部分进行滤除。代 表性方法有1、一维滤波(康冶，于承业，贾卧等.f-x域去噪方法研究.工石油地球物 理勘探，2003，38 (2) 136-138) ；2、F-K滤波(闫立志，景新义，李刚· f_k滤波在噪音减去 法中的作用·海洋地质动态，2006，22 (10) 28-32) ；3、τ-ρ变换(曾有良.Radon变换 波场分离技术研究.中国石油大学硕士研究生学位论文，2007. 4) ；4、小波变换(罗国安， 杜世通.小波变换及信号重建在压制面波中的应用.石油地球物理勘探，1996，31 (3) 337-349) ；5、广义S变换(李杨，董守华，杜庆顺.基于广义S变换的面波压制技术研究.能 源技术与管理.2009，3(1) :116-118)。该类方法能产生一定的处理效果，但由于叠前地震 信号非常复杂，单从时间域或频率域，乃至频率_波数域等仍然很难把线性干扰和有效信 号区分出来，最终导致要么压制不彻底，要么在压制干扰的同时，也损伤了有效信号。另一 类方法是利用信号的物理特性进行压制，即根据线性干扰的物理特性，如视速度恒定，能量 较大等，通过各种数学手段，将线性干扰从原信号中提取出来并与原信号相减，从而达到压 制线性干扰的目的。代表性方法有1、基于视速度的波场变换的叠前强相干噪音压制(吴 亚东，赵文智，邹才能等.基于视速度的波场变换的叠前强相干噪音压制技术.吉林大学学 报(地球科学版)，2006，36 (3) 462-467) ；2、基于SVD提取的压制方法(詹毅，赵波.自 动追踪SVD压制线性干扰方法的改进.石油地球物理勘探.2008，43 (2) :158_167) ；3、基 于时空域的衰减(甘其刚，彭大钧.叠前时空域线性干扰的衰减及应用.石油物探，2004，43(2) 123-129) ；4、基于径向道变换的压制方法(刘志鹏，陈小宏，李景叶.径向道变换压制相干噪声方法研究.地球物理学进展.2008，23 (4) :1199-1204)。该类方法可以有效地 分离出线性干扰和有效信号，目前流行的地震勘探通用软件，都是基于这类方法开发的，它 们被广泛应用在各勘探领域中。然而，对遭到强能量线性干扰的叠前地震信号或叠前地震 信号构成复杂时，该类方法对线性干扰的压制不够。1993年，S. Mallat和Z. Zhang首次提出了信号稀疏分解的概念，成为信号表示研 究的一个重大突破。然而，这种信号表示方式需要求解过完备库上的优化问题，计算复杂度 非常大。在稀疏原理的启发下，20世纪末，由调和分析和逼近理论发展出一种新的多维函数 最优表示多维信号的方法——超小波技术。超小波具有多分辨率、局域性和方向性的特点， 是目前表示多维信号较佳的一种方式。以David Donoho等人为首，至今发展了十几种不同 的超小波，如脊波(Ridgelet, 1998年)、曲波(Curvelet, 1999年)等。这些超小波各具特 点，各有所长，其中，曲波因其对频率和方向有良好的局部性而被广泛用于图像处理的各个 方面。由于线性干扰与有效信号的最大区别在于视速度(即图像上说的方向)，其次是频 率，因此，用曲波对地震信号进行表示，能很好地将线性干扰与有效信号分别集中在少部分 的系数矩阵中，从而使压制处理的过程变得简洁、准确、高效。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于曲波变换的叠前地震信号中线性干扰的压制方 法，该方法能有效地压制线性干扰，最大限度地减少对有效信号的损伤，而且实现方法简 洁、快速。本专利技术解决其技术问题，所采用的技术方案为A、曲波变换对叠前地震信号F进行曲波变换得到曲波变换系数C11^k,权利要求1. 一种，其步骤如下 A、曲波变换对叠前地震信号F进行曲波变换得到曲波变换系数全文摘要本专利技术公开了一种。该方法首先通过曲波变换对地震信号进行稀疏表示，分析各系数矩阵，得出线性干扰与有效信号各自所在的频率层和方向范围，并分三种情况进行处理1)对只存在线性干扰的频率层和方向，将其相应的曲波系数置0；2)对有效信号和线性干扰并存的频率层和方向，将其曲波系数进行阈值压制处理；3)对不存在线性干扰的频率层和方向，其系数保留不变。最后进行曲波逆变换，得到压制后的叠前地震信号。该方法能有效地压制线性干扰，最大限度地减少对有效信号的损伤，而且实现方法简洁、快速。文档编号G01V1/36GK102141634SQ20111000059公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月4日 优先权日2010年12月17日专利技术者周黎霞, 和红杰, 尹忠科, 林煜东, 王建英 申请人:西南交通大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于曲波变换的叠前地震信号中线性干扰的压制方法，其步骤如下：Ａ、曲波变换对叠前地震信号Ｆ进行曲波变换得到曲波变换系数ｃＤｊ，ｌ，ｋ，式中，ＣＴ（Ｆ）为Ｆ的曲波变换；ｆ（ｔ１，ｔ２）为叠前地震信号Ｆ上的离散采样点、为离散形式曲波核函数的共轭函数、ｊ＝１，２，…，ｎ为尺度参数、ｌ＝１，２，…，Ｌ为方向参数、Ｌ取１６或３２、ｋ＝（ｋ１，ｋ２），为位移参数、ｋ１＝１，２，…，Ｍ；ｋ２＝１，２，…，Ｎ；Ｍ为叠前地震信号Ｆ的道数，Ｎ为时间采样点个数，（代表向下取整运算）。