[發(fā)明專利]一種基于二維曲波變換的三維地震數(shù)據(jù)去噪方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610044425.1
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105676292B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設計）人: 張華;鄧紅珍;楊海燕
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: G01V1/36
• 分類號: G01V1/36
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 薛端石

本發(fā)明提出一種基于二維曲波變換的三維地震數(shù)據(jù)去噪方法，其特征在于，首先抽取含噪三維地震數(shù)據(jù)的時間切片，對其進行多尺度多方向二維曲波變換得到曲波域系數(shù)，然后在曲波域采用局部閾值法去噪方法，對曲波變換后的每一個尺度都選取一個軟閾值算子，通過閾值處理，得到各尺度下的有效波曲波系數(shù)，最后將提取出來的有效波曲波系數(shù)進行逆變換重構出地震信號，從而達到去噪目的。本發(fā)明提出了采用二維曲波變換進行三維地震數(shù)據(jù)去噪，并且提出局部閾值法去噪方法，采用軟閾值算子，對每個時間切片進行單獨去噪，克服了傳統(tǒng)全局閾值法去噪效果不理想的缺點，同時降低了對計算機內(nèi)存的要求，大幅度提高了計算效率，節(jié)省了運算時間。

技術領域

本發(fā)明涉及的是地震數(shù)據(jù)去噪的方法，具體是一種基于二維曲波變換的三維地震數(shù)據(jù)去噪方法。

技術背景

隨著我國地震勘探進程的不斷向前發(fā)展，山區(qū)，沙漠，厚黃土、砂土等復雜地區(qū)的地震勘探項目逐漸增多，而這些地區(qū)表層激發(fā)條件都不夠理想，再加上野外各種外界環(huán)境的干擾，所采集到的地震數(shù)據(jù)包含各種嚴重的噪聲干擾，掩蓋了有效波信息，使得有效信號同相軸模糊不清，能量相對較弱，信噪比低。盡管在野外可以采取相應的一些抗噪措施來提高信噪比。但是，在多風季節(jié)或受其它復雜條件限制時，僅靠野外采集階段完全壓制隨機噪聲是不可能，這就需要在室內(nèi)進行有效地去噪工作，提高疊前地震資料的信噪比，以便后續(xù)資料的處理。

目前，基于數(shù)學變換的去噪方法較多，這些方法充分利用地震數(shù)據(jù)在數(shù)學變換域內(nèi)稀疏特點，通過對變換域中的系數(shù)進行閾值處理，從而達到去噪的目的。而為了達到所需要的去噪效果，這就要求稀疏表示所采用的基函數(shù)能夠捕捉到地震波前，只要保留少數(shù)較大的稀疏系數(shù)就可以表示出原始數(shù)據(jù)的主要特征，而濾除的大量小系數(shù)不影響數(shù)據(jù)的主要特征。

假設采用多尺度多方向的二維曲波變換進行去噪，由于二維曲波變換由各向異性的曲線狀基元所構成，可以更加稀疏地表示地震波前特征，從而能夠彌補了其他數(shù)學變換方法的不足。然而在去噪領域中，常規(guī)方法常被用于壓制二維地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲，但隨機噪聲存在于三維地震數(shù)據(jù)空間中，導致以往二維去噪方法無法獲得滿意的去噪結果。而對于曲波變換如果想真正壓制三維地震數(shù)據(jù)隨機噪聲，理論上講應該需要使用三維曲波變換，但三維曲波變換運算速度較慢，處理時間過長，遠滿足不了海量數(shù)據(jù)處理的要求。

因此，本發(fā)明進行折中考慮，將二維曲波變換應用于三維地震資料去噪處理，提出在每次去噪過程中逐次對時間切片進行多尺度多方向二維曲波正變換，從而得到不同尺度層的曲波系數(shù)，同時根據(jù)有效信號系數(shù)和噪聲系數(shù)的分布不一樣，改變以往采用單一全局閾值會損傷部分有效波的做法，提出采用局部閾值方法，也即每一尺度都采用一個閾值參數(shù)，這樣可以分別提取出每一尺度的有效波系數(shù)，最后再進行二維曲波反變換，從而完成整個處理流程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了能夠快速高精度去除地震勘探數(shù)據(jù)中的噪聲干擾，而提供了一種基于二維曲波變換的三維地震數(shù)據(jù)去噪方法。

本發(fā)明提出一種基于二維曲波變換的三維地震數(shù)據(jù)去噪方法，首先抽取含噪三維地震數(shù)據(jù)的時間切片，對其進行多尺度多方向二維曲波變換得到曲波域系數(shù)，然后在曲波域采用局部閾值法去噪方法，對二維曲波變換后的每一個尺度都選取一個軟閾值算子，通過閾值處理，得到各尺度下的有效波曲波系數(shù)，最后將提取出來的有效波曲波系數(shù)進行逆變換重構出地震信號，從而達到去噪目的。

一個含噪聲的三維地震信號的模型可以表示成如下的形式：

f(i,j,t)＝s(i,j,t)+k·e(i,j,t) i＝1,2,...,m,j＝1,2,..·,n,t＝1,2,...,k

式中f(i,j,t)為三維地震數(shù)據(jù)含噪信號，s(i,j,t)為三維不含噪地震信號，e(i,j,t)為噪聲信號，k表示噪聲水平值。去噪的過程就是從含噪信號f(i,j,t)中，提取真實信號s(i,j,t)，去除噪聲干擾信號e(i,j,t)。

在數(shù)據(jù)去噪過程中，采用局部閾值法，具體去噪步驟如下：