[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于曲波變換和全變差的聯(lián)合衰減隨機(jī)噪聲處理方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410107764.0
• 申請(qǐng)日: 2014-03-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104062683A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛永安;王勇;王山嶺;陳習(xí)峰;龐全康;陸樹(shù)勤;劉立民;管文華;潘成磊;付波;陳丹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司江蘇油田分公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01V1/36
• 分類(lèi)號(hào): G01V1/36
• 代理公司: 南京蘇科專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 董旭東

1.一種基于曲波變換和全變差的聯(lián)合衰減隨機(jī)噪聲處理方法，其特征在于依次包括如下步驟：

1）地震數(shù)據(jù)的獲取：

首先獲取單炮數(shù)據(jù)：布置好激發(fā)點(diǎn)位置和多個(gè)接收點(diǎn)位置，然后通過(guò)在激發(fā)點(diǎn)埋置的炸藥爆炸激發(fā)產(chǎn)生地震波，各接收點(diǎn)安放的檢波器接收到地下反射界面反射上來(lái)的地震波，所有檢波器接收到的同一炮激發(fā)的地震波數(shù)據(jù)，形成單炮數(shù)據(jù)；

2）將獲取的單炮數(shù)據(jù)或單炮數(shù)據(jù)的疊加進(jìn)行曲波變換

對(duì)疊加數(shù)據(jù)或單炮數(shù)據(jù)進(jìn)行曲波變換得到曲波變換系數(shù)，其中可以表示為：

式中，為的曲波變換，表示曲波函數(shù)，分別表示尺度、方向和位置參數(shù)；

,其中為地震道數(shù)，為一道時(shí)間采樣點(diǎn)數(shù)，尺度，方向；

3）多尺度曲波閾值去噪

數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)曲波變換后，被劃分成j個(gè)尺度層，每個(gè)尺度層均包含多個(gè)方向數(shù)據(jù)，最內(nèi)層稱(chēng)為低頻系數(shù)層；最外層稱(chēng)為高頻系數(shù)層；中間的尺度層稱(chēng)為中高頻系數(shù)層；低頻系數(shù)層保留全部系數(shù)，在高頻系數(shù)層和中高頻系數(shù)層中每一層各自選取信噪比最高的最佳閾值；

閾值求取方法如下所示：

其中，，這里為地震數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度；為某一尺度某一方向的噪聲方差；

然后， 對(duì)某一尺度下的某一方向的所有曲波系數(shù)與閾值T_α進(jìn)行大小比較，保留不小于閾值T_α的曲波系數(shù)，然后對(duì)保留的曲波系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)（亦稱(chēng)曲波反變換），如下式所示：

表示曲波反變換，表示經(jīng)過(guò)閾值處理后的曲波系數(shù)，表示曲波函數(shù)；

變換值，得到不同的，對(duì)所有的進(jìn)行信噪比分析，得到不同的信噪比，為對(duì)應(yīng)的信噪比數(shù)值，使值最高的值對(duì)應(yīng)的閾值值即為該尺度該方向下的最佳閾值；

4）全變差去噪

信號(hào)由大于和小于最佳閾值的兩部分所組成：

對(duì)信號(hào)在曲波變換域做多尺度多方向閾值處理，多尺度多方向的最佳閾值為，重構(gòu)得：

由此得到的去噪結(jié)果容易出現(xiàn)偽吉布斯振蕩現(xiàn)象，而通過(guò)全變差最小化技術(shù)則可以對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行一定程度的抑制；這里令曲波閾值去噪處理后的數(shù)據(jù)表示為，則數(shù)據(jù)的全變差如下所示：

其中表示數(shù)據(jù)的梯度，為梯度表示，表示數(shù)據(jù)的全變差，為數(shù)據(jù)的支撐區(qū)間，為數(shù)據(jù)的坐標(biāo)向量；

的梯度場(chǎng)為：

其中為數(shù)據(jù)在點(diǎn)的數(shù)值，其他依此類(lèi)推;

基于全變差的去噪方法可以通過(guò)最小化下面的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)：

其中，第一項(xiàng)為逼近項(xiàng)，使去噪后的圖像依然能夠較好地逼近原始圖像，具有一定的保真度；第二項(xiàng)是全變差正則化項(xiàng)，λ是拉格朗日常數(shù)；

上述目標(biāo)函數(shù)是的凸函數(shù)，其存在極值的充分必要條件是，由此可以得到其對(duì)應(yīng)的Euler-Largrange方程為：

該方程為非線(xiàn)性，式中為散度，假設(shè)方程滿(mǎn)足Neumann邊界條件，通過(guò)梯度下降法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)迭代直到得到一個(gè)穩(wěn)定解，從而得到去噪后的數(shù)據(jù)，其迭代公式如下所示：

其中，表示次迭代的結(jié)果，是次迭代的結(jié)果，令初始值，表示迭代步長(zhǎng)，表示全變差函數(shù)在處的次梯度；

用來(lái)代替，取且為一個(gè)很小的正值，其與相差至少兩個(gè)數(shù)量級(jí)；

用最佳閾值去噪后的地震數(shù)據(jù)和曲波系數(shù)作為輸入，利用全變差最小化技術(shù)對(duì)曲波系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，設(shè)最大的迭代次數(shù)，初始值，，計(jì)算出次梯度，取步長(zhǎng)，計(jì)算；取，判斷是否等于最大的迭代次數(shù)，是則結(jié)束迭代，否則繼續(xù)迭代，直到結(jié)束迭代；

5）輸出地震數(shù)據(jù)：通過(guò)圖形顯示軟件來(lái)輸出地震數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于曲波變換和全變差的聯(lián)合衰減隨機(jī)噪聲處理方法，其特征在于步驟2）中疊加數(shù)據(jù)的獲取方法為：對(duì)獲取的多個(gè)單炮數(shù)據(jù)分別進(jìn)行面波和異常振幅衰減、地表一致性能量補(bǔ)償、地表一致性反褶積、地表一致性剩余靜校正，然后分選到共中心點(diǎn)數(shù)據(jù)域，進(jìn)行速度解釋?zhuān)媒忉尩乃俣冗M(jìn)行動(dòng)校正，對(duì)動(dòng)校正后的數(shù)據(jù)在共中心點(diǎn)域內(nèi)進(jìn)行疊加，獲取疊加數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于曲波變換和全變差的聯(lián)合衰減隨機(jī)噪聲處理方法，其特征在于步驟5）中，圖形顯示軟件包括Omega處理軟件中的圖形顯示工具、Cgg處理軟件中的圖形顯示工具，Promax處理軟件中的圖形顯示工具，F(xiàn)ocus處理軟件中的圖形顯示工具，Geoeast處理軟件中的圖形顯示工具，Landmark解釋軟件中的圖形顯示工具，Geoframe解釋軟件中的圖形顯示工具，Matlab中的wigb程序中的一種。