[發明專利]一種對地震數據流的自適應實時無損壓縮方法有效
| 申請號： | 201710259989.1 | 申請日： | 2017-04-20 |
| 公開（公告）號： | CN107135004B | 公開（公告）日： | 2020-04-03 |
| 發明（設計）人： | 李可寒;宋克柱;楊俊峰 | 申請（專利權）人： | 中國科學技術大學 |
| 主分類號： | H03M7/30 | 分類號： | H03M7/30;G01V1/28 |
| 代理公司： | 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251 | 代理人： | 楊學明;顧煒 |
| 地址： | 230026 安*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 地震 數據流 自適應 實時 無損 壓縮 方法 | ||
本發明涉及一種對地震數據流的自適應實時無損壓縮方法，為提高設備的傳輸效率，在地震勘探設備采集時對24位模數轉換后的地震數據進行自適應實時無損壓縮。每次壓縮針對單個采樣通道的n個采樣點共3n字節的地震數據進行，數據壓縮分兩步進行：N階差分預測編碼、k階指數Golomb編碼。然后通過確定最佳壓縮時的N和k來實現自適應編碼。
技術領域
本發明涉及一種地震數據壓縮方法，特別涉及一種針對地震數據流的自適應實時無損壓縮方法。
背景技術
地震勘探儀器通常使用24位AD轉換技術獲取3字節有符號整型的采樣數據。AD轉換位數的增加和采集道數的增加需要更高的數據傳輸效率。現有的地震數據流壓縮方法利用數據數值的分布規律對單個采樣數據重新編碼，從而達到壓縮數據的目的。這種方法只考慮了單次采樣的數據，沒有利用相鄰多次采樣的數據之間的相關性消除數據之間存在的冗余，即數據還能被進一步壓縮。
事實上，單通道在一段時間內采集到的地震數據類似于一次機械振動的數據。通常地震勘探儀器的采樣頻率遠大于地震信號的頻率，樣點之間數據的變化一般要遠小于信號幅度，如果用樣點間的差來表示數據值，大部分數據將分布在一個較小的范圍內。然后使用指數Golomb編碼可以極大地減小地震數據占用的長度。
發明內容
本發明的目的在于：克服現有技術的上述缺陷，提供一種針對地震數據流的自適應實時無損壓縮方法，可以在地震勘探設備采集時使用本發明方法對24位模數轉換數據進行自適應實時無損壓縮，以提高設備的傳輸效率。是地震勘探設備通信及數傳過程中的一種數據編碼解碼技術。
為實現上述目的，本發明一種對地震數據流的自適應實時無損壓縮方法，用于對單個通道若干個周期采集到的24位地震數據進行壓縮，是實時對數據流進行無損壓縮，使用自適應的編碼方法壓縮n個周期3n字節的數據；壓縮后數據量大幅減小，可提高數據傳輸效率。
數據壓縮分兩步進行：N階差分預測編碼、k階指數Golomb編碼；
(1)N階差分預測編碼實現步驟如下：
(11)差分預測編碼是對單個通道n個周期采集到的3n字節的原始數據進行的；
(12)先計算n個周期的數據的一階差分，利用后一個數據減前一個數據得到差分數據，即原始數據為：X1,X2,…,Xn，則一階差分數據為：X1,X2-X1,…,Xn-Xn-1；
(13)對一階差分數據再做一次差分，即后一個數據減前一個數據，得到二階差分，即原始數據的二階差分為：X1,X2-X1,X3-2X2+X1,…,Xn-2Xn-1+Xn-2；
(14)對二階差分后的數據再做一次差分，得到三階差分，再對三階差分后的數據再做一次差分，可得四階差分，以此類推，得到任意階次的差分預測編碼；
(2)k階指數Golomb編碼實現如下：
(21)將差分預測編碼后的單個數據即(Xn-Xn-1)分成兩個部分：符號位sign(Xn-Xn-1)和絕對值|Xn-Xn-1|，指數Golomb編碼僅對絕對值進行，考慮對非負整數M的k階指數Golomb編碼；
(22)將M用二進制碼表示，去掉低位的k個比特，k即為指數Golomb編碼的階數，然后加1；
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