Ｂ、子图像的生成固定每一个尺度ｊ，分别对曲波变换系数进行曲波逆变换，得到各频率层的子图像Ｆｊ：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｆ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ＣＴ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）ｃ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｌ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｄ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１，２（／ｍｎ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｏ）＆ＣｅｎｔｅｒＤｏｔ；（／ｍｏ）?（ｍｏ）＆ＣｅｎｔｅｒＤｏｔ；（／ｍｏ）?（ｍｏ）＆ＣｅｎｔｅｒＤｏｔ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）其中，ＣＴ－１为曲波逆变换。固定每一个方向ｌ，分别对曲波变换系数进行曲波逆变换，得到各方向的子图像Ａｌ：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ａ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｌ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ＣＴ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）ｃ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｌ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｄ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｌ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１，２（／ｍｎ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｏ）＆ＣｅｎｔｅｒＤｏｔ；（／ｍｏ）?（ｍｏ）＆ＣｅｎｔｅｒＤｏｔ；（／ｍｏ）?（ｍｏ）＆ＣｅｎｔｅｒＤｏｔ；（／ｍｏ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｌ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）Ｃ、线性干扰和有效信号所在频率层和方向范围的确定定义全集Ｉ为所有曲波系数全体，由各频率层的子图像Ｆｊ，判断出存在线性干扰的频率层和存在有效信号的频率层，分别记为Ｌｆ和Ｒｆ：Ｌｆ＝｛ｎｌ｜ｎｌ∈｛１，２，…，ｎ｝，第ｎｌ层存在线性干扰｝Ｒｆ＝｛ｎｒ｜ｎｒ∈｛１，２，…，ｎ｝，第ｎｒ层存在有效信号｝由各方向的子图像Ａｌ，判断出存在线性干扰的方向和存在有效信号的方向，分别记为Ｌａ和Ｒａ：Ｌａ＝｛ｌｌ｜ｌｌ∈｛１，２，…，Ｌ｝，第ｌｌ个方向存在线性干扰｝Ｒａ＝｛ｌｒ｜ｌｒ∈｛１，２，…，Ｌ｝，第ｌｒ个方向存在有效信号｝Ｄ、压制处理Ｄ１、将只存在线性干扰的频率层Ｌｆ′＝Ｌｆ－Ｌｆ∩Ｒｆ的线性干扰方向Ｌａ上的曲波系数置０，其它曲波系数不变，得到压制处理后的曲波系数Ｄ２、对既存在有效信号，又存在线性干扰的频率层Ｌｆ″＝Ｌｆ∩Ｒｆ的曲波系数做以下修正，得到压制处理后的曲波系数其中，λ∈［０．３，０．５］为衰减因子，Ｅｔｈｒｅｓｈ－ｐ为能量阈值，其取值，可先将曲波系数进行量化，然后用图像处理的阈值选取方法进行选取。Ｄ３、对不存在线性干扰的频率层Ｌｆ″′＝Ｉ－Ｌｆ，其曲波系数直接作为压制处理后的曲波系数即：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）ｃ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＆ｐｒｉｍｅ；（／ｍｏ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｌ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）Ｄ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＆ｐｒｉｍｅ；（／ｍｏ）?（／ｍｓｕｐ）?（／ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）ｃ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＆ｐｒｉｍｅ；（／ｍｏ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｌ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：林煜东，和红杰，尹忠科，周黎霞，王建英，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：90
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